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5-甲氧基甲基糠醛

5-甲氧基甲基糠醛或簡稱甲氧基甲基糠醛，英語縮寫MMF，是一種有機化合物，源自糖脫水並隨後與甲醇醚化。[1]這種無色液體可溶於多種溶劑，包括低級醇。該分子是呋喃的衍生物，含有醛和醚（甲氧基甲基）官能團。在智利植物Jaborosa magellanica（茄科）的葉子和根中檢測到了MMF。[2]它具有典型的馬拉斯奇諾櫻桃氣味。[3]MMF可以採用化學催化工藝由多種含碳水化合物的原料（包括糖、澱粉和纖維素）製成，是燃料和化學品的潛在「碳中和」原料。

5-甲氧基甲基糠醛
IUPAC名
5-[(Methoxy)methyl]furan-2-carbaldehyde
5-[(甲氧基)甲基]呋喃-2-甲醛
別名 甲氧基甲基糠醛
5-甲氧基甲基-2-呋喃甲醛
5-甲氧甲基-2-呋喃甲醛
5-甲氧基甲基呋喃-2-甲醛
5-(甲氧基甲基)呋喃-2-甲醛
識別
CAS號 1917-64-2  checkY
PubChem 74711
ChemSpider 67284
SMILES
 
  • O=Cc1oc(cc1)COC
InChI
 
  • 1S/C7H8O3/c1-9-5-7-3-2-6(4-8)10-7/h2-4H,5H2,1H3
性質
化學式 C7H8O3
摩爾質量 140.14 g·mol−1
外觀 無色液體
密度 1140 kg/m3
熔點 -8 °C（265 K）
沸點 109 - 111 °C（271 K）
危險性
主要危害 皮膚刺激/皮膚過敏
相關物質
相關化合物 糠醛
5-羥甲基糠醛
若非註明，所有數據均出自標準狀態（25 ℃，100 kPa）下。

生產

與糠醛的生產相似，MMF可以由己糖（例如葡萄糖和果糖）生產。它是通過己糖脫水和5-羥基甲基糠醛（HMF）醚化形成的。[1]早在1936年，MMF和乙酰丙酸甲酯的批量生產工藝就獲得了專利。[4]Bicker報告了果糖脫水、HMF醚化成MMF以及在甲醇中形成副產物的一級動力學。[5]在240 °C和2秒的停留時間的條件下，MMF的產率為78%，轉化率為99%。在較短的停留時間下，特別是在較低溫度下，觀察到大量的HMF和少量的MMF。隨着停留時間的增加，MMF的量增加，而HMF的量減少，這表明MMF的形成是通過HMF進行的。Brown等人在各種醇中的反應導致了適當的HMF醚和乙酰丙酸酯的形成。[6]測試了從甲醇到2-丁醇的多種伯醇和仲醇。據報道，在甲醇中，與47%乙酰丙酸甲酯組合，MMF的產率為43%。Garves已證明，在180 °C至200 °C的溫度下，醇和強酸催化劑可以在幾分鐘內有效降解纖維素。在甲醇甲基葡萄糖苷中，MMF和乙酰丙酸甲酯加上甲酸甲酯在連續反應中形成，並伴隨着一些腐殖質殘留物。[7]

用途

Yoshida描述了以5-甲氧基甲基糠醛為起始材料合成新型生物質基乙烯基聚合物。[7]HMF和MMF也是液體生物燃料轉化的關鍵分子。HMF和MMF可轉化為多種單烷氧基甲基醚和二烷氧基甲基醚。[8]這些化合物還可以進一步轉化為2,5-二甲基呋喃（DMF）和戊酸生物燃料。[9]MMF的氧化會形成2,5-呋喃二甲酸，有人建議將其作為對苯二甲酸的替代品，用於生產包括聚酯和聚酰胺在內的多種塑料。Gandini對基於呋喃的構建單元在聚合物應用中的潛在應用進行了廣泛的審查。[10]專利表明，MMF可以防止皮革、油漆、食品和織物中[11]真菌的生長，並且MMF作為更廣泛的活性化合物的一部分，可以有效對抗心血管疾病、腦血管疾病、阿爾茨海默病和抑鬱症。[12]在煙草產品中添加MMF和其他烷氧基甲基糠醛已獲得專利，因為它可以充當香料，在煙霧中提供甜味。[3]

歷史

關於MMF的第一篇論文可以追溯到1927年，由Haworth等人發表，他們在試圖推斷蔗糖結構時觀察到了四甲基果糖脫水的產物。[13]早在1936年，一項關於從果糖生產MMF的德國專利就已公佈。[4]後來，Wolfrom等人還從四甲基葡萄糖合成了MMF。這兩種底物在酸性水溶液條件下都表現出高效轉化為MMF。[14]第一個工業應用的要求出現在1960年代。[3][11]

參考資料

  1. ^ 1.0 1.1 van Putten, R-J., van der Waal J.C. de Jong, E., Rasrendra C.B., Heeres, E.J. and de Vries HG. (2011) Furan-based platform chemicals of the future. Dehydration of hexoses as biosustainable product route. Chemical Reviews submitted.
  2. ^ Podesta, Federico; Fajardo, Victor; Freyer, Alan J.; Shamma, Maurice. 5-Methoxymethyl-2-furaldehyde: A Natural Furanoid fromJaborosa Magellanica (Solanaceae) 5-Methoxymethyl-furfural: Ein natürliches Furanoid ausJaborosa magellanica (Colanaceae). Archiv der Pharmazie. 1988, 321 (12): 949. S2CID 86420362. doi:10.1002/ardp.19883211225. 
  3. ^ 3.0 3.1 3.2 Hind, J.D. and Crayton, F.H. (1963) Tobacco flavorants. US 3,095,882
  4. ^ 4.0 4.1 Sprengler, O., Weidenhagen, R. and Korotkyj, B. DE632322 Verfahren zur Herstellung von Alkoxymethylfurfurolen und Lävulinsäurealkylestern
  5. ^ Bicker, M., Kaiser, D., Ott, L. and Vogel, H. (2005) Journal of Supercritical Fluids 36, 118-126.
  6. ^ Brown, D.W., Floyd, A. J., Kinsman, R. G., Roshan-Ali, Y. (19ė82) J. Chem. Tech. Biotechnol. 32, 920-924.
  7. ^ 7.0 7.1 Yoshida, Naoki; Kasuya, Natsuki; Haga, Naoki; Fukuda, Kiyoharu. Brand-new Biomass-based Vinyl Polymers from 5-Hydroxymethylfurfural. Polymer Journal. 2008, 40 (12): 1164. doi:10.1295/polymj.PJ2008170  . 
  8. ^ Gruter, G.J., de Jong, E. (2009) Biofuels Technol., 1, 11-17; Gruter G-J.M., Dautzenberg, F. W.O. patent 2007/104515, 2007; Gruter G-J.M., Dautzenberg, F. E.P. patent 1,834,950, 2007; Gruter G-J.M., de Jong, E. W.O. patent 2009/141166, 2009; Gruter G-J.M., de Jong, E. E.P. patent 2128227, 2009; Gruter G-J.M., E.P. patent 2034005, 2009; Gruter G-J.M. U.S. Patent 2010212218, 2010.
  9. ^ Bond J.Q, Martin Alonso, D. Wang, D, West, R.M, Dumesic. J.A. (2010) Integrated catalytic conversion of g-valerolactone to liquid alkanes for transportation fuels. Science 1110-1114: Huber, G.W, Iborra, S, Corma, A. (2006) Synthesis of transportation fuels from biomass: Chemistry, catalysts, and engineering. Chemical Reviews, 106 (9), 4044-4098.
  10. ^ Gandini, A., Belgacem, N.M. Prog. Polym. Sci., 1997, 22, 1203-1379; Gandini, A., Silvestre, A.J.D., Pascoal Neto, C. Sousa, A.F., Gomes, M. J. Pol. Sci.: Part A: Pol. Chem., 2009, 47, 295–298; Gandini, A. Pol. Chem. 1, 245-251.
  11. ^ 11.0 11.1 Constantin, J.M., Humphreys, T.W. Lange, H.B. Shew, D. and Wagner, J.R. (1963) US. Patent 3,080,279, Mar. 5, 1963.
  12. ^ Tashiro, R and Pater R.H. 1996 Compositions and method of treating cardio, cerebro-vascular and alzheimers diseases and depression. US5589182
  13. ^ Haworth, W.N., Hirst, E.L. Nicholson, V.S. (1927) J. Chem. Soc. 1513.
  14. ^ Wolfrom, M. L., Wallace, E. G., Metcalf, E. A. (1942) J. Am. Chem. Soc. 64, 265-269.
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