• 대한화학회지
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• 제16권5호
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• pp.290-297
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• 1972

메탄올(95%) 용매내 $0{\sim}40^{\circ}C$에서 푸르푸랄, 5-메틸 및 5-브로모푸르푸랄의 알코올성 수산화칼륨에 의한 Cannizzaro 반응은 4차반응이며 푸르푸랄은 5-메틸푸르푸랄보다 3배, 5-브로모푸르푸랄은 푸르푸랄보다 10배 빠르게 진행된다. 그리고 이 반응에서 푸르푸랄, 5-메틸푸르푸랄, 5-브로모푸르푸랄의 활성화에너지는 각각 10.46 Kcal/mole, 16.27 Kcal/mole, 9.62 Kcal/mole이며 ${\Delta}H^{\neq}$ 와 ${\Delta}S^{\neq}$를 계산한 바 5-브로모푸르푸랄, 푸르푸랄, 5-메틸푸르푸랄의 순으로 증가 되었다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제61권4호
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• pp.561-569
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• 2023

푸르푸랄(furfural)은 리그노셀룰로오스 바이오매스(lignocellulose biomass)의 헤미셀룰로오스(hemicellulose) 성분 중 하나인 자일로스(xylose)로부터 생산되는 플랫폼 화학물질이다. 푸르푸랄은 페놀류 화합물이나 바이오 연료 등의 중요한 원료로 사용될 수 있다. 본 연구에서는 푸르푸랄 생산공정에서 일반적으로 사용되는 산 촉매인 황산(sulfuric acid)과 친환경적 촉매인 포름산(formic acid) 두 가지 촉매를 이용하여 회분식 반응 시스템(batch system)에서 자일로스로부터 푸르푸랄을 생산하기 위한 조건을 비교 및 최적화하였다. 자일로스의 초기 농도(10 g/L~100 g/L), 반응 온도(140~200 ℃), 황산 촉매(1~3 wt%), 포름산 촉매(5~10 wt%), 반응 시간에 따라 자일로스로부터 푸르푸랄 수율에 미치는 영향을 조사하였다. 촉매 종류에 따른 최적 조건은 다음과 같았다. 황산 촉매의 경우, 3 wt%의 촉매농도, 50 g/L의 초기 자일로스 농도, 180 ℃의 온도 10분의 반응시간에서 최대 58.97%의 푸르푸랄 수율을 얻었다. 포름산 촉매의 겨우, 5 wt%의 촉매농도, 50 g/L의 초기 자일로스 농도, 180 ℃의 온도, 150분 반응 시간에서 65.32%의 푸르푸랄 수율을 확보하였다.

• 대한화학회지
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• 제21권2호
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• pp.139-148
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• 1977

2-푸르푸랄과 5-알킬-2-푸르푸랄류 가운데 5-메틸-2-푸르푸랄, 5-이소프로필-2-푸르푸랄, 5-삼차부틸-2-푸르푸랄, 5-이소아밀-2-푸르푸랄, 그리고 5-니트로-2-푸르푸랄 등의 옥심 생성반응 속도 정수를 pH 7인 완충용액내 반응온도 15∼$45^{\circ}C$에서 구하였다. 이 반응은 2차반응이며 활성화 에너지는 각각 5.50, 7.22, 7.03, 7.49, 7.78 그리고 4.97 kcal/mole이다. 5-알킬-2-푸르푸랄류에 대하여는 Hammett식이 성립되고 반응온도 15, 25, 35, $45^{\circ}C$에서 반응정수는 각각 2.010, 1.756, 1.541, 1.311 등이 계산되었다.

• Journal of the Korean Wood Science and Technology
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• 제43권1호
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• pp.76-85
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• 2015

본 연구에서는 2단계 산 처리 방법을 이용하여 목질계 바이오매스로부터 푸르푸랄(furfural) 생산 조건을 탐색하고 생성된 푸르푸랄은 XAD-4 resin을 이용하여 회수하였다. 1차 산 처리 촉매로는 옥살산(oxalic acid)과 황산(sulfuric acid)을 사용하였다. 1차 산 처리로부터 얻어진 액상가수분해산물에 포함된 자일로스 농도는 옥살산과 황산 촉매에서 각각 $18.86g/{\ell}$, $19.35g/{\ell}$로 유사한 값을 나타냈다. 반면 올리고머 함량은 황산 촉매에서 높은 값을 나타냈다. 옥살산 전처리와 2차 황산 처리(황산 $0.1m{\ell}$, 90분)의 연속과정에서 최대 55.10%의 푸르푸랄 생산 수율을 나타냈다. 2차 산처리 과정에서 반응시간이 증가할수록 푸르푸랄 생산 수율은 증가하였다. 생성된 푸르푸랄은 XAD-4 resin을 이용하여 대부분 회수하였다.

• Journal of the Korean Wood Science and Technology
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• 제44권5호
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• pp.705-715
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• 2016

본 연구에서는 목질계 바이오매스의 초임계수 처리 후 얻어진 당화액 내 발효저해물질인 퓨란계 화합물(5-hydroxymethylfurfural (5-HMF), 푸르푸랄)을 제거하기 위한 목탄 처리의 효과를 구명하고자 하였으며, 이를 위해 유사 당화액을 제조하고 목탄 투입량 및 처리 시간에 따른 당 및 퓨란계 화합물의 제거율을 계산해 활성탄의 경우와 비교분석하였다. 글루코오스, 자일로오스, 5-HMF, 푸르푸랄이 포함된 유사 당화액에 목탄 또는 활성탄을 0.5, 1, 2, 4, 8, 12% (w/v) 농도로 투입하여 1, 3, 6, 12, 24시간 동안 처리하였다. 처리 결과, 목탄 투입량 및 처리 시간이 증가함에 따라 5-HMF 및 푸르푸랄 제거율이 점차 증가하여 목탄 투입량 8%, 처리 시간 3시간 이상에서는 5-HMF, 푸르푸랄 모두 95% 이상 제거되었으며, 동시에 당의 손실(< 2%)은 거의 없었다. 반면, 활성탄을 처리하였을 경우, 목탄보다 온화한 조건(활성탄 투입량: 8%, 처리 시간: 1시간)에서도 5-HMF 및 푸르푸랄 제거율이 95% 이상이었으나, 글루코오스 및 자일로오스 또한 각각 10% 이상이 제거되었다. 따라서, 결론적으로 당 생산 및 추가적인 당 활용 공정을 고려할 때, 목탄을 이용하는 것이 상대적으로 당화액의 퓨란계 화합물을 효과적으로 제거하고 당 수율을 유지하는 방법으로 판단된다.

• 청정기술
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• 제17권1호
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• pp.31-36
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• 2011

산성, 중성, 염기성의 감마알루미나에 (3-mercaptopropyl) trimethoxysilane (3-MPTMS)를 알루미나 기공 내에 도입하고 30 wt% 과산화수소수를 이용하여 황산기가 결합된 감마알루미나를 합성하였다. 1 M HCl 용액을 이용하여 3-MPTMS의 도입을 좀 더 용이하게 하였다. 합성된 촉매는 자일로즈 탈수화 반응을 통한 푸르푸랄 생성반응에 적용하여 촉매 특성을 분석하였다. 모든 촉매 반응에서 우수한 자일로즈 전환률을 보였고, 황산가가 도입된 촉매가 푸르푸랄의 선택도를 높이는 결과를 보였다.

• 미생물학회지
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• 제21권4호
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• pp.207-212
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• 1983

독성이 있으며 난분해성 색소물질의 일종인 푸르푸랄을 분해할 수 있는 4종의 Gram 음성 세균을 P P. testosteroηi, P. maltophila, Klebsiella pneumoniae 그려고 P. fluorescens로 동정하였다. 이 화합물을 분해 할 때, P. testosteroni와 기타 세 균주의 분해 상승효과와 가능한 분해순서를 manometric technique에 의하여 시도되었다. P.testosteroni가 푸르푸랄을 분해하면, 이때 생성된 미확인 물질 NPS를 P. maltophilai와 K.pneumoniae가 이용하면서 생장하게 되고, 동시에 이때 생성된 2-푸로인산을 분해하여 P. fluorescens가 생장하게 된다. 그러나 NPS와 2-푸로인산플 경쟁적으로 분해함으로써 푸르푸랄의 분해효과를 상승시킨다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제56권5호
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• pp.687-693
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• 2018

바이오매스 가수분해액으로부터 당을 정제하는 동안 발효 저해물질들의 선택적인 제거 및 회수는 목질계 바이오매스로부터 바이오 알코올을 생성하는 전체 공정의 경제적 효율성을 높일 수 있다. 이 연구에서는 에멀젼형 액막계에서 페놀화합물이 없는 모사 바이오매스 가수분해액에 있는 푸란유도체가 초산 추출에 미치는 영향이 조사되었다. 특별한 조작 조건하에서 5분내에 99%이상의 초산을 추출할 수 있었으며, 이 때 푸르푸랄과 5-hydroxymethylfurfural의 추출율은 각각 10%와 4% 내외의 값을 가졌다. 또한, 원료상에 있는 푸란유도체들의 초기 농도가 높을수록 초산의 추출속도는 낮았는데, 푸르푸랄이 5-hydroxymethylfurfural 보다 그 영향이 더 컸다. 따라서, 초산 추출 전에 가수분해액으로부터 푸르푸랄을 우선적으로 제거한다면 에멀젼형 액막법이 보다 경제성이 있는 초산 제거법이 될 것으로 보인다.

• 청정기술
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• 제16권2호
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• pp.95-102
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• 2010

MCM 41, HMS, SBA 15와 같은 메조다공 실리카에 post-synthesis와 co-condensation 방법으로 황산이 결합된 촉매를 제조하였다. 이 메조다공 실리카들을 자일로즈 탈수화반응의 촉매로 사용하여 푸르푸랄을 합성하였으며 관련된 반응특성을 연구하였다. 그 결과, 친환경적 용매인 물을 사용한 경우에도 양호한 전환율과 선택도를 얻을 수 있었다. 아울러 실리카 표면에 황산의 양이 증가할수록 자일로즈의 전환율이 증가하는 것을 알 수 있었고, 동일한 반응 조건에서 다른 고체산 촉매인 제올라이트와 감마알루미나를 사용했을 때 보다 양호한 선택도 결과를 얻었다.

• Journal of the Korean Wood Science and Technology
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• 제43권6호
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• pp.838-850
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• 2015

본 연구에서는 국산 소경 신갈나무를 이용하여 약산 전처리를 실시하고, 당으로부터 변환된 푸르푸랄 및 레불린산의 함량 변화를 평가하였다. 약산 전처리는 반응온도($140-180^{\circ}C$), 반응시간(10-30분), 황산 촉매 농도(0-2%, w/w)에 따라 수행하였고, 전처리 후 액상 내 글루코오스, XMG (자일로오스 + 만노오스 + 갈락토오스), 푸르푸랄, 레불린산의 함량을 측정/분석하였다. 글루코오스는 반응온도의 상승, 반응시간과 황산 촉매 농도의 증가에 의해 그 함량이 높아져 최대 16.02%까지 나타났으나, 황산 촉매 농도 2% (반응온도 $170^{\circ}C$ 이상, 반응시간 20분 이상)에서 함량이 감소하였다. 한편, XMG 함량은 반응온도의 영향을 크게 받았고, 반응온도와 황산 촉매 농도의 증가에 따라 1.63%까지 감소하 였으며, 반응시간의 증가에 의한 함량변화는 적었다. 푸르푸랄 함량은 반응온도, 반응시간, 황산 촉매 농도 증가에 따라 높아져 초기시료 중량 대비 최대 7.61% (반응온도 $180^{\circ}C$, 반응시간 20분, 1% 황산 촉매 농도)로 나타났으나, 전처리 조건이 최대 푸르푸랄 함량 조건보다 가혹해지면서 감소하는 경향이 발생하였다. 레불린산 함량은 반응온도, 반응시간, 황산 촉매 농도가 증가함에 따라 높아졌고, 특히 반응온도 $170^{\circ}C$ 이상에서 급격한 함량 증가를 확인하였으며, 최대 10.98% (반응온도 $180^{\circ}C$, 반응시간 30분, 2% 황산 촉매 농도)로 나타났다. 반면 황산 촉매를 투입하지 않았을 경우 모든 반응온도, 반응시간 조건에서 푸르푸랄 및 레불린산 함량은 1% 미만으로 나타났다.