1. 1. 毕业设计(论文)的内容、要求、设计方案、规划等
社会经济的快速发展,使我们步入了化石资源日益枯竭的时代,丰富、可再生、替代型的生物质资源转化也因此愈受关注。碳水化合物占据了生物质资源的大部分,将其转化为生物燃料和生物基化学品已成为该领域的研究热门。糠醛类物质(主要指5-羟甲基糠醛、糠醛和2,5-呋喃二甲酸,本项目主要以5-羟甲基糠醛为对象)是生产药物和聚合物的重要单体,被视为一种介于生物基糖化学和石油基工业有机化学之间的关键中间体,收录在美国能源部的10 4生物基平台化学品名单中。葡萄糖制取HMF的过程中,溶剂的选择可以影响5-HMF的收率,甚至是实验的成败,直接关系到5-HMF工业化生产的可行性。
因为果糖较高的价格,近年来学者把研究的重点转移到了葡萄糖制备5-HMF。在单相溶剂研究方面,由于5-HMF在水中容易进一步发生水合反应,从而生成乙酰丙酸和甲酸等副产物,人们开始使用有机溶剂作为反应溶剂,如:Binder和Raines采用N,N′-二甲基乙酰胺-溴化钠(DMA-NaBr)作为溶剂,在373 K下反应5 h,葡萄糖转化为5-HMF的产率高达81%。Chen和Lin采用了己内酰胺-氯化锂(CPL-LiCl)为溶剂,在373 K下反应3h,葡萄糖的转化率和5-HMF的产率分别可高达85%和66.7%。这些研究结果表明,使用有机溶剂可以高效地转化葡萄糖为5-HMF。,但是它们的沸点相对较高,给5-HMF的分离提纯带来了相对较大的困难,且不利于节能环保。
在用水作反应介质时,为了抑制5-HMF 的降解,通常在反应体系中添加另一种不溶或部分溶于水的有机溶剂作为萃取相,构成水-有机相的双液相反应体系,将生成的5-HMF 迅速转移到有机相中,以减少5-HMF 与催化剂的接触,从而提高收率。为了提高5-HMF的选择性和产率,人们研究发现在水相中加入丙酮和丁醇后有很好的效果。Dumesic研究小组对传统的两相体系进行了改进,他们在水相中添加了DMSO和聚乙烯吡咯烷酮(PVP)来抑制副反应的发生,从而提高了5-HMF的选择性,同时在有机相甲基异丁基酮(MIBK)中添加了2-丁醇或二氯甲烷(DCM),从而提高了有机相对5-HMF的萃取能力。Dumesic课题组系统比较了C3~C6 的醇、酮以及四氢呋喃等作萃取相对HMF 选择性的影响。结果表明,碳原子数目为4 的有机物对HMF 具有最好的萃取作用,采用四氢呋喃作萃取相,能够得到最高的HMF 选择性。
2. 参考文献(不低于12篇)
[1]胡磊,孙勇,林鹿.葡萄糖脱水制备5-羟甲基糠醛的研究进展.化学进展,2011.30(8):1711-1716.
[2] Leshkov Y R,Chheda J N,Dumesie J A.Phase modifiers promote efficient production of hydroxymethyl -furfural from frutose. Science,2006,312(5782):1933-1937.
[3] Kuster B M F.5-Hydroxymethylfurfural(HMF),are view focussing on its manufacture. Starch, 1990, 42(8)314-321.
