Luận án tiến sĩ: Tổng hợp chất lỏng ion chuyển hóa carbohydrate thành 5-HMF
Luận án tiến sĩ tổng hợp chất lỏng ion chuyển hóa carbohydrate thành 5-hydroxymethylfurfural. Đề xuất phương pháp nâng cao hiệu suất phản ứng và ứng dụng công nghệ hóa học xanh.
Hóa hữu cơ
Luan An
Luận án tiến sĩ
Năm xuất bản
Số trang
164
Thời gian đọc
25 phút
Lượt xem
1
Lượt tải
0
Phí lưu trữ
50 Point
Mục lục chi tiết
Tóm tắt nội dung
I. Chất Lỏng Ion Chuyển Hóa Carbohydrate Thành HMF
Chất lỏng ion đóng vai trò then chốt trong quá trình chuyển hóa carbohydrate thành 5-hydroxymethylfurfural (5-HMF). Công nghệ này mở ra hướng đi mới cho sản xuất hóa chất sinh học từ sinh khối. Ionic liquids hoạt động như xúc tác acid và dung môi phản ứng đồng thời. Quá trình dehydration carbohydrate diễn ra hiệu quả hơn trong môi trường chất lỏng ion. Nghiên cứu tập trung vào tổng hợp các chất lỏng ion có khả năng xúc tác cao. Phương pháp này giúp tối ưu hóa hiệu suất chuyển đổi và giảm chi phí sản xuất. Ứng dụng thực tiễn hướng tới sản xuất nhiên liệu sinh học và hóa chất nền tảng.
1.1. Vai Trò Chất Lỏng Ion Trong Xúc Tác
Chất lỏng ion thể hiện tính xúc tác acid mạnh mẽ. Cấu trúc ion hóa đặc biệt tạo môi trường phản ứng lý tưởng. Acid catalyst từ ionic liquids thúc đẩy phản ứng khử nước carbohydrate. Khả năng hòa tan cao giúp tăng tiếp xúc giữa chất phản ứng. Tính ổn định nhiệt cho phép vận hành ở nhiệt độ cao. Chất lỏng ion có thể tái sử dụng nhiều lần mà không mất hoạt tính. Điều này giảm đáng kể chi phí vận hành công nghiệp.
1.2. Cơ Chế Chuyển Hóa Carbohydrate
Quá trình bắt đầu với glucose isomerization thành fructose. Fructose dehydration tạo ra 5-HMF qua ba bước mất nước. Chất lỏng ion xúc tác cả hai giai đoạn phản ứng. Nhiệt độ và thời gian phản ứng ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất. Môi trường acid của ionic liquids thúc đẩy quá trình khử nước. Sản phẩm phụ hình thành ít hơn so với phương pháp truyền thống. Tối ưu hóa điều kiện giúp đạt hiệu suất chuyển đổi trên 80%.
1.3. Ưu Điểm Công Nghệ Chất Lỏng Ion
Công nghệ sử dụng chất lỏng ion mang lại nhiều lợi ích. Áp suất hơi thấp giảm thiểu ô nhiễm môi trường. Khả năng điều chỉnh tính chất theo nhu cầu cụ thể. Tính ổn định hóa học cao trong điều kiện phản ứng khắc nghiệt. Chi phí tái chế thấp nhờ khả năng tái sử dụng. Thân thiện môi trường hơn xúc tác acid vô cơ truyền thống. Quy trình sản xuất đơn giản và dễ mở rộng quy mô.
II. Tổng Hợp Chất Lỏng Ion Hiệu Quả Cao
Phương pháp tổng hợp chất lỏng ion quyết định chất lượng xúc tác. Quy trình chuẩn bao gồm phản ứng tứ hóa và trao đổi anion. Nhiệt độ và thời gian phản ứng cần kiểm soát chặt chẽ. Độ tinh khiết sản phẩm ảnh hưởng trực tiếp đến hoạt tính xúc tác. Các phương pháp phân tích hiện đại xác định cấu trúc chính xác. Tối ưu hóa quy trình giúp tăng hiệu suất và giảm chi phí. Nghiên cứu phát triển các ionic liquids thế hệ mới với tính năng vượt trội.
2.1. Quy Trình Tổng Hợp Chuẩn
Bước đầu tiên là phản ứng tứ hóa amin với halogenoalkane. Nhiệt độ phản ứng dao động từ 60-80°C trong 24-48 giờ. Sản phẩm trung gian được tinh chế bằng dung môi hữu cơ. Bước hai thực hiện trao đổi anion với muối tương ứng. Quá trình này tạo ra chất lỏng ion mục tiêu. Rửa sản phẩm nhiều lần để loại bỏ tạp chất ion. Sấy khô dưới chân không ở nhiệt độ thấp để bảo quản.
2.2. Phương Pháp Kích Hoạt Vi Sóng
Kỹ thuật vi sóng rút ngắn thời gian phản ứng đáng kể. Nhiệt độ đồng nhất giúp tăng hiệu suất tổng hợp. Công suất vi sóng tối ưu nằm trong khoảng 300-600W. Thời gian phản ứng giảm từ 24 giờ xuống còn 2-4 giờ. Năng lượng tiêu thụ thấp hơn phương pháp gia nhiệt truyền thống. Độ chọn lọc sản phẩm cao hơn nhờ gia nhiệt đồng đều. Chi phí vận hành giảm thiểu đáng kể.
2.3. Dung Môi Eutectic Sâu DES
DES là thế hệ chất lỏng ion mới với ưu điểm vượt trội. Tổng hợp đơn giản từ các hợp chất hữu cơ sẵn có. Không cần phản ứng hóa học phức tạp để tạo thành. Chi phí sản xuất thấp hơn nhiều so với ionic liquids truyền thống. Tính phân hủy sinh học cao, thân thiện môi trường. Khả năng xúc tác tương đương hoặc tốt hơn chất lỏng ion. Ứng dụng rộng rãi trong chuyển hóa sinh khối.
III. Chuyển Hóa Fructose Thành 5 HMF Hiệu Quả
Fructose là nguyên liệu lý tưởng để sản xuất 5-hydroxymethylfurfural. Quá trình fructose dehydration diễn ra qua ba bước loại nước. Chất lỏng ion xúc tác acid thúc đẩy phản ứng khử nước. Nhiệt độ tối ưu thường nằm trong khoảng 80-120°C. Thời gian phản ứng ngắn giúp giảm sản phẩm phụ. Hiệu suất chuyển đổi có thể đạt trên 90% với điều kiện phù hợp. Quy trình này có tiềm năng ứng dụng công nghiệp cao.
3.1. Cơ Chế Khử Nước Fructose
Fructose trong môi trường acid mất phân tử nước đầu tiên. Ion H+ từ chất lỏng ion tấn công nhóm hydroxyl. Hình thành trung gian enol không bền vững. Phân tử nước thứ hai và thứ ba lần lượt tách ra. Sản phẩm cuối cùng là 5-HMF với cấu trúc furan. Nhiệt độ cao tăng tốc độ phản ứng nhưng tạo sản phẩm phụ. Cân bằng giữa hiệu suất và độ chọn lọc rất quan trọng.
3.2. Tối Ưu Hóa Điều Kiện Phản Ứng
Nồng độ fructose ảnh hưởng đến tốc độ và hiệu suất. Tỷ lệ chất lỏng ion/fructose tối ưu là 5:1 đến 10:1. Nhiệt độ 100-110°C cho kết quả tốt nhất. Thời gian phản ứng từ 30 phút đến 2 giờ tùy hệ xúc tác. Khuấy trộn đều giúp tăng tiếp xúc chất phản ứng. Áp suất thường hoặc chân không nhẹ đều phù hợp. Kiểm soát chặt chẽ các thông số đảm bảo chất lượng.
3.3. Tách Chiết Và Tinh Chế HMF
Sản phẩm HMF được tách khỏi chất lỏng ion bằng chiết. Dung môi hữu cơ như ethyl acetate hoặc MTHF hiệu quả. Quá trình chiết lặp lại 3-5 lần để thu hồi tối đa. Chất lỏng ion được tái sử dụng sau khi loại nước. Tinh chế HMF bằng chưng cất giảm áp hoặc sắc ký. Độ tinh khiết đạt trên 95% sau quy trình hoàn chỉnh. Hiệu suất thu hồi tổng thể đạt 75-85%.
IV. Glucose Isomerization Tạo Tiền Chất HMF
Glucose cần chuyển hóa thành fructose trước khi tạo 5-HMF. Quá trình glucose isomerization là bước quan trọng đầu tiên. Chất lỏng ion có tính base yếu xúc tác phản ứng đồng phân. Cơ chế Lobry de Bruyn-Alberda van Ekenstein giải thích chuyển đổi. Nhiệt độ và pH ảnh hưởng lớn đến tốc độ isomerization. Hiệu suất chuyển đổi glucose thành fructose đạt 30-40%. Kết hợp với khử nước tạo quy trình một nồi hiệu quả.
4.1. Cơ Chế Chuyển Đổi Đồng Phân
Glucose ở dạng mạch hở trong môi trường kiềm yếu. Base xúc tác chuyển aldose thành ketose qua enediol. Trung gian enediol không bền chuyển thành fructose. Phản ứng thuận nghịch nên cần kiểm soát cân bằng. Nhiệt độ 60-90°C thúc đẩy phản ứng về phía fructose. Thời gian phản ứng từ 30 phút đến 2 giờ. Chất lỏng ion vừa là dung môi vừa là xúc tác.
4.2. Xúc Tác Đồng Thời Hai Giai Đoạn
Chất lỏng ion lưỡng tính xúc tác cả isomerization và dehydration. Tính base yếu chuyển glucose thành fructose. Tính acid mạnh khử nước fructose tạo HMF. Quy trình một nồi giảm thời gian và chi phí. Nhiệt độ tối ưu cho cả hai phản ứng là 100-120°C. Hiệu suất tổng thể từ glucose đạt 40-60%. Phương pháp này có tiềm năng công nghiệp hóa cao.
4.3. Thách Thức Với Nguyên Liệu Glucose
Glucose ít phản ứng hơn fructose trong khử nước. Cần năng lượng hoạt hóa cao hơn để chuyển đổi. Sản phẩm phụ như acid levulinic và humin nhiều hơn. Tốc độ phản ứng chậm hơn đáng kể so với fructose. Cần tối ưu hóa xúc tác và điều kiện phản ứng. Sử dụng đồng xúc tác kim loại cải thiện hiệu suất. Nghiên cứu tiếp tục tìm giải pháp tăng độ chọn lọc.
V. Ứng Dụng Cellulose Từ Sinh Khối Nông Nghiệp
Cellulose từ phế phẩm nông nghiệp là nguồn nguyên liệu bền vững. Bã mía, rơm rạ chứa hàm lượng cellulose cao. Quá trình trích ly cellulose cần xử lý hóa học hoặc sinh học. Chất lỏng ion hòa tan cellulose hiệu quả ở nhiệt độ thấp. Cellulose hòa tan được thủy phân thành glucose. Glucose tiếp tục chuyển hóa thành 5-HMF. Quy trình tích hợp tạo chuỗi giá trị từ phế phẩm.
5.1. Trích Ly Cellulose Từ Bã Mía
Bã mía chứa 40-50% cellulose khô. Xử lý kiềm loại bỏ lignin và hemicellulose. Rửa nhiều lần để thu cellulose tinh khiết. Sấy khô và nghiền mịn trước khi sử dụng. Cellulose thu được có độ tinh khiết trên 90%. Nguồn nguyên liệu dồi dào và giá thành thấp. Góp phần giải quyết vấn đề phế thải nông nghiệp.
5.2. Hòa Tan Cellulose Trong Chất Lỏng Ion
Chất lỏng ion phá vỡ liên kết hydro trong cellulose. Nhiệt độ 80-120°C giúp hòa tan nhanh chóng. Nồng độ cellulose có thể đạt 10-15% khối lượng. Thời gian hòa tan từ 30 phút đến 2 giờ. Dung dịch cellulose trong ionic liquids rất ổn định. Quá trình không tạo sản phẩm phụ độc hại. Chất lỏng ion được tái sử dụng sau khi tách sản phẩm.
5.3. Thủy Phân Cellulose Thành Glucose
Acid từ chất lỏng ion xúc tác thủy phân cellulose. Nhiệt độ 100-140°C thúc đẩy phản ứng cắt mạch. Thời gian phản ứng từ 2-6 giờ tùy điều kiện. Hiệu suất chuyển đổi cellulose thành glucose đạt 60-80%. Glucose tạo thành tiếp tục chuyển hóa thành HMF. Quy trình một nồi tích hợp các bước phản ứng. Giảm chi phí và thời gian sản xuất đáng kể.
VI. Phân Tích Và Đánh Giá Hiệu Suất Chuyển Hóa
Phương pháp phân tích chính xác đánh giá hiệu quả quy trình. HPLC xác định nồng độ HMF và sản phẩm phụ. GC-MS phân tích cấu trúc và độ tinh khiết sản phẩm. NMR xác nhận cấu trúc phân tử 5-hydroxymethylfurfural. FT-IR theo dõi sự thay đổi nhóm chức năng. Các chỉ số hiệu suất bao gồm độ chuyển hóa và độ chọn lọc. Dữ liệu phân tích giúp tối ưu hóa điều kiện phản ứng.
6.1. Phương Pháp Sắc Ký Lỏng HPLC
HPLC với detector UV-Vis ở bước sóng 284 nm. Cột C18 và pha động acetonitril/nước hiệu quả. Thời gian phân tích khoảng 15-20 phút mỗi mẫu. Định lượng chính xác HMF, fructose, glucose. Giới hạn phát hiện đạt 0.01 mg/mL. Đường chuẩn tuyến tính trong khoảng rộng. Phương pháp đáng tin cậy và lặp lại tốt.
6.2. Công Thức Tính Hiệu Suất
Độ chuyển hóa tính theo tỷ lệ nguyên liệu phản ứng. Độ chọn lọc HMF so với tổng sản phẩm tạo thành. Hiệu suất tổng thể là tích hai giá trị trên. Cân bằng carbon kiểm tra độ chính xác phân tích. Tính toán dựa trên số mol chất phản ứng. Kết quả thể hiện dưới dạng phần trăm. Các công thức chuẩn hóa theo tài liệu quốc tế.
6.3. Đánh Giá Tính Bền Xúc Tác
Thử nghiệm tái sử dụng chất lỏng ion nhiều lần. Theo dõi sự suy giảm hoạt tính qua các chu kỳ. Phân tích thành phần sau mỗi lần sử dụng. Xác định nguyên nhân mất hoạt tính xúc tác. Phương pháp tái sinh phục hồi hiệu suất. Chất lỏng ion tốt duy trì 80% hoạt tính sau 5 lần. Tính bền cao giúp giảm chi phí sản xuất.
Tải xuống file đầy đủ để xem toàn bộ nội dung
Tải đầy đủ (164 trang)Trích đoạn nội dung luận án
Tải xuống để đọc toàn bộĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHÓ HÒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN PHAN BÍCH HÀ TONG HOP CHAT LONG ION DUNG TRONG PHAN UNG CHUYEN HOA CARBOHYDRATE THANH 5-HYDROXYMETYLFURFURAL LUAN AN TIEN Si TP. Hồ Chí Minh — Năm 2023 VIET NAM NATIONAL UNIVERSITY - HO CHI MINH UNIVERSITY OF SCIENCE PHAN BICH HA SYNTHESIS OF IONIC LIQUID FOR THE CONVERSION OF CARBOHYDRATE INTO 5-HYDROXYMETHYLFURFURAL Doctoral Thesis Ho Chi Minh City — 2023 ĐẠI HỌC QUÓC GIA THÀNH PHÓ HÒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN PHAN BÍCH HÀ TỎNG HỢP CHÁT LỎNG ION DÙNG TRONG PHAN UNG CHUYEN HÓA CARBOHYDRATE THÀNH 5-HYDROXYMETYLFURFURAL Ngành: Hóa hữu co Mã sô ngành: 94401 14 Phản biện 1: PGS. Nguyễn Tiến Công Phản biện 2: PGS. Nguyễn Trần Minh Ân Phản biện 3: PGS.
Trần Ngọc Quyền Phản biện độc lập 1: miễn Phản biện độc lập 2: miễn NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC : PGS. Trần Hoàng Phương TP. Hồ Chí Minh — Năm 2023 LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan luận án tiến sĩ ngành Hóa học hữu cơ, với dé tài “Téng hợp chất lỏng ion dùng trong phản ứng chuyền hóa carbohydrate thành 5-hydroxymetylfurfural” là công trình khoa học do Tôi thực hiện dưới sự hướng dẫn của PGS.TS Trần Hoàng Phương. Những kết quả nghiên cứu của luận án hoàn toàn trung thực, chính xác và không trùng lắp với các công trình đã công bồ trong và ngoài nước.
Nghiên cứu sinh Phan Bích Hà Trang i LỜI CẢM ƠN Với tat cả lòng thành kính sâu sắc nhất, tôi xin gửi lời tri ân đến: PGS.TS Trần Hoàng Phương, Thầy đã giúp đỡ và tạo điều kiện thuận lợi cho tôi trong suốt thời gian thực hiện đề tài. Thầy cô khoa Hóa học Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, DHQG-HCM, những người đã truyền dạy kiến thức chuyên môn cũng như kinh nghiệm quý báu trong thời gian qua. Bên cạnh đó, trong thời gian làm nghiên cứu sinh, tôi đã nhận được những kiến thức bồ ích, sự quan tâm, giúp đỡ của gia đình, bạn bè và đồng nghiệp. Từ tận đáy lòng, tôi xin chân thành cảm ơn: Lãnh đạo Viện Y tế Công cộng TP.
Hồ Chí Minh, Ban Giám đốc Trung tâm Kiểm nghiệm An toàn Thực phẩm khu vực phía Nam đã tạo điều kiện cho tôi được học tập nâng cao trình độ chuyên môn. NCS Nguyễn Trường Hải - Bộ môn Hóa Hữu cơ; PGS.TS Huỳnh Kim Lâm — Đại học Quốc tế - Đại học Quốc gia TP.HCM; NCS Mai Văn Bảy — Đại học Sư phạm - Đại học Đà Nẵng; NCS Mai Văn Thanh Tâm — Viện Khoa học và Công nghệ Tinh toán; Các em sinh viên Nguyễn Thi Bích Quyền - K 15, Nguyễn Khánh Thy - K 15, Bùi Thị Bích - K 15, Nguyễn Phan Long — K 15, Lương Mạnh Cam — K 16, Trần Nguyên Kim — K 17, Ly Đức Phat - K 17, Nguyễn Thị Thiên Hằng — K 17, Nguyễn Hào Trình — K 18, Nguyễn Diệu Linh - K 18, Lê Đình Diệp — K 18, Nguyễn Hoàng Nhi - K 18, Nguyễn Văn Tân - K 18, Lê Thị Yến Nhi - K 18; ThS Lê Anh Tuan, NCS Nguyễn Hữu Phát, Cn Võ Hồng Nhân và đồng nghiệp Viện Y tế Công cộng TP. Hồ Chí Minh đã hỗ trợ tôi trong thời gian làm thực nghiệm. Cuối cùng tôi xin dành lời tri ân đến các thành viên trong đại gia đình đã hy sinh rất nhiều để tôi học tập và thực hiện dé tài.
Tôi xin chân thành cảm ơn! Trang ii 090996070077. i LOT CAM ON 80. ii MUC LUC pucssssssssssscsssssssssssssssssssssssccsssssssssscsssssssssssscsssssssssusseecesssssnussssessssssnusessessssens iii TRANG THONG TIN LUẬN AN.wsecsssssssesssssscscssssecsesssseccsssseccessssecesssssecesssseceesesee vi THESIS INFORMATION DANH MỤC TỪ VIET TAT weescsccccsssssssssccccccssnssecscccesssssseeccecessssesscecceesunessseeseeesnees x DANH MỤC BANG. xiv DANH MUC HINH .usseccsssssessssssscscssssscscsssscccsssseccessssecesssseccessssecssssveccessneecesssseesesese xvi CHUONG 1.
Tổng quan về chất lỏng ion 2. Sơ lược về sự hình thành, phát triỂn. Phương pháp tổng hợp. Dung môi eutectic sâu (DES-deep eutectic solvent) thế hệ chất lồng ion mới —.
Sơ lược về dung môi eutectic sÂu.-----¿-++++222+++++222E+rrerrxrrrrrrrkee 15 ben ah. Tính chất hóa ly. Phương pháp kích hoạt phan ứng trong tổng hợp hữu cơ. Phương pháp kích hoạt phản ứng có hỗ trợ vi sóng.
Phương pháp dòng chảy. -- ¿+ 5 S252 SE 2E kg rrren 25 2. Giới thiệu về sinh khối. Giới thiệu chung .- -- + kh 1 HT nHH HH HH HH HH HH hiên 28 2.Giới thiệu về carbohydrate.--+©22++222Ev++etEEEEvreEEEEvrrtrrkrrrrsrrkee 29 Trang iii 2.
Tổng quan về 5-hydroxymethylfurfural (HMF). Giới thiệu chung về HMF 2. Tinh hình nghiên cứu hiện tai, tính cắp thiết, tính mới trong điều chế HMF 36 CHƯƠNG 3. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU.-ccsc---cc2sssse 40 3.
Nội dung nghiÊn CỨU. Hóa chất và thiết bị. Các phương pháp phân tích vật liệu. Quy trình điều chế chất lỏng ion và DES.
Tổng hợp HMF từ carbohydrate. Công thức tính toán oo. ccceeecseeeseseseesceseseseeeesesesesteneseseseeeeeensseseseeeesseseaneeeee 53 CHƯƠNG 4. KET QUA NGHIÊN CUU VA PHAN TÍCH, ĐÁNH GIÁ, THẢO 090.
Xác định cấu trúc và tính chất của một số chất lỏng ion hiệu quả trong quá trình chuyển hóa HME.2-22222¿22ES22+22EES2222223122222111222211222211122212111 1211 xe 54 4. Xác định WL US vecccssccsssssssssccsssssccssssesscssssscesssssscesssssscssssseessssseecessuneesesseseeesseess 63 4. Xác định cấu trúc HMB. Cau trúc của cellulose trích ly từ bã míca.
Anh hướng của chat lóng ion trong phan ứng điều chế HMF tir fructose. Điều chế HMF từ fructose sử dụng IL 1 làm xúc tác trong dung môi EMIMCI. Điều chế HMF từ fructose sử dung IL 2 làm xúc tác trong dung môi EMIMCI 4. Tóm tắt kết quả chuyền hóa fructose.
Ảnh hướng của chất léng ion trong phan ứng điều chế HMF từ glucose. Điều chế HMF từ glucose sử dung IL 1 làm xúc tác trong dung môi EMIMCI Trang iv 4. Điều chế HMF từ glucose sử dung IL 10, [L 11. Điều chế HMF từ glucose sử dụng xúc tác BG-H;SO¿ và DES 5 làm dung 4.
Điều chế HMF từ glucose sử dụng xúc tác CrClạ va DES 5 làm dung môi. Tóm tắt kết quả chuyền hóa glucose. Anh hưởng của chat lỏng ion trong phan ứng điều chế HMF tir sucrose. Điều chế HMF từ sucrose sử dụng IL 2 làm xúc tác.
Điều chế HME từ sucrose sử dụng IL 10 làm xúc tác. Điều chế HMF từ sucrose sử dung IL 15 làm xúc tác. Tóm tắt kết quả chuyên hóa su€rOse. Ảnh hưởng của chất lỏng ion trong phản ứng điều chế HMF từ cellulose 4.
Điều chế HMF từ cellulose sử dụng xúc tác C-H;SO4/EMIMCI 4. Điều chế HMF từ cellulose sử dụng xúc tác BG-H2SO4/DES 5. Tóm tắt kết quả chuyển hóa cellulose.----¿¿£©2zz2222+zz+zvzssee 117 CHƯƠNG 5. KET LUẬN VÀ KIEN NGHỊ.
Tóm tắt kết quả.---«-«ee£©CEv+ese©EEv+setEEr+estEErvxseeetrresererrresrrore 120 5. Đóng góp của luận án. 122 DANH MỤC CÁC BÀI BÁO .ossscsssssssssssssesssssseccsssseccessssecssssssccesssseccessssecesssseeeess 123 TÀI LIEU THAM KHẢO.-2--s°°2s£2+sevEE2+seeevvveserervvssrrrre 124 Trang v TRANG THÔNG TIN LUẬN ÁN Tên dé tài luận án: Tổng hợp chất lỏng ion dùng trong phản ứng chuyển hóa carbohydrate thành 5-hydroxymetylfurfural. Ngành: Hóa hữu cơ Mã số ngành: 9440114 Họ tên nghiên cứu sinh: PHAN BÍCH HÀ Khóa đào tạo: 28/2018 Người hướng dẫn khoa học: PGS.
Trần Hoàng Phương Cơ sở đào tao: Trường Dai học Khoa học Tự nhiên, DHQG. TÓM TAT NOI DUNG LUẬN ÁN: 5-Hydroxymethylfurfural (HMF) là một chất trung gian tiềm năng trong tổng hợp nhiên liệu sinh học. Luận án đã tổng hợp thành công 14 chất lỏng ion (IL, có 06 chất mới), 18 dung môi eutectic sâu (DES) va 06 acid ran. Trong do, 12 IL, 18 DES va 06 acid rắn được ứng dụng làm môi trường phản ứng cho chuyền hóa sinh khối thành HME; 2 IL ding làm dung môi dé chiết cellulose từ bả mía.
Các nguồn carbohydrate như fructose, glucose, sucrose, cellulose được khảo sát và đánh giá cho quá trình điều chế HME sử dụng chất lỏng ion. NHUNG KET QUA MỚI CUA LUẬN ÁN: Trong 14 chất lỏng ion nghiên cứu, có 06 chất lỏng ion mới lần đầu tiên được tổng hợp và ứng dụng trong phản ứng điều chế HMF từ carbohydrate. Bên cạnh đó, luận án đã triển khai quy trình điều chế và cô lập HMF từ carbohydrate đơn giản, hiệu quả, nhất là sử dụng hệ thống dòng chảy tự chế tạo rẻ tiền, thời gian phản ứng ngắn, an toàn và dễ dàng mở rộng quy mô công nghiệp. Kết quả này là những đóng góp mới ở Việt Nam cũng như trên thế giới trong nghiên cứu về chuyên hóa sinh khối.
CÁC UNG DỤNG/ KHẢ NĂNG UNG DỤNG TRONG THUC TIEN HAY NHỮNG VÁN ĐÈ CÒN BỎ NGỎ CÀN TIẾP TỤC NGHIÊN CỨU Tiếp tục nghiên cứu và điều chế thêm các IL, DES mới ứng dụng làm môi trường phan ứng cho chuyền hóa carbohydrate thành HMF. Sử dung các sinh khối khác như maltose, lactose, manitol; bã trấu, rom ra, xơ dừa làm nguyên liệu; mở rộng khoảng nhiệt độ khảo sát, khảo sát trên lượng lớn để áp dụng quy trình sử dụng chất lỏng ion Trang vi điêu chê dan xuât furan từ các nguôn sinh khôi khác nhau vào thực tê. Tông hợp các hợp chất dị vòng mới từ chất nền HME và khảo sát hoạt tính sinh học của chúng. Trang vii THESIS INFORMATION Thesis title: “Synthesis of ionic liquid for the conversion of carbohydrate into 5- hydroxymethylfurfural” Speciality: Organic chemistry Code: 9440114 Name of PhD Student: Phan Bich Ha Academic year: 2018 Supervisor: Assoc.
TRAN HOANG PHUONG At: VNUHCM- University of Science 1. SUMMARY: 5-Hydroxymethylfurfural (HMF) is a potential intermediate for production of biofuel. In this thesis, 14 ionic liquids (IL, 06 new substances), 18 deep eutectic solvents (DES) and 06 solid acids have been successfully synthesized. 12 IL, 18 DES and 06 solid acids are used as green reaction media for converting biomass into HMF, 2 IL are used as solvents for extracting cellulose from sugarcane bagasse.
The use of ionic liquids catalyzed for the conversion of several carbohydrate sources, including fructose, glucose, sucrose, and cellulose into HMF. NOVELTY OF THESIS: In the reaction to synthesize HMF from carbohydrates, there were a total of fourteen ionic liquids investigated, six ionic liquids that were synthesized for the first time and employed as catalyst for the conversion of carbohydrate into HMF. In addition, the thesis has implemented simple and effective process of preparing and isolating HMF from carbohydrates especially using a home-made flow system that is inexpensive, rapid, safe, effective, and scalable. These findings are significant additions to the study of biomass metabolism and represent fresh contributions, both in Vietnam and throughout the globe.
APPLICATIONS/ APPLICABILITY/ PERSPECTIVE Research on DES in the HMF preparation process should continue, as should research on further novel ionic liquids. Use other biomass such as maltose, lactose, manitol; rice husk residue, rice straw, coir as raw materials; extend the temperature survey range, and look into the scaling factors to optimize the process of using ionic liquids Trang viii to prepare furan derivatives from different biomass sources. We focus on synthesizing new heterocyclic compounds from HMF substrates and investigate their biological activities.
Nội dung được bảo vệ bản quyền — Tải xuống đầy đủ
Câu hỏi thường gặp
Luận án "Tổng hợp chất lỏng ion chuyển hóa carbohydrate thành HMF" nghiên cứu về vấn đề gì?
Luận án tiến sĩ tổng hợp chất lỏng ion chuyển hóa carbohydrate thành 5-hydroxymethylfurfural. Đề xuất phương pháp nâng cao hiệu suất phản ứng và ứng dụng công nghệ hóa học xanh.
Luận án "Tổng hợp chất lỏng ion chuyển hóa carbohydrate thành HMF" được bảo vệ tại trường nào?
Luận án này được bảo vệ tại Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh. Năm bảo vệ: 2023.
Luận án "Tổng hợp chất lỏng ion chuyển hóa carbohydrate thành HMF" thuộc chuyên ngành gì?
Luận án "Tổng hợp chất lỏng ion chuyển hóa carbohydrate thành HMF" thuộc chuyên ngành Hóa hữu cơ. Danh mục: Hóa Hữu Cơ.
Luận án "Tổng hợp chất lỏng ion chuyển hóa carbohydrate thành HMF" có bao nhiêu trang?
Luận án "Tổng hợp chất lỏng ion chuyển hóa carbohydrate thành HMF" có 164 trang. Bạn có thể xem trước một phần tài liệu ngay trên trang web trước khi tải về.
Cách tải luận án "Tổng hợp chất lỏng ion chuyển hóa carbohydrate thành HMF" về máy như thế nào?
Để tải luận án về máy, bạn nhấn nút "Tải xuống ngay" trên trang này, sau đó hoàn tất thanh toán phí lưu trữ. File sẽ được tải xuống ngay sau khi thanh toán thành công. Hỗ trợ qua Zalo: 0559 297 239.