超声强化果糖催化水解制备五羟甲基糠醛工艺

陶加明，徐勇士，闫雨洁，董明英，杭方学,,3

(1.广西大学 轻工与食品工程学院，广西 南宁 530004；2.糖业及综合利用教育部工程研究中心，广西 南宁 530004；3.蔗糖产业省部共建协同创新中心，广西 南宁 530004)

随着经济的发展，化石燃料日益枯竭，人们逐渐将目光转移至生物质资源[1-2]。5-羟甲基糠醛(HMF)可转化为替代化石燃料的多种增值衍生物[3-5]，它可由纤维素[6-7]、葡萄糖[8-9]、果糖[10-11]及其他以葡萄糖为基础的碳水化合物[12-15]转化而成。

超声能提高反应温度，加快反应速率，甚至开启新的反应通道[16]。Sarwono利用超声辐照将葡萄糖、纤维素转化成5-HMF，产率分别达到了43%，31%[17]。D Anna使用超声将果糖转化为5-HMF，产率达到了35%[18]。他们的5-HMF产率并不算高，这可能与反应体系温度较低有关。本实验研究了外源加热结合超声作用下果糖脱水制备5-HMF的工艺，为其合成研究提供理论基础。

1 实验部分

1.1 试剂与仪器

硝酸铝、二甲基亚砜、果糖、5-羟甲基糠醛均分分析纯；甲醇、乙腈均为色谱纯；SBA-15分子筛。

SCIENTZ-ⅡD超声波细胞粉碎机(探针直径6 mm, 功率0～600 W)；KQ-500DE超声清洗机(槽式超声)；DF-101S集热式恒温加热搅拌器；SX2-5-12箱式电阻炉；AL204分析天平；Waters 2695高效液相色谱仪；ZORBAX NH2柱(5 μm，Φ4.6 mm×250 mm)，ZORBAX SB-C18柱(1.8 μm，Φ2.1 mm×50 mm)。

1.2 Al-SBA-15分子筛的制备

按硅铝摩尔比5,10,15,20,25称取不同质量的硝酸铝，加入20 mL去离子水中，搅拌至溶解。加入一定量的SBA-15，在室温下搅拌24 h。过滤,用去离子水洗涤，100 ℃烘干。在马弗炉中550 ℃煅烧5 h， 即得到不同铝含量的Al-SBA-15分子筛，用x-Al/S表示，x表示硅铝摩尔比。

1.3 5-HMF的制备

50 mL的三颈烧瓶中加入50 mL的二甲基亚砜(DMSO)0.5 g的果糖和一定量的催化剂，将超声探针插入三颈烧瓶中间的一个瓶口，将冷凝管接在三颈烧瓶旁边的一个瓶口，使用恒温加热磁力搅拌器给反应体系加热。……