离子液体体系中果糖室温下高效转化为5-羟甲基糠醛

摘要

5-羟甲基糠醛(HMF)是一种重要的基于生物质的新型平台化合物，以它为原料可以合成多种高附加值化合物。早期的HMF制备主要以果糖为原料在水和有机溶剂中进行，存在环境污染大、溶剂易挥发和后续产物分离困难等缺点，因此限制了其在HMF制备中的应用。离子液体是一种蒸汽压低、热稳定性好、液态范围宽的新型绿色溶剂，近年来在离子液体中制备HMF备受研究者们的关注。目前，以离子液体为介质的HMF制备反应通常都是在高温下进行的，高温可以提高HMF产率，但也会使能耗增高和副产物增多，因此，构建一个室温下可以高效催化果糖脱水转化为HMF的离子液体体系具有重要意义，基于此，本文尝试了以下研究工作:
　　1.吡咯烷类质子离子液体的合成、表征及其在果糖室温下脱水转化为HMF中的应用
　　利用绿色的离子液体代替有机溶剂作为果糖脱水转化为HMF的介质具有重要意义，但目前常用的溶糖离子液体在室温下为固体，为了实现离子液体中果糖室温下转化为HMF，通常需要加入室温下为液态的离子液体或分子溶剂，在纯离子液体中催化果糖脱水生成HMF的报道还很少。为了构建室温下可以高效催化果糖转化为HMF的离子液体体系，我们合成了室温下为液态、黏度较小且具有一定溶糖能力的吡咯烷类质子化离子液体，并对其中的果糖脱水反应进行了研究。在合成的[Pyrr]Cl中，以10mol％的CH3SO3H为催化剂，40℃下果糖反应6h得到的HMF可达83.25％。
　　2.[HNMP][CH3SO3]/[Bmim]Cl二元离子液体混合物的物化性质表征及其在果糖室温下转化为5-羟甲基糠醛中的应用
　　通过将N-甲基毗咯烷酮甲磺酸盐([HNMP][CH3SO3])和氯化1-丁基-3-甲基咪唑([Bmim]Cl)组成的二元离子液体(IL)混合物先加热再冷却，获得了室温下呈液态的二元离子液体体系并对其物理化学性质进行了研究。差示扫描量热研究表明，二元体系的热行为与组成有关，最低玻璃态温度低至-63℃。不同摩尔分数的体系的物化性质表征结果表明，随着[Bmim]Cl含量的不断增加，体系的氢键给体能力(α)下降而氢键受体能力(β)上升。在室温下以该体系为溶剂和催化剂，可使果糖高效脱水生成5-羟甲基糠醛（HMF）。相同时间下，不同摩尔分数的离子液体混合物体系中果糖脱水转化生成HMF的产率与介质体系的物化性质（尤其是α和β值）有密切关联。不同于已有的用于催化果糖脱水的ILs/醇体系，该二元离子液体体系在室温下即为液体，无需额外添加醇，避免了极性醇对果糖脱水转化带来的负面效应。

目录

声明

摘要

符号说明

第一章 绪论

1．1．1 5-羟甲基糠醛的应用

1．1．2 5-羟甲基糠醛的制备

1．2 离子液体

1．2．1 概述

1．2．2 离子液体的性质

1．2．3 离子液体混合物

1．2．4 离子液体及其混合物在制备5-羟甲基糠醛中的应用

1．3 本文的立题依据和研究内容

参考文献

第二章 室温下吡咯烷类离子液体中果糖高效转化为5-羟甲基糠醛

2．1 引言

2．2 实验材料与方法

2．2．1 试剂

2．2．3 光谱探针的溶致变色参数的测定

2．2．4 黏度测试

2．3．1 吡咯烷类离子液体的合成与1H NMR表征

2．3．2 吡咯烷类离子液体的物化性质表征

2．3．3 果糖及I-IMF的标准曲线绘制

2．3．4 室温下离子液体中果糖脱水制备HMF

2．4 小结

参考文献

第三章 [HNMP][CH3SO3]／[Bmim]Cl二元离子液体混合物的物化性质表征及其在室温下果糖转化为5-羟甲基糠醛中的应用

3．1 引言

3．2 实验材料与方法

3．2．1 试剂

3．2．2 二元离子液体熔融混合物的配制及DSC测试

3．2．3 果糖脱水制备HMF

3．2．4 HPLC分析

3．2．5 原位1H NMR分析

3．2．6 黏度测试

3．2．7 光谱探针的溶致变色参数测定

3．3 结果与讨论

3．3．1 二元离子液体熔融混合物的DSC测定

3．3．2 二元离子液体熔融混合物的物化性质表征

3．3．3 二元离子液体熔融混合物中果糖脱水转化为HMF

3．3．4 与IL／醇体系的比较

3．4 小结

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表的学术论文