1. 研究目的与意义
人们生活长时间依赖化石能源,化石能源不可再生且越来越少,人们迫切需求化石能源替代品,可再生生物质能源广泛存在且多,5-HMF是一种重要的化工中间产物,关于5-HMF的制备显得尤为重要。
寻找高效廉价绿色的催化剂成为重中之重
2. 国内外研究现状分析
均相催化反应制备5-羟甲基糠醛:无机酸:传统催化剂 ,对环境有一定污染且对反应容器有一定腐蚀;离子液体:催化活性高,价格成本高且不易分离。
zhao 等人使用果糖为原料,使用crcl2在1-甲基-3-氯化甲基咪唑中得到了产率为91%的5-羟甲基糠醛;双向反应系统:ma等人报道了使用nahso4和znso4 作为复合催化剂在双相系统中获得了产率为53%的5-羟甲基糠醛。
多相催化反应制备5-羟甲基糠醛:多相的固体酸催化剂如金属氧化物、分子筛、金属盐等便与分离且可重复使用;ebitani等以mg-al水滑石催化剂结合大孔树脂,得到了产率为58%的5-羟甲基糠醛;nijhuis和同事报道了铝、钛、锆、铌基磷酸盐作为催化剂,获得了产率范围为30%-60%的5-羟甲基糠醛;以sn-beta 分子筛和hcl作为催化剂在h2o/thf双相体系中,得到超过70%的5-羟甲基糠醛的产率.
3. 研究的基本内容与计划
一般认为六碳糖在酸催化过程中会第一步生成烯醇互变结构体这样的中间产物,再进一步脱水生成5-羟甲基糠醛,反应过程主要经历异构化、双键断裂和脱水这三个步骤。
在六碳糖脱水生成 5-羟甲基糠醛的过程中,还伴有其他副反应,同时生成 很多复杂的反应副产物,这些副产物的产生大大影响了5-hmf的产率,降低了反应的选择性。
因此需要选择合适的反应条件和反应方式来提高 5-羟甲基糠醛的产率。
4. 研究创新点
Fe/beta分子筛催化剂高效廉价易得,具有良好的催化效果,相对目前大部分的研究现状,Fe/beta分子筛催化剂的使用是一次大胆的尝试。
且Fe离子的存在对环境影响较小。
