Ru/C催化5-羟甲基糠醛选择氧化高效合成2,5-呋喃二甲醛

doi:10.1016/S1872-2067(12)60551-8

催化学报 ›› 2013, Vol. 34 ›› Issue (5): 871-875.DOI: 10.1016/S1872-2067(12)60551-8

Ru/C催化5-羟甲基糠醛选择氧化高效合成2,5-呋喃二甲醛

聂俊芳, 解佳翰, 刘海超

北京大学化学与分子工程学院, 北京分子科学国家实验室, 分子动态与稳态结构国家重点实验室, 北京 100871

收稿日期:2013-01-06 修回日期:2013-05-20 出版日期:2013-05-06 发布日期:2013-05-06
通讯作者: 刘海超
基金资助:
国家自然科学基金(20825310,20973011,21173008);国家重点基础研究发展计划(973计划,2011CB808700,2011CB201400).

Activated carbon-supported ruthenium as an efficient catalyst for selective aerobic oxidation of 5-hydroxymethylfurfural to 2,5-diformylfuran

NIE Junfang, XIE Jiahan, LIU Haichao

Beijing National Laboratory for Molecular Sciences, State Key Laboratory for Structural Chemistry of Stable and Unstable Species, College of Chemistry and Molecular Engineering, Peking University, Beijing 100871, China

Received:2013-01-06 Revised:2013-05-20 Online:2013-05-06 Published:2013-05-06
Supported by:
This work was supported by the National Natural Science Foundation of China (20825310, 20973011, and 21173008) and the National Basic Research Program of China (973 Program, 2011CB808700 and 2011CB201400).

摘要/Abstract

摘要：

在活性炭负载金属钌(Ru/C)催化剂上实现了5-羟甲基糠醛的高效选择氧化.以甲苯为反应溶剂,在383 K和2.0 MPa O₂的反应条件下,2,5-呋喃二甲醛(DFF)收率高达95.8%.与活性炭负载的具有相似粒径的Pt,Rh,Pd,Au等其它贵金属催化剂相比,Ru/C具有更加优良的活性和DFF选择性.同时Ru/C催化剂结构稳定,具有良好的重复使用性能.在相似的反应条件下,采用水代替甲苯作为溶剂,同时添加少量水滑石固体碱,可便捷地将主要产物从DFF调变为5-甲酰基-2-呋喃甲酸或2,5-呋喃二甲酸,显示出Ru/C催化剂在控制5-羟甲基糠醛选择氧化反应产物方面的优异性能.

关键词: 生物质, 5-羟甲基糠醛, 2,5-呋喃二甲醛, 选择氧化, 钌催化剂

Abstract:

The aerobic oxidation of 5-hydroxymethylfurfural (HMF) to 2,5-diformylfuran (DFF) was per-formed on an activated carbon-supported ruthenium (Ru/C) catalyst. The excellent DFF yield of 95.8% was achieved at 383 K and O₂ pressure 2.0 MPa in toluene. It exhibited superior activity and DFF selectivity than other C-supported noble metals (i.e. Pt, Rh, Pd, and Au) with comparable nanoparticle size. The Ru/C catalyst was stable and can be recycled by a simple hydrothermal treatment. Moreover, the product distribution in the HMF oxidation on Ru/C can be tuned by the use of water as solvent and the addition of hydrotalcite, giving either 5-formyl-2-furancarboxylic acid or 2,5-furandicarboxylic acid as the dominant product.

Key words: Biomass, 5-Hydroxymethylfurfural, 2,5-Diformylfuran, Aerobic oxidation, Ruthenium catalyst

聂俊芳, 解佳翰, 刘海超. Ru/C催化5-羟甲基糠醛选择氧化高效合成2,5-呋喃二甲醛[J]. 催化学报, 2013, 34(5): 871-875.

NIE Junfang, XIE Jiahan, LIU Haichao. Activated carbon-supported ruthenium as an efficient catalyst for selective aerobic oxidation of 5-hydroxymethylfurfural to 2,5-diformylfuran[J]. Chinese Journal of Catalysis, 2013, 34(5): 871-875.

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Ru/C催化5-羟甲基糠醛选择氧化高效合成2,5-呋喃二甲醛

Activated carbon-supported ruthenium as an efficient catalyst for selective aerobic oxidation of 5-hydroxymethylfurfural to 2,5-diformylfuran

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