离子液体中锡负载蒙脱土催化转化木糖生成糠醛的研究

这篇由华南理工大学的研究学者完成，讨论离子液体中锡负载蒙脱土催化转化木糖生成糠醛的研究的论文，发表在重要期刊《造纸科学与技术》上。

糠醛是一种重要的平台化合物。本文以蒙脱土( MMT) 为底物，通过离子交换法合成一系列固体酸催化剂 ( 不同金属负载的蒙脱土) ，并使用不同金属负载蒙脱土为催化剂，在离子液体体系中催化转化木糖生成糠醛。实验探讨了不同金属离子负载的催化剂对木糖催化性能的影响，并考察了离子液体种类、有机助剂种类、反应温度、反应时间对糠醛产率的影响。结果显示: 以锡负载的蒙脱土( Sn － MMT) 为催化剂，按 1: 5 的体积比使用氯化 1－辛基－3－甲基咪唑(［OMIM］ Cl) 和四氢呋喃( THF) 作为混合溶剂时，在微波( 600 W) 150 ℃ 下反应 5 min 后，糠醛产率达到ZD值，为54. 89% ，木糖转化率为 95. 42%，糠醛选择性为57. 52%。本研究对糠醛工艺的优化和改进具有指导作用。

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图2/3↑

图3/3↑

结论

使用固体酸为催化剂多相催化生物质制备糠醛具有催化剂易于回收利用、选择性高以及过程绿色环保等优点。本论文提出了离子液体中固体酸催化木糖转化为糠醛的新方法，该方法具有环境友好性，固体催化剂容易从体系中分离。结果表明，在研究的五种金属离子中( Sn4 +、Ti4 +、Zr4 +、Cr3 +、Cr2 +、In3 + ) 中，锡负载的蒙脱土催化剂( Sn－MMT) 对催化木糖生成糠醛的性能zui好。此外，在研究的四种离子液体中 (［OMIM］Cl［AMIM］ Cl、［BMIM］［HSO4］、［BMIM］Cl) ，［OMIM］Cl 对木糖转化生成糠醛的效果ZJ，加入助剂 THF 可提高糠醛产率。当反应温度为 150 ℃ ，Sn－MMT 为催化剂，在［OMIM］Cl 中反应 5 min 后糠醛产率达到ZD值，为 54. 89%，对应木糖转化率和糠醛选择性分别为95. 42% 和 57. 52% 。

固体酸催化剂 a－MMT 的合成参考文献的报导［16］。首先称取 2. 00 g 蒙脱土置于三口烧瓶中，加入 98. 00 mL 超纯水，在室温下搅拌 30 min( 400 r / min)，静置 24 h。将含有 3. 40 mmol 金属离子的化合 物( 分别为 Sn4+ 、Ti4+ 、Zr4+ 、Cr3+ 、Cr2+ 、In3+ ) 充分溶于10. 00 mL 超纯水中; 三口瓶置于微波反应器( XH － 300UL) 中，缓慢滴加金属盐溶液至上述三口瓶中，在微波( 600 W) 中 85℃ 下反应2 h。反应结束后，趁热过滤将滤渣用超纯水洗涤 3 ～ 5 次后收集，放入 110 ℃ 烘箱中干燥过夜，得到多孔固体酸催化剂a－MMT。