熔盐水合物选择性水解纤维素制备葡萄糖

作     者：梁皓童 林健颖 袁绍敏 马巧智 LIANG Haotong;LIN Jianying;YUAN Shaomin;MA Qiaozhi

作者机构：华南农业大学材料与能源学院广州510642 

出 版 物：《高等学校化学学报》 (Chemical Journal of Chinese Universities)

年 卷 期：2023年第44卷第11期

页      面：146-156页

核心收录：

学科分类：081704[工学-应用化学] 07[理学] 0817[工学-化学工程与技术] 070304[理学-物理化学(含∶化学物理)] 08[工学] 0703[理学-化学] 

基　　金：国家重点研发计划项目(批准号:2018YFB1501402) 国家自然科学基金(批准号:51906072) 广东省基础与应用基础研究基金(批准号:2023A1515011661) 广州基础研究计划基础与应用基础研究项目(批准号:202201010254)资助 

主　　题：纤维素 葡萄糖 熔盐水合物 水热解聚 酸性调控 

摘      要：针对目前熔盐水合物(MSH)对纤维素的溶解、水解机理尚不明确这一问题,本文系统地研究了纤维素在Li^(+),Na^(+),K^(+),Zn^(2+)阳离子及Cl^(-),Br^(-),I^(-)阴离子所组成的MSH中水解的情况,筛选出对纤维素水解效果最佳的熔盐——LiBr,并研究了体系酸性对水解的影响规律.结果表明,MSH中阳离子Na^(+)和K^(+)在水中的有限溶解度导致没有足够的阳离子与纤维素中的氧原子配位,无法为糖苷键断裂提供足够的路易斯酸;MSH中的阴离子Cl^(-)的电负性不足以与纤维素中的羟基形成足够的新的氢键,纤维素溶解度不足导致水解效果较差.在非酸化体系中,130℃,5 h的反应条件下,纤维素在LiBr熔盐体系内可以被选择性水解为水溶性低聚糖和葡萄糖单糖,收率分别为57.2%和29.0%.在酸性环境下,MSH能有效催化纤维素糖苷键断裂,质量分数0.01%(HCl)LiBr熔盐体系于100℃水解纤维素30 min后,产物以寡聚葡萄糖为主,聚合度在4~13之间.酸性的提升可以提高糖苷键的断键效率;质量分数0.1%(HCl)LiBr在100℃,30 min条件下水解纤维素,葡萄糖得率可以达到90.9%.