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摘 要：5-羟甲基糠醛（HMF）是一种非常重要的生物基平台化合物，是制取多种燃料和精细化学品的前体，它可以由葡萄糖经脱水反应制得。本文以离子液体1-丁基-3-甲基咪唑氯盐（[BMIM]Cl）为反应溶剂，以金属氯化物为催化剂，重点研究不同反应条件如反应温度、反应时间和催化剂用量对HMF得率的影响。研究结果表明：在FeCl3·6H2O、AlCl3·6H2O和SnCl4·5H2O三种金属氯化物催化剂中，AlCl3·6H2O具有最高的催化活性。在反应温度为120 °C，反应时间为2 h和催化剂用量为10 mol%的反应条件下，HMF的得率可以达到最大值，为45.9%。另外，响应面（RSM）实验结果还表明：反应温度、反应时间和催化剂用量之间的相互作用对葡萄糖脱水制备HMF也具有显著的影响。67108
毕业论文关键词：葡萄糖，5-羟甲基糠醛，离子液体，金属氯化物，响应面分析
Abstract: 5-Hydroxymethylfurfural (HMF), which can be prepared from glucose, is a versatile biobased compound that can be further transformed into various fuels and chemicals. In this paper, the effects of different reaction conditions such as reaction temperature, reaction time and catalyst loading on the yields of HMF were studied in the presence of 1-butyl-3-methylimidazole chloride ([BMIM]Cl) and metal chlorides. The results indicated that among three metal chlorides including FeCl3·6H2O, AlCl3·6H2O and SnCl4·5H2O, AlCl3·6H2O was the most effective for the dehydration of glucose, and the highest yield of HMF with 45.9% was achieved by using 10 mol% of catalyst at 120 °C for 2 h. Furthermore, the results of response surface methodology (RSM) also demonstrated that the interactions among reaction temperature, reaction time and catalyst loading were very important for the dehydration of glucose into HMF.
Keywords: Glucose, 5-hydroxymethylfurfural, ionic liquids, metal chloride, response surface methodology
目 录
1 前言 4
1.1 5-羟甲基糠醛（HMF） 4
1.2 葡萄糖脱水制备HMF的研究进展 4
1.3选题背景及意义 5
2 实验材料与方法 5
2.1实验试剂与仪器 5
2.2 葡萄糖的脱水反应 7
2.3 试验方法 7
2.3.1 HMF标准溶液的配制 7
2.3.2 最大吸收波长的确定 7
2.3.3 标准曲线的确定 8
2.3.4葡萄糖脱水制备HMF得率的计算 8
3 结果与讨论 9
3.1 不同催化剂活性的比较 9
3.2 反应温度对HMF得率的影响 9
3.3 反应时间对HMF得率的影响 10
3.4 催化剂用量对HMF得率的影响 12
3.5 催化剂AlCl3催化葡萄糖脱水制备HMF的响应面分析 12
结论 17
参考文献 18
致谢 19
1 前言
1.1 5-羟甲基糠醛（HMF）
5-羟甲基糠醛，又名5-羟甲基-2-糠醛、羟甲基糠醛、5-羟甲基呋喃甲醛或5-羟甲基-2-呋喃甲醛，英文名为5-hydroxymethyl-2-furfural、5-hydroxymethyl-furfural或HMF。分子式为C6H6O3，结构式为如图1所示。HMF分子式中含有一个醛基和一个羟甲基，它可以通过加氢、氧化、酯化、卤化聚合、水解以及其它化学反应合成许多有用化合物和新型高分子材料，包括医药，树脂类塑料，柴油燃料添加物等。HMF是一种连接石油化学和生物质化学的新型平台化合物。