生物质平台化合物5--羟甲基糠醛缩醛产物的合成与分离实验研究

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1、北京化工大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。作者签名：熬盈日期：关于论文使用授权的说明学位论文作者完全了解北京化工大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属北京化工大学。学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许学

2、位论文被查阅和借阅；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存、汇编学位论文。非暂不公开(或保密)论文注释：本学位论文不属于暂不公开(或保密)范围，适用本授权书。作者签名：导师签名：日期：2里2坐篁：三里日期：．2丝丝=!：=!么学位论文数据集中图分类号TQ426．94学科分类号530．2420论文编号1001020140007密级公开学位授予单位代码10010学位授予单位名称北京化工大学作者姓名张晨学号2011200007获学位专业名称化学工程与技术获学位专业代码081700课题来源国家自然科

3、学基金研究方向工业催化论文题目生物质平台化合物5-羟甲基糠醛缩醛产物的关键词5-羟甲基糠醛，缩醛，合成，分离论文答辩日期2014年05月19日掌论文类型基础研究学位论文评阏及答辩委员会情况姓名职称工作单位学科专长指导教师黄崇品副研究员北京化工大学工业催化评阅人1李英霞副教授北京化工大学工业催化评阅人2雷志刚教授北京化工大学化学工程评阅人3评阅人4答辩委员会主席张润铎教授北京化工大学工业催化答辩委员1李建伟教授北京化工大学工业催化答辩委员2雷志刚教授北京化工大学工业催化答辩委员3李英霞副教授北京化工大学工业催化答辩委员4张傈副研究员

4、北京化工大学工业催化答辩委员5注：一．论文类型：1．基础研究2．应用研究3．开发研究4．其它二．中图分类号在《中国图书资料分类法》查询。三．学科分类号在中华人民共和国国家标准(GB／T13745-9)《学科分类与代码》中查询。四．论文编号由单位代码和年份及学号的后四位组成。生物质平台化合物孓羟甲基糠醛缩醛产物的合成与分离实验研究摘要随着人类社会的不断进步，能源问题日益凸显，科研工作者应寻找一种可替代能源，以缓解能源不足的问题。本论文以生物质平台化合物5一羟甲基糠醛(肿)为原料，合成了可以作为生物燃油添加剂的5．羟甲基糠醛二甲醇缩醛

5、(HDMF)和5-甲氧甲基糠醛二甲醇缩醛(DMMF)，并且建立了～种分离方法。论文首先确定了分离柱、流动相及其比例、流量、吸收波长等。实验发现，流动相为体积比20：80的无水甲醇和去离子水，1．0ml／min的流速，240nm的检测波长，(265)℃的柱温，201al的进样量，30min的单次分析时间为最佳检测条件。采用了标准物质法对HMF定性分析。根据主要产物峰面积的变化、紫外吸收、及GC-MS对HDMF和DMMF定性分析。用标准5-HMF和分离出的HDMF绘制了标准工作曲线。实验同时对分离所用的展开剂进行了选择，发现1：3的乙

6、酸乙酯／正己烷混合展开剂对HDMF的分离效果最好，1：5的乙酸乙酯／正己烷混合展开剂对DMMF的分离效果最好。论文对常见的酸性催化剂进行了处理和筛选。实验表明，硝酸浸渍处理过的硅胶催化剂效果显著。而对甲苯磺酸酸性太强，HMF发生开环反应或酯化反应，不利于缩醛反应的合成；丝光沸石酸性太弱，导致HMFl北京化工大学硕士学位论文转化率和I-IDMF的产率太低。60℃、lh的反应条件，最利于HDMF的合成与分离；而140℃、2h最利于DMMF的合成与分离；延长反应时间或提高反应温度有利于HDMF向DMMF转化。在产物的分离这一部分发现反应

7、结束后溶液的PH会影响溶液的后续反应。这是因为反应过程中生成了酸性物质乙酰丙酸和甲酸，使反应体系呈酸性。而反应结束后立即加入一定量的碳酸氢钠进行中和，5-HMF的转化率和HDMF的产率基本不再改变。本文用柱层层析硅胶自组装了分离柱，用1：3的乙酸乙酯／正己烷对合成的HDMF进行了三次分离。经质谱和氢核磁分析表明，分离出的HDMF比较纯净。对果糖一步法制备HDMF的工艺条件进行了探索，实验结果表明，果糖的转化率很高，而HMF和HDMF的产率却很低。其原因是在硝酸改性硅胶催化剂的作用下，果糖对于HMF的选择性不是很高。为此，本论文提出

8、了一个解决方案，即在反应体系中加入另外一种溶剂体系——二甲基亚砜(DMSO)，以增加果糖对于HMF的选择性，从而使果糖一步法制备缩醛产物HDMF有比较高的收率。关键词：5．羟甲基糠醛，缩醛，合成，分离ABSTRACTPRODUCTIoNANDSEn