化学学报 ›› 2024, Vol. 82 ›› Issue (12): 1216-1225.DOI: 10.6023/A24080246 上一篇 下一篇
研究论文
鞠嘉浩a,b, 徐吉磊b,*(), 王康军a,*(), 黄家辉b
投稿日期:
2024-08-21
发布日期:
2024-11-06
基金资助:
Jiahao Jua,b, Jilei Xub(), Kangjun Wanga(), Jiahui Huangb
Received:
2024-08-21
Published:
2024-11-06
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5-甲氧基甲基-2-呋喃甲醛(MMF)是一种重要的生物基平台分子, 可作为燃料添加剂和用于制备多种化合物. 本工作利用一系列商业强酸性树脂催化剂, 以离子液体和甲醇为共溶剂, 实现了从果糖一步法向MMF的转化. 离子液体与中间产物5-羟甲基糠醛(HMF)之间具有强相互作用, 可以减少HMF自身缩合等副反应的发生, 提高MMF的产率. 在最佳反应条件下, 果糖的转化近乎完全, MMF的产率达到67.7%, HMF与MMF的总产率达到接近75%. 使用BET表面分析技术、红外光谱、元素分析及酸碱滴定技术对使用前后的催化剂进行表征, 证实了催化剂失活的可能机制是胡敏覆盖催化剂活性位点、树脂催化剂与离子液体之间的离子交换及催化剂酸性位点的微量脱落. 探索出合适的催化剂再生方案, 实现了催化剂的稳定循环. 此外, 本催化体系还可以将其它碳水化合物中的果糖组分高效转化为MMF, 为生物质转化制备MMF的产业化奠定了一定的研究基础.
鞠嘉浩, 徐吉磊, 王康军, 黄家辉. 果糖一步法制备5-甲氧基甲基-2-呋喃甲醛及树脂催化剂再生方法探究[J]. 化学学报, 2024, 82(12): 1216-1225.
Jiahao Ju, Jilei Xu, Kangjun Wang, Jiahui Huang. One-step Preparation of 5-(Methoxymethyl)-2-furaldehyde from Fructose and Regeneration of Resin Catalyst[J]. Acta Chimica Sinica, 2024, 82(12): 1216-1225.
Entry | Catalyst | Fructose conversion/% | HMF yield/% | MMF yield/% |
---|---|---|---|---|
1 | Blank | 34.6 | 0.3 | 0 |
2 | DA-330 | 100 | 4.9 | 62.3 |
3 | DB-757 | 100 | 5.8 | 60.9 |
4 | DNW-Ⅱ | 100 | 11.7 | 58.5 |
5 | [BMIM]Cl+H2SO4 | 100 | 1.6 | 53.7 |
6 | [BMIM]Cl+TsOH | 100 | 4.2 | 61.7 |
7 | [BMIM]Cl+TfOH | 100 | 1.7 | 55.8 |
8 | 盐酸 | 100 | 1.6 | 46.9 |
9 | 硫酸 | 100 | 1.3 | 33.3 |
10 | 对甲苯磺酸 | 100 | 0.1 | 9.8 |
11 | 三氟甲基磺酸 | 100 | 0.5 | 40.1 |
Entry | Catalyst | Fructose conversion/% | HMF yield/% | MMF yield/% |
---|---|---|---|---|
1 | Blank | 34.6 | 0.3 | 0 |
2 | DA-330 | 100 | 4.9 | 62.3 |
3 | DB-757 | 100 | 5.8 | 60.9 |
4 | DNW-Ⅱ | 100 | 11.7 | 58.5 |
5 | [BMIM]Cl+H2SO4 | 100 | 1.6 | 53.7 |
6 | [BMIM]Cl+TsOH | 100 | 4.2 | 61.7 |
7 | [BMIM]Cl+TfOH | 100 | 1.7 | 55.8 |
8 | 盐酸 | 100 | 1.6 | 46.9 |
9 | 硫酸 | 100 | 1.3 | 33.3 |
10 | 对甲苯磺酸 | 100 | 0.1 | 9.8 |
11 | 三氟甲基磺酸 | 100 | 0.5 | 40.1 |
Entry | Cosolvent | Fructose conversion/% | HMF yield/% | MMF yield/% |
---|---|---|---|---|
1 | 甲醇 | 100 | 0 | 0.3 |
2 | 乙腈 | 100 | 2.8 | 50.5 |
3 | DMF | 100 | 30.7 | 8.7 |
4 | NMP | 100 | 0 | 59 |
5 | DMSO | 100 | 0.3 | 35.0 |
6 | THF | 100 | 0 | 7.2 |
7 | [BMIM]Br | 100 | 4.9 | 62.3 |
8 | [BMIM]Cl | 100 | 7.9 | 60.1 |
Entry | Cosolvent | Fructose conversion/% | HMF yield/% | MMF yield/% |
---|---|---|---|---|
1 | 甲醇 | 100 | 0 | 0.3 |
2 | 乙腈 | 100 | 2.8 | 50.5 |
3 | DMF | 100 | 30.7 | 8.7 |
4 | NMP | 100 | 0 | 59 |
5 | DMSO | 100 | 0.3 | 35.0 |
6 | THF | 100 | 0 | 7.2 |
7 | [BMIM]Br | 100 | 4.9 | 62.3 |
8 | [BMIM]Cl | 100 | 7.9 | 60.1 |
Entry | Sample | S% | N% | C% | H% | C/N | C/H |
---|---|---|---|---|---|---|---|
1 | DA-330 | 13.3 | 0.04 | 43.1 | 5.6 | 1066.5 | 7.8 |
2 | Used DA-330 | 9.6 | 6.5 | 51.2 | 6.5 | 7.8 | 7.8 |
3 | Generated DA-330 | 12.8 | 0.7 | 45.8 | 5.1 | 61.7 | 9.0 |
Entry | Sample | S% | N% | C% | H% | C/N | C/H |
---|---|---|---|---|---|---|---|
1 | DA-330 | 13.3 | 0.04 | 43.1 | 5.6 | 1066.5 | 7.8 |
2 | Used DA-330 | 9.6 | 6.5 | 51.2 | 6.5 | 7.8 | 7.8 |
3 | Generated DA-330 | 12.8 | 0.7 | 45.8 | 5.1 | 61.7 | 9.0 |
Entry | Sample | Surface area/(m2•g-1) | Pore volume/(cm3•g-1) | Pore size/nm | Acid content/(mmol•g-1) |
---|---|---|---|---|---|
1 | DA-330 | 7.2 | 0.007 | 68.5 | 11.8 |
2 | Used DA-330 | 10.5 | 0.003 | 68.4 | 6.6 |
3 | Generated DA-330 | 13.0 | 0.006 | 61.8 | 12.0 |
Entry | Sample | Surface area/(m2•g-1) | Pore volume/(cm3•g-1) | Pore size/nm | Acid content/(mmol•g-1) |
---|---|---|---|---|---|
1 | DA-330 | 7.2 | 0.007 | 68.5 | 11.8 |
2 | Used DA-330 | 10.5 | 0.003 | 68.4 | 6.6 |
3 | Generated DA-330 | 13.0 | 0.006 | 61.8 | 12.0 |
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