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.     

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%。     

固体酸催化果糖制备5-羟甲基糠醛的研究

研究了以二甲基亚砜为溶剂、TiO_2-SiO_2为催化剂催化果糖脱水生成5-羟甲基糠醛(HMP)的反应,分别考察了不同摩尔比TiO_2-SiO_2催化剂、反应时间、催化剂用量、果糖添加量等工艺参数对果糖脱水制备HMF催化活性的影响.在TiO_2-SiO_2作为催化剂、150℃和反应3 h的条件下,5-羟甲基糠醛的收率可达83.8%.     

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%。     

生物质基固体酸催化剂的制备及其催化糖转化性能的研究

采用松果壳、花生壳、核桃壳及玉米秸秆等自然生物质为原料,通过不完全碳化-浓硫酸磺化两步制备生物质基固体酸催化剂,并将其用于油浴加热及微波条件下催化单糖转化为呋喃平台化合物实验中,两种加热方式下(150℃油浴8h,160℃微波辅助10 min),获得的糠醛及5-羟甲基糠醛的收率作为其催化性能的评价指标.果糖转化实验中显示四种催化剂获得5-羟甲基糠醛的能力无明显差异,5-羟甲基糠醛收率均在70％左右.催化木糖及葡萄糖的活性均表现为核桃壳SC＞松果壳SC＞玉米秸秆SC＞花生壳SC,其中核桃壳SC催化木糖制备糠醛收率可达55.38％,催化葡萄糖制备5-羟甲基糠醛收率可达23.31％.     

不同催化剂对2,5-呋喃二甲酸合成收率的影响

本文以5-羟甲基糠醛为起始原料制备2,5-呋喃二甲酸(FDCA),分别考察Pt/C、Cu、Fe3+及Amoco催化体系对反应收率的影响。确定了适用于5-羟甲基糠醛(HMF)氧化的Amoco催化体系,在实验条件下,FDCA的收率可达到46.15%。     

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%。     

响应面法优化糠醛废液制备乙酰丙酸的研究

以稻草为原料,FeCl_3为催化剂,在甲苯/水双相溶剂体系中高压液化制备糠醛,所得糠醛废液中含有大量的5-羟甲基糠醛。以氯乙酸为催化剂,利用糠醛废液进一步催化制备乙酰丙酸。通过响应面法研究了催化剂质量分数、反应温度、反应时间对乙酰丙酸收率的影响,得出乙酰丙酸收率的二次回归方程。通过响应面分析及实验验证得到糠醛废液制备乙酰丙酸的最佳条件为:催化剂质量分数为10%,反应温度为198℃,反应时间为50 min,乙酰丙酸收率高达54.24%。     

SAPO-34分子筛的合成及催化果糖制5-羟甲基糠醛的应用

制备具有适宜酸性、粒径、比表面积的催化剂是催化果糖制备5-羟甲基糠醛的关键。选择不同模板剂合成了SAPO-34分子筛,并采用SEM、XRD、BET、NH_3-TPD和TG对其进行表征,考察了不同模板剂合成的分子筛催化合成5-羟甲基糠醛的应用效果。结果表明,以三乙胺为模板剂、n(Al_2O_3)∶n(P_2O_5)∶n(SiO_2)∶n(三乙胺)∶n(H_2O)=2∶2∶1∶4∶140、晶化时间为72 h时,合成的SAPO-34分子筛产品粒径比较均匀、酸性最高、结晶度最好,且以该分子筛产品作催化剂催化合成5-羟甲基糠醛的收率最高。在以二甲基亚砜为溶剂、温度为150℃、果糖质量为0.5 g、催化剂质量为0.15 g、二甲基亚砜用量为50 mL的条件下进行反应,5-羟甲基糠醛收率最高可达57%。     

绿色溶剂γ-戊内酯中果糖催化转化为5-羟甲基糠醛

通过生物质衍生糖的酸催化转化制备生物质基平台化合物5-羟甲基糠醛受到关注。常用又有效的溶剂包括离子液体和二甲基亚砜等,但这些溶剂黏度高,易造成空气污染。以γ-戊内酯作为溶剂,研究果糖催化转化为5-羟甲基糠醛的绿色过程,系统研究酸催化剂种类、反应温度、催化剂用量、果糖初始浓度及底物种类等对5-羟甲基糠醛产率的影响。通过反应条件的优化,以HCl溶液为催化剂,在果糖初始质量浓度2%、反应温度100℃和反应时间30 min条件下,5-羟甲基糠醛产率为93.5%。5-羟甲基糠醛产率随果糖初始添加量的增加而呈下降趋势,但果糖初始质量浓度为10%时,5-羟甲基糠醛产率仍保持约90%,表明γ-戊内酯是一种将果糖催化转化为5-羟甲基糠醛的优良绿色溶剂。     

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。     

微波协同氧化锆@碳纳米管强化果糖制5-羟甲基糠醛

糖类催化转化是生产生物质基燃料和高附加值化学品的重要途径,而微波能量的使用可使这一过程更具商业可行性。本文探究了微波辐射下微波响应型催化剂碳纳米管负载氧化锆[ZrO₂/MWCNTs(C)]催化的果糖高效分解制5-羟甲基糠醛(5-HMF)过程。首先,采用水热法制备了性能优异的氧化锆@碳纳米管催化剂,并对其进行表征;进一步考察了催化剂用量、果糖浓度、反应温度和反应时间对反应产物5-HMF收率的影响,并通过调节各组分在反应过程中的实际含量,探究微波强化的作用机理。研究结果表明在相对温和的条件下(120℃、常压),微波辐射下的5-HMF收率(约74%)远高于常规加热条件下的5-HMF收率(约31%);采用最佳ZrO₂60/CNTs用量(ZrO₂质量分数约为60%),微波场中,140℃常压条件下反应10min,可以实现约98%的果糖转化率和92%的5-HMF收率。通过探究载体吸波性能与活性位点催化性能之间的耦合匹配关系,揭示了微波协同催化过程强化机理归因于具有强吸波性能碳质载体的选择性加热和活性位点ZrO₂之...     

ZrOCl2催化琼脂糖制备5-羟甲基糠醛和乙酰丙酸

以琼脂糖为原料,分别采用CuCl₂、NiCl₂、MnCl₂、MgCl₂、FeCl₃、AlCl₃、ZrOCl₂、SnCl₄为催化剂催化转化制备5-羟甲基糠醛（5-HMF）和乙酰丙酸（LA）,筛选适用于琼脂糖转化的优选催化剂,并对制备条件如溶剂含水量、催化剂用量、反应温度以及反应时间等影响因素进行了考察。研究结果表明：以50mg琼脂糖为原料,ZrOCl₂为催化剂,二甲基亚砜（DMSO）为反应溶剂,在1 mL DMSO/H₂O（体积比为8:2）混合溶剂中,ZrOCl₂用量为琼脂糖中单糖物质的量的10%,140℃下反应60 min,5-羟甲基糠醛（5-HMF）的得率为26.9%,乙酰丙酸（LA）的得率为24.7%。对制备机理分析表明：反应过程中琼脂糖首先水解为醛型单糖,然后在催化剂作用下醛型单糖异构化再脱水转化为5-HMF,部分5-HMF在酸的作用下进一步转化为LA。     

蔗糖在DMF-[BMIm]Cl溶剂中催化制备5-HMF

研究了在N,N-二甲基甲酰胺(DMF)-离子液体[BMIm]Cl混合溶剂中将蔗糖高效转化为5-羟甲基糠醛(5-HMF)的反应。运用紫外-可见分光光度计对水解液中5-HMF进行定量分析并计算其收率。考察了CrCl₃·6H₂O、AlCl₃·6H₂O、SnCl₄·5H₂O、FeCl₃、CoCl₂·6H₂O、ZnCl₂、CuCl₂·2H₂O、CaCl₂ 8种催化剂对反应的催化效果,结果表明AlCl₃·6H₂O催化效果最为明显。以AlCl₃·6H₂O为催化剂研究了不同反应条件如时间、温度、溶剂中DMF-[BMIm]Cl质量比、催化剂AlCl₃·6H₂O的用量对5-HMF收率的影响,得到的最佳条件为以0.5mmol蔗糖为反应物,0.4mmol AlCl₃·6H₂O为催化剂,反应时间2h,反应温度120℃,5g质量比为85:15的DMF-[BMIm]Cl混合溶剂,此条件下5-HMF收率最高可达63.4%。研究表明,DMF-[BMIm]Cl混合溶剂体系对蔗糖转化为5-HMF有一定的促进效果,在此溶剂体系中以AlCl₃·6H₂O为催化剂时可以得到较高的5-HMF产率。     

纤维素在不同溶剂中催化转化制备5-羟甲基糠醛的研究进展

通过化学转化,可以将纤维素转化为平台化合物5-羟甲基糠醛,实现纤维素向平台化合物的高效定向转化。在纤维素催化转化制备5-羟甲基糠醛的过程中,纤维素的有效溶解是一项长期且艰巨的任务。因此,综述了不同溶剂中纤维素催化转化制备平台化合物5-羟甲基糠醛的研究进展,并对后续研究进行了展望。     

Dehydration of d-glucose in high temperature water at pressures up to 80 MPa

Reaction of d-glucose in water to yield 5-hydroxymethylfurfural (5-HMF), 1,2,4-benzenetriol (BTO) and furfural was studied at high temperatures (up to 400 °C) and high pressures (up to 80 MPa) using a continuous flow reactor. Maximum temperature and pressure conditions gave maximum furfural yield. Increasing pressure from 40 to 70 and 80 MPa enhanced dehydration reactions to 5-HMF, but also enhanced hydrolysis of 5-HMF leading to the production of BTO and thus lead to lower yields of 5-HMF (below 10%). Remarkably, the dehydration reaction to 5-HMF and the hydrolysis of 5-HMF were both enhanced by the increase in water density at 400 °C.     

Laser-assisted preparation of monolithic acidic catalysts for biomass conversion

5-(Hydroxymethyl)furfural (5-HMF) is a vital platform molecule from which a variety of high-value-added fine chemicals and polymerizable monomers can be prepared. The use of solid acids to catalyze the conversion of biomass into 5-HMF is environmentally friendly and economical. However, exploiting the high yield of 5-HMF in a highly concentrated reactant system is challenging. Herein, we present a laser-assisted method for preparing highly acidic monolithic acidic catalysts. A monolithic acidic catalyst based on metal Zr sheets was synthesized and used to catalytically convert 30 wt% fructose into 5-HMF (conversion rate: 96%; yield: 95%). The catalyst was immediately separated from the reaction solution by direct removal at the end of the reaction. Catalytic efficiency was largely unaffected after 10 cycles of use, and the same catalytic efficiency was observed after laser-regeneration, highlighting the potential industrial applicability of the developed catalyst.