【摘要】：半纖維素是一種儲量豐富的可再生資源,是現(xiàn)今主要的生物質(zhì)資源之一,半纖維素是由多種不同類型的單糖組成的異質(zhì)多聚體,具有多種不同類型的反應(yīng)基團(tuán)與化學(xué)反應(yīng)行為,近幾年對半纖維素的改性成為熱門研究領(lǐng)域。目前對半纖維素的改性研究中多以NaOH溶液為溶劑,雖然NaOH溶液對半纖維素具有良好的溶解性能,但溶解過程中反應(yīng)劇烈,半纖維素上的活性反應(yīng)基團(tuán)損失明顯,限制了半纖維素的高值化應(yīng)用。端炔半纖維素是指通過取代反應(yīng)令炔鍵取代半纖維素末端羥基,得到的具有末端炔鍵的端炔半纖維素。該化合物可以作為“點擊反應(yīng)”中的炔鍵單體,可通過與其它化學(xué)物質(zhì)進(jìn)行聚合反應(yīng),合成具有光、電、磁等多種特殊性能的新型材料,具有廣闊的應(yīng)用前景。論文針對目前半纖維素改性溶劑體系的局限性,以半纖維素的主要成分木聚糖為研究對象,探索以離子液體為溶劑,研究半纖維素的溶解特性,制備端炔半纖維素,并對改性產(chǎn)物的催化性能進(jìn)行評價,闡明溶劑體系對對半纖維素改性產(chǎn)物的物理化學(xué)性質(zhì)影響。為尋找合適的半纖維素溶劑體系,合成了系列具有不同陽離子側(cè)鏈烴鏈長度的離子液體,探索不同陽離子側(cè)鏈烴長度離子液體中半纖維素的溶解性能,并研究離子液體溶劑體系對再生后的半纖維素分子結(jié)構(gòu)的影響。結(jié)果表明側(cè)鏈取代基的長短對半纖維素的溶解性能有明顯影響,隨著溫度的升高、烴鏈長的變短,半纖維素的溶解度隨之增大,在80℃、溶劑為1-乙基-3-甲基咪唑醋酸鹽([Emim]AC)時溶解度最大為5.27 g/100 g,為篩選適宜的半纖維素離子液體溶劑體系提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和參考。經(jīng)離子液體處理后再生的半纖維素?zé)岱�(wěn)定性、分子量與分散性略有降低,但半纖維素主體結(jié)構(gòu)并未發(fā)生明顯變化,與NaOH溶液為溶劑后再生的半纖維素相比,主要活性基團(tuán)羥基、羰基仍然保留,為后續(xù)半纖維素的改性應(yīng)用提供了有力的技術(shù)保障。根據(jù)離子液體對半纖維素溶解特性和規(guī)律,選擇離子液體[Amim]Cl為反應(yīng)體系,其對半纖維素的溶解度為11.3 g。在離子液體中合成端炔半纖維素,分別研究了微波反應(yīng)溫度、反應(yīng)物配比,反應(yīng)時間對合成端炔半纖維素的產(chǎn)物得率與取代度的影響,優(yōu)化合成端炔半纖維素的條件為:木聚糖糖單元:溴代丙炔摩爾比為1:2、反應(yīng)溫度為60℃、微波反應(yīng)時間為1 h,在此條件下端炔半纖維素得率為87.2%,端炔取代度DSc為0.8838,明顯優(yōu)于常規(guī)堿法溶劑體系合成端炔半纖維素。對不同溶劑體系中合成的端炔半纖維素分別進(jìn)行表征,認(rèn)為以離子液體為溶劑半纖維素在活性官能團(tuán)的保留與熱穩(wěn)定性方面要優(yōu)于堿法合成的端炔半纖維素,并且溶劑離子液體可循環(huán)回用5-7次,表現(xiàn)出良好的循環(huán)回用性能。最后以離子液體溶劑中的改性產(chǎn)物端炔半纖維素為原料合成一種用于Suzuki偶聯(lián)反應(yīng)的鈀催化劑載體-半纖維素-g-殼聚糖,發(fā)現(xiàn)以離子液體為溶劑改性后的端炔半纖維素為原料合成的半纖維素-g-殼聚糖,對鈀催化劑的負(fù)載率(1.02%)、熱穩(wěn)定性明顯高于其它方法(0.54%),較高的端炔取代度有利于鈀的負(fù)載。通過鹵代芳香烴與苯硼酸的Suzuki偶聯(lián)反應(yīng)產(chǎn)物產(chǎn)率評價催化劑的性能,發(fā)現(xiàn)以離子液體溶劑中改性的端炔半纖維素為原料合成的鈀催化劑對Suzuki偶聯(lián)反應(yīng)的催化得率均在90%左右,對Suzuki反應(yīng)有著良好的催化活性,其催化活性明顯高于現(xiàn)有的鈀催化劑,此外半纖維素-g-殼聚糖負(fù)載鈀催化劑后經(jīng)過5-6次回用后仍然保持有良好的催化效率,具有良好的應(yīng)用前景。
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TQ352.79
【圖文】：

β-D-吡喃型木糖 D-吡喃型葡萄糖醛酸L-呋喃型阿拉伯糖圖 1-1 半纖維素主要組成單糖結(jié)構(gòu)Fig.1-1 Hemicellulose main composition monosaccharide structure在本研究中所用到的半纖維素原料主要由木聚糖聚合而成，因此在此對木聚糖類半纖維素的結(jié)構(gòu)進(jìn)行簡要分析討論。木聚糖的主鏈?zhǔn)怯?β-1,4-糖苷鍵鏈接的 β-D-吡喃型木糖[11]，主鏈上會鏈接不同的短支鏈，木聚糖的短支鏈主要由 4-甲氧基-吡喃型葡萄糖醛酸、L-呋喃型阿拉伯糖與其它寡糖（如 D-半乳糖、D-木糖）構(gòu)成[12, 13]。

L-呋喃型阿拉伯糖圖 1-1 半纖維素Fig.1-1 Hemicellulose main c在本研究中所用到的半纖維素原料主半纖維素的結(jié)構(gòu)進(jìn)行簡要分析討論。木喃型木糖[11]，主鏈上會鏈接不同的短支葡萄糖醛酸、L-呋喃型阿拉伯糖與其它

1-3 木聚糖型半纖維素常見酯化反on esterification reaction of xylan ty不斷的改進(jìn)發(fā)展，從最初的異催化劑種類和反應(yīng)條件的探索纖維素在大多數(shù)有機(jī)溶劑中無堿溶液。隨著研究的不斷深入等）越發(fā)明顯，于是人們開始的出現(xiàn)，半纖維素酯化均相反加溫和，產(chǎn)物得率與取代度都性指半纖維素上的活性羥基（-O
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本文編號：2884101