Skip to main content
SUPERVISOR
Abdol-Hossein Dabbagh,Alireza Najafi chermahini
عبدالحسین دباغ (استاد مشاور) علیرضا نجفی چرمهینی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Sonia Fatahi
سونیا فتاحی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده شیمی
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1391
The growing demand of fossil fuel resources comes at a time of diminishing reserves of these non-renewable resources. To sustain modern civilization an alternative resource must be found to continue the supply of energy and chemicals. Being renewable, biomass is the only sustainable source of energy and organic carbon. Utilizing straightforward chemical methods, biomass can be transformed into 5-hydroxymethylfurfural (HMF), a platform chemical that can serve as an important intermediate to biofuels and commodity chemicals. 5-HMF is an important bio-sourced intermediate, formed from carbohydrates such as glucose and fructose. This thesis describes the reaction systems for the selective conversion of carbohydrates to HMF. First, acid catalyzed dehydration of glucose to HMF is addressed. Nano-?-Al 2 O 3 -SO 3 H, ?-Al 2 O 3 -SO 3 H catalysts prepared by sulfonation of Nano-?-Al 2 O 3 and ?-Al 2 O 3 were employed for glucose conversion. The basic structures of the prepared catalysts were characterized by BET, TEM, SEM, FT-IR and TGA techniques. The effect of process variables like initial D-glucose concentration (0.025–0.15 g/ml), reaction time (4–12 h), catalyst value (0.015-0.1 g) and reaction temperature (87–150 ?C) on the yield of HMF was examined. Highest yields of HMF (61 %) were obtained using D-glucose (0.05 g/ml), ?-Al 2 O 3 -SO 3 H (0.05 g) at a temperature of 100 ?C, DMSO solvent and reaction time of 12 h. Subsequently, acid catalyzed dehydration of fructose to HMF by Nano-?-Al 2 O 3 -SO 3 H, ?-Al 2 O 3 -SO 3 H is addressed. The effect of process variables like initial fructose concentration (0.025–0.15 g/ml), reaction time (4–15 h), catalyst value (0.015-0.1 g) and reaction temperature (87–150 ?C) on the yield of HMF was examined. Highest yields of HMF (81 %) were obtained using fructose (0.05 g/ml), ?-Al 2 O 3 -SO 3 H (0.05 g) at a temperature of 100 ?C, DMSO solvent and reaction time of 6 h. Finally, dehydration of sugars to HMF was conducted in DMSO, DMF, DMAc and isopropanol as solvents. The substituent effect on coupling constants and chemical shifts of 2-substituted 1, 4-dioxane derivatives was calculated. The relative energies and NMR parameters of axial and equatorial conformers of 2-substituted 1, 4-dioxanes were calculated by density functional theory (DFT/B3LYP) methods using 6-311++G(d,p) basis set. also, the substituent effect on NMR parameters of 2, 3- substituted 1, 4-dioxane derivatives was calculated.The contribution of resonance, hyperconjugation, inductive, steric, hydrogen bonding, electrostatic interaction and anomeric effect influences the NMR parameters.
همزمان با افزایش مصرف سوختهای فسیلی در سالهای اخیر, مقدار این منابع که تجدیدناپذیر نیز هستند در حال کاهش است. برای حفظ تمدن مدرن بشری به یک منبع تجدید پذیر که توانایی تولید سوخت و مواد شیمیایی را داشته باشد نیاز است.یکی از این منابع تجدیدپذیر, زیست توده می باشد که منبعی پایدار از انرژی و مواد کربنی است. با استفاده از روشهای ساده می توان زیست توده را به HMF (5-هیدروکسی متیل فورفورال) که یک حدواسط مهم برای تولید سوخت های زیستی و مواد شیمیایی است تبدیل کرد. HMF که یک حدواسط مهم زیستی است از گلوکز و فروکتوز تولید می شود. این پروژه درباره راه های انتخابی تولید HMF از کربوهیدرات هاست. در ابتدا واکنش آبزادیی گلوکز و تولید HMF با استفاده از کاتالیزورهای اسیدی مد نظر قرار گرفت. ابتدا کاتالیزورهای Nano-?-Al 2 O 3 -SO 3 H و SO 3 H-?-Al 2 O 3 توسط سولفونه کردن Nano-?-Al 2 O 3 و ?-Al 2 O 3 برای تبدیل گلوکز به HMF, تهیه شدند. ساختار کاتالیزورهای تهیه شده با استفاده از تکنیک های TEM, SEM, BET, TGA و FT-IR شناسایی شد. اثر متغیرهای مختلف مثل غلظت اولیه گلوکز (g/ml 15/0-025/0), مقدار کاتالیزور (g 1/0-015/0), زمان واکنش (h 12-4) و دمای واکنش (?C 150-87) بر بازده HMF مورد بررسی قرار گرفت. بالاترین بازده HMF (61%) با استفاده از g/ml 05/0 گلوکز,g 05/0 کاتالیزور SO 3 H-?-Al 2 O 3 , در دمای ?C 100, حلال DMSO و به مدت 12 ساعت به دست آمد. سپس واکنش آبزادیی از فروکتوز برای تولید HMF با استفاده از کاتالیزورهای اسیدی مورد بررسی قرار گرفت. اثر متغیرهای مختلف مثل غلظت اولیه فروکتوز (g/ml 15/0-025/0), مقدار کاتالیزور (g 1/0-015/0), زمان واکنش (h 15-4) و دمای واکنش (?C 150-87) بر بازده HMF مورد بررسی قرار گرفت. بالاترین بازده HMF (81%) با استفاده از g/ml 05/0 فروکتوز,g 05/0 کاتالیزور SO 3 H-?-Al 2 O 3 , در دمای ?C 100, به مدت 6 ساعت و حلال DMSO به دست آمد. در نهایت اینکه برای انجام فرآیند آبزدایی از قندها جهت تولید HMF, از حلال هایی مانند DMSO, DMF, DMAc و ایزوپروپانول استفاده شد. اثرات استخلاف بر ثابت جفت شدن و جابجایی شیمیایی مشتقات 1و4- دی کسان تک استخلافه بررسی شد. انرژی نسبی و پارامترهای NMR برای صورتبندی های محوری و استوایی مشتقات 1و4- دی کسان تک استخلافه در سطح نظری DFT/B3LYP و با استفاده از مجموعه پایه ((d,p 6-311++G محاسبه شد. همچنین اثرات استخلاف بر روی پارامترهای NMR مشتقات مختلف 1و4-دی اکسان دو استخلافه بر اساس روش گفته شده بررسی شد. در نهایت این نتیجه حاصل شد که عواملی مانند رزونانس, فوق مزدوج شدن, اثر القایی, اثرات فضایی, پیوند هیدروژنی, اثرات الکترواستاتیک و اثر آنومری بر پارامترهای NMR تاثیر می گذارند.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی