论文部分内容阅读
5-羟甲基糠醛(HMF)是一种重要的新型平台化合物,它的分子中含有一个醛基和一个羟基,可以通过加氢、酯化、烷基化、卤化等反应制备出数百种化学品,广泛用于医药、树脂类塑料和柴油添加物等。本研究以常规酸及酸性离子液体为催化剂,催化葡萄糖和蔗糖脱水制备HMF。并考察了溶剂种类和用量、催化剂种类和用量、反应温度、反应时间等因素对HMF收率的影响。以常规酸为催化剂考察了葡萄糖、蔗糖脱水制备HMF的反应。结果表明,复合催化剂HCl-CrCl3(质量比5:1)具有较好的催化效果。在葡萄糖2.0g,复合催化剂HCl-CrCl3(质量比5:1)0.6g,正丁醇20mL,反应时间15min,反应温度200℃的较佳反应条件下,葡萄糖转化率为90.4%,产物HMF的收率为42.5%。在蔗糖2.0g,复合催化剂HCl-CrCl3(质量比5:1)0.8g,二甲基亚砜20mL,反应时间30min,反应温度200℃的较佳反应条件下,蔗糖转化率为100%,产物HMF的收率为72.6%。考察了Brφnsted酸性离子液体催化葡萄糖、蔗糖脱水制备HMF的反应,发现[HO3S-(CH2)3-mim]Cl对上述脱水反应的催化性能较佳。在葡萄糖2.0g、催化剂[HO3S-(CH2)3-mim]Cl0.4g、正丁醇20mL、200℃反应15min的较佳反应条件下,葡萄糖的转化率为91.3%,产物HMF的收率为43.8%;且催化剂循环使用5次后,产物收率仍为41.9%。在蔗糖2.0g、催化剂[HO3S-(CH2)3-mim]Cl0.7g、二甲基亚砜20mL、200℃反应30min的较佳反应条件下,蔗糖的转化率为100%,产物HMF的收率为76.4%;且催化剂循环使用5次后,产物收率仍为75.1%。所合成的离子液体具有较好的重复使用性能。考察了Brφnsted-Lewis双酸性离子液体催化葡萄糖、蔗糖脱水制备HMF的反应,发现[HO3S-(CH2)3-mim]Cl-CrCl3(x=0.55)对上述脱水反应的催化性能较好。在葡萄糖2.0g、催化剂[HO3S-(CH2)3-mim]Cl-CrCl3(x=0.55)0.5g,20ml正丁醇,200℃反应15min的较佳反应条件下,葡萄糖转化率为91.4%,HMF的收率可达52.9%;且催化剂循环使用5次后,产物HMF收率仍高达52.4%。在蔗糖2.0g、催化剂[HO3S-(CH2)3-mim]Cl-CrCl3(x=0.55)0.8g、二甲基亚砜20mL、200℃反应30min的较佳反应条件下,蔗糖的转化率为97.7%,产物HMF的收率为78.7%;且催化剂循环使用5次后,产物收率仍为78.4%。所合成的离子液体具有较好的重复使用性能。综上所述,在葡萄糖、蔗糖制备HMF的应用过程中,酸功能化离子液体克服了传统酸催化剂存在的一些不可避免的缺点,同时实现了反应—分离一体化和催化剂的循环使用,对HMF的制备过程提供了有效的支持和依据。