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果糖低温快速热解制备糠醛的机理研究
  • ISSN号:0253-2409
  • 期刊名称:《燃料化学学报》
  • 时间:0
  • 分类:TK6[动力工程及工程热物理—生物能]
  • 作者机构:[1]华北电力大学生物质发电成套设备国家工程实验室,北京102206
  • 相关基金:国家自然科学基金(51276062,51106052);国家科技支撑计划(2012BAD30B01).
中文摘要:

果糖低温快速热解制备5-羟甲基糠醛(HMF)的过程中,糠醛(FF)是一种重要的副产物.通过Py-GC/MS(快速热解-气相色谱/质谱联用)实验考察果糖低温快速热解过程中FF的形成特性.结果表明,FF的产率和相对含量都随着热解温度的提高先增大后减小,并在350℃时达到最大值,最高相对峰面积含量达到11.6%.此外,通过密度泛函理论计算,研究果糖热解形成FF的四条可能途径,计算结果表明,果糖热解形成FF的最优途径为路径2,即果糖首先经历一个协同的六元环过渡态,C5-C6键断裂的同时C6位羟基上的氢与C4位的羟基发生脱水反应,脱出一分子甲醛和一分子水,生成含C4=C5双键的二氢呋喃中间体,随后C2位上的羟基与C1位上的氢通过一个四元环过渡态又脱出一分子水,生成的烯醇中间体中烯醇氢与C3位的羟基最后经历一个六元环的过渡态再脱出一分子水,最终形成FF.

英文摘要:

In the low-temperature fast pyrolysis of fructose to produce 5-hydroxymethyl furfural (HMF), furfural (FF) is formed as an important by-product. In this work, pyrolysis-gas chromatography/mass spectrometry (Py-GC/MS) were used to reveal the FF formation mechanism from low-temperature fast pyrolysis of fructose. It was found that both the yield and the relative content of FF increased with increasing pyrolysis temperature up to 350 ℃, but a further increase in the pyrolysis temperature led to a decrease of the FF. The largest peak area of FF reached as high as 11.6%. Four possible pathways are proposed for production of FF from fructose based on the density functional theory (DFT) calculations. The pathway 2 was found to be the optimal route. In this way, the fructose first underwent a six-membered ring (MR) transition state. Then, the C5-C6 bond broke with a simultaneous dehydration of the H of OH at C6 and the OH at C4 to give a dihydrofuran intermediate species containing C4 = C5 double bond together with formaldehyde and water. This dihydrofuran intermediate species transformed to an enol intermediate upon a further dehydration of the OH at C2 and the H at C1 through a 4-MR transition state. Finally, the enol intermediate was transformed into FF through a 6-MR transition state and another dehydration process of the OH at C3 and the enol H at C1.

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期刊信息
  • 《燃料化学学报》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国化学会 中国科学院山西煤炭化学研究所
  • 主编:王建国
  • 地址:太原市桃园南路27号中国科学院山西煤炭化学研究所
  • 邮编:030001
  • 邮箱:rlhx@sxicc.ac.cn
  • 电话:0351-2025214
  • 国际标准刊号:ISSN:0253-2409
  • 国内统一刊号:ISSN:14-1140/TQ
  • 邮发代号:22-50
  • 获奖情况:
  • 获国家优秀期刊三等奖,中科院优秀期刊二等奖,华北优秀期刊奖和山西省一级期刊,《中国学术期刊(光盘版)检索与评价资料规范》优秀奖,2001年获新闻出版总署授予的“中国期刊方阵“双效...,连续十五年获山东省一级期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),波兰哥白尼索引,荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国剑桥科学文摘,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:14785