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利用可再生的生物质生产高附加值化工产品，对于缓解资源危机、减少温室气体排放具有重要意义。5-羟甲基糠醛（HMF）作为一种重要的生物基平台化合物，可替代多种石油基化学品，应用潜力巨大。本文针对离子液体中葡萄糖和纤维素制备HMF的过程，围绕葡萄糖脱水动力学、催化剂配位结构影响、卤素阴离子作用机制等基础科学问题展开了系统研究。以CrCl3·6H2O为催化剂，优化了葡萄糖在1-烯丙基-3-甲基咪唑氯盐（[Amim]Cl）中制备HMF的反应工艺参数。在葡萄糖初始浓度10wt.%、反应温度373K、催化剂加入量6mol%、反应时间4h的条件下，可获得62.5%的HMF收率。以水为稀释剂，利用萃取方法实现了HMF的分离。考察了催化体系的循环利用，发现催化活性随循环次数的增加而逐渐降低。研究了CrCl3/[Amim]Cl体系中葡萄糖转化的动力学。结果显示，葡萄糖分子的反应级数为2，催化中心Cr（Ⅲ）的反应级数为1，反应的活化能为134.9kJ·moL-1。基于此，提出了单核Cr（Ⅲ）催化、两个葡萄糖分子参与的葡萄糖异构化机理，并建立了相应的反应动力学模型。通过引入碱性化合物，考察了Cr（Ⅲ）的配位结构对催化活性的影响。结果表明，添加少量碱性化合物可提高葡萄糖转化为HMF的收率，但进一步增大碱性化合物添加量却可抑制催化活性。考察了离子液体的卤素阴离子对葡萄糖转化过程的影响规律。研究发现，果糖制备HMF的收率随卤素阴离子的变化关系为Br-> Cl-> I-；而以葡萄糖为原料的规律则为Cl-> Br-> I-。向阴离子为Br-的体系添加N,N-二甲基乙酰胺（DMAc），可使葡萄糖制备HMF的收率达到78%的最高值。分析表明，添加DMAc可使反应体系碱度增加，因此提出卤素阴离子既作为碱促进葡萄糖异构化，又作为“亲核试剂”推动果糖脱水生成HMF的作用机制。优化了纤维素一步制备HMF的反应工艺，在纤维素初始浓度10wt.%、反应温度413K、催化剂加入量15mol%、反应时间20min的条件下，可获得52.1%的HMF收率。考察了卤素阴离子和DMAc对纤维二糖和纤维素转化制备HMF的影响。结果显示，纤维二糖在[Amim]Br-DMAc体系转化为HMF的收率最高，而纤维素仅能在含[Amim]Cl的体系溶解并发生转化。因此，卤素阴离子的碱性和离去能力对纤维素的转化也至关重要。