1。2。3 反应催化剂的选择

早期果糖脱水制备HMF的反应基本上都是采用盐酸、磷酸等无机酸作为催化剂，产率可以达到70%以上[15]，但是回收利用这类催化剂比较困难，同时它对设备也有很大的腐蚀，不利于循环利用。Zhao和Yong等[16]研究发现，离子液体对果糖脱水生成HMF有较好的催化作用，但是它的合成工艺复杂、稳定性、循环再利用、环境和安全等方面存在一系列问题，无法大规模的应用到工业化生产中。相比较于均相催化剂，固体酸催化剂由于不腐蚀设备、制备相对简单、热稳定性和低温活性好、容易分离、可重复使用等优点成为一类非常具有应用潜力的新型绿色催化材料，本文即采用了木质素基固体酸作为催化果糖制备HMF的催化剂。

1。2。4 果糖脱水制备HMF的反应机理

目前果糖催化脱水制备HMF的反应机理有很多种，而人们普遍能接受的有两种方法，如图2所示，其一是果糖分子先脱去1分子水形成环状结构，然后再脱去2分子水制得HMF；其二为果糖分子在直链的结构中依次脱去3分子的水然后得到HMF。

图2 果糖催化制备HMF的反应机理[3]

1。3 选题依据及课题简介文献综述

随着化石资源的逐渐枯竭，发展低碳经济成为全球关注的焦点，相应的以可再生的生物质资源生产高附加值化工产品成为了当前研究的热点领域。作为新型平台化合物，HMF可以由生物质基碳水化合物如葡萄糖、果糖、淀粉和纤维素等通过脱水反应生成，它分子中同时含有一个醛基、一个醇羟基和一个呋喃环，其化学性质比较活泼，可以通过氧化、加氢、水解、酯化、醚化和缩合等反应制备数百种化学品，并广泛应用于能源、材料和医药等领域，具有广阔的市场前景和重要的应用价值。与葡萄糖、淀粉和纤维素相比，果糖由于具有五元环的呋喃型结构使其比较容易发生脱水反应生成HMF，是目前制备HMF最理想的原料。传统的研究采用的催化剂大多是无机酸如HCl、H2SO4、H3PO4和HNO3等，它们虽然价廉易得，催化活性较高，但是它们具有较大的腐蚀性且会对环境造成较大的污染，这在很大程度上限制了它们的使用。近年来，碳基固体酸由于具有不腐蚀设备、易于回收利用、对环境友好、稳定性好和活性高等优点，现已在化学化工和催化领域得到了广泛的应用。基于HMF制备过程中存在的问题和碳基固体酸良好的理化性质，本文选用木质素基固体酸为催化剂在二甲亚砜中研究对果糖制备HMF的脱水效果，并考察各种反应条件对HMF得率的影响，以期为HMF的进一步研究和后续利用提供思路和参考。