5-羟甲基糠醛碱催化生成

第０２期　糖类脱水生成５一羟甲基糠醛的研究进展　

综述专论　

糖类脱水生成５一羟甲基糠醛的研究进展　

董喜恩　蒋锋２罗根祥　（１．辽宁石油化工大学化学与材料科学学院，辽宁抚顺１１３００１；２．中困石化金陵分公司，江苏南京２１００３）　

摘要：概括了利用生物质资源制备５一羟甲基糠醛的理论依据和现实意义；综述了５一羟甲基糠醛的制备方法及研究进展，重点　讨论了制备过程中所用催化剂的发展。　

关键词：５一羟甲基糠醛；糖类；催化转化　中图分类号：ＴＱ２５１．１１　文献标识码：Ａ　文章编号：１６７２—８１１４（２０１０）０２—００１７—０６　

１前言　目前，世界所需能源和有机化工原料绝大部　

分来源于石油、煤和天然气。这些化石类资源对社　

会的发展和经济的繁荣作出了巨大的贡献。然而，　现在世界石油市场供需矛盾严重失衡，　百油价格　

飞涨，使以石油为原料的基本化工原料及化学品　

的价格大幅上涨，也使得下游制造业的成本负担　

大幅度增加，我国大批下游企业面临严重的运行　危机，并且影响到人民生活。发掘可再生生物质资　

源制备新型平台化合物，是解决目前资源和能源　

危机的重要方法，石油化工原料替代生产技术一　可再生资源生物技术的开发应是石油替代战略中　

的一个重要突破口。…　

５一羟甲基糠醛（ＨＭＦ）分子中含有一个醛基　和一个羟甲基，可以通过加氢、氧化脱氢、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ｌ　２】。由于ＨＭＦ的高反应　性和多功能度，其自身是一种很好的原材料。从　ＨＭＦ出发可以合成一系列具有很大市场和高附加　值的产品如乙酰丙酸、２，５一二甲基呋喃、２，５一呋　

喃二羧酸等，已广泛用于农业化学杀菌剂，电化学　

阻蚀剂，化妆品和香料。因此，ＨＭＦ有望成为基于　生物质资源的新型平台化合物。５一羟甲基糠醛通　

常由糖类脱水生成，常用催化剂包括无机酸类　［６－９］、离子液体【１３－１５１、固体酸［２ｏ－３ｏ］等。　

作者简介：董喜恩（１９８４一），辽宁石油化工大学工业催化专业在　

接力催化剂催化合成气转化的研究进展

摘要：近日，我国发布了“碳达峰”和“碳中和”的重大决策，这是应对传统化石类能源枯竭以及全球气候变化等问题的重要战略。针对能源领域，开发和利用清洁的可再生能源是支撑我国可持续发展的重要保障。生物质资源被视为一种重要的替代能源。在生物质的再生循环过程中，它能通过光合作用将二氧化碳进行回收和转化，可有效降低二氧化碳的排放，与“碳中和”的要求契合。以生物质为原料提炼具有高附加值的化学品成为热门研究课题。

关键词：接力催化剂；催化合成气转化；研究进展

引言

随着原油储量的逐渐枯竭和环境问题的日益严重，从煤、生物质、天然气、页岩气甚至废弃物中提取合成气（H2和CO混合物）制备清洁燃料、油品添加剂及高附加值化学品引起了研究人员越来越多的关注。其中，高级醇（higheralcohols），即含两个及两个碳原子以上的醇类化合物的总称，被认为是清洁液体燃料或重要化学品的中间体，尤其是乙醇和异丁醇作为汽油添加剂可提高汽油辛烷值和燃烧效率。因此，利用合成气直接制乙醇及高级醇是一条非常有前途的非石油绿色途径。催化合成气制高级醇的催化剂主要有四种：Rh基催化剂、Mo基催化剂、改性甲醇合成催化剂以及改性F-T合成催化剂。其中，改性F-T催化剂（尤其是CuCo）在温和的反应条件下表现出了相当高的催化活性和总醇选择性，被认为是工业应用潜在的候选催化剂。

1固体超强酸的分类

超强酸（Superacid）是指酸强度比100%硫酸还强的酸，酸强度常采用Hammett酸度函数H0值来表示，其H0<-11.93，已知100%H2SO4的H0=-11.93。H0值越小，表示超强酸的酸强度越强。超强酸分为固体超强酸和液体超强酸两大类。液体超强酸主要是氟磺酸或氟化氢和SO3或氟化物按照一定的物质的量比混合而成的。固体超强酸按其结构中是否含有卤素，分为含卤素和不含卤素超强酸两大类。含卤素类超强酸一般是将氟氧化物负载在载体之上，常用的载体多为无机氧化物、高岭土或活性碳等。含卤素类超强酸成本较高，催化稳定性相对较差，卤素会对设备产生一定的腐蚀，因此发展受到限制。不含卤素类超强酸主要是将SO42-吸附在金属氧化物（MxOy）表面制备而得，MxOy主要为ZrO2、Fe2O3、TiO2等。在1979年合成了SO42-/MXOY型固体超强酸催化剂，并在烷烃的异构化反应中进行了应用，发现其具有很好的催化活性，因此迅速成为催化研究领域的热点。SO42-/MxOy型固体超强酸对H2O稳定性好，载体对SO42-吸附牢固，在高温下稳定，催化活性好，对设备的腐蚀性很小，可重复使用。

糠醛的制备方法

一种糠醛-酚醛基炭气凝胶的合成方法

一种糠醛-酚醛基炭气凝胶的合成方法，糠醛和酚醛树脂在水溶液中和碱催化下聚合形成溶胶和湿凝胶；湿凝胶中的水置换成有机溶剂；

在超临界溶剂中干燥凝胶； 干凝胶在惰性气氛下裂解得到炭气凝胶。

该法得到的炭气凝胶是一种由10纳米左右的玻璃炭颗粒为单位，围绕一个颗粒向3至6个方向延伸粘连构成的三维空间胞 尺寸为3纳

米至200纳米的炭气凝胶。本发明具有原料廉价，可调节范围宽，以廉价的水为聚合反应介质，产品成本低的优点。

糠醛液相加氢制糠醇的催化剂及其用途

本发明公开了一种用于糠醛液相加氢制糠醇的催化剂及其用途，催化剂的各组份重量百分比为：CuO 36-42％ Cr2O3 45-52％ NiO 8-17％。

催化剂装在反应釜内，反应温度180-200℃，反应压力3.5-5MPa，本发明的催化剂具有较高的活性，成本低，糠醛转化率大于99.2％，糠

醇的选择性大于96％，使用方便，便于贮存等优点。

用于糠醛气相加氢制糠醇的催化剂及其制备方法 本发明涉及加氢催化剂，特别是用于糠醛气相加氢制糠醇的催化剂及

其制备方法。本发明是以MgO为载体，负载金属Cu和Co制成的催化剂，其中，Cu含量 (wt％)：27％-46％，Co含量(wt％)：2％-6％，

所述的MgO粉末粒径小于100纳米(纳米粒度)。本发明具有很高的

催化反应活性，糠醇选 择性达到100％，以及很好的稳定性，在高空速催速老化(苛刻条件)的反应条件下，反应10h后仍能达到99％以

上的糠醛转化率，并且催化剂的制备方法简 单，易于工业放大生产。 一种糠醛液相加氢制糠醇催化剂及其用途

本发明公开了一种用于糠醛液相加氢制糠醇的催化剂及其用途，催化剂的各组份重量百分比为：CuO 50-53％，Cr2O3 47-50％，

Pt0.08-0.15％。催化剂装在反应釜内，反应温度180-200℃，反应压

力3.5-5MPa，本发明的催化剂具有较高的活性，糠醛转化率大于99.5％，糠醇的选择性大于97％。

5-羟甲基糠醛的相关研究

摘要

5-羟甲基糠醛(5-HMF)具有高活性的呋喃环、芳醇、芳醛结构，其衍生物被广泛的用作真菌剂、腐蚀抑制剂、香料，也可以代替由石油加工得到的苯系化合物作为合成高分子材料的原料；因而，以生物质资源的糖类化合物为原料合成精细化工产品5-HMF的研究备受关注。

本课题主要从5-羟甲基糠醛(5-HMF)的性质、制备、用途、检测等方面，展示近年来对5-羟甲基糠醛(5-HMF)的研究成果。

关键词：5-羟甲基糠醛(5-HMF) 果糖 葡萄糖 紫外-分光光度法（UV）

1、5-羟甲基糠醛的性质

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5-hydroxymethyl-2-furfural，可简写为5-HMF。它是一种暗黄色针状结晶，具有甘菊花味，有吸湿性，易液化，需避光低温密封保存。其物化性质如下[1]。

分子式: C6H6O3

分子量: 126.116

英文简写：5-HMF

结构式：[2]

5-HMF不能与强碱、强氧化剂、强还原剂共存。加热时放出干燥刺激性的 烟雾，燃烧和分解时释放一氧化碳和二氧化碳。5-HMF易溶于水、甲醇、乙醇、

丙酮、乙酸乙酯、甲基异丁基甲酮、二甲基甲酰胺等，可溶于乙醚、苯、氯仿等，微溶于四氯化物，难溶于石油醚。

5-HMF是一种重要的化工原料，它的分子中含有一个醛基和一个羟甲基，可

以通过加氢，氧化脱氢，酯化，卤化，聚合，水解以及其它化学反应，用于合成

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。

5-HMF本身具有药物活性，是很多中药中的有效成分，由5-HMF出发制备的一系列呋喃衍生物也具有不同的功能，包括合成医药和农药方面的先导化合物；作为单体合成具有光学活性、可生物降解等特性的高分子材料，还可以合成具有强配位能力的大环化合物。

2、5-羟甲基糠醛的制备

5-HMF可由六碳糖、低聚糖、高聚糖甚至可以是一些由工业废料转化而来