由于化石燃料的枯竭和氣候變化,利用可再生原料生產(chǎn)生物燃料已經(jīng)成為一個重要的研究領(lǐng)域。甲殼素作為未來生物廠的原料,每年能夠從全球捕魚業(yè)產(chǎn)生的甲殼類廢棄物中獲得,它的開發(fā)利用將為化工生產(chǎn)業(yè)務(wù)帶來重大的經(jīng)濟效益和環(huán)境效益,并且它能夠確�；瘜W(xué)產(chǎn)業(yè)將會有一個可持續(xù)的未來。甲殼素是一種重復(fù)N-乙酰葡萄糖胺（NAG）單元的不分枝聚合物,含氮量為7wt%,是一種極具潛力的生物可再生含氮化學(xué)品。殼聚糖,聚陽離子生物聚合物,是甲殼素的脫乙�；问�。3-乙酰氨基-5-乙�；秽�3A5AF）是一種小分子,可以從甲殼素中直接得到,也可以從NAG中直接得到。3A5AF在生物降解產(chǎn)物中是獨一無二的,因為它保留了甲殼素中存在的有價值的、生物固定氮。5-羥甲基糠醛（5-HMF）也是可以從甲殼素或者殼聚糖中提取的平臺化合物之一,是一種生物衍生的平臺分子,是制造高附加值化學(xué)品（從聚酯原料到生物燃料）的理想原料,在燃料和材料的合成方面具有很高的潛力和通用性。在這項工作中,我們展示了利用生物堿催化劑,有效地將NAG轉(zhuǎn)化為增值化合物3A5AF。以廉價、無毒的季銨鹽氯化膽堿（Ch Cl）為催化劑,在硼酸存在以及在溫和反應(yīng)的條件下... 

【文章來源】：天津工業(yè)大學(xué)天津市

【文章頁數(shù)】：65 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

纖維素和甲殼素及其相應(yīng)的單體的結(jié)構(gòu)式

天津工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文4圖1-2殼聚糖的化學(xué)結(jié)構(gòu)式1.2.2甲殼素生物質(zhì)的發(fā)展前景全球變暖和化石燃料消耗的雙重?fù)?dān)憂意味著，在不久的將來，用生物精煉廠取代石化精煉廠的可能性似乎越來越大。雖然生物精煉廠將不同于石化精煉廠，因為生物質(zhì)將被用作原料而不是化石燃料，但預(yù)計它們的運作方案將是類似的，就像石油化工精煉廠的情況一樣，生物精煉廠會把底物轉(zhuǎn)化成一些簡單的分子，稱為“積木”，然后這些分子就可以用作合成大量不同化學(xué)物質(zhì)的原料[44]。甲殼素/殼聚糖大多來源于甲殼類動物的殼生物質(zhì)，殼生物質(zhì)可以被認(rèn)為是一種天然的復(fù)合材料，由40%的結(jié)構(gòu)蛋白、50%的CaCO3和各種形式的磷酸鈣、以及少量的色素和脂質(zhì)組成[45]。這種材料的加工和定價從甲殼素的提取開始，這包括洗滌和研磨，脫礦和脫蛋白兩個主要步驟，以及使用KMnO2去除色素和脂類。脫礦或脫鈣通常需要用鹽酸或其他酸(如HNO3、H2SO4、CH3COOH或HCOOH)進(jìn)行處理，以產(chǎn)生可溶性鈣鹽[46]。工業(yè)用蝦廢物的脫蛋白通常是在160℃以下與氫氧化鈉混合，但其他堿如KOH、Na2CO3、NaHCO3、K2CO3、Ca(OH)2、Na2S、CaHSO3和Na3PO4也已成功應(yīng)用[47]。甲殼素是堅韌的，無彈性和不溶于水的介質(zhì)，反映了甲殼素是大量的氫鍵之間形成的聚合物鏈。因此甲殼素在工業(yè)上的應(yīng)用很少，但它可以作為純化具有糖結(jié)合域的酶的基質(zhì)材料[48]，也可以作為膜材料用于蛋白質(zhì)的保留[49]，此外，較小的幾丁質(zhì)寡聚物在農(nóng)業(yè)中被用作植物生長促進(jìn)劑[50]。盡管甲殼素在工業(yè)上的應(yīng)用有限，但由于其可轉(zhuǎn)化為殼聚糖和部分乙�；瘹ぞ厶堑途畚�(COS)，近年來已經(jīng)引起了醫(yī)藥、農(nóng)藥、食品和化妝品等行業(yè)的廣泛關(guān)注。這些分子具有多種有用的特性，包括抗菌和抗炎活性。COS的化學(xué)生產(chǎn)對環(huán)境有害，其聚合和乙�；潭入y以控制。這些?

天津工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文6圖1-35-羥甲基糠醛的化學(xué)結(jié)構(gòu)式5-HMF是目前最有發(fā)展前途的生物精制化學(xué)品之一。這可以歸因于大量的化學(xué)物質(zhì)（如以乙氧基呋喃、2,5-呋喃甲酸(FDCA)、2,5-二甲基呋喃(DHMF)、2,5-二甲基呋喃、糠醇、2,5-二甲基呋喃、5-羥甲基呋喃）均可從中制得[55]。這些化合物在聚合物、生物燃料、溶劑、藥物等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，因此，5-HMF無疑是一種潛在的石油化工原料替代品，并且在多種領(lǐng)域內(nèi)具有廣泛的應(yīng)用，如圖1-4。5-HMF是一種多功能的生物基平臺化合物，可合成一系列具有附加值的化學(xué)品，特別是交通燃料和散裝聚合物單體，可將以化石資源為基礎(chǔ)的不可持續(xù)經(jīng)濟轉(zhuǎn)變?yōu)橐钥稍偕镔|(zhì)為基礎(chǔ)的可持續(xù)經(jīng)濟[56]。5-HMF作為石化工業(yè)和生物燃料的前驅(qū)體，主要是由無機酸[57]、有機酸[58]、酸性樹脂[59]、氧化物[60]、磷酸鹽[61]和沸石[62]催化的生物質(zhì)基碳水化合物脫水而成�！痘瘜W(xué)安全規(guī)則》的制定，P.Anastas和J.Warner在1998年提出的綠色化學(xué)十二個原則的主張以及油的價格和稀缺性現(xiàn)在是建立可持續(xù)反應(yīng)/過程的關(guān)鍵要素。在框架中，使用可再生資源生產(chǎn)創(chuàng)新產(chǎn)品已成為化學(xué)工業(yè)的重中之重。在此背景下，人們對合成5-HMF作為化學(xué)平臺付出了很多努力，然后可以從中生產(chǎn)溶劑，單體，燃料添加劑等。5-HMF是通過酸催化的己糖三重脫水制得的。盡管有大量工作致力于將果糖酸催化脫水為5-HMF，但果糖是一種昂貴的原料，因此葡萄糖是一種更實用的選擇。使用像淀粉這樣的多糖，這是一種由相互連接的葡萄糖單元組成的天然聚合物，可以幫助使這一過程更加可持續(xù)。


本文編號：3072178