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5-羟甲基糠醛(HMF)可从廉价、可再生的生物质资源中获得。HMF具有良好的反应性能,通过加氢、氧化脱氢、酯化、卤化、聚合、水解以及其他化学反应,可制得许多有用化合物和新型高分子材料,因此羟甲基糠醛有望成为基于生物质资源的新型平台化合物。
微波作为一种新技术手段,已广泛应用在化学中的许多方面。微波作用下的有机反应的速度较传统的加热方法快数倍甚至上千倍,且具有操作方便、产率高及产品易纯化等特点。本文研究了在微波辐射下,采用不互溶的二溶剂系统--正丁醇和水,以蔗糖或果糖为原料制备5-羟甲基糠醛。考察了反应时间、反应温度、催化剂浓度、底物浓度、不同原料及不同催化剂对羟甲基糠醛产率的影响,并对各影响因素进行分析讨论,得到适宜的反应工艺条件。最后初步探讨了在微波下果糖分解的反应动力学。
研究了以蔗糖为原料制备羟甲基糠醛。通过气质联用仪分析反应产物中的5-羟甲基糠醛,所得质谱图与数据库中的标准质谱图基本一致。羟甲基糠醛采用分光光度法测定,蔗糖采用Roe比色法测定。分析不同反应条件下羟甲基糠醛的产率和蔗糖的转化率,得到较优的反应条件为:温度在433.15K,硫酸浓度0.15mol/L,蔗糖浓度12%,反应时间为6min。在此条件下,蔗糖转化生成羟甲基糠醛的产率达到32.4%,对羟甲基糠醛的选择性为36.2%。
研究了以果糖为原料制备羟甲基糠醛。果糖采用钼酸铵比色法测定。分析不同反应条件下羟甲基糠醛的产率和果糖的转化率,得到较优的反应条件为:催化剂为硫酸,底物为果糖,温度在433.15K,硫酸浓度0.15mol/L,果糖浓度6%,反应时间为6min。在此条件下,果糖转化生成羟甲基糠醛的产率为51.9%。
研究了微波辐射下,二溶剂系统--正丁醇和水中果糖分解的反应动力学。结果表明:二溶剂反应系统中果糖分解反应为一级反应,果糖分解的表观活化能为93.178 kJ·mol-1,表观频率因子为1.020×1011min-1,二溶剂反应系统中果糖分解的反应动力学方程为:r=1.020×1011e-93.178/RT CA,0(1-X)(min-1)