生物質(zhì)資源是地球上儲量最為豐富的可再生資源,其開發(fā)利用對緩解當前能源短缺、促進可持續(xù)化發(fā)展具有重要意義。乙酰丙酸烷基酯類化合物（ALs）是由生物質(zhì)資源轉(zhuǎn)化得到的一種重要的有機化學品,在化工、食品、香料、醫(yī)藥等領(lǐng)域有重要的應(yīng)用前景。近年來的研究顯示,ALs可用作燃料添加劑,由于ALs中含有一定的氧,使其能夠促進燃料充分燃燒,同時,還能夠減少燃燒產(chǎn)生的NO_x排放。通過對烷基碳鏈的調(diào)整,可以改變?nèi)剂系暮剂?提高燃料熱值,乙酰丙酸高碳酯更是有望成為新一代的生物燃料。目前,生物質(zhì)轉(zhuǎn)化合成ALs受到普遍關(guān)注,但是主要集中在低碳酯的合成研究方面,高碳酯的合成研究報道較少。乙酰丙酸高碳酯的合成研究對生物質(zhì)資源的進一步開發(fā)利用具有重要意義,本文以一種生物質(zhì)基平臺化合物乙酰丙酸（LA）為原料,主要研究其酯化合成乙酰丙酸正己酯（n-HL）的催化反應(yīng)。以不同金屬氯化物、金屬負載雜多酸為催化劑,探究不同反應(yīng)因素對催化劑活性和反應(yīng)性能的影響,研究酯化過程的反應(yīng)機理,為LA酯化合成乙酰丙酸高碳酯提供理論參考。主要研究內(nèi)容如下:（1）以不同金屬氯化物催化LA酯化合成n-HL,在考察的金屬氯化物... 

【文章來源】：沈陽化工大學遼寧省

【文章頁數(shù)】：72 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

纖維素(左)、半纖維素(右)和木質(zhì)素(下)部分結(jié)構(gòu)圖[13]

?ㄉ杪躺?繁Ｉ緇峋哂兄匾?惱鉸砸庖濉?1.2乙酰丙酸概述1.2.1乙酰丙酸的性質(zhì)乙酰丙酸，又稱為果糖酸、戊隔酮酸，英文名是LevulinicAcid，簡稱是LA，是一種同時含有羰基、α-氫和羧基的多官能團化合物，其化學結(jié)構(gòu)式見圖1.2。LA結(jié)構(gòu)中的羰基(碳氧雙鍵)具有很強的極性，羰基氧原子的電負性強，可形成羰基碳原子的正電荷中心。羰基碳原子的親電中心對氧化還原反應(yīng)的發(fā)生有著重要的作用，羰基氧原子由于有較強的電子受體效應(yīng)，使得LA具有比普通飽和酸更高的解離常數(shù)。同時，由于羰基的存在，LA可以異構(gòu)化為烯醇異構(gòu)體[15]。圖1.2LA的化學結(jié)構(gòu)式Fig.1.2ChemicalstructureofLA表1-2LA的物性參數(shù)Table1-2PhysicalparametersofLA理化性質(zhì)指標參數(shù)值CAS號123-76-2分子式C5H8O3分子量116.12沸點/℃245-246熔點/℃33-35密度(25℃)/g·ml-11.1335水溶性(20℃)/wt%互溶折光率(20℃)1.4396

第一章文獻綜述5LA在常溫常壓下是一種淡黃色液體，具有刺激性氣味，易溶于水及部分有機溶劑，但不溶于汽油、煤油、松節(jié)油和四氯化碳等有機溶劑，LA具體物理性質(zhì)參數(shù)見表1-2。LA常壓蒸餾幾乎不分解，長時間加熱則脫水而生成γ-內(nèi)酯。1.2.2乙酰丙酸的來源LA是由生物質(zhì)轉(zhuǎn)化得到的一種重要的化工中間體，可通過五碳糖-糠醇催化水解、六碳糖-糠醛催化水解、纖維素直接轉(zhuǎn)化得到，其反應(yīng)路徑見圖1.3。圖1.3LA合成示意圖Fig.1.3SynthesispathofLA半纖維素中的木糖是五碳糖的主要來源，木糖經(jīng)酸催化脫水得到糠醛，加氫還原得到糠醇，再經(jīng)水解、開環(huán)以及重排反應(yīng)得到LA。Chamnankid等[16]以堿改性的Y型分子篩為催化劑，將木糖直接轉(zhuǎn)化成LA。Y型分子篩是一種兼具Lewis酸性和Brnsted酸性的催化劑。轉(zhuǎn)化過程中，Lewis酸中心有利于糖的異構(gòu)化，而Brnsted酸中心有利于糖的脫水反應(yīng)，Y型分子篩經(jīng)不同濃度氫氧化鈉處理，其硅鋁含量改變，表面積明顯減小，孔徑和孔體積增大，且氫氧化鈉處理液的濃度越大，形成的新的強酸性位點越多，酸性位點的數(shù)量影響LA產(chǎn)率。在170℃、15bar(N2)下反應(yīng)3h，LA產(chǎn)率為30.4%。葡萄糖是纖維素中六碳糖的代表物，也是使用最為廣泛的六碳糖，由六碳糖合成LA的流程與五碳糖合成法相似。生物質(zhì)資源在酸性條件下水解得到葡萄糖(六碳糖)，經(jīng)異構(gòu)化得到果糖，果糖脫水得到羥甲基糠醛，再經(jīng)水解、開環(huán)以及重排反應(yīng)得到LA。Kumar[17]等以葡萄糖為原料，利用鎵負載絲光沸石為催化劑，鎵的加入增加了Lewis酸中心，提高了催化劑的酸性，將葡萄糖在175℃下反應(yīng)6h，LA產(chǎn)率為59.9%。Acharjee等[18]為避免負載單元不均勻不理想、沸石負載形成延遲等問題，采用固相離子交換法合成V-Beta、Fe-Beta、La-Beta及Sn-Beta一系列

【參考文獻】：
期刊論文
[1]“一帶一路”背景下我國生物質(zhì)能源發(fā)展的機遇與挑戰(zhàn)[J]. 曹曼.  低碳世界. 2019(08)



本文編號：3225152