由于近年来航空技术的飞速发展,容量有限的飞行器所使用的高能量密度燃料受到了广泛的关注。为了满足新一代先进航空燃料的需求,许多研究人员尝试开发燃烧热值高、凝固点低的高能量密度燃料。高能量密度燃料与常规燃料相比,最显著的特点是密度较高以及体积热值较大,不改变飞行器油箱容积即可提供更远的飞行距离和更大的承载能力。高性能燃料通常由石油基原料制备而来,然而鉴于世界人口增长和发展中国家希望模仿过去采用的能源密集型增长战略,这一趋势显然是不可持续的。开发喷气和柴油燃料的可持续替代品应对日益加剧的能源危机是一个积极的研究领域,生物质作为一种可再生的经济环保型能源,近年来国内外学者对其展开了越来越广泛的研究。大量的研究结果表明,木质纤维素类生物质被认为是一种非常重要的且用途广泛的生物质来源。由此看来,高性能燃料不仅仅可以从石油基制备得来,从生物基原料出发也成为了一种新的方向。可再生生物质资源取代化石能源,成为未来合成航空燃料的原材料,是顺应时代发展的必然趋势。燃料的能量密度和分子结构有直接关系,支链烷烃、环烷烃、多环化合物及多小环化合物都是高张力化合物且张力逐步提升,提高其燃料的燃烧热值。本文研究了三种生物质平台化合物催化转化为高密度燃料的具体路径:1)以长叶烯为原料通过Simmons-Smith反应生成长叶烯环丙烷化合物,三元环的引入可以加强长叶烯等柔性化合物的刚性,环张力明显增大,是一种潜在的高密度航空燃料;2)利用2-环戊烯酮做原料通过二聚反应或光催化反应合成双环戊烯酮,双环戊烯酮再通过黄鸣龙还原法高效合成航空燃料JP-10,降低目前JP-10的生产成本,实现了生物质能源的广泛利用;3)以β-石竹烯异构饱和烃为原料在氯铝酸型离子液体催化剂作用下,异构生成多种烷基金刚烃的混合物,金刚烷母体分子紧密的结构使其具有较高的密度和较大的分子张力能,良好的低温性能满足酷寒等恶劣工作环境的需要,符合高密度燃料的性能要求。