果糖是來源于生物質(zhì)的重要原料,可以在酸催化下脫水選擇性合成生物質(zhì)平臺(tái)化合物5-羥甲基糠醛（5-HMF）。5-HMF的衍生物2,5-呋喃二甲酸（FDCA）可以替代對苯二甲酸合成可降解的生物基聚酯。因此,果糖的轉(zhuǎn)化利用已成為碳水化合物類生物質(zhì)資源有效利用的一個(gè)關(guān)鍵。當(dāng)前,以果糖為原料選擇性催化合成5-HMF,以及進(jìn)一步將5-HMF氧化為聚酯類材料的初始原料FDCA,為近年來生物質(zhì)資源精細(xì)化利用研究熱點(diǎn)。針對生物質(zhì)高效轉(zhuǎn)化的問題,本文對以果糖為原料制備5-HMF和FDCA兩種生物質(zhì)化合物的研究取得了如下結(jié)果:1.乙烯焦油基固體酸催化果糖脫水合成5-HMF利用石化副產(chǎn)物乙烯焦油重組分作原料,二乙烯基苯作交聯(lián)劑,對甲苯磺酸作催化劑,濃硫酸作磺化劑,合成了乙烯焦油基固體酸。系統(tǒng)考察了交聯(lián)反應(yīng)過程中催化劑用量和交聯(lián)劑用量對焦油樹脂軟化點(diǎn)的影響,確定了最優(yōu)的軟化點(diǎn)為150°C。探討了焦油樹脂磺化過程中磺化劑用量和磺化時(shí)間對催化劑酸量的影響,確定了最佳酸量為4.20 mmol/g。采用FT-IR、XRD、BET、Raman、SEM和TGA測試對催化劑的結(jié)構(gòu)及性質(zhì)進(jìn)行表征。結(jié)果表明,所制備的催化劑為無定形... 

【文章來源】：長春工業(yè)大學(xué)吉林省

【文章頁數(shù)】：142 頁

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

-HMF的化學(xué)結(jié)構(gòu)式Figure1.1Chemicalstructureof5-HMF

第 1 章 緒 論呋喃環(huán)體系上擁有芳醇和芳醛結(jié)構(gòu)的 5-HMF 化學(xué)性質(zhì)活潑，具有高的反應(yīng)活性和聚合能力，可通過氧化、鹵化、酯化、縮合或加氫等相應(yīng)的反應(yīng)合成多種高附加值的化學(xué)品，是可以替代不可再生資源的重要生物質(zhì)平臺(tái)有機(jī)物[16,17]，正如圖 1.2 所示。5-HMF 對人體細(xì)胞具有低毒性和低誘變性，它的衍生物可用于生產(chǎn)殺真菌劑、樹脂、涂料、香料、密封劑、腐蝕抑制劑、醫(yī)藥原料、膠黏劑和復(fù)合材料等[18-21]。例如，5-HMF經(jīng)過氫化反應(yīng)合成得到的 2,5-二甲基呋喃，由于其具有高沸點(diǎn)、高辛烷值和高的能量密度，以及不溶于水等優(yōu)點(diǎn)，已被確定為一種很有前途的能代替汽油類的生物質(zhì)液體燃料[22]。5-HMF 通過氧化反應(yīng)可生成 FDCA，它可代替化學(xué)結(jié)構(gòu)相似的對苯二甲酸來生產(chǎn)可降解的生物基聚酯[23]。5-HMF 水解后的產(chǎn)物乙酰丙酸可用作有機(jī)合成中間體來制成醫(yī)藥原料（乙酰丙酸鈣）、香精（低級(jí)酯類）和樹脂前體（雙酚酸）[24]等。因此，5-HMF 作為重要的生物質(zhì)平臺(tái)化合物具有較大的發(fā)展?jié)摿Α?

第 1 章 緒 論但具有兩種生成機(jī)理，分別為非成環(huán)反應(yīng)路徑和成環(huán)反應(yīng)路徑。支持非成環(huán)反應(yīng)路徑的研究者們認(rèn)為果糖首先異構(gòu)成 1,2-烯二醇，然后再脫去三分子水生成 5-HMF[26]。支持成環(huán)路徑的 Antal 等人[27]通過實(shí)驗(yàn)證明 5-HMF 生成過程中經(jīng)歷了一個(gè)中間環(huán)狀產(chǎn)物過程，并且 Akien 等[28]通過實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步證明果糖在極性溶劑中進(jìn)行脫水反應(yīng)，存在成環(huán)反應(yīng)路徑的環(huán)狀中間體。近年來大部分研究都是針對果糖作原料來評價(jià)催化劑體系和溶劑體系，且鮮有從反應(yīng)液中分離提取 5-HMF 的報(bào)道。因此，從可再生的生物質(zhì)資源出發(fā)合成 5-HMF，并開發(fā)成本低且高效的催化體系和反應(yīng)溶劑體系來提高 5-HMF 的產(chǎn)率以及研究5-HMF 的分離提取方法有重大的現(xiàn)實(shí)意義。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]溴誘導(dǎo)法乙烯渣油基高軟化點(diǎn)各向同性瀝青的制備及表征（英文）[J]. 葛傳長,孫振龍,楊海瀟,龍東輝,喬文明,凌立成.  新型炭材料. 2018(01)
[2]A new approach for the aerobic oxidation of 5-hydroxymethylfurfural to 2,5-furandicarboxylic acid without using transition metal catalysts[J]. Lu Zhang,Xiaolan Luo,Yebo Li.  Journal of Energy Chemistry. 2018(01)
[3]SO42--TiO2/MOR新型固體酸催化果糖制備5-羥甲基糠醛[J]. 沈翔,魏小榮,王焰新,錢坤,李銳,胡志海.  化工學(xué)報(bào). 2011(12)
[4]離子液體中Lewis酸催化葡萄糖和果糖脫水制備5-羥甲基呋喃甲醛[J]. 田玉奎,鄧晉,潘濤,郭慶祥,傅堯.  催化學(xué)報(bào). 2011(06)
[5]響應(yīng)面法優(yōu)化乙酸催化果糖制備5-羥甲基糠醛的研究[J]. 陳澤智,陳遷,楊金蘭,馮達(dá)洪,王文鋉,宋光泉.  廣東農(nóng)業(yè)科學(xué). 2011(09)
[6]果糖脫水制備5-羥甲基糠醛[J]. 黃世勇,王富麗,潘麗霞.  化學(xué)進(jìn)展. 2009(Z2)
[7]High efficient acetalization of carbonyl compounds with diols catalyzed by novel carbon-based solid strong acid catalyst[J]. GAO Shan, LIANG XueZheng, WANG WenJuan, CHENG WenPing & YANG JianGuo Shanghai Key Laboratory of Green Chemistry and Chemical Process, East China Normal University, Shanghai 200062, China.  Chinese Science Bulletin. 2007(21)
[8]合成3,4-二取代呋喃-2,5-二甲酸的簡便方法[J]. 李偉杰,陸豫.  化學(xué)試劑. 2006(05)
[9]二乙烯基苯為交聯(lián)劑COPNA樹脂的研究[J]. 林起浪,李鐵虎,單玲.  燃料化學(xué)學(xué)報(bào). 2001(06)

博士論文
[1]5-羥甲基糠醛選擇性氧化反應(yīng)的新型催化劑合成及性能研究[D]. 桂振友.華東理工大學(xué) 2017
[2]生物質(zhì)炭磺酸的制備及催化性能研究[D]. 徐瓊.湖南師范大學(xué) 2008

碩士論文
[1]固體炭磺酸催化制備5-羥甲基糠醛[D]. 吳麗麗.華東交通大學(xué) 2015
[2]催化裂化油漿合成COPNA樹脂的研究[D]. 王智杰.西安石油大學(xué) 2015
[3]多酸基催化材料在果糖脫水制備5—羥甲基糠醛中的應(yīng)用研究[D]. 肖亞萍.北京化工大學(xué) 2015
[4]異丙醇體系中催化果糖制備5-羥甲基糠醛的研究[D]. 李珍珍.華南理工大學(xué) 2014



本文編號(hào)：3140934