[go: up one dir, main page]

CN111087371A - 一种2,5-呋喃二甲醛的光催化合成方法 - Google Patents

一种2,5-呋喃二甲醛的光催化合成方法 Download PDF

Info

Publication number
CN111087371A
CN111087371A CN201911303030.9A CN201911303030A CN111087371A CN 111087371 A CN111087371 A CN 111087371A CN 201911303030 A CN201911303030 A CN 201911303030A CN 111087371 A CN111087371 A CN 111087371A
Authority
CN
China
Prior art keywords
synthesis method
photocatalytic
light source
hydroxymethylfurfural
furandicarboxaldehyde
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201911303030.9A
Other languages
English (en)
Inventor
吕红金
张默
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Beijing Institute of Technology BIT
Original Assignee
Beijing Institute of Technology BIT
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Beijing Institute of Technology BIT filed Critical Beijing Institute of Technology BIT
Priority to CN201911303030.9A priority Critical patent/CN111087371A/zh
Publication of CN111087371A publication Critical patent/CN111087371A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D307/00—Heterocyclic compounds containing five-membered rings having one oxygen atom as the only ring hetero atom
    • C07D307/02—Heterocyclic compounds containing five-membered rings having one oxygen atom as the only ring hetero atom not condensed with other rings
    • C07D307/34—Heterocyclic compounds containing five-membered rings having one oxygen atom as the only ring hetero atom not condensed with other rings having two or three double bonds between ring members or between ring members and non-ring members
    • C07D307/38—Heterocyclic compounds containing five-membered rings having one oxygen atom as the only ring hetero atom not condensed with other rings having two or three double bonds between ring members or between ring members and non-ring members with substituted hydrocarbon radicals attached to ring carbon atoms
    • C07D307/40—Radicals substituted by oxygen atoms
    • C07D307/46—Doubly bound oxygen atoms, or two oxygen atoms singly bound to the same carbon atom

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Catalysts (AREA)

Abstract

本发明涉及一种2,5‑呋喃二甲醛的光催化合成方法，属于光催化有机化学合成技术领域。常温下空气氛围中，将5‑羟甲基糠醛和MAPbBr3加到有机溶剂中，发光二极管(LED)光源照射下搅拌，将5‑羟甲基糠醛氧化得到2,5‑呋喃二甲醛；其中，所述LED光源的波长为400～540nm。所述方法中反应原料、溶剂廉价易得，催化剂易于制备。反应时只需在常温下空气中即可将HMF光催化氧化为DFF。

Description

一种2,5-呋喃二甲醛的光催化合成方法
技术领域
本发明涉及一种2,5-呋喃二甲醛的光催化合成方法，属于光催化有机化学合成技术领域。
背景技术
近年来，由可再生原料生产增值化学品引起了极大的关注。作为重要的可再生碳原料，生物质或生物质衍生中间体的有效转化和利用将在解决能源，生态和环境问题方面发挥关键作用。大量的努力集中在选择性氧化5-羟甲基糠醛(HMF)上，该化合物通过C6碳水化合物的脱水而广泛产生，成为有价值的平台化学品，HMF的氧化产物之一为2,5-呋喃二甲醛(DFF)。目前有关5-羟甲基糠醛氧化时使用的催化剂包括均相锰和钴盐催化剂(Adv.Synth.Catal.,2001,343,102-111)，以及碳或铝负载的金(Au)、铂(Pt)和钯(Pd)热催化剂(ChemPlusChem,2012,77,259–272；Chem.Rev.,2016,116,1540-1599)，但是这些催化剂大多数都需要加压氧气，高温或添加贵金属辅助催化剂。因此需要寻求一种反应条件温和的催化氧化HMF的方法。
钙钛矿是一类具有高产率，高单分散性，宽发射光谱范围和可调节发射光谱的纳米材料。同时，混合有机-无机钙钛矿，特别是MAPbBr3，由于其出色的光伏特性，例如高光子吸收效率，出色的载流子寿命等，成为用于高性能光伏器件的有前途的材料。选择MAPbBr3作为光催化剂用于氧化HMF生成DFF反应中目前尚无相关报道。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种2,5-呋喃二甲醛的光催化合成方法，所述方法采用MAPbBr3作为光催化剂，在发光二极管(LED)光源照射下将5-羟甲基糠醛氧化为2,5-呋喃二甲醛。
为实现上述目的，本发明的技术方案如下。
一种2,5-呋喃二甲醛的光催化合成方法，所述方法步骤如下：
常温下空气氛围中，将5-羟甲基糠醛和MAPbBr3加到有机溶剂中，发光二极管(LED)光源照射下搅拌，将5-羟甲基糠醛氧化得到2,5-呋喃二甲醛；其中，所述LED光源的波长为400～540nm。
优选的，所述5-羟甲基糠醛、MAPbBr3和有机溶剂的用量比为0.1～1mmol：8～80mg：10mL。
优选的，反应温度为15～25℃，反应时间为2～10h。
优选的，所述有机溶剂为乙腈。
优选的，所述LED光源为蓝光。
有益效果
本发明所述方法中反应原料、溶剂廉价易得，催化剂易于制备。反应时只需在常温下空气中即可将HMF光催化氧化为DFF。进一步，通过优化反应条件可实现5-羟甲基糠醛100％的转化率，2,5-呋喃二甲醛选择性超过90％，总碳收率达到96％以上。
附图说明
图1为实施例1中HMF的转化率和产物选择性随时间的变化关系图。
图2为实施例1中不同反应时间下所得溶液的液相色谱图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步详细的说明。
以下实施例中，液相色谱分析方法为：反应期间每两小时收集一次1毫升反应生成的溶液，使用配备Aminex HPX-87H 300mm×7.8mm色谱柱的Shimadzu LC-20A液相色谱仪(LC)进行分析(pH＝2.0，硫酸水溶液)，使用市售样品在校准后根据峰面积计算化合物定量。
实施例1
15℃下空气氛围中，将0.5mmol的5-羟甲基糠醛和40mg的MAPbBr3加到装有10mL乙腈的光催化反应瓶中，LED(波长450nm)光源照射下搅拌10h，得到终产物。
不同反应时间下HMF的转化率和产物选择性随时间的变化关系如图1所示，结果表明：HMF转化率随着反应时间的增加而逐渐增加，而DFF的收率先增加然后降低。反应2h后，DFF的最高选择性达到100％。随着反应的进行，DFF的选择性略有降低，这是因为小部分DFF转化为2-甲酰基-呋喃-2-甲酸(FFCA)。当反应进行10h时，HMF转化率达到100％，DFF的选择性为90±1.2％，FFCA的选择性为6.45±0.3％。
不同反应时间下所的溶液的液相色谱结果如图2所示，结果表明：随着时间的推移，终产物中HMF的含量下降，DFF的含量上升，表明HMF向DFF的转化。反应10h后，HMF的信号消失，而DFF的信号升至最大值，表明HMF完全转化。
实施例2
15℃下空气氛围中，将0.1mmol的5-羟甲基糠醛和8mg的MAPbBr3加到装有10mL乙腈的光催化反应瓶中，LED(波长400nm)光源照射下搅拌10h，得到终产物。终产物中DFF的产率为86.18％。
实施例3
15℃下空气氛围中，将1mmol的5-羟甲基糠醛和80mg的MAPbBr3加到装有10mL乙腈的光催化反应瓶中，LED(波长540nm)光源照射下搅拌10h，得到终产物。终产物中DFF的产率为72％。
实施例4
本实施例中，有机溶剂为N-N二甲基甲酰胺，其余同实施例2。
经液相色谱分析可知，终产物中含有DFF。
实施例5
本实施例中，有机溶剂为二氯甲烷，其余同实施例3。
经液相色谱分析可知，终产物中含有DFF。
对比例1
15℃下空气氛围中，将0.5mmol的5-羟甲基糠醛和40mg的MAPbBr3加到装有10mL乙腈的光催化反应瓶中，黑暗条件下搅拌10h。
经液相色谱分析可知，HMF转化率的转化率为0，DFF的选择性为0。
对比例2
15℃下空气氛围中，将0.5mmol的5-羟甲基糠醛加到装有10mL乙腈的光催化反应瓶中，LED(波长450nm)光源照射下搅拌10h。
经液相色谱分析可知，HMF转化率的转化率为0.05％，DFF的选择性为36.6％。
综上所述，发明包括但不限于以上实施例，凡是在本发明的精神和原则之下进行的任何等同替换或局部改进，都将视为在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种2,5-呋喃二甲醛的光催化合成方法，其特征在于：所述方法步骤如下：
常温下空气氛围中，将5-羟甲基糠醛和MAPbBr3加到有机溶剂中，LED光源照射下搅拌，将5-羟甲基糠醛氧化得到2,5-呋喃二甲醛；其中，所述LED光源的波长为400～540nm。
2.如权利要求1所述的一种2,5-呋喃二甲醛的光催化合成方法，其特征在于：所述5-羟甲基糠醛、MAPbBr3和有机溶剂的用量比为0.1～1mmol：8～80mg：10mL。
3.如权利要求1所述的一种2,5-呋喃二甲醛的光催化合成方法，其特征在于：反应温度为15～25℃，反应时间为2～10h。
4.如权利要求1所述的一种2,5-呋喃二甲醛的光催化合成方法，其特征在于：所述有机溶剂为乙腈。
5.如权利要求1所述的一种2,5-呋喃二甲醛的光催化合成方法，其特征在于：所述LED光源为蓝光。
CN201911303030.9A 2019-12-17 2019-12-17 一种2,5-呋喃二甲醛的光催化合成方法 Pending CN111087371A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911303030.9A CN111087371A (zh) 2019-12-17 2019-12-17 一种2,5-呋喃二甲醛的光催化合成方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911303030.9A CN111087371A (zh) 2019-12-17 2019-12-17 一种2,5-呋喃二甲醛的光催化合成方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN111087371A true CN111087371A (zh) 2020-05-01

Family

ID=70395057

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201911303030.9A Pending CN111087371A (zh) 2019-12-17 2019-12-17 一种2,5-呋喃二甲醛的光催化合成方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111087371A (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113387911A (zh) * 2021-06-11 2021-09-14 中国科学技术大学 光催化5-羟甲基糠醛脱氢制备2,5-呋喃二甲醛的方法
CN114478445A (zh) * 2022-01-30 2022-05-13 中国石油大学(北京) 一种生物质基呋喃化合物光催化氧化重整的方法
CN116474823A (zh) * 2023-04-26 2023-07-25 昆明理工大学 一种2,6-二溴蒽醌的应用
CN116603545A (zh) * 2023-04-19 2023-08-18 山东大学 一种CSB/rGO复合光催化剂及其制备方法与应用

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20120059178A1 (en) * 2009-05-14 2012-03-08 Archer Daniels Midland Company Oxidation of furfural compounds
CN105968075A (zh) * 2016-05-24 2016-09-28 浙江师范大学 一种光催化氧化hmf制备dff的方法
CN106279080A (zh) * 2016-08-03 2017-01-04 天津工业大学 一种5‑羟甲基糠醛光催化制备2,5‑呋喃二甲酸的方法
CN109748894A (zh) * 2017-11-08 2019-05-14 奥为（天津）环保科技有限公司 一种制取2,5-呋喃二甲醛的方法
CN110302842A (zh) * 2019-06-06 2019-10-08 广东工业大学 一种二硫化钨/甲脒铅溴酸盐复合光催化剂及其制备方法和应用

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20120059178A1 (en) * 2009-05-14 2012-03-08 Archer Daniels Midland Company Oxidation of furfural compounds
CN105968075A (zh) * 2016-05-24 2016-09-28 浙江师范大学 一种光催化氧化hmf制备dff的方法
CN106279080A (zh) * 2016-08-03 2017-01-04 天津工业大学 一种5‑羟甲基糠醛光催化制备2,5‑呋喃二甲酸的方法
CN109748894A (zh) * 2017-11-08 2019-05-14 奥为（天津）环保科技有限公司 一种制取2,5-呋喃二甲醛的方法
CN110302842A (zh) * 2019-06-06 2019-10-08 广东工业大学 一种二硫化钨/甲脒铅溴酸盐复合光催化剂及其制备方法和应用

Non-Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
DIMITRIOS A.GIANNAKOUDAKIS 等: "Additive-free photo-assisted selective partial oxidation at ambient conditions of 5-hydroxymethylfurfural by manganese (IV) oxide nanorods", 《APPLIED CATALYSIS B: ENVIRONMENTAL》 *
HAOWEI HUANG 等: "Efficient and Selective Photocatalytic Oxidation of Benzylic Alcohols with Hybrid Organic–Inorganic Perovskite Materials", 《ACS ENERGY LETT.》 *
MO ZHANG 等: "Selective Valorization of 5-Hydroxymethylfurfural to 2,5-Diformylfuran Using Atmospheric O2 and MAPbBr3 Perovskite under Visible Light", 《ACS CATAL.》 *
STEFAN SCHÜNEMANN 等: "A CsPbBr3/TiO2 Composite for Visible-Light-Driven Photocatalytic Benzyl Alcohol Oxidation", 《CHEMSUSCHEM》 *
VALERIO ADINOLFI 等: "The Electrical and Optical Properties of Organometal Halide Perovskites Relevant to Optoelectronic Performance", 《ADV. MATER.》 *

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113387911A (zh) * 2021-06-11 2021-09-14 中国科学技术大学 光催化5-羟甲基糠醛脱氢制备2,5-呋喃二甲醛的方法
CN114478445A (zh) * 2022-01-30 2022-05-13 中国石油大学(北京) 一种生物质基呋喃化合物光催化氧化重整的方法
CN114478445B (zh) * 2022-01-30 2024-04-19 中国石油大学(北京) 一种生物质基呋喃化合物光催化氧化重整的方法
CN116603545A (zh) * 2023-04-19 2023-08-18 山东大学 一种CSB/rGO复合光催化剂及其制备方法与应用
CN116603545B (zh) * 2023-04-19 2025-10-03 山东大学 一种CSB/rGO复合光催化剂及其制备方法与应用
CN116474823A (zh) * 2023-04-26 2023-07-25 昆明理工大学 一种2,6-二溴蒽醌的应用

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Bao et al. Photocatalytic selective oxidation of HMF coupled with H2 evolution on flexible ultrathin g-C3N4 nanosheets with enhanced N–H interaction
Li et al. Recent advances in the photocatalytic conversion of biomass-derived furanic compounds
CN111087371A (zh) 一种2,5-呋喃二甲醛的光催化合成方法
Zhou et al. Highly selective photocatalytic oxidation of biomass-derived chemicals to carboxyl compounds over Au/TiO 2
Saha et al. Porphyrin-based porous organic polymer-supported iron (III) catalyst for efficient aerobic oxidation of 5-hydroxymethyl-furfural into 2, 5-furandicarboxylic acid
CN110102350B (zh) 用于氧化合成2,5-呋喃二甲酸的催化剂及其制备方法和应用
Kumar et al. Rose-like Bi2WO6 nanostructure for visible-light-assisted oxidation of lignocellulose-derived 5-hydroxymethylfurfural and vanillyl alcohol
CN109896938B (zh) 一种制备2,5-己二酮的方法
CN113387911A (zh) 光催化5-羟甲基糠醛脱氢制备2,5-呋喃二甲醛的方法
CN103113327B (zh) 一种由碳水化合物一步催化合成2,5-呋喃二甲醛的方法
CN106279080A (zh) 一种5‑羟甲基糠醛光催化制备2,5‑呋喃二甲酸的方法
de Almeida Ribeiro et al. Graphitic Carbon Nitride‐Based Materials as Catalysts for the Upgrading of Lignocellulosic Biomass‐Derived Molecules
CN104276951B (zh) 一种水相催化氧化乳酸酯制备丙酮酸酯的方法
CN109456161B (zh) 一种可见光催化氧化断裂碳碳键的方法
CN112645908B (zh) 一种制备马来酸酐的方法
CN103848719A (zh) 四氢糠醇选择性氢解制备1,5-戊二醇的方法
CN109705069A (zh) 一种2,5-呋喃二甲酸的制备方法
CN113845500A (zh) 一种催化氧化5-羟甲基糠醛制备5-甲酰基-2-呋喃甲酸的方法
CN112961123A (zh) 一种催化糠醛和正丙醇氧化缩合制备3-(2-呋喃基)-2-甲基-2-丙烯醛的方法
CN114478445B (zh) 一种生物质基呋喃化合物光催化氧化重整的方法
KR101936789B1 (ko) 5-히드록시메틸푸르푸랄로부터 디히드록시메틸퓨란의 제조방법
CN104119305B (zh) 一种催化氧化5-羟甲基糠醛制备马来酸酐的方法
CN113956150B (zh) 一种甘油酸的制备方法
CN103159706B (zh) 一种γ-丁内酯的制备方法
CN117143054B (zh) 一种光催化生物质平台小分子糠醛及其衍生物与醛/酮脱水缩合的方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20200501