双相萃取5-羟甲基糠醛溶剂筛选的多尺度模拟与实验研究(Green Chem. 2020)

可再生的木质纤维素生物质衍生平台化学品，如糠醛和5-羟甲基糠醛（HMF），为未来的聚合物、精细化学品和药物提供了非常有希望的合成途径。副反应严重抑制水相中果糖脱水产生的HMF产量，但通过将HMF从反应水相中提取到有机相中可以将副反应降至最低。不过理想溶剂的筛选是非常重要的。

为了提高溶剂筛选效率，特拉华大学的研究人员最近将AMS软件中COSMO-RS理论预测与靶向实验相结合，研究果糖脱水反应中HMF的提取。使用COSMO-RS中的ADFCRS-2018数据库，首次预测了298 K和423 K（代表性木质纤维素生物质反应温度）下所有潜在“水-溶剂”对的“水-有机”液-液平衡。当存在混溶间隙时，利用平衡相组成，对果糖脱水反应中遇到的HMF、乙酰丙酸（LA）和甲酸（FA）的logP初始化计算。

实验测量了多个同系物系列溶剂的分配系数，以评价COSMO-RS预测的准确性。典型误差因子在2以内，表明该方法非常适合于筛选。首次在原位测定了这些物种的高温分配系数。这项研究确定了新型高效萃取剂，如取代胺和苯酚，用于HMF的反应萃取。经过实验验证，其分配系数比传统萃取剂提高了一个数量级。其他标准，如溶剂热稳定性，反应性和毒性，也进行了评估，更多细节，请参考原文。

参考文献：Zhaoxing Wang, Souryadeep Bhattacharyya and Dionisios G. Vlachos, Solvent selection for biphasic extraction of 5-hydroxymethylfurfural via multiscale modeling and experiments, Green Chem., 2020,22, 8699-8712