离子液体协同固体酸催化果糖和葡萄糖合成5-羟甲基糠醛取得新进展----中国科学院西双版纳热带植物园

丰富的生物质资源是将来燃料和化学品持续供应的有前景的选择。在许多可能的生物基化学品中，5-羟甲基糠醛（5-HMF）是精细化工、医药及呋喃高分子材料的有价值的中间底物，可以通过Dials-Alder、烷基化、酰基化、加氢、酯化、卤化、聚合、氧化等一系列化学反应制备多种具有高附加值的衍生物，如PET 的塑料、柴油燃料或其他化工衍生产品，被称之为该领域“沉睡的巨人”。

中科院西双版纳热带植物园生物能源组郭峰博士和方真研究员开发了一条新型绿色工艺用于合成5-HMF。首先以葡萄糖、果糖、纤维素、木质素、竹粉和小桐子果皮等作为催化剂载体原料，通过碳化（400℃, 1h）和磺酸化(200℃, 5h)两步法合成碳质固体酸。通过TG-DTA、13C MAS NMR、FT-IR、XRD、Raman、TPD和元素等分析手段，对固体酸的结构做了详细的表征和解释。并进一步经活性表征发现木质素基固体酸活性最高，而且发现在微波加热和离子液体-二甲基亚砜（[BMIM][Cl]-DMSO）反应介质协同作用下，能极大地加快脱水反应速率，在110℃反应10min, 果糖转化率和5-HMF得率分别达98%和84%。此外，在上述反应体系中，以葡萄糖为底物，160℃反应50min后，葡萄糖转化率和5-HMF得率分别达99%和68%。木质素基固体酸重复使用5次后，5-HMF得率仅下降7%。在整个反应过程中，离子液体、二甲基亚砜和木质素基固体酸可通过过滤和萃取方式实现分离、纯化，从而实现它们的重复使用，降低了工艺成本。

相关研究结果以“Conversion of fructose and glucose into 5-hydroxymethylfurfural with lignin-derived carbonaceous catalyst under microwave irradiation in dimethyl sulfoxide-ionic liquid mixtures”为题被国际期刊Bioresource Technology接收在线发表。