簡單金屬離子Pb(Ⅱ)或雙離子組合Al(Ⅲ)-Sn(Ⅱ)催化木質(zhì)纖維素類生物質(zhì)轉(zhuǎn)化生成乳酸.pdf

1、催化轉(zhuǎn)化自然界中含量豐富且可再生的纖維素類生物質(zhì)資源制備平臺(tái)化學(xué)品有非常重要的意義。尤其是，在非氫條件下將纖維素轉(zhuǎn)化為與其化學(xué)組成類似的乳酸，是纖維素轉(zhuǎn)化中最具原子經(jīng)濟(jì)效益的路徑之一，然而相關(guān)的研究尚十分有限。本篇論文研究了氮?dú)夥障?，簡單金屬離子Pb(Ⅱ)和離子組合Al(Ⅲ)-Sn(Ⅱ)催化纖維素及其單體葡萄糖轉(zhuǎn)化為乳酸反應(yīng)，主要取得以下結(jié)果:
　　研究發(fā)現(xiàn)，簡單金屬離子Pb(Ⅱ)可有效地催化纖維素及葡萄糖轉(zhuǎn)化制乳酸。氮?dú)夥障?，?/p>

2、463 K反應(yīng)6h后，Pb(Ⅱ)催化球磨纖維素制乳酸的收率高達(dá)70.2％。此外，該體系還可轉(zhuǎn)化未經(jīng)純化的真實(shí)生物質(zhì)，如茅草、甘蔗渣和麩皮等，乳酸收率達(dá)60％以上。對反應(yīng)路徑的研究顯示，纖維素首先水解生成葡萄糖，然后葡萄糖經(jīng)1，2-H轉(zhuǎn)移路徑異構(gòu)為果糖，接著果糖發(fā)生反羥醛縮合反應(yīng)生成兩分子三碳糖（甘油醛和1，3-二羥基丙酮），最后三碳糖經(jīng)過脫水、水合和異構(gòu)化反應(yīng)最終生成乳酸。針對不同模型分子的斷裂C-C鍵的研究發(fā)現(xiàn)，單糖分子發(fā)生反羥醛縮合

3、的反應(yīng)中，羰基對C-C鍵的斷裂起著至關(guān)重要的作用，與羰基相連的α碳和β碳的C-C鍵容易被活化斷裂，羰基的位置決定了C-C鍵選擇性斷裂的位置。對Pb(Ⅱ)-OH物種的高分辨質(zhì)譜研究和對Pb(Ⅱ)體系反應(yīng)過程的理論模擬，揭示了在該反應(yīng)中，Pb(Ⅱ)-OH能有效降低1，2-H轉(zhuǎn)移類反應(yīng)的吉布斯活化能，而Pb(Ⅱ)能有效降低反羥醛縮合反應(yīng)的吉布斯活化能。
　　簡單金屬離子Al(Ⅲ)和Sn(Ⅱ)的組合也能有效催化纖維素類生物質(zhì)轉(zhuǎn)化制乳酸。4