杂多酸类离子液体催化浮萍水解制备还原糖

以磷钨酸盐离子液体为催化剂研究了温和条件下浮萍的催化水解制备还原糖性能。系统考察了离子液体类型、离子液体结构、催化剂用量、反应温度及反应时间等实验因素对还原糖、葡萄糖、木糖收率的影响。研究结果表明, 磷钨酸盐离子液体具有良好的催化活性, 在反应时间3 h, 反应温度140℃, 催化剂用量0.4 mmol的条件下, 浮萍水解后总还原糖收率可达到79.8%, 其中葡萄糖和木糖收率分别为339.8 mg·g^-1 和62.2 mg·g^-1。浮萍原料与水解残渣的傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、热重(TG)、元素分析(EA)对照分析结果表明:浮萍水解后纤维素和半纤维素含量明显下降, 残渣中木质素含量增加, 与分析结果一致。此外, 磷钨酸离子液体在此过程中也表现出优良的重复使用性能, 经简单分离, 可实现循环使用, 5次的重复使用后浮萍转化率未见显著降低, 还原糖收率仍可达70.1%。     

三氟甲基磺酸铜催化果糖醇解制备乙酰丙酸甲酯

采用三氟甲基磺酸铜为催化剂催化果糖醇解制备乙酰丙酸甲酯,考察催化剂种类、催化剂用量、反应温度、反应压力和反应时间等对乙酰丙酸甲酯收率的影响。结果表明,在反应压力为2 MPa、果糖0.75 g、甲醇24 g、催化剂用量0.36 g和反应温度120 ℃条件下反应2.0 h,果糖完全被转化,乙酰丙酸甲酯收率达88.1%。     

近临界甲醇中NiO催化生物质糖转化制备乳酸甲酯的研究

生物质化学催化制备乳酸甲酯是一条有工业化应用前景的途径。论文在不同来源NiO筛选基础上,开展了近临界甲醇中NiO催化生物质糖转化制备乳酸甲酯的工艺优化,结合催化剂表征,对NiO催化生物质糖转化为乳酸甲酯的机理进行了探索。结果表明,不同来源的NiO对葡萄糖催化转化制备乳酸甲酯反应的影响很大,购自Aladdin的NiO催化效果最好。在较佳工艺条件下,近临界甲醇中NiO催化葡萄糖转化为乳酸甲酯的摩尔收率可达46.2%。同时催化剂重复使用试验表明Aladdin的NiO具有良好的重复使用性能。中等强度的酸性可能是影响乳酸甲酯收率的核心因素,中等强度酸含量越高,乳酸甲酯的摩尔收率就越高。研究工作将促进生物质化学催化制备乳酸甲酯非均相催化体系的开发。     

酸性阳离子交换树脂催化降解微晶纤维素的研究

以自制3种酸性阳离子交换树脂为催化剂,对微晶纤维素进行了降解实验研究。考察了催化剂的种类及用量、反应温度、反应时间、加水量等条件对降解反应的影响。结果表明,阳离子交换树脂A对微晶纤维素具有较好的催化降解作用。在微波辅助加热条件下,以A树脂为催化剂,离子液体[Amim]Cl为溶剂,当催化剂与微晶纤维素质量比为1∶1,反应温度为140~160℃,反应时间为20~40 min时,纤维素转化率可达到100%,同时总还原糖收率最高可达96.2%,葡萄糖收率最高可达78.6%。     

酸功能高铼酸盐离子液体降解纤维素研究

选用微晶纤维素(MCC)进行降解,以降解液中还原糖和葡萄糖收率为考察目标,从反应温度、反应时间、反应物浓度、催化剂用量和催化剂种类几个方面考察其降解效果。结果表明,最优条件为:以酸功能高铼酸盐离子液体作为催化剂,以离子液体[Amim]Cl为溶剂,纤维素用量0.1 g,催化剂用量5%(摩尔分数),反应温度155℃,反应时间20 min。在此条件下,可还原糖收率(TRS)和葡萄糖收率最高可达94.6%和44.3%。另外,还以CrCl_3和酸功能高铼酸盐复合制备5-羟甲基糠醛(5-HMF),结果表明葡萄糖的高收率是提高5-HMF产率的重要保障。     

酸功能高铼酸盐离子液体降解纤维素研究

选用微晶纤维素(MCC)进行降解,以降解液中还原糖和葡萄糖收率为考察目标,从反应温度、反应时间、反应物浓度、催化剂用量和催化剂种类几个方面考察其降解效果。结果表明,最优条件为:以酸功能高铼酸盐离子液体作为催化剂,以离子液体[Amim]Cl为溶剂,纤维素用量0.1 g,催化剂用量5%(摩尔分数),反应温度155℃,反应时间20 min。在此条件下,可还原糖收率(TRS)和葡萄糖收率最高可达94.6%和44.3%。另外,还以CrCl_3和酸功能高铼酸盐复合制备5-羟甲基糠醛(5-HMF),结果表明葡萄糖的高收率是提高5-HMF产率的重要保障。     

碱性离子液体协同配合剂催化葡萄糖异构化制备果糖

糖类是生物质的重要组成部分，可经催化转化制得一系列高附加值化学品，具有经济价值高、对环境友好和可持续性强等优点。葡萄糖异构为果糖是该过程的关键步骤。本文合成了四种碱功能性离子液体，用红外光谱、核磁共振谱仪和热重分析进行了表征，并用于催化葡萄糖异构化制备果糖，结果表明碱性离子液体具有较好的催化活性，但易使果糖进一步催化降解，同时加入硼酸钠可提高葡萄糖的转化率和果糖的产率，说明硼酸钠既起配合保护剂的作用，也有一定的协同催化作用。考察了离子液体用量、硼酸钠用量、时间、温度等因素对果糖选择性和产率的影响，结果表明，在离子液体和硼酸钠与葡萄糖的摩尔比分别为3∶1和0.08∶1、反应温度为70℃、反应时间为7 min的最佳反应条件下果糖的产率可高达64.7%，选择性为73.1%。     

新型碱性离子液体催化蓖麻油制备生物柴油

合成了新型碱性离子液体[Bmim]OH,将其应用于催化蓖麻油制备生物柴油,并与催化剂KOH、四丁基氢氧化铵进行比较,结果好于后两者。正交实验优化的碱性离子液体[Bmim]OH催化工艺条件为:催化剂用量为1%,醇油摩尔比为6∶1,反应温度为40℃,反应时间为60 min。在该优化条件下,甲酯混合物收率高于97%,蓖麻油基本上完全转化,其中高于95%转化为产物甲酯,催化剂[Bmim]OH重复使用6次没有明显消耗,催化性能稳定。     

芬顿试剂催化糖类制备5-羟甲基糠醛

研究了在水-正丁醇双相体系中,芬顿试剂催化转化淀粉、葡萄糖和果糖为5-羟甲基糠醛（5-HMF）的反应。考察了多种影响因素,包括反应温度、反应时间、水和正丁醇比例、芬顿试剂（Fe²⁺和H₂O₂）比例,淀粉、葡萄糖和果糖为底物的5-HMF最高收率分别达到46.5%、47.4%和61.7%。探讨了芬顿试剂催化糖类制备5-HMF的作用机理,即芬顿试剂可以降解淀粉为葡萄糖,催化葡萄糖异构化为果糖,催化果糖生成5-HMF。     

酸性离子液体催化降解纤维素的研究

以离子液体1-烯丙基-3-甲基咪唑氯盐([Amim]Cl)为溶剂,以咪唑类酸功能离子液体[Cnmim]HSO_4(n=2,3,4,5,6,7)为催化剂,在微波辅助加热条件下降解微晶纤维素(MCC),考察了反应温度、反应时间、催化剂用量、加水量、催化剂的哈米特酸度及种类等反应条件对MCC降解反应的影响。结果表明,酸性离子液体的催化效果与其酸性大小有关,其中[C_6mim]HSO_4的哈米特酸度值最小,酸性最强,作为催化剂时效果最佳,当[C_6mim]HSO_4的加入量为0.1 g,纤维素和催化剂的摩尔比为1∶1,反应温度为110℃,反应时间为40 min,加水量为70μL时,微晶纤维素转化率为100%,可还原糖收率为89.94%,葡萄糖收率高达46.24%。该反应使用常见的微波法,操作简单、方便、快速且无污染,与以往反应相比得到的葡萄糖收率较高,为在工业上应用提供了一种可行的方法。     

响应面法优化离子液体催化合成乳酸乙酯

以酸性咪唑离子液体为催化剂,乙酸乙酯为带水剂研究了乳酸乙酯的合成。应用响应面法预测醇酸摩尔比、离子液体（IL）酸摩尔比、全回流时间、带水剂用量、分水反应时间5个因素对产率的影响,并通过实验发现实际收率与预测值基本吻合。得到的最佳反应条件为：醇酸摩尔比4,IL酸摩尔比0.7,全回流1.2 h,加入带水剂用量为理论用量的74%,分水反应6.6 h,此时乳酸乙酯的收率可达80%。     

碱性离子液体催化单糖脱水制5-羟甲基糠醛

离子液体作为一种新型的环境友好溶剂和液体酸碱催化剂用于单糖脱水制备5-羟甲基糠醛日益成为研究热点,受到广泛重视。以典型的OH-为阴离子的碱性离子液体为催化剂,研究了其对果糖/葡萄糖转化为5-羟甲基糠醛反应的影响。结果表明,在二甲基亚砜中,160℃反应6 h,果糖转化率达90.4%,5-羟甲基糠醛收率为83.3%,5-羟甲基糠醛选择性为92.1%。这一新的碱性离子液体催化单糖脱水的体系,取代了传统酸性催化剂的使用,具有高效、环保、经济的特点,为5-HMF规模化生产奠定了基础。     

离子液体催化合成丁二酸二甲酯

引言丁二酸二甲酯也称琥珀酸二甲酯,是一种重要的合成香料和食品添加剂,可作为食用防腐剂,同时,它还是一种重要的化工中间体,广泛应用于多种化学品的制取。目前,它的世界需求量很大,每年约2000t。传统方法合成丁二酸二甲酯是以丁二     

药物缓释用生物降解材料聚乳酸-乙醇酸的合成

以D,L 乳酸、乙醇酸为原料,通过熔融聚合法直接合成生物降解材料聚乳酸 乙醇酸(PLGA)。在165℃、70Pa下熔融聚合10h,以w(SnCl2)=0 5%的氯化亚锡为催化剂时,特性黏数[η]最高可达0 2382dL/g。当使用人体营养添加剂如乳酸锌、乳酸钙、乙酸锌、硫酸锌、牛磺酸等作为无毒催化剂反应时,[η]为0 1036～0 2150dL/g。金属Lewis酸型催化剂乳酸锌与质子酸型催化剂牛磺酸复合使用,[η]为0 1068～0 1357dL/g,比牛磺酸催化时(0 1036dL/g)高,比乳酸锌催化时(0 1507dL/g)低,未见明显的协同效果。简单易行的直接熔融聚合法,尤其是用无毒催化剂催化合成,有利于拓展PLGA在药物缓释领域的应用。     

功能化离子液体催化合成甘油单月桂酸酯

合成了由吡啶、N-甲基咪唑、N-甲基-2-吡咯烷酮提供有机阳离子, 磷钨酸、对甲苯磺酸提供阴离子的6种离子液体。使用NMR、FT-IR和TG对离子液体表征, 并考察它们催化甘油与月桂酸酯化的催化效果。结果表明, 这些离子液体都具有较好的热稳定性, 以1-(丁基-4-磺酸基)-3-甲基咪唑磷钨酸盐离子液体的热稳定性最好。在最佳条件使用离子液体催化甘油与月桂酸反应时, 阴离子的种类对月桂酸的转化率影响较大, 以对甲苯磺酸为阴离子的离子液体催化反应时, 月桂酸转化率较以磷钨酸为阴离子的离子液体的高;1-(丁基-4-磺酸基)-3-甲基咪唑对甲苯磺酸盐离子液体做催化剂时甘油单月桂酸酯的产率最高。催化剂重复使用性方面, 离子液体重复使用5次催化活性没有明显变化。     

Hydrothermal catalytic conversion of biomass for lactic acid production

The production of lactic acid has increased owing to growing polymer markets, increased demand in the chemical sector and many applications in the food industry. Biomass hydrothermal decomposition is potentially a method for lactic acid production. To obtain a higher yield of lactic acid, the influence of metal ions (Zn(II), Ni(II),Co(II) and Cr(III)) on biomass decomposition in sub‐critical water (T = 300 °C) was investigated and the catalyst function in the complex reaction network of biomass degradation was discussed. In comparison with a non‐catalytic process, the addition of 400 ppm Ni(II) catalyst increased the yield of lactic acid from 3.25% to 6.62% at 300 °C and 120 s for microcrystalline cellulose. The lactic acid yield for glucose was 9.51% for 400 ppm Co(II) catalyst at 300 °C and 120 s. In the case of Cr(III) and Ni(II), the conversion of maize straw, sawdust and rice husk first increased, and then decreased from 0 to 800 ppm. For catalyst Cr(III), Zn(II) and Ni(II), the conversion of wheat bran indicated a decreasing trend. Transition metal ions have a great influence on raw materials conversion to lactic acid. In the conversion of pyruvaldehyde to lactic acid, the ionic catalyzed Cannizzaro‐type reaction would take place. Copyright © 2007 Society of Chemical Industry     

磷酸氧钛负载钌双功能催化剂催化纤维素转化制山梨醇

山梨醇是纤维素催化加氢转化中重要的平台化合物之一。制备了固体酸磷酸氧钛TiOPO₄及磷酸氧钛负载钌Ru/TiOPO₄双功能催化剂,首先对磷酸氧钛催化纤维素水解反应进行研究,以葡萄糖收率为目标,考察了反应时间、氢压、温度的影响,得到了最适宜水解反应条件。在此基础上,以磷酸氧钛负载钌为催化剂,对其催化纤维素制山梨醇的催化性能进行研究,结果表明,水解加氢反应中,在反应温度（453 K）稍低于最适宜水解温度（463 K）,反应时间（150 min）略短于最适宜水解时间（180 min）的反应条件下进行反应可得到更好的效果,最高山梨醇收率为77.6%,纤维素转化率99.3%。改变不同催化剂与底物之比,研究水解反应与水解加氢反应的转化率、产物分布,结果表明,双功能催化剂Ru/TPO可以使葡萄糖快速进行加氢反应,减少葡萄糖进一步降解的发生,液相中碳回收率显著提高,可达80%以上。     

离子液体催化聚乳酸丁醇醇解反应

以离子液体[Bmim][OAc]为反应介质和催化剂, 对聚乳酸 (PLA)丁醇醇解反应进行了研究。考察了反应温度、反应时间、离子液体用量、丁醇(n-butanol)用量对反应结果的影响。得到较佳工艺条件为:反应温度为150℃、反应时间为3 h、m([Bmim][OAc]):m(PLA)=0.2:1、n(n-butanol):n(PLA)=5:1。在上述条件下, PLA醇解反应转化率≥81%, 乳酸正丁酯收率≥70%。采用FT-IR技术对产品的结构进行了表征。 离子液体的回用性能结果表明:[Bmim][OAc]重复利用6次后, PLA转化率和乳酸正丁酯收率无明显变化。     

Synthesis of a sulfonic acid functionalized acidic ionic liquid modified silica catalyst and applications in the hydrolysis of cellulose

A sulfonic acid functionalized acidic ionic liquid modified silica catalyst was prepared in 68% overall yield from 3-chloropropyl silica by a simple two step method involving nucleophilic substitution of chlorine with imidazole, then condensation with 1,3-propanesultone and acidification using HCl. This silica supported acid catalyst was shown to be effective in the hydrolysis of cellulose (DP ∼ 450) dissolved in 1-n-butyl-3-methylimidazolium chloride at 70 °C, producing glucose and total reducing sugars in 26 and 67% yields respectively.     

Separation and recovery of the constituents from lignocellulosic biomass by using ionic liquids and acetic acid as co-solvents for mild hydrolysis

Previously, ionic liquids were found to partially dissolve lignocellulosic biomass. Here, it is reported that the biomass itself does not dissolve directly, but that it is hydrolyzed first before the constituents (cellulose, hemicellulose and lignin) dissolve into the ionic liquid. By addition of an acidic catalyst, this hydrolysis step can take place at milder conditions. Acetic acid is chosen as a suitable acidic catalyst, because it is already present in lignocellulosic biomass in the form of acetyl groups on the hemicellulose. Here, it is shown that acetic acid also works as co-solvent, increasing the solubility of the constituents of lignocellulosic biomass in the ionic liquid. The milder conditions for hydrolysis result in a higher degree of utilization of the lignocellulosic biomass, whereby all constituents can be fully recovered and further processed and the ionic liquid can be reused.