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《果糖和蔗糖转化合成5_羟甲基糠醛的研究.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、2010年38卷第9期广州化工7*果糖和蔗糖转化合成5-羟甲基糠醛的研究仝新利,李梦然(天津大学化学化工学院,天津300072)摘要:以果糖或蔗糖为原料合成呋喃基衍生物是生物质转化利用的重要过程之一。将己内酰胺和对苯甲磺酸进行中和反应制备了有机盐(即己内酰胺-对甲苯磺酸盐),并研究该有机盐催化果糖和蔗糖脱水合成5-羟甲基糠醛的反应过程。结果发现,在氮气保护下,当使用10.0mo%l己内酰胺对甲苯磺酸盐为催化剂时,果糖和蔗糖脱水生成5-羟甲基糠醛的产率分别可达89%和48%。同时,考察了催化剂用量和反应条件对果糖转化
2、反应的影响,并对反应结果进行了讨论。关键词:果糖;5-羟甲基糠醛;蔗糖;有机盐;生物质转化ResearchontheSynthesisof5-HydroxymethylfurfuralfromtheConversion*ofFructoseandSucroseTONGXin-li,LIMeng-ran(SchoolofChemicalEngineeringandTechnology,TianjinUniversity,Tianjin300072,China)Abstract:Thecatalyticsynthesiso
3、ffuran-basedchemicalswithfructoseandsucroseasthefeedstockswasoneofim+++portantprocessesforthebiomassutilization.Theorganic[caprolactam]-[p-toluenesulfonicacid]([CPL]-[PTSA])saltwaspreparedfromcaprolactamandp-toluenesulfonicacid.Furthermore,thesynthesisof5-hydro
4、methyl+-furfural(HMF)wasinvestigatedwithacatalyticof[CPL][PTSA]asthecatalys.tAsaresul,t89%and48%yieldof+-HMFwereobtainedat90underN2atmospherewhen10.0mo%l[CPL][PTSA]wasemployedindimethylsulfoxide.Meanwhile,theeffectsofcatalyticamoun,treactiontemperatureandreact
5、iontimewereinvestigatedindetai.lKeywords:fructose;5-hydroxymethylfurfura;lsucrose;organicsal;tbiomassconversion目前,解决化石能源危机和发展低碳经济已成为全球关注一般来说,由果糖或蔗糖为原料合成HMF的过程需经过脱的焦点,相应地,以可再生的生物质为原料生产精细化学品逐步水反应失去多个水分子并且发生环合后形成。其中,蔗糖发生[1-2]成为化学化工领域重要的研究方向。其中,以果糖或蔗糖反应时,一般先脱水生成果糖,然
6、后经过三个反应中间体逐步脱为原料合成呋喃类产品是生物质转化利用的重要过程之一。研水形成最终产物HMF,具体反应如图1所示。究表明,D-果糖经催化脱水反应,失去三分子水后生成的5-在果糖脱水生成HMF的过程中,常用的催化剂包括固体羟甲基糠醛(HMF),是连接生物质转化和大规模化工过程的重[7-11]酸、无机酸和金属氯化物。其中,(a)固体酸催化剂一般包[3]要平台化学品。它可以通过加氢、氧化脱氢、酯化、卤化、聚括金属磷酸盐和阳离子交换树脂,例如,用磷酸氧钒作催化剂合、水解以及其它化学反应,用于合成许多高附加值产品和新型时
7、,不同条件下D-果糖脱水生成HMF的反应收率在32.9%~高分子材料,包括医药、树脂类塑料、柴油燃料添加物等[4-5]。59.6%之间[7],用带磺酸基的树脂为催化剂时,微波条件下另外,从绿色化学角度考虑,使用果糖或蔗糖为原料具有经济价HMF的收率约为69%[8];(b)用HC、lHSO或HPO等无机酸2434值高、对环境友好和可持续性强的优点,因此,催化果糖和蔗糖作为催化剂时,一般要加入二甲亚砜(DMSO)和聚吡咯烷酮合成HMF的研究具有重要的科学意义和应用价值,已经成为化(PVP)作添加剂,且需在水、甲基异丁酮/2
8、-丁醇两相体系中进[6]学化工领域的研究热点之一。行反应,该条件下D-果糖脱水生成HMF的反应收率为72%左[9-10]右;(c)用金属氯化物(如CrCl2)作催化剂,溶剂为离子液1-乙基-3-甲基咪唑氯化物时,D-果糖或葡萄糖脱水生成[11]HMF的收率为70%左右。上述催化体系中,用固体酸或无机酸作催化剂的缺点是需加入大量添加
