糠醛的水解制备和应用研究进展

糠醛是由可再生的生物质为原料转化得到的高价值化工产品，具有广阔的应用前景。本文综述了近年来生物质催化水解制备糠醛的研究进展，同时总结了糠醛衍生产品的制备和应用。在对半纤维素水解产糖反应和木糖脱水反应进行机理分析的基础上，从反应原料、溶剂体系、催化剂和分离方法等方面归纳总结了生物质催化水解制备糠醛的最新研究进展，并提出当前生物质制备糠醛方法中存在的问题和应对方案。在此基础上，分析了糠醛经氢化、胺化、氧化、缩醛化、聚合等反应获得高价值衍生产品的研究进展。提出要实现糠醛绿色高效的生产和应用，应着力设计低成本、低能耗、低污染且高效率的催化反应体系，同时推进重要糠醛衍生产品的综合高效利用。     

浅谈阻聚剂使用对醛电热一体化生产系统的影响

醛电热一体化生产系统即糠醛生产及配套生物质发电、供热生产系统,原料玉米芯用于生产糠醛,水解后的糠醛渣用于生物质发电、供热,而阻聚剂主要在糠醛配酸、水解工段使用,使用后可直接提高糠醛得率.介绍了阻聚剂的使用原理,分析了其对产品质量的影响.     

糠醛转移加氢制糠醇催化剂的研究进展

糠醛是一种可再生生物质资源,主要来源于玉米芯、甘蔗渣等农副产品,可经过水解制得.我国作为农业大国,糠醛的产量十分巨大且成本低廉.而糠醇作为糠醛加氢最主要的高附加值产物之一,是高分子与精细化工工业中极为重要的中间体,广泛应用于高分子精细化工、医药、农业等各大行业,不仅可以用于生产分散剂、树脂、果酸,还可以作为环氧树脂的稀释剂和酚醛树脂的溶剂.本文主要阐述了采用醇类或酸类供氢,不同催化剂催化糠醛转移加氢制糠醇的研究进展.     

纤维素催化转化研究进展

纤维素是自然界最丰富的生物质资源,利用其水解和转化制备有价值的化学品是目前研究的热点。本文介绍了近几年纤维素通过催化水解、催化氢解、催化氧化等方法转化为精细化学品的研究进展。同时,也总结了基于纤维素及其衍生物的制氢新技术。     

糠醛生产催化剂的研究进展

糠醛是一种以生物质为原料制备的绿色化工中间体,在化工生产的各个领域广泛应用。综述了不同催化剂在糠醛生产中的应用进展,探讨了各种催化剂的优缺点,并对生物质催化转化制备糠醛进行了展望。     

5-羟甲基糠醛在稀硫酸催化下的降解反应动力学

5-羟甲基糠醛脱羧生成乙酰丙酸是生物质资源出发制备乙酰丙酸过程中的关键步骤之一。为了研究低硫酸浓度下水解生物质制备乙酰丙酸工艺的可行性,系统地测定了在压力5 MPa、初始浓度1～9 mg·ml^-1、硫酸浓度0.05%～0.4%（质量分数）、温度150～190℃条件下,5-羟甲基糠醛在稀硫酸催化下的降解反应动力学数据,并以主反应生成乙酰丙酸、副反应生成腐黑质的平行反应动力学模型对数据进行了拟合,拟合结果表明,在实验范围内,主、副反应对5-羟甲基糠醛均为一级反应;主反应对H⁺浓度为1.16级,反应的活化能为78.5 kJ·mol^-1;副反应对H⁺浓度为0.722级,反应的活化能为98.0 kJ·mol^-1。研究结果表明,降低温度和提高硫酸浓度有利于提高生成乙酰丙酸的选择性。     

生物质开发的平台化合物——乙酰丙酸

乙酰丙酸是一种可望作为制备多种化工产品的新型平台化合物和医药中间体，它可利用丰富的废弃物再生资源或副产物如玉米芯、造纸废纤维、糠醛渣、木糖渣等来制备。目前其制备方法有糠醇（醛）催化水解法和生物质水解法。乙酰丙酸用途广泛，是重要的化工原料，市场前景看好。     

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％.     

生物质催化裂解选择性制备化学品的研究进展

综述了近年来选择性催化裂解生物质的研究进展。系统地介绍了生物质的热裂解技术,分析了不同阶段的生物质裂解的反应机理,归纳了几种常见的生物质预处理方法,概括了不同催化剂在生物质催化裂解制备左旋葡萄糖酮(LGO)、糠醛、芳香烃类化合物中的应用,最后指出了生物质催化裂解研究中存在的问题,并对以后的研究工作进行了展望。     

纤维素选择性催化转化为重要平台化合物的研究进展

纤维素是自然界中最丰富的植物生物质组分,拓宽纤维素的利用对于减少化石资源使用和可持续发展非常重要。本文综述了以纤维素为原料,通过化学催化转化得到平台化合物葡萄糖、羟甲基糠醛、乙酰丙酸、多元醇的方法,包括离子液体催化、固体酸催化和贵金属催化加氢等,以及上述平台化合物后续转化的途径。如羟甲基糠醛的氧化与还原,乙酰丙酸制备γ-戊内酯、烃、1,4-戊二醇和甲基四氢呋喃,以及多元醇催化重整制备液体燃料。提出纤维素催化制备平台化合物的研究成果将为可再生资源替代化石资源的可持续发展提供有力的理论支持和实践指导。     

糠醛的生物炼制技术研究进展

生物炼制是新时代应对能源危机和环境污染的极佳策略,基于生物炼制可以将低值的生物质资源转化为各类高附加值产品。糠醛是一种来自生物质资源的高附加值平台化合物,在能源、医药、化工等领域具有重要应用。糠醛的工业生产已经近一个世纪,工业生产技术已经比较成熟,但是目前工业生产过程中还存在不少问题。为解决糠醛工业生产中存在的问题,研究者对制备糠醛的新技术和新工艺进行了研究与探索。本文首先介绍了糠醛的性质及应用,分析了糠醛的工业生产技术现状和所面临的问题,如利用无机酸作催化剂时会腐蚀设备,催化剂不易回收,存在污染水源等问题。然后详细叙述了水解法和热解法制备糠醛的技术研究现状以及微波加热辅助新工艺的特点,最后展望了糠醛制备技术的未来发展方向。     

生物基糠醛催化转化制备戊二醇的研究进展

生物基糠醛制备戊二醇的工艺相比于传统的石油基路线,具有原料来源广泛、生产过程绿色无污染等优点。本文总结了国内外以生物基糠醛为原料制备戊二醇的研究现状,并对应用于糠醛催化加氢制备戊二醇的铑、铱、铂、铜基催化剂分别进行了归纳整理,同时详细论述了两种糠醛氢解路线,即糠醛加氢分别以糠醇和四氢糠醇为中间体而氢解生成戊二醇的过程。在此基础上,提出了解决目前糠醛氢解制备戊二醇过程中存在的反应物浓度低、活性差、反应压力高等问题的建议。对未来从经济、环保等多角度出发设计并完善生物基戊二醇的生产工艺以及拓展高效利用生物基糠醛制备下游精细化工产品的方法做出了展望。为开发在温和条件下高效、稳定的催化生物基糠醛氢解的催化剂体系提供了参考。     

生物质快速热解制糠醛的实验研究及理论探讨综述

糠醛是生物质快速热解的重要产物之一,通过对生物质进行定向热解可实现糠醛的选择性制备,从而获得一种新型的糠醛制备方法,实现生物质的高值化利用。概述了国内外对纤维素和半纤维素热解形成糠醛机理的实验研究和密度泛函理论分析,总结了生物质选择性热解制备糠醛的工艺技术,指出了今后的研究需要,明确糠醛的热解形成机理以及优化糠醛选择性制备的技术。     

生物质基平台化合物糠醛的研究进展

综述了近年来利用可再生资源制备糠醛的方法及研究进展,重点介绍了以糠醛为原料生产呋喃生物燃料价值链,最后分析了目前利用生物质制备糠醛研究中存在的问题,对其今后的研究发展提出了建议。     

催化合成典型5-羟甲基糠醛衍生物的研究进展

作为重要的生物基平台化合物之一, 5-羟甲基糠醛(HMF)可通过可再生的生物质碳水化合物脱水制备, 已获得广泛关注, HMF可以催化合成一系列重要的有机化工中间体, 这逐渐成为研究热点。本文综述了5-羟甲基糠醛制备2,5-二甲酰基呋喃(DFF)、2,5-呋喃二甲酸(FDCA)和1,6-己二醇(HDO)三种典型HMF衍生物的研究进展, 并着重分析了HMF选择氧化制备DFF和FDCA的催化体系。介绍了该三种重要有机化工中间体的相关应用, 分析其制备过程中的问题与难点, 对其今后的研究方向提供了建议, 并指出目前HMF未大规模工业生产导致其价格昂贵, 是制约下游产品发展的重要因素。采用生物质为原料, 通过5-羟甲基糠醛催化合成下游有机化工产品的研究具有广阔的前景。     

生物质资源合成烷氧基甲基呋喃醚的研究进展

生物质资源是自然界中唯一的有机碳资源,能用于合成多种高附加值的燃料和化学品.生物质醚类化合物是其中重要的一类衍生物,烷氧基甲基呋喃醚已经应用于柴油和柴油添加剂中,特别是5-乙氧基甲基糠醛(EMF)因其具有能量密度高、毒性低、稳定性好、流动性好等特点而受到广泛关注.本文综述了近年来以5-羟甲基糠醛(HMF)为基本结构的不...     

Intermolecular Diels-Alder Cycloadditions of Furfural-Based Chemicals from Renewable Resources: A Focus on the Regio- and Diastereoselectivity in the Reaction with Alkenes

A recent strong trend toward green and sustainable chemistry has promoted the intensive use of renewable carbon sources for the production of polymers, biofuels, chemicals, monomers and other valuable products. The Diels-Alder reaction is of great importance in the chemistry of renewable resources and provides an atom-economic pathway for fine chemical synthesis and for the production of materials. The biobased furans furfural and 5-(hydroxymethyl)furfural, which can be easily obtained from the carbohydrate part of plant biomass, were recognized as “platform chemicals” that will help to replace the existing oil-based refining to biorefining. Diels-Alder cycloaddition of furanic dienes with various dienophiles represents the ideal example of a “green” process characterized by a 100% atom economy and a reasonable E-factor. In this review, we first summarize the literature data on the regio- and diastereoselectivity of intermolecular Diels-Alder reactions of furfural derivatives with alkenes with the aim of establishing the current progress in the efficient production of practically important low-molecular-weight products. The information provided here will be useful and relevant to scientists in many fields, including medical and pharmaceutical research, polymer development and materials science.     

5-羟甲基糠醛制备及应用的研究进展

综述了利用可再生资源制备羟甲基糠醛的方法及研究进展,讨论了其重要衍生物及其应用:2,5-呋喃二甲醛可用于合成许多新化合物;呋喃二甲酸可以作为合成聚酯类材料的初始原料,还可应用于药理学的研究;乙酰丙酸制取各种产品,包括树脂、医药、香料、溶剂、涂料和油墨、橡胶和塑料助剂、润滑油添加剂、表面活性剂等,还可以作为农药、染料的中间体。分析了目前利用生物质制备羟甲基糠醛研究中存在的问题,对其今后的研究发展提出了建议。     

水介质下金属基催化剂催化糠醛加氢的研究进展

糠醛是连接生物原料和生物炼制工业的桥梁。糠醛在水介质中的还原性转化是制备各种精细化学品的重要途径,经多相催化剂催化可以得到大量的下游产品,如(四氢)糠醇、 2-甲基(四氢)呋喃、内酯、乙酰丙酸盐、环戊酮、环戊醇等。催化剂的活性主要取决于金属及载体的性质,以及温度、时间、溶剂和压力等反应条件。本文针对不同的非贵金属(Cu、Ni和Co)和贵金属(Pd、Ru、Pt和Au)基催化剂对糠醛加氢制备环戊酮和环戊醇的研究进展进行了综述,Ru、Pd、Au和Cu基催化剂较其他催化剂有更高的选择性,Cu-Ni双金属催化剂具有优异的催化活性和选择性,但稳定性有待提高。对金属表面发生氢化反应的机理进行了探讨,结果表明：水介质和较弱的路易斯酸性位点在环重排的反应中起关键作用,同时提出了糠醛在水介质中的加氢反应的未来研究方向。