假单胞菌和TEMPO氧化偶联体系的构建与优化开题报告

 2021-08-08 12:08

1. 研究目的与意义

人口的持续增长加大了对化石资源的需求,同时化石资源的消耗带来的环境污染问题愈发严重,因此寻找可替代化石资源的可再生生物质资源成为解决能源和资源危机的理想方法。

木质素纤维素是生物质资源的一种,来源丰富,价格低廉,其中的多糖可水解生成各种单糖,进而脱水生成各种重要的生物基平台化合物,由它们出发,即可制备各种生物基燃料和精细化学品。

其中,HMF位列美国能源部提出的Top10 4平台化合物,该化合物高度活泼,可转化为DFF, HMFCA, FFCA, FDCA和HMF酯等高附加值产物,进一步应用于燃料、高分子单体、呋喃类树脂、精细化学品等领域。

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2. 国内外研究现状分析

2.1 HMF概述及其合成2.1.1HMF概述随着化石资源的日益消耗、石油价格的不断上涨,以及全球变暖的加剧,寻找替代化石基物质的可再生资源是解决目前资源和能源短缺的理想方法,并且在不久的将来,生物炼制将发挥着举足轻重的作用。

木质纤维生物质来源丰富,年产量高,用途广泛,不仅可用于发酵生产生物燃料,还可转化为各种有用的生物基平台化合物,进一步应用于多种高附加值产品的合成。

HMF(5-羟甲基糠醛)就是一种重要的生物基平台化合物,其带有一个呋喃环,一个羟甲基和一个醛基,具有良好的反应性能。

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3. 研究的基本内容与计划

研究内容1、5-羟甲基糠醛(HMF)及其衍生物分析方法的建立2、漆酶-TEMPO催化HMF选择性氧化合成DFF和FFCA反应体系中底物浓度、漆酶浓度和TEMPO用量、反应时间的优化3、在上述研究工作的基础上,对假单胞菌连续氧化HMF中间体合成FDCA反应体系进行PH、菌种接种量、反应时间的优化4、漆酶-TEMPO体系与假单胞菌一锅两步法串联氧化5-羟甲基糠醛转化2,5-呋喃二甲酸拟定实验计划3.9-3.22 查阅文献,写开题报告。

3.23-4.20 完成漆酶-TEMPO催化HMF选择性氧化合成DFF和FFCA条件优化4.21-5.15 完成漆酶-TEMPO体系与假单胞菌一锅两步法串联氧化HMF合成FDCA5.16-5.31 整理实验数据资料,写毕业论文并制作PPT。

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4. 研究创新点

目前,HMF高值化转化主要有化学催化法和生物催化法,尽管化学法取得了长足进展,但化学法反应条件苛刻,环境不友好,部分催化剂选择性不高。

生物催化虽然具有反应条件温和,选择性高及环境友好等优点,但生物催化HMF转化仍处于初步发展阶段。

本课题偶联假单胞菌和漆酶-TEMPO氧化体系,期望建立高效制备HMF高附加值衍生物的生物催化途径。

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