L酸/B酸可调的磺酸功能化MIL-101(Cr)材料催化葡萄糖脱水 制备5-羟甲基糠醛

以九水合硝酸铬和单磺酸钠对苯二甲酸为原料,水为溶剂,采用水热法合成系列磺酸功能化MIL-101（Cr）,通过调节反应温度和时间,合成不同Lewis/Brönsted催化位点比例的磺酸功能化MIL-101（Cr）,采用PXRD、EDX、SEM、ICP-AAS及BET比表面积分析等技术对材料进行综合表征,并研究磺酸功能化MIL-101（Cr）催化葡萄糖脱水制备5-羟甲基糠醛的催化活性。催化反应动力学研究结果表明,MIL-101（Cr）-SO₃H中的Cr（Ⅲ）作为葡萄糖异构化反应的Lewis酸位点,－SO₃H作为果糖脱水反应的Brönsted酸催化位点,当催化剂的Brönsted酸和Lewis酸的摩尔比为1.1时,150℃下反应,5-羟甲基糠醛的选择性最高可以达到47.15%,5-羟甲基糠醛的产率最高达到46.0%。     

葡萄糖催化脱水制取5-羟甲基糠醛研究进展

5-羟甲基糠醛(HMF)是重要的平台化合物,是制取生物液体燃料和其他许多重要精细化工品的前驱体。以木质纤维素为原料,通过水解得到葡萄糖,葡萄糖继续脱水可以得到5-羟甲基糠醛。本文对近年来利用葡萄糖制取5-羟甲基糠醛的研究进行了综述,重点阐述了葡萄糖脱水制取5-羟甲基糠醛过程的反应机理、反应体系和催化剂,并对未来可能取得突破的研究重点进行了评述与展望。     

葡萄糖脱水制备5-羟甲基糠醛的研究

研究了Br（o）nsted-Lewis复合催化体系催化葡萄糖脱水制备5-羟甲基糠醛,详细考察了溶剂种类和用量、催化体系种类和用量、反应时间和反应温度等因素对5-羟甲基糠醛收率的影响,得到最佳工艺条件：葡萄糖2.0g,复合催化体系HCl-CrCl3[m（HCl）∶m（CrCl3·6H2O）=5∶1]0.6 g,正丁醇20 mL,反应时间15 min,反应温度200℃.在该反应条件下,5-羟甲基糠醛的收率达42.5％.结果表明,同单酸型的催化剂相比,复合催化体系更有利于葡萄糖脱水制备5-羟甲基糠醛.     

磷酸改性凹凸棒石催化葡萄糖脱水制备5-羟甲基糠醛研究

以磷酸改性的凹凸棒石作为固体酸催化剂,对葡萄糖脱水制备生物基平台化合物5-羟甲基糠醛进行研究。研究结果表明,凹凸棒石经磷酸改性后,催化剂表面同时含有Bronsted位点和Lewis酸位点,催化葡萄糖脱水转化5-羟甲基糠醛活性增强,且该催化剂在含水体系中表现出良好的稳定性,催化剂重复使用四次后,活性基本不变。     

磺酸功能化MIL-101(Cr)固体酸催化降解纤维素为葡萄糖

以葡萄糖为原料,发烟硫酸为磺酸化试剂,MIL-101(Cr)为载体制备了碳基磺酸化固体酸催化剂C-SO3H/MIL-101(Cr).通过SEM、酸碱滴定、FT-IR和XRD等手段对催化剂进行表征;并考察了其催化降解纤维素为葡萄糖的水解反应性能.结果表明,磺酸化48 h的C-SO3 H(48)/MIL-101(Cr)固体...     

催化果糖脱水制备5-羟甲基糠醛的影响

果糖脱水降解为5-羟甲基糠醛是生物质资源综合利用的研究热点。以AlCl₃为催化剂,考察反应条件对果糖脱水制备5-羟甲基糠醛的影响,重点研究不同无机酸对AlCl₃催化果糖降解生成5-羟甲基糠醛反应的影响。以AlCl₃和无机酸为共催化剂,考察在不同溶剂（1,4-二氧六环、N,N-二甲基甲酰胺、2-甲基亚砜）、反应温度和硫酸与磷酸质量比（1∶2、2∶3、3∶2、2∶1）条件下对果糖脱水降解制5-羟甲基糠醛的影响。结果表明,以温和的N,N-二甲基甲酰胺为溶剂,在反应温度120 ℃、AlCl₃用量为7.5 mmol、硫酸为20 mmol·L^-1和磷酸为30 mmol·L^-1共催化剂条件下,5-羟甲基糠醛收率达92.1%。     

介孔磷酸铝催化葡萄糖制备5-羟甲基糠醛

以硝酸铝和磷酸为原料,采用柠檬酸法制备了介孔磷酸铝材料Al PO,利用BET、XRD和FT-IR等分析方法对材料的物化性能进行了表征。通过催化葡萄糖转化制备5-羟甲基糠醛(HMF)的反应研究了其催化活性。对材料P/Al物质的量比,反应温度,反应时间,催化剂用量和反应底物浓度的考察表明,当n(P)/n(Al)=1:1时,10%(wt)的催化剂用量,在150℃条件下催化葡萄糖反应5 h后,HMF的收率可达35%。     

固体酸Hf/PMO催化转化葡萄糖制取5-羟甲基糠醛

以有机-无机杂化介孔材料为载体,Hf(OTf)——4为活性组分,合成新型固体酸催化剂Hf/PMO,用于催化转化葡萄糖制取5-羟甲基糠醛(5-HMF),对反应温度、反应时间、葡萄糖浓度及催化剂用量进行优化。结果表明,最优条件为:反应时间120 min,反应温度130℃,100 mg葡萄糖加入5 m L体积9∶1的THF/水,催化剂用量80 mg。在优化条件下,5-HMF的收率为55.4%,葡萄糖转化率为86.8%。催化剂在前6次的循环是比较稳定的。     

固体酸Hf/PMO催化转化葡萄糖制取5-羟甲基糠醛

以有机-无机杂化介孔材料为载体,Hf(OTf)——4为活性组分,合成新型固体酸催化剂Hf/PMO,用于催化转化葡萄糖制取5-羟甲基糠醛(5-HMF),对反应温度、反应时间、葡萄糖浓度及催化剂用量进行优化。结果表明,最优条件为:反应时间120 min,反应温度130℃,100 mg葡萄糖加入5 m L体积9∶1的THF/水,催化剂用量80 mg。在优化条件下,5-HMF的收率为55.4%,葡萄糖转化率为86.8%。催化剂在前6次的循环是比较稳定的。     

葡萄糖制备5-羟甲基糠醛工艺研究

为实现5-羟甲基糠醛绿色化、低成本制备,以可再生资源葡萄糖为原料,固体酸为催化剂,在水-γ-戊内酯双相介质中经酸化水解制备出5-羟甲基糠醛。考察了反应温度、反应时间、催化剂用量、葡萄糖用量对5-羟甲基糠醛收率的影响。结果表明,最佳工艺条件:反应温度190℃,反应时间43 min,催化剂用量0. 3 g,葡萄糖用量0. 15 g,在此条件下,5-羟甲基糠醛的收率44. 7%。     

葡萄糖制备5-羟甲基糠醛工艺研究

为实现5-羟甲基糠醛绿色化、低成本制备,以可再生资源葡萄糖为原料,固体酸为催化剂,在水-γ-戊内酯双相介质中经酸化水解制备出5-羟甲基糠醛。考察了反应温度、反应时间、催化剂用量、葡萄糖用量对5-羟甲基糠醛收率的影响。结果表明,最佳工艺条件:反应温度190℃,反应时间43 min,催化剂用量0. 3 g,葡萄糖用量0. 15 g,在此条件下,5-羟甲基糠醛的收率44. 7%。     

改性阳离子交换树脂催化转化葡萄糖制备5-羟甲基糠醛

以二甲亚砜做溶剂,用改性的732阳离子交换树脂为催化剂,以葡萄糖为原料,制备了5-羟甲基糠醛(5-HMF)。考察了改性离子种类、催化剂用量、葡萄糖浓度、反应温度、反应时间等因素对葡萄糖转化5-羟甲基糠醛的影响,用高效液相色谱对产物中5-羟甲基糠醛的含量进行分析。结果表明:在相同条件下,Sn2+改性后的阳离子交换树脂的催化活性最高。反应温度为160℃,催化剂、葡萄糖、溶剂的质量比为1∶5∶10,反应时间4 h,5-羟甲基糠醛的收率最高,可达到46.6%。     

氯化铝-助催化剂体系催化葡萄糖转化制备5-羟甲基糠醛

以Al Cl3作催化剂,研究助催化剂类型和用量对葡萄糖转化生成5-羟甲基糠醛收率的影响。对溶剂类型、反应温度和反应时间进行优化,得出最佳反应条件为:葡萄糖用量为1 g,Al Cl3用量为反应物物质的量的10%,助催化剂NH4Br用量为0.32 mol·L-1,二甲基乙酰胺作溶剂,用量为10 m L,反应温度100℃,反应时间60 min,此条件下,5-羟甲基糠醛收率为47%,比采用单一Al Cl3作催化剂提高14个百分点。     

金属离子改性分子筛催化葡萄糖生成5-羟甲基糠醛

在[EMIM]Br离子液体系中,研究了不同金属离子改性的分子筛及CrCl3改性的不同结构分子筛催化葡萄糖制5-羟甲基糠醛(HMF)的反应性能,发现Cr-Beta分子筛催化性能最佳.考察了反应温度、反应时间、催化剂用量等因素对HMF收率的影响.结果表明在反应温度130℃、时间为60 min、m(离子液):m(葡萄糖):m(催化剂)=50:5:1(质量比)的条件下,HMF的收率可以达到35%以上.     

氯化铝催化葡萄糖制备5-羟甲基糠醛——助催化剂的作用

研究双助催化剂对AlCl_3催化葡萄糖转化制备5-羟甲基糠醛的促进作用,考察助催化剂种类和用量对反应的影响,并优化反应条件。结果表明,NH4Br-Na Br双助催化剂体系对该反应的促进作用最显著,助催化剂NH4Br用量为0.08 mol·L-1和Na Br用量为0.32 mol·L-1时,100℃反应60 min,5-羟甲基糠醛收率为54%,比单一AlCl_3作催化剂时提高21个百分点。     

SnO2/Fe2O3-rGO三元复合材料催化葡萄糖脱水制备5-羟甲基糠醛

采用水热晶化法制备SnO2/Fe2O3-rGO三元复合材料固体型催化剂,以葡萄糖为原料,SnO2/Fe2O3-rGO为催化剂,在[BMIM]Br环境下催化葡萄糖脱水制备5-羟基甲糠醛(HMF)。考察催化剂制备条件及催化制备5-羟甲基糠醛(HMF)的工艺参数如:催化剂制备的晶化温度、不同金属原料配比、以及不同溶剂对(HMF)产率的影响等。实验结果表明,在200℃下,n(FeCl3·6H2O)∶n(SnCl2·2H2O)=1∶3,恒温4 h,制备的催化剂SnO2/Fe2O3-rGO在[BMIM]Br离子液体中对葡萄糖脱水制备HMF所得葡萄糖转化率为99%,产率为56%。     

磁性碳质材料催化糖类制备5-羟甲基糠醛和5-乙氧基甲基糠醛的研究

制备了一种磺酸化的磁性碳质固体酸催化剂PCM-SO_3H,用于催化糖类制备液态生物燃料5-乙氧基甲基糠醛(EMF),考察了二甲亚砜在溶剂中的含量对糖类转化和产物分布的影响。结果表明,该催化剂不仅能催化5-羟甲基糠醛(HMF)的醚化,EMF产率高达85.6%,也能在乙醇-二甲亚砜双溶剂体系下一锅法催化果糖制备EMF,反应温度100℃,反应时间10 h,催化剂加入量45 mg,溶剂(DMSO 1.5 m L和乙醇3.5 m L)时,EMF的收率达61.8%。反应结束后,该催化剂可以在外部磁场条件下从反应混合物中重新获得,且重复使用多次依然保持高的活性。     

磁性碳质材料催化糖类制备5-羟甲基糠醛和5-乙氧基甲基糠醛的研究

制备了一种磺酸化的磁性碳质固体酸催化剂PCM-SO_3H,用于催化糖类制备液态生物燃料5-乙氧基甲基糠醛(EMF),考察了二甲亚砜在溶剂中的含量对糖类转化和产物分布的影响。结果表明,该催化剂不仅能催化5-羟甲基糠醛(HMF)的醚化,EMF产率高达85.6%,也能在乙醇-二甲亚砜双溶剂体系下一锅法催化果糖制备EMF,反应温度100℃,反应时间10 h,催化剂加入量45 mg,溶剂(DMSO 1.5 m L和乙醇3.5 m L)时,EMF的收率达61.8%。反应结束后,该催化剂可以在外部磁场条件下从反应混合物中重新获得,且重复使用多次依然保持高的活性。     

生物质材料制备糠醛和5-羟甲基糠醛的研究进展

综述了生产糠醛(FF)与5-羟甲基糠醛(5-HMF)的重要性,为实现生物质的综合利用提供科学依据。最后对于生产FF与5-HMF的转化策略提出了展望。