生物质资源转化与利用生物质液化技术糖类转化的介绍.pptxVIP

生物质资源转化与利用;4.1 糖概述;广布于动植物体中，所有生物的细胞质和细胞核皆含核糖;糖的分类;醛糖与酮糖;最简单的醛糖和酮糖;按含碳数对糖分类;自然界中单糖以戊糖、己糖数量最大，结构分多羟基醛、酮的开链、半缩醛环状两种形式 天然情况以环状占绝大多数。以葡萄糖为例;开链;;命名时为 α（β）—D（L）—糖名;水溶液中α-D-葡萄糖、β-D-葡萄糖和开链结构三者是并存的。;戊糖，多为五元环呋喃糖，如;糖的相对甜度;小常识（糖为什么是甜的？）;按结构单元数对糖分类;半乳糖;单糖：二糖又名双糖，由二分子的单糖通过糖苷键形成，在一种单糖的还原基团和另一种糖的醇羟基相结合的情况下，显示出与单糖的共同化学性质，诸如还原于Fehling溶液、变旋光化、脎形成等（如麦芽糖、乳糖），通过还原基结合的单糖则无这种性质（如蔗糖、海藻糖）。;二糖（双糖）的结构;寡聚糖;多聚糖;淀粉;如何利用糖类生物质？;4.2 六碳糖转化制呋喃化学品;5-羟甲基糠醛（5-HMF）的性质;5-HMF的一些下游转化工艺;5-HMF下游产品对石化产品的替代潜力;5-HMF的缩合与精炼;乙酰丙酸平台转化示意路线;1. 5-HMF具有芳香性结构特点，具有呋喃结构，官能团种类较多。 2. 5-HMF主要通过六碳糖脱水制得。 3. 5-HMF是一种重要的化工中间体（平台化合物），并不主要作为最终产物。 4.以可再生的生物质资源生产5-HMF给新型替代能源的开发提供了参考和发展方向。;生活中可能与5-HMF的接触;;5.3.1果糖转化制5-HMF;果糖转化制5-HMF的影响因素;果糖转化制5-HMF的反应溶剂（体系）;水作溶剂;水/有机溶剂双相体系作溶剂;目前较为常用的双相体系包括：水/MIBK（甲基异丁酮），水/THF（四氢呋喃），水-DMSO-PVP/MIBK-异丁醇，水-NaCl/THF等。;James A Dumesic;离子液体;离子液体中常见的阳离子和阴离子;;离子液体无味、不燃，其蒸汽压极低，因此可用在高真空体系中，同时可减少因挥发而产生的环境污染问题； 离子液体对有机和无机物都有良好的溶解性能，可使反应在均相条件下进行，同时可减少设备体积； 可操作温度范围宽（-40～300℃），具有良好的热稳定性和化学稳定性，易与其它物质分离，可以循环利用； 表现出 Lewis、Franklin 酸的酸性，且酸强度可调。;果糖在不同离子液体中转化制5-HMF的性能示例;离子液体在果糖转化为5-HMF反应中可能的优点： 1. 非水性溶剂，为果糖的脱水反应提供非水环境； 2. 合适的离子液体具有吸水性，可以将果糖以及5-HMF分子周围的水分吸走，促进果糖的脱水以及减少5-HMF可能发生的水解； 3. 离子液体对于果糖和催化剂的溶解性较好，可均相进行反应； 4. 离子液体经过功能化处理，可以同时作为溶剂与催化剂； 5. 采用与离子液体不溶的有机溶剂对产物5-HMF萃取后，离子液体可以重新利用。 可能的缺点： 1. 对于原料，产物，催化剂的溶解性较好，分离产物不易； 2. 不适当的离子液体可能是憎水性的，不能溶解原料，对反应也不利； 3. 离子液体中的少量杂质以及均相催化剂很难剔除，因此使用过的离子液体虽可能在萃取产物后继续用于果糖转化，但很难提纯回收用于其他方面，造成成本上升。;超临界流体;果糖转化制5-HMF的催化剂;果糖脱水制5-HMF的反应多数情况下是采用酸催化剂，而酸催化剂分为B（Bronsted）酸和L（Lewis）酸，除了有机酸和无机酸外，金属盐以及其他固体酸的活性位都可能归入B酸与L酸之列。;催化剂用量影响果糖转化的示例;非水溶剂中含水量的影响;含水量影响果糖转化的示例;反应温度和反应时间的影响;加热方式的影响;底物浓度的影响;果糖转化制5-HMF的最大问题在于：成本;5.3.2 葡萄糖转化制5-HMF;;葡萄糖转化制5-HMF的影响因素;溶剂或反应体系的选择;葡萄糖转化制5-HMF的催化剂;葡萄糖转化为5-HMF的基本策略：需要经过一个两步串联的反应;;金属催化剂催化葡萄糖异构化为果糖的机理;葡萄糖转化制5-HMF的催化剂;非水溶剂中含水量的影响;图解少量的水如何影响葡萄糖转化为5-HMF;反应温度和反应时间的影响;;5-HMF作为平台化合物具有生产一系列下游化学品的潜力 —相应的糖则具有一釜转化制备这些化学品的潜力