丰富的生物质资源是将来燃料和化学品持续供应的有前景的选择。在许多可能的生物基化学品中,5-羟甲基糠醛(5-HMF)是精细化工、医药及呋喃高分子材料的有价值的中间底物,可以通过Dials-Alder、烷基化、酰基化、加氢、酯化、卤化、聚合、氧化等一系列化学反应制备多种具有高附加值的衍生物,如PET 的塑料、柴油燃料或其他化工衍生产品,被称之为该领域“沉睡的巨人”。

  生物能源组(http://brg.groups.xtbg.ac.cn/)郭峰博士和方真研究员开发了一条新型绿色工艺用于合成5-HMF。首先以葡萄糖、果糖、纤维素、木质素、竹粉和小桐子果皮等作为催化剂载体原料,通过碳化(400 oC, 1 h)和磺酸化(200 oC, 5 h)两步法合成碳质固体酸。通过TG-DTA、13C MAS NMR、FT-IR、XRD、Raman、TPD和元素等分析手段,对固体酸的结构做了详细的表征和解释。并进一步经活性表征发现木质素基固体酸活性最高,而且发现在微波加热和离子液体-二甲基亚砜([BMIM][Cl]-DMSO)反应介质协同作用下,能极大地加快脱水反应速率,在110 oC 反应10 min, 果糖转化率和5-HMF得率分别达98%和84%。此外,在上述反应体系中,以葡萄糖为底物,160 °C反应50 min后,葡萄糖转化率和5-HMF得率分别达99%和68%。木质素基固体酸重复使用5次后,5-HMF得率仅下降7%。在整个反应过程中,离子液体、二甲基亚砜和木质素基固体酸可通过过滤和萃取方式实现分离、纯化,从而实现它们的重复使用,降低了工艺成本。

  近日,文章(Guo F, Fang Z.*, Zhou TJ. Conversion of fructose and glucose into 5-hydroxymethylfurfural with lignin-derived carbonaceous catalyst under microwave irradiation in dimethyl sulfoxide-ionic liquid mixtures.)被国际期刊《Bioresource Technology》接收,在线发表:http://dx.doi.org/10.1016/j.biortech.2012.02.108

 

果糖合成5-HMF的机理途径及存在的副反

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