纤维素是一种储量非常丰富的可持续资源,但由于纤维素的顽固性和异质性,在高产率下转化为5-HMF而被利用是困难的。近年来,研究表明Br（?）nsted酸和Lewis,酸性催化剂在纤维素催化制备5-HMF串联反应的不同步骤中分别起到了不同的催化作用,但过量的Br（?）nsted酸或Lewis酸均会导致5-HMF的产率降低。因此,对双酸性催化剂的双酸比例进行优化十分关键。本文设计了兼具Br（?）nsted酸性与Lewis酸性基团,且具有不同B/L酸性的双酸性离子液体（ILs）和双酸性低共熔溶剂（DES）用于纤维素转化为5-HMF的反应。通过量化计算预测不同B/L酸配比的离子液体的Br（?）nsted酸和Lewis酸强度;基于SMD溶剂化模型和前线轨道理论预测不同B/L酸配比的催化剂在溶剂条件下的催化活性,缩短催化剂开发周期和成本,为串联反应中协同催化剂的定向设计提供了一种重要的理论和实践筛选方法。将从以下几个方面对本文的研究内容进行具体介绍:1、利用量子化学方法,基于密度泛函理论对反应物、催化剂和由反应物及催化剂构成的催化体系进行结构优化和频率计算,从而保证以下计算都在最稳定体系下进行。计算不同B/L酸配比催化剂的稳定化能预测催化剂的Br（?）nsted酸强度;计算不同B/L酸配比催化剂的最低未占据轨道能量预测Lewis酸强度。以纤维二糖为模型化合物,葡萄糖和果糖为串联反应中各分步的反应物,根据前线轨道理论和SMD溶剂化模型计算不同反应步骤中各催化体系在溶剂条件下的前线轨道能量差,从而预测各催化剂的催化活性。利用能量跨度理论对不同B/L酸配比的离子液体的催化性能进行了预测,性能强弱结果如下:[（HSO3-P）2im]Zn Cl3>[（HSO3-P）2im]Zn3Cl7>[（HSO3-P）2im]Zn2Cl5>[HSO3-Pmim]Zn2Cl5>[HSO3-Pmim]Zn3Cl7>[HSO3-Pmim]Zn Cl3>[（HSO3-P）2im]Cl>[HSO3-Pmim]Cl>Zn Cl2。2、制备了六种不同B/L酸配比的Br（?）nsted–Lewis双酸性离子液体,并利用FT-IR、ESI-MS对离子液体的结构进行了表征,再通过吡啶红外光谱对不同B/L酸配比的离子液体的Br（?）nsted酸性和Lewis酸性及酸强度进行表征。以纤维二糖为模型化合物,研究在相同条件下不同B/L酸强度的催化剂对5-HMF的收率的影响,结果表明,[（HSO3-P）2im]Zn Cl3对反应催化效果最好,5-HMF收率为65.66%,实验结果与预测结果基本一致,验证了理论计算的准确性。并且考察了反应温度和时间、溶剂用量、催化剂用量等因素对5-HMF收率的影响。3、以氯化胆碱、柠檬酸和氯化锌以不同比例混合,制备了不同Br（?）nsted酸和Lewis酸强度的氯化胆碱/柠檬酸·氯化锌Br（?）nsted–Lewis双酸性低共熔溶剂。以纤维二糖为纤维素模型化合物,考察不同B/L酸强度的低共熔溶剂催化作用下5-HMF的收率。结果表明,当摩尔比为氯化胆碱:柠檬酸:氯化锌=2:1:2时,形成的低共熔溶剂的催化效果最好,5-HMF收率为36.68%。并且考察了反应温度和时间、溶剂用量、氯化锌用量和催化剂用量对5-HMF收率的影响。