糖類(lèi)化合物是生物質(zhì)資源的重要部分,其經(jīng)化學(xué)轉(zhuǎn)化可以制備一系列的平臺(tái)化合物。在這些平臺(tái)化合物中,乙酰丙酸酯和糠醛是兩種應(yīng)用前景非常廣泛的生物質(zhì)基化合物,可用于生產(chǎn)香料、材料、醫(yī)藥、燃料添加劑等化工產(chǎn)品。因此,實(shí)現(xiàn)以糖類(lèi)化合物到乙酰丙酸酯及糠醛的高效綠色轉(zhuǎn)化對(duì)生物質(zhì)煉制工業(yè)具有重要意義。金屬鹽是一種價(jià)格低廉、催化活性高、低毒性的催化劑,目前被廣泛應(yīng)用于酯化、水解、醇解等生物質(zhì)轉(zhuǎn)化過(guò)程中,因此,本文以金屬鹽為催化劑,研究了其在糖類(lèi)化合物及其衍生物到乙酰丙酸酯或糠醛轉(zhuǎn)化反應(yīng)中的應(yīng)用。本文首先研究了在微波加熱條件下,11種不同金屬鹽催化劑對(duì)五碳糖衍生物糠醇的醇解反應(yīng)的催化活性。結(jié)果表明,酸性對(duì)糠醇到乙酰丙酸酯的轉(zhuǎn)化至關(guān)重要,酸性最強(qiáng)的硫酸鋁表現(xiàn)出了最佳的催化活性,乙酰丙酸甲酯的產(chǎn)率最高可達(dá)80.6%。通過(guò)考察反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間、催化劑加入量對(duì)產(chǎn)物分布的影響,得出了最佳的反應(yīng)條件。同時(shí),比較了微波加熱和常規(guī)加熱對(duì)反應(yīng)速率和產(chǎn)物選擇性的影響,發(fā)現(xiàn)微波加熱大幅度加快了反應(yīng)速率,但對(duì)醇解反應(yīng)的產(chǎn)物選擇性無(wú)影響。除甲醇外,硫酸鋁對(duì)其它醇類(lèi)同樣具有良好的催化活性,相應(yīng)的乙酰丙酸酯產(chǎn)率均在60%以上。此外,硫... 

【文章來(lái)源】：南京林業(yè)大學(xué)江蘇省

【文章頁(yè)數(shù)】：92 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

木質(zhì)纖維素生物質(zhì)轉(zhuǎn)化利用手段及其主要產(chǎn)物Fig.1-1Principalpathwaysforthelignocelluloseutlizationandtheirmainproducts物理轉(zhuǎn)化利用主要指的是通過(guò)使用固化成型技術(shù)，在經(jīng)過(guò)粉碎、干燥及加壓處理處理

化技術(shù)可以用于生產(chǎn)甲醇、柴油和二乙醚等燃料分子[33]。最后，水液中將生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為葡萄糖和木糖等單糖分子的處理手段[34]。水解以通過(guò)進(jìn)一步的發(fā)酵或催化轉(zhuǎn)化制備多種化學(xué)品或燃料分子。例如水解可以分別得到乙酰丙酸和糠醛[35,36]，對(duì)葡萄糖和木糖進(jìn)行加氫及對(duì)葡萄糖和木糖進(jìn)行發(fā)酵處理生產(chǎn)脂肪醇燃料等[40]。通過(guò)對(duì)生物一方面實(shí)現(xiàn)了對(duì)纖維素、半纖維素和木質(zhì)素三大組分的分別利用，；另一方面，水解處理需要的溫度較低（不高于 200oC），有效降低源消耗。因此，水解技術(shù)成為了當(dāng)前木質(zhì)纖維素生物質(zhì)轉(zhuǎn)化工藝的向。質(zhì)基平臺(tái)化合物基平臺(tái)化合物泛指那些可由生物質(zhì)原料轉(zhuǎn)化而來(lái)，年產(chǎn)量超過(guò) 10 萬(wàn)重要有機(jī)化合物。如圖 1-2 所示，美國(guó)能源部在 2004 年發(fā)布了十二基平臺(tái)化合物[41]，這些平臺(tái)化合物可以從生物質(zhì)原料很方便地制備化合物進(jìn)行后續(xù)的催化轉(zhuǎn)化可以制備出一系列高價(jià)值生物質(zhì)基化學(xué)燃料、材料、精細(xì)化學(xué)品等領(lǐng)域[42]。

圖 3-1 反應(yīng)溫度對(duì)乙酰丙酸酯化反應(yīng)的影響Fig. 3-1 Influence of reaction temperature.明乙酰丙酸的酯化反應(yīng)在較低反應(yīng)溫度下也能夠進(jìn)行。反應(yīng)溫度化率及乙酰丙酸甲酯的產(chǎn)率分別達(dá)到了 87.6%和 84.8%。這主酰丙酸酯化反應(yīng)所需要的活化能較低，較低的溫度已經(jīng)可以滿(mǎn)高反應(yīng)溫度可以進(jìn)一步促進(jìn)了體系中的電子遷移，在溫度達(dá)到實(shí)現(xiàn)了定量轉(zhuǎn)化，乙酰丙酸甲酯的產(chǎn)率高達(dá) 99.4%。繼續(xù)提高丙酸甲酯的產(chǎn)率無(wú)明顯變化。根據(jù)以上結(jié)果，110oC 為該體系劑用量對(duì)乙酰丙酸酯化反應(yīng)的影響硫酸鋁的用量對(duì)于乙酰丙酸酯化反應(yīng)的影響。表 3-4 硫酸鋁用量對(duì)乙酰丙酸酯化反應(yīng)的影響Table 3-4. Effect of catalyst loading序號(hào) 催化劑用量 (mol%) 轉(zhuǎn)化率 (%) ML(

【參考文獻(xiàn)】：
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碩士論文
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