催化果糖脱水制备5-羟甲基糠醛的影响

果糖脱水降解为5-羟甲基糠醛是生物质资源综合利用的研究热点。以AlCl₃为催化剂,考察反应条件对果糖脱水制备5-羟甲基糠醛的影响,重点研究不同无机酸对AlCl₃催化果糖降解生成5-羟甲基糠醛反应的影响。以AlCl₃和无机酸为共催化剂,考察在不同溶剂（1,4-二氧六环、N,N-二甲基甲酰胺、2-甲基亚砜）、反应温度和硫酸与磷酸质量比（1∶2、2∶3、3∶2、2∶1）条件下对果糖脱水降解制5-羟甲基糠醛的影响。结果表明,以温和的N,N-二甲基甲酰胺为溶剂,在反应温度120 ℃、AlCl₃用量为7.5 mmol、硫酸为20 mmol·L^-1和磷酸为30 mmol·L^-1共催化剂条件下,5-羟甲基糠醛收率达92.1%。     

碱性离子液体催化单糖脱水制5-羟甲基糠醛

离子液体作为一种新型的环境友好溶剂和液体酸碱催化剂用于单糖脱水制备5-羟甲基糠醛日益成为研究热点,受到广泛重视。以典型的OH-为阴离子的碱性离子液体为催化剂,研究了其对果糖/葡萄糖转化为5-羟甲基糠醛反应的影响。结果表明,在二甲基亚砜中,160℃反应6 h,果糖转化率达90.4%,5-羟甲基糠醛收率为83.3%,5-羟甲基糠醛选择性为92.1%。这一新的碱性离子液体催化单糖脱水的体系,取代了传统酸性催化剂的使用,具有高效、环保、经济的特点,为5-HMF规模化生产奠定了基础。     

超声强化果糖催化水解制备五羟甲基糠醛工艺

以果糖为原料,二甲基亚砜为溶剂,接枝铝的SBA-15分子筛为催化剂,在探针超声辐照下进行果糖脱水反应合成5-羟甲基糠醛。结果表明,施加超声明显提高了5-羟甲基糠醛产率。在单因素实验基础上,采用响应面法优化合成工艺,得到探针超声600 W强化果糖催化水解制备5-羟甲基糠醛的最佳工艺为:催化剂10-Al/S用量0.1 g/g,反应温度151℃和反应时间1.6 h(即96 min)。此条件下,合成5-羟甲基糠醛的产率为69.4%。     

绿色溶剂γ-戊内酯中果糖催化转化为5-羟甲基糠醛

通过生物质衍生糖的酸催化转化制备生物质基平台化合物5-羟甲基糠醛受到关注。常用又有效的溶剂包括离子液体和二甲基亚砜等,但这些溶剂黏度高,易造成空气污染。以γ-戊内酯作为溶剂,研究果糖催化转化为5-羟甲基糠醛的绿色过程,系统研究酸催化剂种类、反应温度、催化剂用量、果糖初始浓度及底物种类等对5-羟甲基糠醛产率的影响。通过反应条件的优化,以HCl溶液为催化剂,在果糖初始质量浓度2%、反应温度100℃和反应时间30 min条件下,5-羟甲基糠醛产率为93.5%。5-羟甲基糠醛产率随果糖初始添加量的增加而呈下降趋势,但果糖初始质量浓度为10%时,5-羟甲基糠醛产率仍保持约90%,表明γ-戊内酯是一种将果糖催化转化为5-羟甲基糠醛的优良绿色溶剂。     

果糖和蔗糖转化合成5-羟甲基糠醛的研究

以果糖或蔗糖为原料合成呋喃基衍生物是生物质转化利用的重要过程之一。将己内酰胺和对苯甲磺酸进行中和反应制备了有机盐（即己内酰胺-对甲苯磺酸盐）,并研究该有机盐催化果糖和蔗糖脱水合成5-羟甲基糠醛的反应过程。结果发现,在氮气保护下,当使用10.0mol%己内酰胺对甲苯磺酸盐为催化剂时,果糖和蔗糖脱水生成5-羟甲基糠醛的产率分别可达89%和48%。同时,考察了催化剂用量和反应条件对果糖转化反应的影响,并对反应结果进行了讨论。     

磷钨酸负载分子筛催化果糖制5-羟甲基糠醛的研究

以分子筛ZSM-5为载体、磷钨酸(TPA)为活性组分,采用浸渍法制备磷钨酸负载分子筛催化剂(TPA/ZSM-5),研究其对果糖脱水过程的影响,以实现5-羟甲基糠醛(5-HFM)绿色化、低成本制备。利用XRD、BET对催化剂的结构、比表面积、孔径、孔容进行表征,并考察了反应温度、反应时间、催化剂质量对5-羟甲基糠醛收率的影响。结果表明,TPA/ZSM-5具有较好的分散度及催化活性,当果糖质量为5 g、反应温度为140℃、反应时间为2 h、催化剂质量为0.5 g时,5-HFM的收率为77.62%。     

WO3/ZrO2固体酸催化果糖制备5-羟甲基糠醛的工艺研究

通过偏钨酸铵水溶液浸渍氢氧化锆制备了WO3/ZrO2固体酸催化剂,并考察其在果糖脱水制备5-羟甲基糠醛过程中的催化性能。考察了WO3负载量、催化剂用量、反应时间、反应温度、果糖添加量对HMF产率的影响。实验结果表明:WO3负载量为30%,以二甲基亚砜(DMSO)为溶剂,120℃下反应2h时,催化剂表现出较高的反应活性,相应HMF收率为65.4%。该催化剂循环使用5次,HMF收率仍能保持62.1%。     

SO_4~(2-)/ZrO_2固体超强酸催化剂金属离子复合、改性及在乙酰丙酸制备中的研究

采用共沉淀法制备了SO42-/ZrO2-Fe2O3和SO42-/ZrO2-Al2O3双金属固体超强酸催化剂,其中SO42-/ZrO2-Fe2O3对葡萄糖水解生成5-羟甲基糠醛的反应有利,而SO42-/ZrO2-Al2O3对5-羟甲基糠醛脱羧生成乙酰丙酸的反应有利。采用沉淀-浸渍法制取两种金属离子改性的SO42-/ZrO2催化剂,该类催化剂对葡萄糖水解制5-羟甲基糠醛和5-羟甲基糠醛脱羧生成乙酰丙酸的反应均有利。     

钛酸纳米管/石墨烯复合材料制备及性能研究

开发绿色高效催化剂将碳水化合物转化为平台化合物5-羟甲基糠醛是生物质再循环利用研究的目标。以氧化石墨(GO)和P25TiO_2为原料,采用一步水热法制备了3种不同石墨烯质量分数的钛酸纳米管/石墨烯(H_2Ti_3O_7NT/RGO)复合材料,利用XRD、SEM、TEM、BET表征手段对其进行物相结构、微观形貌、比表面积分析,并采用微波辅助加热方法将其应用于催化果糖脱水制备5-羟甲基糠醛。研究结果表明:采用微波辅助加热方法可以缩短反应时间,当石墨烯质量分数为5%时,以二甲基亚砜(DMSO)为溶剂,反应温度为150℃,反应时间为9 min时,利用钛酸纳米管和石墨烯的协同作用,5-羟甲基糠醛收率可达到51.1%,并且该催化剂具有良好的重复使用性能,重复使用3次5-HMF收率基本保持不变。     

葡萄糖催化脱水制取5-羟甲基糠醛研究进展

5-羟甲基糠醛(HMF)是重要的平台化合物,是制取生物液体燃料和其它许多重要精细化工品的前体。以木质纤维素为原料,通过水解得到葡萄糖,葡萄糖继续脱水可以得到5-羟甲基糠醛。本文对近年来利用葡萄糖制取5-羟甲基糠醛的研究进行了综述,重点阐述了葡萄糖脱水制取5-羟甲基糠醛过程的反应机理、反应体系和催化剂,反应体系包括离子液体、极性非质子有机溶剂、双相反应体系;催化剂包括无机酸、金属盐、固体酸和碱。指出未来可能取得突破的研究重点在于:研制高效的催化剂、萃取剂,开发高效的分离纯化技术。     

固体超强酸S_2O_8~(2-)/TiO_2-ZrO_2催化合成柠檬酸三丁酯

以固体超强酸S2O82-/TiO2 ZrO2为催化剂合成了柠檬酸三丁酯,考察了催化剂制备条件对催化活性的影响,以及酸醇摩尔比、反应时间、催化剂用量诸因素对酯化率的影响。实验表明:S2O82-/TiO2 ZrO2具有良好的催化活性。在0.5mol/L(NH4)2S2O8溶液中浸渍TiO2 ZrO2,过滤后于500℃下焙烧3h,得到的催化剂活性最高;当酸醇摩尔比为1∶4,反应时间为3h,催化剂用量为反应物总量的1.5%时,酯化率可达98.5%以上。     

The preparation of 5-hydroxymethylfurfuraldehyde from high fructose corn syrup and other carbohydrates

5-Hydroxymethylfurfuraldehyde (HMF) was prepared from high fructose corn syrup (HFCS), or crystalline D -fructose, in high yield and purity. A 95–97% conversion of fructose to HMF was achieved using 25 mol% (based on fructose) boron trifluoride etherate catalyst in dimethyl sulphoxide, under a nitrogen atmosphere, a reaction temperature of 273 K and 30 min reaction time. Inferior yields of HMF were obtained from glucose and starch.     

纳米固体超强酸SO_4~(2-)/TiO_2催化合成棓酸异戊酯的研究

以TiC l4为原料,采用溶胶-凝胶法制备了纳米固体超强酸SO42-/TiO2催化剂,探讨了硫酸浸渍浓度、焙烧温度、焙烧时间对催化剂性能的影响。以纳米固体超强酸SO42-/TiO2为催化剂,由棓酸与异戊醇直接酯化合成棓酸异戊酯,研究了回流反应时间、催化剂用量、醇酸物质的量比对棓酸异戊酯收率的影响。较佳工艺条件为:醇酸物质的量比为10∶1,反应时间3 h,催化剂用量3%,棓酸异戊酯的收率可达70.44%。     

Commercially attractive process for production of 5-hydroxymethyl-2-furfural from high fructose corn syrup

5-Hydroxymethyl-2-furfural (HMF) was prepared with high fructose corn syrup (HFCS) manufactured directly from industry. Equipped industrial process and cheaper availability considered HFCS-90 as a competitive starter for production of HMF. Readily evaporable solvent, 1,4-dioxane was found as a promising reaction media from the screening of various solvents and readily available cation exchange resin, Amberlyst-15 was used as a solid acid catalyst. Parametric variation studies including amount of catalyst, concentration of HFCS-90, and reaction temperature were performed to achieve a maximum HMF yield of 80% at 100 °C within 3 h. In particular, use of readily evaporable solvent and heterogeneous catalyst allowed highly practical purification of HMF, which still remains as a major obstacle to the commercialization of HMF. With filtration, evaporation, and extraction, HMF was simply isolated in 72% yield and ¹H NMR spectra of the isolated HMF confirmed that its purity was sufficient for use in next step of reactions. In addition, all solvents could be recycled with distillation and catalyst was reused up to 5 cycles without a significant loss of activity.     

固体超强酸S_2O_8~(2-)/TiO_2催化合成戊二酸二异辛酯的研究

以固体超强酸S2O28-/TiO2为催化剂,以异辛醇和戊二酸为原料合成戊二酸二异辛酯。研究了催化剂的用量、原料配比及反应时间对反应结果的影响。反应最佳条件为:醇酸摩尔比为2.5∶1,反应时间为3 h,催化剂用量0.4%。在此条件下,戊二酸二异辛酯收率96.0%。     

SO42-/TiO2催化合成乙酸环己酯

以固体超强酸SO4^2-／TiO2催化乙酸和环乙醇合成了乙酸环己酯。实验确定最佳反应条件为n（乙酸）：n（环己醇）：1．0：1．2，SO4^2-／TiO2用量为乙酸质量的10％，反应时间90min，酯化率达92．3％，并与其它催化剂作了比较，结果表明，以SO4^2-／TiO2为催化剂，具有催化剂量少、重复使用效果好、反应时间短、酯收率高、方法简单等优点。     

H-Y/β双微孔沸石分子筛催化果糖脱水生成5-羟甲基糠醛的研究

研究了以H-Y/β双微孔沸石分子筛为催化剂,果糖脱水转化为5-羟甲基糠醛(HMF)的反应,考察不同催化剂、溶剂、助剂用量、反应温度和反应时间,以确定H-Y/Beta双微孔沸石分子筛催化剂催化果糖脱水转化为HMF的最佳反应条件。研究发现,以1 g果糖为原料,最佳反应条件为:催化剂0.05 g、溶剂二甲基亚砜(DMSO)30 mL、助剂聚乙烯吡咯烷酮(PVP)0.03 g、反应温度160℃、反应时间1.5 h,利用紫外分光光度法测定产物,并计算其产率为64.6%。     

固体超强酸催化合成苯乙酸月桂醇酯

以固体超强酸SO42-/TiO2为催化剂,以苯乙酸和月桂醇为原料,直接合成苯乙酸月桂醇酯,研究探讨了原料摩尔比、反应时间、催化剂用量等工艺条件对苯乙酸月桂醇酯收率的影响。结果表明,最佳反应条件为:醇酸摩尔比3.0∶1,催化剂用量5%,反应时间3h,酯化率可达90.8%。     

固体超强酸负载镧催化合成乳酸乙酯

以乳酸和乙醇为原料,在SO42-/La2O3-TiO2的催化下,以氧化钙为脱水剂,采用索氏提取器进行回流脱水合成乳酸乙酯。对影响乳酸乙酯酯化率的诸因素进行了考察。结果表明,加入脱水剂和带水剂可以显著提高乳酸乙酯的产率。适宜反应条件为:SO42-/La2O3-TiO2中La3+浓度为0.07 mol/L,陈化14 h,在450℃下焙烧3 h;醇∶酸(摩尔比)=2∶1,催化剂用量为乳酸质量的2.0%,带水剂苯25 mL/0.1 mol乳酸,反应3 h时,酯化率达84.2%。且该催化剂有良好的重复和再生性。