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

1、催化轉化自然界中含量豐富且可再生的纖維素類生物質資源制備平臺化學品有非常重要的意義。尤其是，在非氫條件下將纖維素轉化為與其化學組成類似的乳酸，是纖維素轉化中最具原子經(jīng)濟效益的路徑之一，然而相關的研究尚十分有限。本篇論文研究了氮氣氛下，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化為乳酸反應，主要取得以下結果:
　　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化制乳酸。氮氣氛下，在

2、463 K反應6h后，Pb(Ⅱ)催化球磨纖維素制乳酸的收率高達70.2％。此外，該體系還可轉化未經(jīng)純化的真實生物質，如茅草、甘蔗渣和麩皮等，乳酸收率達60％以上。對反應路徑的研究顯示，纖維素首先水解生成葡萄糖，然后葡萄糖經(jīng)1，2-H轉移路徑異構為果糖，接著果糖發(fā)生反羥醛縮合反應生成兩分子三碳糖（甘油醛和1，3-二羥基丙酮），最后三碳糖經(jīng)過脫水、水合和異構化反應最終生成乳酸。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、的反應中，羰基對C-C鍵的斷裂起著至關重要的作用，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物種的高分辨質譜研究和對Pb(Ⅱ)體系反應過程的理論模擬，揭示了在該反應中，Pb(Ⅱ)-OH能有效降低1，2-H轉移類反應的吉布斯活化能，而Pb(Ⅱ)能有效降低反羥醛縮合反應的吉布斯活化能。
　　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轉化制乳酸。4