該研究聚焦于從生物質中合成生物基分子，以提供一種對石化衍生產品可持續(xù)的替代方案。5-羥甲基糠醛（HMF）作為從生物質中獲取的高附加值化學品，在燃料添加劑、聚合物及工業(yè)化學品合成中具有重要應用。然而，HMF 的生產面臨諸多挑戰(zhàn)，如副產品形成會降低產率和選擇性。為解決這些問題，研究者們開發(fā)了雙相間歇釜式反應工藝或連續(xù)反應系統(tǒng)，抑制不需要的副產品的形成。本文則進一步探索了在連續(xù)流動微反應器中使用萜類和萜類化合物作為溶劑，實現從葡萄糖到 HMF 的高效轉化，這不僅響應了對可持續(xù)化學工藝的迫切需求，還可能為生物質基化學品的生產開辟新的途徑。

該研究旨在探討將微反應器與雙相體系相結合，利用AlCl?和HCl從葡萄糖連續(xù)生產HMF的潛力。為此，我們測試了三種溶劑：甲基異丁基酮（MIBK，一種經典溶劑）、香芹酚以及香芹酚：百里酚混合物。這三種溶劑是根據COSMO-RS方法，基于它們在HMF無限稀釋條件下的活度系數以及相對較低的粘度和熔點等理化性質篩選出來的，這些性質使其更適合在微反應器中使用。

在連續(xù)流動微反應器（圖1）中，以HCl和AlCl?為催化劑，進行葡萄糖轉化為HMF的反應。首先，進行單相水相實驗，評估溫度（140~180 °C）的影響，AlCl?和HCl的濃度固定為40 mM。在此階段，停留時間（τ）在2~12 min之間變化。隨后，基于COSMO-RS模擬結果，在先前研究的條件下進行雙相實驗，以考察溶劑對葡萄糖轉化為HMF的影響。此外，利用優(yōu)化的反應萃取體系，分析了路易斯酸/布朗斯臺德酸催化劑比例（AlCl?/HCl，0.5~2）的影響。

圖 1. 葡萄糖連續(xù)雙相合成 HMF 的毛細管微反應器系統(tǒng)示意圖。

該研究證明了將萜類化合物基溶劑與AlCl3/HCl催化劑相結合，在連續(xù)流動微反應器中可持續(xù)高效生產HMF的可行性。這一成果不僅為HMF的生產提供了新的思路，也為生物質基化學品的綠色生產樹立了典范。未來的研究方向可能包括進一步優(yōu)化反應條件以提高HMF產率、降低成本，以及探索新型催化劑和溶劑體系以增強反應的選擇性和效率。此外，將該技術擴展到大規(guī)模生產也是一個值得期待的方向，以實現生物質資源的高效利用和可持續(xù)發(fā)展。

Green production of 5-hydroxymethylfurfural (HMF) in biphasic continuous microreactor using terpenoid-based solvents（2025）

https://doi.org/10.1016/j.cej.2025.164077