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5-羟甲基糠醛与5-氯甲基糠醛

作者:一诺生物来源:山东一诺浏览次数:169日期:2022-09-30


5-羟甲基糠醛(HMF)可通过可再生原料合成,其三个官能团(醛基、羟甲基和呋喃环)为其提供了作为化学生物炼制平台分子的多功能性,并有望作为目标分子应用于生物燃料、药物和农用化学品等多种领域。然而,在酸性介质中合成的5-羟甲基糠醛化学稳定性相对较差,且其亲水特性导致难以分离。

As a chlorinated derivative of 5-hydroxymethyl furfural, 5-Chloromethyl furfural (CMF) can be extracted from sugar, cellulose or cellulose containing biomass, and is a potential substitute for 5-hydroxymethyl furfural. Unlike 5-hydroxymethyl furfural, 5-Chloromethyl furfural is hydrophobic, more stable under acidic conditions, and easier to extract into organic solvents, thus preventing degradation and subsequent reactions.

作为5-羟甲基糠醛的氯化衍生物,5-氯甲基糠醛(CMF)可以从糖、纤维素或含纤维素的生物质中提取,是5-羟甲基糠醛的潜在替代品。不同于5-羟甲基糠醛,5-氯甲基糠醛具有疏水性,在酸性条件下更稳定,并更容易萃取到有机溶剂中,从而防止降解和后续反应的发生。

连续生产工艺和微加工技术具有优异的传热传质效率、较高的流体混合强度且操作安全,将其用于5-羟甲基糠醛和5-氯甲基糠醛合成有望实现5-羟甲基糠醛和5-氯甲基糠醛的工业化生产。近年来,盘管式绕流换流器(CFI)作为一种低成本的连续流动反应器受到了极大的关注。CFI反应器由螺旋盘绕的反应管组成,这些反应管以规则的空间距离弯曲成90°,CFI反应器具有超窄的停留时间分布(RTD)和优异的传热和传质能力。

为了阐明实验数据与动力学机制的一致性,果糖首先脱水生成5-羟甲基糠醛和副产物。随后5-羟甲基糠醛转化为副产物和5-氯甲基糠醛,同时伴随着由5-氯甲基糠醛转化为5-羟甲基糠醛的逆反应。最后是5-氯甲基糠醛形成的副产物。从水相到有机相的5-羟甲基糠醛与5-氯甲基糠醛传质被认为是自发平衡的。通过对该动力学模型的研究发现:5-氯甲基糠醛遵循果糖--5-羟甲基糠醛--5-氯甲基糠醛合成路线;

Most of the by-products are formed by fructose, and few by-products are produced by 5-hydroxymethyl furfural and 5-Chloromethyl furfural. The results of the experimental study and the kinetic model are consistent with the view that CMF and HMF are formed in the aqueous phase and no significant reaction occurs in the organic phase.

副产物绝大部分由果糖形成,5-羟甲基糠醛与5-氯甲基糠醛产生的副产物很少。实验研究和动力学模型的结果与CMF和HMF在水相中形成并且在有机相中没有发生显著反应的观点一致。

糠醛厂家小编认为,通过改变萃取溶剂、反应温度、果糖浓度和反应器直径,对果糖连续转化为5-氯甲基糠醛进行了实验研究和模拟。建立的动力学模型首次对果糖在连续流中合成5-氯甲基糠醛进行了详细的动力学分析。在反应温度为90℃,停留时间为265s时,5-氯甲基糠醛产率高达79%,同时该反应可在环境压力下进行,提供了更安全的操作条件,降低了设备成本,优化了过程控制。实验和动力学拟合结果表明果糖转化为CMF的反应发生在水相中,在非限制性传质速率下,5-羟甲基糠醛与5-氯甲基糠醛形成的副产物较少,进一步证明了在动力学研究中使用具有高质量传递能力的设备的重要性。

5-羟甲基糠醛可由生物质及其衍生果糖经脱水转化得到。由于分子中含有呋喃环、C==O、C—O等,5-羟甲基糠醛可发生诸如氧化、脱羰等反应,通过催化生成烷烃、乙酰丙酸、2,5-呋喃二甲酸、二甲基呋喃等燃料及化学品。近年来,5-羟甲基糠醛的制备原料主要聚焦在来源于生物质的纤维素、葡萄糖、果糖上。

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