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近年来,随着化石资源的日益枯竭,对可再生资源—生物质及其衍生物的研究愈来愈受到人们的重视。尤其是葡萄糖的加氢产物—山梨醇,已经成为重要的生物质转化平台化合物受到人们的极大地关注,山梨醇可以通过一次脱水生成1,4-脱水山梨醇,也可以通过二次脱水反应生成异山梨醇,而这两种脱水产物都是非常重要的化工原料。本文针对山梨醇选择性脱水的问题,从催化化学的角度,从以下几个方面展开了探索性的研究工作。 本文第一部分工作中,设计并合成了亲水性的磺酸功能化的离子液体催化剂。将上述合成的离子液体应用在山梨醇脱水反应中,不加任何溶剂,在温和反应条件下,实现了山梨醇完全转化,异山梨醇的选择性也达到了60%以上。同时测定了磺酸功能化离子液体、山梨醇和山梨醇脱水产物在不同的有机溶剂中的溶解性,实现离子液体与反应底物和产物分离,并在最佳反应条件下,测定了离子液体的循环性能。同时考察了异山梨醇在不同有机溶剂中不同温度下的溶解性,采用减压蒸馏法以及重结晶法对产物异山梨醇进行提纯,异山梨醇的纯度分别可以达到100%和95%以上。 本文第二部分工作中,设计了一系列的新型的Br(φ)nsted酸聚合物催化剂,合成方法分为3步:自由基聚合、水热合成和离子交换。利用元素分析、红外光谱、热重和扫描电镜对上述聚合物催化剂进行表征,接触角实验表明,此类催化剂具有超亲水的特性。除此之外聚合物催化剂还具有酸密度可控的特性。在酸密度和超亲水特性的共同作用下,实现了山梨醇的的催化选择性脱水,即在酸密度较低时,可以选择性生成1,4-脱水山梨醇,酸密度较高时,可以选择性生成异山梨醇。Br(φ)nsted酸密度为1.82mmolg-1的聚合物催化剂能够非常有效的催化山梨醇脱水生成1,4-脱水山梨醇,选择性高达90%以上,而且催化剂可以循环使用5次,活性没有明显的下降,催化剂也没有明显的酸流失。进一步提高聚合物催化剂Br(φ)nsted酸密,异山梨醇的选择性可以达到60%以上。