论文总字数：18761字

摘 要

2,5-呋喃二甲酸与大宗石油化石品对苯二甲酸的结构相似，是对苯二甲酸的一种替代品。传统制备2,5-呋喃二甲酸的方法是由5-羟甲基糠醛氧化制备。由于5-羟甲基糠醛具有不稳定性，因此我们寻求一种以5-酮基-D-葡萄糖酸为前体的新的合成2,5-呋喃二甲酸的途径。结果表明，5-酮基-D-葡萄糖酸在酸性条件下正丁醇溶剂中脱水形成呋喃环，经过气相检测有新物质产生，气质联用和核磁共振结果确定新物质为5-甲酰基糠酸酯。使用成品5-甲酰基糠酸酯进行氧化，液相结果表明其可以生成2,5-呋喃二甲酸，证明由5-酮基-D-葡萄糖酸出发，可以制备2,5-呋喃二甲酸。

关键词：5-酮基-D-葡萄糖酸 2,5-呋喃二甲酸 5-甲酰基糠酸

Preparation of 2,5-furandicarboxylic Acid from 5-keto-D-gluconic Acid

Abstract

2,5-furandicarboxylic acid is similar to p-phthalic acid, a bulk petrochemical product, and is a substitute for p-phthalic acid.Preparation of 2,5-furan dicarboxylic acid conventional method is prepared from the oxidation of 5-hydroxymethylfurfural. Due to the instability of 5-hydroxymethylfurfural, we sought a new route to the synthesis of 2,5-furandicarboxylic acid with 5-keto-D-gluconic acid as precursor.The results showed that 5-keto-D-gluconic acid was dehydrated into furan ring in acidic alcohol solvent, and a new substance was generated through gas phase detection. The GC-MS and NMR results confirmed that the intermediate product was 5-formyl-2-furancarboxylic acid ester.Oxidation was carried out using the finished 5-formyl-2-furancarboxylic acid ester. The liquid phase results showed that it could produce 2,5-furandicarboxylic acid, demonstrating that 2,5-furandicarboxylic acid can be prepared starting with 5-keto-D-gluconic acid.

Key Words: 5-keto-D-gluconic acid ;2,5-furandicarboxylic acid; 5-formyl-2-furancarboxylic acid

目 录

摘要 Ⅰ

Abstract Ⅱ

第一章 文献综述 1

1.1引言 1

1.2 2,5-呋喃二甲酸简介 1

1.2.1 2,5-呋喃二甲酸的性质 1

1.2.2 2,5-呋喃二甲酸的应用 2

1.3 2,5-呋喃二甲酸制备的研究进展 3

1.3.1 糠酸路线 3

1.3.2 己糖二酸路线 3

1.3.3 二甘醇酸路线 3

1.3.4 5-羟甲基糠醛氧化路线 3

1.4 2,5-呋喃二甲酸的国内外研发现状 4

1.5 2,5-呋喃二甲酸的工业生产及其存在的问题 5

1.6 5-酮基-D-葡萄糖酸制备2,5-呋喃二甲酸 6

1.6.1 5-酮基-D-葡萄糖酸的简介 6

1.6.2 5-酮基-D葡萄糖酸制备2,5-呋喃二甲酸的原理及优势 6

1.7 论文的主要研究内容 6

第二章 实验材料及方法 8

2.1实验试剂与仪器设备 8

2.1.1实验试剂 8

2.1.2实验仪器及设备 9

2.2实验方法 9

2.2.1 5-甲酰基糠酸酯的制备 9

2.2.2 5-甲酰基糠酸酯的纯化 9

2.2.3 5-甲酰基糠酸酯氧化制备2,5-呋喃二甲酸酯 10

2.2.4薄层色谱层析 10

2.2.5气相色谱分析 11

2.2.6气相-质谱联用分析 11

2.2.7核磁共振分析 11

2.2.8液相色谱分析 11

第三章 实验结果与讨论 12

3.1 5-甲酰基糠酸酯制备结果 12

3.1.1气相色谱分析检测结果 12

3.1.2气相-质谱联用分析检测结果 14

3.1.3核磁共振分析检测结果 16

3.2 5-甲酰基糠酸酯氧化结果 17

第四章 结论 20

参考文献 21

致谢 24

2. 文献综述

1.1引言

能源和化石品自工业革命以来一直是人类工业进步不可缺少的物质基础，特别是石油及其衍生的化学品为人类生活的各个方面带来极大的便利，大大提高了人类的生活质量。然而伴随着全球经济的不断发展，人口数量的不断增加，地球上资源被人类大量消耗，尤其是煤炭、天然气、石油等不可再生资源，导致其储存总量急剧下降。与此同时，由于大量使用化石能源，其弊端也日趋显现，温室效应、水污染、白色污染、酸雨等环境问题开始出现，为人类生存的环境带来了很多不可逆的损害，制约着一些地区的社会和经济发展。因此我们需要采取相应措施以解决这些问题，生物质资源的开发就是一条不错的途径^[1]。

生物质是指可以利用光合作用生存的生物体的总称，包括植物及其衍生物，微生物，动物废弃物等。开发和利用生物质能源可以基本解决一些由化石能源大量消耗引起的一系列环境问题。生物质利用本身拥有的光合作用将空气中的CO₂吸收，同时在细菌与真菌的分解代谢和自身氧化的过程中，重新在自身体内生成CO₂排放至空气中，形成循环。与化石燃料相比，不向大气中排放多余的碳元素，大幅度的减少了由温室效应引起的一系列环境问题。同时，由生物质制成的材料更容易被一些微生物降解，减少废弃物的堆积。因此，以生物质为基础的可持续发展可以从根本上解决石化造成的种种问题^[2]。

2,5-呋喃二甲酸（Furan-2,5-dicarboxylicacid，FDCA）是基于可再生的生物质资源的含呋喃环的芳香族化合物，也是石油基单体对苯二甲酸、间苯二甲酸、双酚A的替代物^[3]。但FDCA制备的工业化程度不高，无法进行大批量生产，在市场上无法与已具有一定规模的、生产线成熟的传统石油化工产品相竞争。如何对其工业化过程进行创新改进，提高产量，降低其生产成本，使其可以在市场占据一席之地，是我们现阶段要解决的问题。

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