具有超低镍负载的Ni-C_(3)N_(4)高效催化5-羟甲基糠醛氢解制2,5-二甲基呋喃

生物质平台化合物的选择性氢解对生产可持续化学品和燃料具有重要意义.2,5-二甲基呋喃(DMF)是一种重要的生物基化学品,其不仅可作为汽油添加剂,还可与乙烯发生Diels-Alder环加成脱水反应直接合成生物基对二甲苯.DMF主要通过5-羟甲基糠醛(HMF)氢解制备.当以氢气为氢源时,常用的催化剂体系包括贵金属(如Ru,Pt,Pd)及多种非贵金属(如Ni,Cu,Co)复合催化剂体系.虽然上述催化剂表现出良好的催化性能,但是贵金属的高成本以及非贵金属复合催化剂的回收难等问题阻碍了其工业应用.因此,利用单一非贵金属催化剂实现高效HMF氢化制DMF具有重要意义.本文采用简单的配位-浸渍-热解法制备了超低Ni负载的非贵金属Ni-C_(3)N_(4)/HC催化剂,Ni负载量低至0.86 wt%.在190℃及1.5 MPa氢气条件下,经过4 h反应,HMF完全转化,DMF产率达到94.2%,DMF生产能力可达12.8 mmolDMF mmolNi-1 h^(-1),在已报道的Ni,Co和Cu基催化剂中处于较高水平.此外,Ni-C_(3)N_(4)/HC催化剂表现出良好的稳定性,在固定床反应器中连续反应120 h未见明显失活.透射电镜结果表明,Ni物种高度分散在活性炭载体上,其平均粒径约为2.6 nm.Ni纳米颗粒被约1.3 nm厚的C_(3)N_(4)壳层紧密包裹,有效稳定了Ni纳米颗粒并抑制了其在反应过程中团聚.X射线能谱分析显示,Ni和N元素呈现均匀分布,表明可能形成了Ni_(3)N物种.X射线光电子能谱和电子能量损失谱结果进一步证实了Ni_(3)N物种的存在.密度泛函理论计算结果表明,Ni_(3)N是氢解反应的本征活性组分,它表现出良好的C-O键活化性能.推测反应主要遵循HMF先转化为MF(5-甲基糠醛),再转化为MFA(5-甲基-2-呋喃甲醇),最终生成DMF的路线进行.鉴于Ni-C_(3)N_(4)/HC催化剂中的Ni_(3)N物种表现出了较好的C-O键活化性能,进一步考察了该催化剂对木质素衍生单体和木质素模型化合物的催化性能.实验结果表明,Ni-C_(3)N_(4)/HC催化剂在C-O键活化断裂加氢反应中表现出广泛的适用性.另外,H_(2)处理的活性炭载体也发挥了重要作用:(1)降低了活性炭的含氧量,提高载体热稳定性,并减弱了载体的酸性,从而有效避免了底物的HMF聚合;(2)有助于Ni物种的均匀分散,减少了NiO物种的生成,增加了Ni_(3)N活性物种的含量,从而提升了催化剂的性能.综上,本文制备了超低Ni负载的非贵金属Ni-C_(3)N_(4)/HC催化剂,其表现出高效的HMF氢解制DMF性能及良好的稳定性.同时,该催化剂对木质素衍生单体和木质素模型化合物也有广泛的适用性.本研究为开发用于生物质加氢和氢解反应的单一非贵金属催化剂提供了新思路.

微生物合成4-羟基-2,5-二甲基-3(2H)-呋喃酮的研究进展

4-羟基-2,5-二甲基-3(2H)-呋喃酮(HDMF)是一种具有焦糖味的安全优良的甜味香料和增香剂,其阈值低、香势好且特征性强,被广泛应用于食品、烟草等产品中,市场需求量大,尤其是天然来源的HDMF受到人们更多的青睐。然而,天然来源的HDMF产量较低,尚不能满足当前市场的需求。该文从其应用、检测、生产方法、合成HDMF微生物的种类、微生物合成HDMF的机制与关键酶及其发酵培养影响因素进行简述,重点侧重于已报道的具有合成HDMF的微生物种类、微生物合成HDMF的内在机制及其影响其发酵的培养因素,旨在为后续筛选、改造获得优良高产HDMF微生物菌株,并优化微生物发酵条件实现生物法高效制备天然HDMF提供参考。

NiAl催化剂催化5-羟甲基糠醛加氢制备2,5-二羟甲基四氢呋喃

[目的] 5-羟甲基糠醛(HMF)是最重要的生物质基平台化学品之一,可以通过催化加氢途径制备许多高附加值化学品.本文为设计在更加温和的条件下达到高效催化HMF加氢的非贵金属催化剂进行了一系列研究.[方法]通过尿素共沉淀法制备了一种NiAl催化剂,考察了NiAl催化剂催化HMF加氢制备2,5-二羟甲基四氢呋喃(BHMTHF)的性能,并利用X射线衍射(XRD)、氢气程序升温还原(H_(2)-TPR)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、氨气程序升温脱附(NH_(3)-TPD)、X射线光电子能谱(XPS)等表征方法系统地研究了不同Ni/Al比、不同煅烧温度和还原温度对催化剂理化性质的影响.[结果] Ni和Al的投料原子比为3∶1,在350℃下煅烧、650℃下还原制备的催化剂Ni_(3)Al-350-650在100℃、氢气压力2.5 MPa的条件下反应1 h,HMF的转化率和BHMTHF产率分别高达99.5%和87.5%.过高的Ni/Al比制备的催化剂比表面积较小,导致暴露的活性位点较少从而降低了催化活性,通过煅烧温度可以调节NiAl催化剂的可还原性.[结论]本研究实现了在温和条件下HMF的高效催化加氢转化.该结果可为用于HMF定向转化的非贵金属催化剂的设计提供参考.

5-羟甲基糠醛选择性加氢制备2,5-二羟甲基呋喃的研究进展

5-羟甲基糠醛(HMF)的催化转化存在产物多样性、反应过程复杂等难点,研究其一步转化为呋喃基C6二元醇对高效利用生物质基化学品发展绿色可降解聚酯新材料具有重要的科学意义。归纳总结了近些年来国内外由HMF制备2,5-二羟甲基呋喃(BHMF)的催化技术研究的新进展,从活性组分、载体及氢供体等方面出发,讨论了不同类型的金属催化剂应用于多相反应催化HMF氢化转化为BHMF时的关键影响因素。对进一步探索如何经济、绿色、高效、可持续地合成BHMF提供理论参考和技术支持。

1,3-二(2′-氨基亚乙基)-2-甲基咪唑溴盐与环氧树脂E-51的固化工艺

通过咪唑环上的季铵化反应,制备一种适用于环氧树脂的双氨基咪唑类离子液体固化剂1,3-二(2′-氨基亚乙基)-2-甲基咪唑溴盐(DAIL)。以环氧树脂E-51作为基体树脂,深入研究DAIL作为固化剂的固化工艺条件和固化物的性能。结果表明,DAIL可作为环氧树脂E-51的中温固化剂使用,二者的最佳质量比为DAIL∶E-51=20∶100,最佳固化温度范围为74~105℃,后固化温度为162℃,固化后的浇注体样条抗拉强度为159 MPa,弹性模量为2281 MPa,断裂伸长率为12.8%,热分解温度为424.4℃。DMA分析表明DAIL/E-51浇注体最大损耗因子tanδ为0.56,玻璃转化温度θg为83℃,对应的贮存模量E为290 MPa,交联密度为30149 mol·m^(-3)。该结果为高力学性能中温环氧树脂固化剂的使用提供了重要实验依据。

1,3-二甲基咪唑-2-羧酸盐辅助制备SnO_(2)量子点及其对乙醇的气敏性

为了制备气体灵敏度良好的SnO_(2)量子点,以聚乙二醇200(PEG200)为分散剂,采用咪唑基离子液体前驱体1,3-二甲基咪唑-2-羧酸盐辅助制备粒径约为4 nm、气敏性良好的SnO_(2)量子点。利用X射线衍射仪、高分辨率透射电镜对SnO_(2)量子点的物相结构和微观形貌样品进行表征,通过傅里叶变换红外光谱仪、紫外-可见分光光度计和比表面积分析仪测试SnO_(2)量子点的纯度、光学性质和比表面积,并采用气敏测试系统检测SnO_(2)量子点对乙醇气体的灵敏度。结果显示:制备的SnO_(2)量子点颗粒大小均匀,比表面积为123.89 m^(2)/g,对可见光透过率达90%以上,乙醇气敏性能优良;在250℃,乙醇体积分数为300×10^(-6)时,SnO_(2)量子点的灵敏度可达195.34。

Ca-Al-LDHs固体碱催化羟甲基化反应制备2-硝基-2-甲基-1-丙醇的研究

采用共沉淀法制备了一系列Ca-Al-LDHs固体碱催化剂用于非均相催化合成2-硝基-2-甲基-1-丙醇。利用XRD、SEM、XPS、CO_(2)-TPD、FT-IR、BET等分析手段对Ca-Al-LDHs的结构特性、金属价态、碱性强度与催化性能构效关系进行表征,通过2-硝基丙烷与甲醛羟甲基化反应评价了Ca-Al-LDHs固体碱催化剂的催化性能,并对2-硝基-2-甲基-1-丙醇的制备工艺进行了优化。结果表明,所制备的固体碱催化剂表面存在大量强碱性活性位点,并且存在一种新的晶格结构(Ca12Al14O33),该结构的存在提高了该催化剂对羟甲基化反应的催化性能;在温度为70℃、反应时间为2 h、n(甲醛)∶n(2-硝基丙烷)=2∶1、m(催化剂)∶m(甲醛)=3∶10的反应条件下,2-硝基丙烷的转化率为96.2%,2-硝基-2-甲基-1-丙醇选择性为99%。催化剂重复使用20次后,产品收率仍能达到60%以上。

1,25-二羟维生素D3与2型糖尿病相关性研究进展

2型糖尿病是一种常见的慢性代谢性疾病,其发病率逐年增加。1,25-二羟维生素D3是维生素D3的活性形式,具有多种生物学功能。研究表明,维生素D3通过调节胰岛素分泌、改善胰岛素抵抗和调节血糖代谢等途径,对2型糖尿病的预防和治疗具有潜在的益处。与此同时,目前对于1,25-二羟维生素D3与2型糖尿病之间的确切机制仍不清楚,需要进一步的研究来阐明其作用机制。本文旨在探讨1,25-二羟维生素D3与2型糖尿病之间的相关性,并对相关研究进展进行综述,并为预防和治疗2型糖尿病提供新的策略和方法。

固体酸SO42-/ZrO2催化果糖制备5-羟甲基糠醛

通过共沉淀-浸渍法制备了SO_(4)^(2-)/ZrO_(2)固体酸催化剂,探究了5种不同焙烧温度(450~650℃)对催化剂活性的影响,并采用X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)、傅里叶红外光谱(FT-IR)等表征手段对催化剂的结构及理化性质进行了分析。研究表明:当焙烧温度高于450℃时,固体酸SO_(4)^(2-)/ZrO_(2)在2θ为30.1°均存在较为明显的四方相晶体结构;随着焙烧温度的升高,催化剂的孔径存在一定程度的增大,但比表面积总体呈降低趋势,酸强度也存在一定程度的降低。在焙烧温度为550℃焙烧3 h时制备的固体酸SZ-550表现出较好的催化性能,用于催化果糖脱水制备5-羟甲基糠醛(5-HMF)时,在反应温度为120℃,反应时间为90 min,催化剂用量为30 mg的最佳反应条件下,以二甲基亚砜(DMSO)为反应溶剂,果糖转化率为99.91%,5-HMF的得率为76.01%。XRD分析结果表明:固体酸SO_(4)^(2-)/ZrO_(2)明显的四方相ZrO_(2)结构是其表现出较高催化活性的原因之一。

高纯4,5-二氰基-2-三氟甲基咪唑锂的制备与性能研究

以4,5-二氰基-2-三氟甲基咪唑(TDI)和无水氯化锂为原料,制备高纯4,5-二氰基-2-三氟甲基咪唑锂(LiTDI)。考察了原料物质的量比、反应温度和反应时间对粗品收率的影响,以及重结晶溶剂、溶剂用量、降温速率、重结晶时间对产品纯度和收率的影响。实验结果表明:在m(DMC)/m(TDI)=2、n(LiCl)/n(TDI)=1、反应温度为45℃、反应时间为5 h条件下,反应液经过滤-浓缩-降温结晶后,粗品收率可达78%;在重结晶溶剂为乙二醇二甲醚、m(乙二醇二甲醚)/m(LiTDI粗品)=2、降温速率为3℃/h、结晶时间为10 h条件下,制得的LiTDI纯度≥99.95%、收率可达88%。此外,LiTDI作为锂离子电池添加剂,可以显著提升锂电池的常温和高温循环性能。

运动抑制3-羟甲基戊二酰-CoA合成酶2表达减轻阿霉素所致小鼠心肌病的作用

目的:探讨运动防止阿霉素处理后心肌萎缩和心脏功能紊乱的作用。方法:小鼠分为3组,静养对照组、阿霉素组、运动+阿霉素组,每组6只。运动+阿霉素组游泳30 d,每天40 min,另2组小鼠正常饲养,运动结束后造模。阿霉素组和运动+阿霉素组小鼠腹腔注射20 mg/kg阿霉素。4 d后,应用小动物超声仪VEVO2100检测小鼠心脏功能,随后取心肌组织用于分析。应用qRT-PCR检测心肌中萎缩标志物Atrogin-1、MuRF-1和3-羟甲基戊二酰-CoA合成酶2(HMGCS2)mRNA的表达。采用蛋白免疫印迹(Western blot)检测HMGCS2蛋白表达。结果:阿霉素导致小鼠出现心肌萎缩和心功能降低(P<0.05);阿霉素注射后小鼠心肌中HMGCS2蛋白和HMGCS2 mRNA表达增加(P<0.05);运动能够防止阿霉素所致心脏功能降低和心肌萎缩(P<0.05)。运动抑制了阿霉素心肌病小鼠HMGCS2的表达(P<0.05)。培养的心肌细胞中抑制HMGCS2能够阻止阿霉素引起的心肌细胞凋亡(P<0.05)。结论:运动通过抑制HMGCS2而发挥保护阿霉素所致心肌病小鼠心脏功能和心肌萎缩的作用。

2-羟甲基环戊酮的合成及核磁研究

以环戊酮-2-羧酸甲酯为原料,通过缩醛、还原、羰基脱保护三步反应合成2-羟甲基环戊酮。对第三步反应经行优化,在水相中廉价β环糊精高效促进羰基脱保护反应,操作简单、环境友好、经济高效,产率99%。中间产物和目标产物经NMR表征,并详细研究目标产物及其活泼氢的NMR。不同氘代试剂中,产物活泼氢出现在不同位置,通过重水交换,确定产物活泼氢的位置。

催化邻羟基苯基取代对亚甲基醌与酮亚胺环加成反应合成二氢-1,3-苯并噁嗪化合物

发展了邻羟基苯基取代对亚甲基醌与酮亚胺在磷酸催化体系中的[4+2]环加成反应,以高产率和优良的非对映选择性得到了一系列二氢-1,3-苯并噁嗪化合物.当向反应体系加入催化量的B(C_(6)F_(5))_(3)时,产物的产率得到保持且发生非对映选择性翻转.

g-C_(3)N_(4)/TiO_(2)/RGO三元复合材料的制备及催化果糖脱水制5-羟甲基糠醛的研究

采用水热法制备g-C_(3)N_(4)/TiO_(2)/RGO三元复合材料,并将其应用于果糖脱水制备5-羟甲基糠醛(5-HMF)。利用SEM、TEM、XRD、FTIR、BET等检测手段对g-C_(3)N_(4)/TiO_(2)/RGO三元复合材料的形貌、晶型、基团和比表面积进行了表征,同时研究了反应温度、反应时间、催化剂用量及溶剂种类对果糖转化率、5-HMF的收率和选择性的影响,此外,还考察了催化剂的稳定性。结果表明,g-C_(3)N_(4)/TiO_(2)/RGO三元复合材料具有三维立体网状结构,比表面积达到了31.4782 m^(2)/g,对果糖脱水反应具有良好的催化活性;在果糖质量为5.0 g、二甲基亚砜用量15 mL、g-C_(3)N_(4)/TiO_(2)/RGO用量1.0 g、反应时间3 h、反应温度150℃的条件下,果糖的转化率为98.5%,5-HMF的收率为69.7%,选择性为70.8%;5次循环使用后,5-HMF的收率仍能达到58.8%,表明g-C_(3)N_(4)/TiO_(2)/RGO三元复合材料的催化稳定性良好。

2,2-二羟甲基丁酸的合成

以甲醛和丁醛为原料 ,经羟醛缩合及氧化反应合成了 2 ,2 二羟甲基丁酸 (DMBA)。缩合反应在 2 0℃、n(甲醛 ) /n(丁醛 ) =1 8、催化剂为w(Na2 CO3 ) =3%和w(NaOH) =2 %的混合溶液其用量占加入的甲醛和丁醛总用量的 1 5 %,反应 1h ,加甲酸中和碱 ,经精制使中间产物 2 ,2 二羟甲基丁醛的质量分数达到 91 0 %;氧化反应在 6 0℃、n(H2 O2 ) /n(2 ,2 二羟甲基丁醛 ) =1 2的条件下反应 6h ,产品收率 (相对于丁醛的用量 )达 81 1%,w(DMBA) =98%。

2,2-二羟甲基丁酸的制备工艺

甲醛和丁醛在碱性催化剂的存在下 ,进行羟醛缩合反应 ,制备 2 ,2 二羟甲基丁醛。以过氧化氢为氧化剂 ,通过氧化、结晶 ,得到 2 ,2 二羟甲基丁酸晶体。用红外光谱 (IR)和核磁共振 (NMR)证明了该化合物的结构。研究了反应条件 (例如原料摩尔比、反应温度、分散剂及反应时间 )对反应产率的影响。

2,2-二羟甲基丁酸的合成

在碱性催化剂的存在下,甲醛和丁醛进行羟醛缩合反应,制备2,2-二羟甲基丁醛。再以过氧化氢为氧化剂,通过氧化,结晶,重结晶,得到2,2-二羟甲基丁酸的白色晶体。研究了原料摩尔比、反应温度、反应时间、溶剂等反应参数的影响。当甲醛与丁醛的摩尔比为2.2∶1,催化剂(10%NaOH)用量为10mL时,在15°C反应5h,2,2-二羟甲基丁醛的最高摩尔收率可达到58.5%;然后加入180mL溶剂(水)和64mL过氧化氢,在70°C反应8h,2,2-二羟甲基丁酸的最高摩尔收率为66.0%。用红外光谱和核磁共振证明了该化合物的结构。

在Na_2HPO_4-NaH_2PO_4缓冲溶液中催化合成2,2-二羟甲基丁酸(DMBA)

在Na2HPO4-NaH2PO4缓冲溶液中以甲醛和丁醛为原料,经羟醛缩合及氧化反应合成了2,2-二羟甲基丁酸(DMBA)。羟醛缩合反应的最佳工艺条件为:在Na2HPO4-NaH2PO4缓冲溶液中调pH约为11,反应温度为30℃,n甲醛∶n丁醛=2.2∶1,反应时间为2.5h;2,2-二羟甲基丁醛氧化反应的最佳工艺条件为:nH2O2∶n丁醛=1.1∶1,溶液的pH约为4,反应温度为70℃,反应时间为2h。反应产物的结构用红外光谱(IR)表征。

新型羟基磺酸盐亲水单体—2,2-二羟甲基丁酸-3'-磺酸钠-丙酯的合成、表征与应用

以2,2-二羟甲基丁酸钠、1,3-丙烷磺内酯为原料,采用磺烷基化反应合成了新型的磺酸盐亲水单体2,2-二羟甲基丁酸-3＇-磺酸钠-丙酯（DMBPS-Na）。采用FT-IR、1H-NMR、13C-NMR、EIS-MS和元素分析等对DMBPS-Na进行了表征。DMBPS-Na的熔点为85-90℃,易溶于水、乙醇、N,N-二甲基乙酰胺,微溶于丙酮、乙酸乙酯。以DMBPS-Na为亲水单体,聚四氢呋喃二醇、异佛尔酮二异氰酸酯和乙二胺为原料,采用丙酮法合成了固含量达50%以上的磺酸型聚氨酯分散体（PUD）。性能测试结果显示,DMBPS-Na用量为8 mmol？（100 g）？1树脂时,PUD的平均粒径为122.3 nm,黏度为475 m Pa·s,ζ电位为？66.39 m V,具有良好的稳定性;透射电镜（TEM）显示PUD胶粒呈二元分布的球状结构;PUD胶膜的拉伸强度为10.66 MPa,断裂伸长率为1160%;PUD胶膜的起始分解温度约为270℃,至490℃时基本分解完全。

2,2-二羟甲基丁酸合成工艺研究

以正丁醛、甲醛和双氧水为主要原料,经羟醛缩合、氧化反应制备2,2-二羟甲基丁酸,考察了缩合、氧化反应条件。结果表明,最佳缩合反应条件为:正丁醛∶甲醛∶双氧水=1∶2.4∶1.4(摩尔比),缩合反应温度35℃左右,缩合反应时间6 h;氧化反应条件为:温度80℃左右,反应时间6 h。反应液采用离子交换→真空浓缩→溶剂结晶→重结晶工艺处理,2,2-二羟甲基丁酸产品总收率大于40%。