Elucidation of chemical synthesis from sugar and solvent effect on the reaction using supercritical microreactor

使用超临界微反应器阐明糖化学合成和溶剂对反应的影响

基本信息

  • 批准号:
    14350413
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 10.75万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    日本
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
  • 财政年份:
    2002
  • 资助国家:
    日本
  • 起止时间:
    2002 至 2004
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

We investigated chemical synthesis from sugar in supercritical water, focusing on glycol acid as a bio-degradable material. In this research, process conditions are surveyed to recover glycol aldehyde.First of all, we analyzed decomposition process of glycol using micro-reactors. Glycols decomposed to erythrose and then glycol aldehyde by retroaldol reaction. Glycol aldehyde is converted into fructose by tautomerism and finally decomposed into glyceraldehyde and pyruvaldehyde. These reactions were accompanied with dehydration.We estimated the reaction rate and its dependency on temperature, using micro-reactors, and revealed that higher temperature and lower water concentration promotes retroaldol reaction instead of dehydration and tautomerism. The reaction at 450℃ in water with a density of 0.1g/cm^3 produced glycol acid with a yield of 89%. We also confirmed glycol aldehyde reacted into glycol acid by Cannizzaro reaction.The reaction rate was estimated as several tens msec, indicating that small reactor is required to enable industrial processes. We showed that the remained research theme are reaction conditions for conversion to glycol acid, reaction of concentrated reactants for industrial process, and utilization of heat from other industry.We, further, estimated solvent effect on reaction time and the possibility of a new synthesis method for sugar, cellulose, amino acids, and lignin, using micro-reactors.
我们研究了糖在超临界水中的化学合成,重点研究了乙二醇酸作为生物可降解材料。本研究对乙二醇醛的回收工艺条件进行了考察,首先分析了乙二醇微反裂解过程。乙二醇经逆转醛反应分解成红色,然后是乙二醇醛。乙二醇醛通过互变异构转化为果糖,最后分解为甘油醛和丙酮醛。我们利用微型反应器估算了反应速率及其对温度的依赖关系,发现较高的温度和较低的水浓度促进了后醛醇反应,而不是脱水和互变异构。在浓度为0.1g/cm~3的水中,反应温度为450℃,生成乙二醇酸,产率为%。我们还通过Cannizzaro反应证实了乙二醇醛反应生成乙二醇酸,反应速度估计为几十毫秒,这表明工业化生产需要小型反应器。研究内容包括乙二醇酸转化为乙二醇酸的反应条件、工业过程中浓缩物的反应以及其他工业余热的利用,并估算了溶剂对反应时间的影响,以及利用微反应器合成糖、纤维素、氨基酸和木质素的新方法的可能性。

项目成果

期刊论文数量(18)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Takafumi Sato, Gaku Sekiguchi, Motofumi Saisu, Masaru Watanabe, Tadafumi Adschiri, Kunio Arai: "Dealkylation and Rearrangement Kinetics of 2-Isopropylphenol in Supercritical Water"Ind. Eng. Chem. Res.. 41(3). 3124-3130 (2002)
Takafumi Sato、Gaku Sekiguchi、Motofumi Saisu、Masaru Watanabe、Tadafumi Adschiri、Kunio Arai:“超临界水中 2-异丙基苯酚的脱烷基化和重排动力学”Ind。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
Mitsuru Sasaki, Kohtaro Goto, Kiyohiko Tajima, Tadafumi Adschiri, Kunio Arai: "Rapid and selective retro-aldol condensation of glucose to glycolaldehyde in supercritical water"Green Chemistry. 4(3). 285-287 (2002)
Mitsuru Sasaki、Kohtaro Goto、Kiyohiko Tajima、Tadafumi Adschiri、Kunio Arai:“在超临界水中葡萄糖与乙醇醛的快速选择性逆羟醛缩合”绿色化学。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
Mitsuru Sasaki, Tadafumi Adschiri, Kunio Arai: "Fractionation of sugarcane bagasse by hydrothermal treatment"Bioresource Technology. 86. 301-304 (2003)
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  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
Low-temperature catalytic gasification of lignin and cellulose with a ruthenium catalyst in supercritical water
  • DOI:
    10.1021/ef034026y
  • 发表时间:
    2004-03-01
  • 期刊:
  • 影响因子:
    5.3
  • 作者:
    Osada, M;Sato, T;Arai, K
  • 通讯作者:
    Arai, K
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