甲壳素生物质降解转化制备高附加值化学品的研究

发布时间：2020-11-18 21:06

　　 我国海洋资源丰富,大量的甲壳类物质目前还没有被开发,将甲壳素类物质转化为高价值的化学品,不仅能给现代社会带来巨大的经济利益,而且对于海洋废弃物处理和环境保护也有重要的意义。甲壳素分子中含有宝贵的天然N元素,为高附加值含氮精细化学品的制备提供了原料。含氮化合物的传统合成方法一般要经过氨合成法,能耗高,转化率低,经济效益差,且伴随强烈的副反应,获得的目标产物产率低、选择性差。因此,通过优化反应条件、提高转化率,将甲壳素生物质转化为高附加值含氮化合物极具研究价值。本课题首先制备了两类负载型含硼催化剂,硅胶固载硼酸(SSBA)和A1203-B203固体催化剂,分别与含氯离子液体组成催化剂体系,协同催化降解甲壳素生物质单体N-乙酰氨基葡萄糖(NAG)生成高附加值化学品3-乙酰氨基-5-乙酰基呋喃(3A5AF),3A5AF产率最高分别为62.1%和46.4%,两非均相固载催化剂均表现了良好的重复利用性。同时合成了新型胍类离子液体,降解生物质转化生成生物质基平台化合物5-羟甲基糠醛(5-HMF)以及3A5AF,并经过优化条件提高目标产物3A5AF收率。
【学位单位】：天津工业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：O636.1;TK6
【部分图文】：

的水稀释的条件下，使用０．１２?ｍｍｏｌ?ＳｎＣＷ５Ｈ２０和１５?ｍＬ水，得到１０．０?ｗｔ％?５－ＨＭＦ??。因此有理由认为在催化剂反应浓度更集中的反应条件下，形成的５－ＨＭＦ进一步??反应生成ＬＡ［２９］，如图１－１。??，ＯＨ?Ｏ．２４ｍｍｏｌ?ＳｎＣＵ?？?５Ｈ２０，?？???４ｍＬ?Ｈ，０??Ｍ—?＿?〇??充聚糖?２３．９％??图１－１微波加热浓ＳｎＣＶ５Ｈ２０水溶液催化壳聚糖降解制ＬＡ??Ｓｚａｂｏｌｃｓ通过使用具有微波能量的介电加热装置来研宄非食用碳水化合物??向ＬＡ的降解转化。首先，将简单模型化合物（即果糖、葡萄糖、蔗糖和纤维素二糖）??水解，以找到多糖（纤维素、几丁质、壳聚糖）降解和转化的最佳反应条件（试剂，反应??温度，酸浓度，时间）。通过使用受控微波辐射法，反应使用盐酸催化进行，并且实现??了稍好的产率。但使用ＨＣ１（含氯催化剂）引起了严重的环境问题。基于氨基葡萄糖??和乙酰氨基葡萄糖，ＬＭ?ｗ－壳聚糖，ＭＭ?ｗ－壳聚糖，甲壳素为底物）的水解也用??Ｈ２Ｓ０４作为催化剂在单模Ｍｕｌｄｓｙｎｔｈ微波反应器中进行了研究和优化。用２ｍｏｌ／Ｌ??Ｈ２Ｓ〇４在１９０°ｃ下３０?ｍｉｎ获得最高产率的ＬＡ

的水稀释的条件下，使用０．１２?ｍｍｏｌ?ＳｎＣＷ５Ｈ２０和１５?ｍＬ水，得到１０．０?ｗｔ％?５－ＨＭＦ??。因此有理由认为在催化剂反应浓度更集中的反应条件下，形成的５－ＨＭＦ进一步??反应生成ＬＡ［２９］，如图１－１。??，ＯＨ?Ｏ．２４ｍｍｏｌ?ＳｎＣＵ?？?５Ｈ２０，?？???４ｍＬ?Ｈ，０??Ｍ—?＿?〇??充聚糖?２３．９％??图１－１微波加热浓ＳｎＣＶ５Ｈ２０水溶液催化壳聚糖降解制ＬＡ??Ｓｚａｂｏｌｃｓ通过使用具有微波能量的介电加热装置来研宄非食用碳水化合物??向ＬＡ的降解转化。首先，将简单模型化合物（即果糖、葡萄糖、蔗糖和纤维素二糖）??水解，以找到多糖（纤维素、几丁质、壳聚糖）降解和转化的最佳反应条件（试剂，反应??温度，酸浓度，时间）。通过使用受控微波辐射法，反应使用盐酸催化进行，并且实现??了稍好的产率。但使用ＨＣ１（含氯催化剂）引起了严重的环境问题。基于氨基葡萄糖??和乙酰氨基葡萄糖，ＬＭ?ｗ－壳聚糖，ＭＭ?ｗ－壳聚糖，甲壳素为底物）的水解也用??Ｈ２Ｓ０４作为催化剂在单模Ｍｕｌｄｓｙｎｔｈ微波反应器中进行了研究和优化。用２ｍｏｌ／Ｌ??Ｈ２Ｓ〇４在１９０°ｃ下３０?ｍｉｎ获得最高产率的ＬＡ

他实验时以４％的Ｈ２Ｓ０４为催化剂，在１８８°Ｃ条件下水解壳聚糖单体氨基葡??萄糖，反应５０?ｍｉｎ，所得具有较高选择性的ＬＡ产率为２５．３％，然而在他的实验中，产??物中不含５－ＨＭＦ，如图１－３。??ＯＨ??４％?嶋…??ＮＨ］｜?１８８４〇，?４９ｍｉｎ?１１??ＯＨ?°??氨基葡萄糖?２５．３％??图１－３稀酸催化氨基葡萄糖热液法制备ＬＡ??从上述研究中，可以知道甲壳素生物质可以在某些条件下反应以制备ＬＡ。但??由于生产率不高，ＬＡ的制备方法复杂、产物选择性不强，具有难以分离的弊端，这些??因素的存在严重制约了甲壳素在生物质转化工业应用中的发展［３Ｇ】。??１．４甲壳素生物质转化为不含氮呋喃衍生物??将甲壳素生物质降解为不含氮平台化合物为生物质的利用提供了一些可能，??但是不能利用甲壳素中的氮元素无疑是严重的浪费，因此在工业应用方面存在明??显的争议，可是由于甲壳素降解方法艰难、所得产物选择性差，这不失为一种折中??的方法。通过甲壳素降解制备可以制得５－氯甲基糠醛（５－ＣＭＦ），可水解或加氢反应??生成５－甲基糠醛、５－乙氧基甲基糠醛或５－羟甲基糠醛（５－ＨＭＦ）
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本文编号：2889200