论文总字数：18151字

摘 要

近几十年来，化石资源的巨量使用给人类社会带来极大的影响，诸如环境污染、气候变暖和能源危机等问题也愈发严峻，至此，发展绿色可再生生物质资源原料更加重要。2,5-呋喃二甲酸（FDCA）因其广泛的应用潜力而逐渐引起学术界的广泛关注。本文介绍了FDCA结构与性能及其在化工、医药等领域的相关应用，同时详细介绍了FDCA的各种化学法制备路径。在研究不同氧化路径利弊的基础上，本课题选用了FDCA最具产业化潜力的Amoco法，研究Co/Mn/Br三元催化体系下HMF合成FDCA的反应影响因素并进行了工艺优化，结果表明，在10wt%底物浓度，氧化温度为160℃，Co离子浓度在1.2-1.4mmol之间，Co/Mn/Br（摩尔比）=1/1/2，FDCA收率可以达到85%以上。

关键词：5-羟甲基糠醛 Co/Mn/Br三元催化 2,5-呋喃二甲酸 工艺优化

Co/Mn/Br Catalytic Oxidation 5-Hydroxymethylfurfural preparation 2,5-Furandicarboxylic acid

Abstract

In recent decades, the huge use of fossil resources has brought great impact on human society, such as environmental pollution, climate warming and energy crisis and other problems are becoming more and more serious, so that the development of green and renewable biomass resources is imminent. 2,5-Furandicarboxylic acid has attracted wide attention from the academic community because of its wide application potential. In this paper, we introduced the structure and performance of 2,5-Furandicarboxylic acid and its related applications in chemical, pharmaceutical and other fields. The various chemical paths of 2,5-Furandicarboxylic acid was described in detail. On the basis of studying the pros and cons of different oxidation pathways, the Amoco method with the most industrialization potential of 2,5-Furandicarboxylic acid was selected in this study, and the reaction factors of 5-Hydroxymethylfurfural acetate synthesis 2,5-Furandicarboxylic acid were studied under the Co/Mn/Br catalytic system, and the process was optimized. The results showed that at 10wt% substrate concentration, the oxidation temperature was 160 ℃, the Co ion concentration was between 1.2-1.4mmol, Co/Mn/Br (Molar ratio) was 1/1/2, and the FDCA yield could reach more than 85%.

Key Words: 5-Hydroxymethylfurfural; Co/Mn/Br catalyze; 2,5-Furandicarboxylic acid; Technological optimization

目录

摘要…………………………………………………………………………………I

ABSTRACT………………………………………………………………………II

第一章 文献综述 ………………………………………………………………1

1.1 2, 5-呋喃二甲酸结构与性能………………………………………………..…1
1.2 FDCA的应用 …………………………………………………...……………2

1.2.1 FDCA应用于聚酯 ……………………………………... ………………2

1.2.2 FDCA应用于聚酰胺 ………………………………………...…………2

1.2.3 FDCA应用于医疗领域…………………………………………………3

1.2.4 FDCA应用于药物化学…………………………………………...….…3

1.2.5 FDCA应用于聚氨酯，热固性塑料和塑化剂…………………..………3

1.2.6 FDCA应用于金属有机骨架材料（MOFs）……………………………3

1.3不同原料制备FDCA………………….………………………………………3

1.3.1糠酸歧化方法…………………………………………………………..…3

1.3.2呋喃酰基化方法………………………………………………………..…4

1.3.3己糖二酸环化方法……………………………………………………..…4

1.3.4二甘醇酸环化方法…………………………………………………..……5

1.3.5 HMF氧化路线 ………………………………………………………..…5

1.4 HMF氧化制备FDCA方法概述…………………………………………………5

1.4.1空气氧化法－AMOCO 体系………………………………………..…..5

1.4.2空气氧化法－贵金属氧化体系 …………………………………………6

1.4.3 化学氧化法－KMnO4 氧化体系……………………………………….7

1.4.4 化学氧化法－次氯酸钠氧化体系……………………………………….7

1.5 HMF-FDCA氧化机理简介………………………………………………………8

1.5.1 HMF→HFCA→FFCA→FDCA工艺线路…………………….………….8

1.5.2 HMF→DFF→FFAC→FDCA工艺线路 ……………………………. ……8

第二章 实验部分…………………………………………………………9

2.1试剂与仪器设备………………………………………………………………9

2.1.1试剂………………………………………………………………………9

2.1.2仪器设备…………………………………………………………………9

2.2实验操作方法…………………………………………………………………9

2.2.1实验反应过程操作……………………………………………..…………9

2.2.2液相样品的制备………………………………………………….………10

2.2.3高效液相色谱操作……………………………………………………….10

2.2.4标准曲线制作方法……………………………………………………….11

第三章 实验结果与讨论 ……………………………………….……13

3.1 实验结果 …………………………………………………………………..13

3.1.1 温度的影响……………………………………………………………13

3.1.2 催化剂对实验的影响………………………………………..…………13

3.1.3 Co/Mn配比对实验的影响……………………………………………….14

3.1.4 Co/Br配比对实验的影响……………………………………………….15

第四章 结论 ………………………………………………..…………16

参考文献……………………………………………………..………….17

致谢…………………………………………………………………...…19

第一章 文献综述

随着不可再生资源变少，环境污染加重，深入开发生物质可再生资源和进行对石化原料的替代已成为全球共识。FDCA作为美国能源部推荐的最具发展潜力的十二种生物基平台化合物之一，因其具有独特的芳杂环和二酸结构以及潜在的应用潜力，受到研究者们广泛关注。本文对FDCA结构性能及其应用进行了综述，并介绍了FDCA的各种化学法制备路径。

• 1. 2, 5-呋喃二甲酸结构与性能

FDCA为呋喃衍生物，有芳杂环和二酸结构，与芳香二酸有类似结构，因此具有替代芳香二酸作为合成聚酯、聚酰胺、聚氨酯重要单体和高碳醇酯类增塑剂的潜力。

请支付后下载全文，论文总字数：18151字