摘 要

第一章文献综述 3

1.1背景 3

1.2 5-羟甲基糠醛的理化性质 3

1.3 5-羟甲基糠醛的研究现状 4

1.3.1 5-羟甲基糠醛的合成原料 4

1.3.2 溶剂的选择 4

1.3.3 催化剂的选择 5

1.4 本实验的研究内容 7

第二章 实验材料及方法 8

2.1实验试剂及仪器设备 8

2.1.1实验试剂 8

2.1.2实验仪器及设备 8

2.2实验方法 9

2.3分析方法 9

2.3.1 果糖的标准曲线 9

2.3.2 5-羟甲基糠醛水溶液的标准曲线 10

2.3.3 5-羟甲基糠醛有机溶液的标准曲线 10

第三章 实验结果与讨论 12

3.1 不同种酸对5-羟甲基糠醛的产率影响 12

3.2 葡萄糖酸和果糖浓度对5-羟甲基糠醛产率的影响 12

3.3 氯化钠盐浓度对5-羟甲基糠醛产率的影响 13

3.4 不同种盐对5-羟甲基糠醛产率的影响 14

3.5 不同氯化钙浓度对5-羟甲基糠醛产率的影响 15

3.6 反应条件对5-羟甲基糠醛产率的影响 16

3.6.1 反应时间对5-羟甲基糠醛产率的影响 16

3.6.2 反应温度对5-羟甲基糠醛产率的影响 17

3.6.3 溶剂对5-羟甲基糠醛产率的影响 18

第四章 结论 20

参考文献 21

摘要

现如今石化资源日益枯竭，生物质作为可持续性资源逐渐进入人们的视野。由生物质转化而来的 5-HMF由于其呋喃环上拥有芳醇和芳醛结构，具有高的反应活性和聚合能力，可通过氧化、卤化、酯化、缩合或加氢等相应的反应合成多种高附加值的化学品，是可以替代不可再生资源的重要生物质平台有机物。本文是利用有机弱酸为催化剂，在双相系统中催化果糖脱水制备5-羟甲基糠醛的研究。主要是对葡萄糖酸催化效果进行探究，通过盐效应增强葡萄糖酸的解离度获得更强的酸性从而获得高效的催化效果。对比了几种不同种类的盐起到的盐效应效果，最终发现当加入2wt%的氯化钙即可使得果糖完全转化，获得85.18% 的HMF收率。随后对其他反应条件进一步优化，得出反应体系最适条件：最适温度为150°C、最适时间为2小时、最适溶剂为2-甲基四氢呋喃。

关键词：5-羟甲基糠醛、果糖、葡萄糖酸、盐效应

Preparation of 5-hydroxymethylfurfural Catalyzed by Organic Weak Acid

Abstract

Nowadays, petrochemical resources are increasingly exhausted, and biomass has gradually gained attentions. The 5-HMF converted from biomass has high reactivity and polymerization ability due to its aromatic and aromatic aldehyde structure on the furan ring. It can be synthesized by corresponding reactions, such as oxidation and hydrogenation. High value-added chemicals are important biomass platform organisms that can replace non-renewable resources. In this paper, the use of organic weak acid as a catalyst to catalyze the dehydration of fructose to prepare 5-hydroxymethylfurfural in a two-phase system. It is mainly to explore the catalytic effect of gluconic acid, and to enhance the dissociation degree of gluconic acid by salt effect to obtain stronger acidity and obtain efficient catalytic effect. Comparing the salt effect effects of several different kinds of salts, it was finally found that when 2% by weight of calcium chloride was added, the fructose was completely converted, and 85.18% HMF yield was obtained. Subsequently, the other reaction conditions were further optimized, and the optimum conditions of the reaction system were obtained: the optimum temperature was 150 ° C, the optimum time was 2 hours, and the optimum solvent was 2-methyltetrahydrofuran.

Key words: 5-hydroxymethylfurfural; fructose; gluconic acid; salt effect

第一章 文献综述

1.1 背景

现如今石化资源变得日益枯竭，全球气候变化增加，环境问题越来越严重，这些情况的发生迫使人类开始着手寻找可持续资源.所以生物质开始进入到了人们的视野。生物质作为一种丰富且分布广泛的可持续资源，是化工业中生产液体燃料和中间产物的基础，其中的木质纤维素生物质对吸引了人们的巨大兴趣。该生物质可以产自植物光合作用，所以这不仅仅是一种可再生资源，也是最丰富的生物质来源。可再生纤维素生物质的催化转化可以产生一系列化合物，例如5-羟甲基糠醛（HMF）和2,5-二甲基呋喃（DMF），它们是重要的平台化合物和化石燃料的理想可再生替代物。为了获得著名的生物基平台分子，在过去的十年中已经使用了各种催化剂和反应系统。^【1】

众所周知，从五碳化合物或者六碳化合物中直接生产出有用的有机物是非常困难的。5-羟甲基糠醛可以通过脱水作用从碳水化合物中获得，是有效利用碳水化合物的重要“桥梁”。^【2】作为一种多功能的中间体，HMF可以被转化为许多增值化合物和液体燃料.为了充分了解当前生物质对HMF的发展，有必要对不同的均相和非均相催化剂进行概述和比较。反应体系对具有不同催化剂的产物的产率和分布也显示出显着的影响。^【1】

1.2 5-羟甲基糠醛的理化性质