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1、第21卷第1期燃燒科學與技術Vol.21No.12015年2月JournalofCombustionScienceandTechnologyFeb.2015DOI10.11715/rskxjs.R201404013葡萄糖熱解生成5-羥甲基糠醛機理張陽，陸強，廖航濤，董長青，楊勇平(華北電力大學生物質發(fā)電成套設備國家工程實驗室，北京102206)摘要：利用密度泛函理論，對β-D-吡喃葡萄糖熱解過程中生成HMF的4類(10條)反應路徑進行計算，結果表明，葡萄糖熱解形成HMF的最優(yōu)路徑為類型Ⅱ路徑4，即吡喃葡萄糖單體首先開環(huán)形成鏈式葡萄糖，
2、再經過醛糖向酮糖的異構反應，生成鏈式果糖，鏈式果糖形成呋喃果糖后，依次經歷3次脫水反應，最終形成HMF，該路徑的能壘為262.1,kJ/mol．關鍵詞：葡萄糖；熱解；5-羥甲基糠醛；密度泛函理論中圖分類號：TK6文獻標志碼：A文章編號：1006-8740(2015)01-0089-07MechanismStudyonFormationof5-HydroxymethylFurfuralfromPyrolysisofGlucoseZhangYang，LuQiang，LiaoHangtao，DongChangqing，YangYongpin
3、g(NationalEngineeringLaboratoryforBiomassPowerGenerationEquipment，NorthChinaElectricPowerUniversity，Beijing102206，China)Abstract：Inthisstudy，densityfunctionaltheory(DFT)wasemployedtostudytenpossiblepyrolyticformationpathwaysof5-hydroxylmethylfurfural(HMF)fromglucose，whi
4、chwereclassifiedintofourgroups.Theresultsindicatethatthemostfavorableformationpathwayispathway4,inGroupⅡ.Inthispathway，β-D-glucopyranosefirstlyundergoesring-openingreactiontoproduceacyclicglucose，whichthengoesthroughaldose-ketoseisomeriza-tiontoformacyclicfructose.Theac
5、yclicfructoseisthentransformedintofructofuranose，whichsequentiallyunder-goesthreedehydrationprocessestoproduceHMF.Theoverallenergybarrierofthepathwayis262.1,kJ/mol.Keywords：glucose；pyrolysis；5-hydroxylmethylfurfural；densityfunctionaltheory[6-7]生物質熱解生物油可望成為一種新型的液體燃HMF含量高
6、，其熱解機理也可被纖維素熱解機理[1]料或者化工原料替代化石燃料．對生物質熱解機理借鑒，因此現階段對HMF生成機理的研究主要集中[11-16]的研究為熱解過程提供理論基礎，有助于開發(fā)高品質在葡萄糖方面．[11]的生物油熱解工藝．現有機理研究主要關注于左旋葡在對HMF的生成機理的實驗研究中，Paine等[2-5]聚糖(LG)的生成機理及其二次裂解特性，對其他認為葡萄糖首先進行開環(huán)反應生成鏈式葡萄糖，鏈式產物研究較少．葡萄糖能夠通過兩種異構反應方式生成鏈式果糖，果[2,6-7]HMF是一種重要的呋喃類熱解產物．作為糖再通過半縮醛反應生成呋
7、喃果糖之后經過脫水反[12]基于生物質資源的新型平臺化合物，其規(guī)?；a對應生成HMF．Locas等認為葡萄糖能夠經過開環(huán)[8-10]于生物煉制產業(yè)的發(fā)展具有重要的意義．和脫水反應形成3-脫氧葡糖醛酮，其C2位羰基和在葡萄糖基生物質材料中，葡萄糖熱解產物中C5位羥基進而反應生成五元環(huán)半縮醛中間產物，再收稿日期：2014-02-25．基金項目：國家科技支撐計劃資助項目(2012BAD30B01)；國家自然科學基金資助項目(51106052).作者簡介：張陽（1991—），男，碩士研究生，zhangyang0304@126.com.通訊作
8、者：陸強，男，博士，副教授，qianglu@mail.ustc.edu.cn.·90·燃燒科學與技術第21卷第1期[13]通過脫水反應而最終生成HMF．Jadhav等驗證了的能量最優(yōu)路經，為進一步研究纖維素熱解過程中在水
