过渡金属催化5-羟甲基糠醛合成2,5-呋喃二甲酸研究进展

白继峰, 卢虹竹, 杨 雨, 程曼芳, 王景芸

(辽宁石油化工大学 石油化工学院, 辽宁 抚顺 113001)

随着化石能源的日益消耗及环境污染问题的日益严重，可再生能源的开发利用逐渐引起了研究者的广泛兴趣[1]。生物质是唯一可再生的碳资源，将生物质转化成平台化合物和大宗化学品是生物质转化利用的重要发展方向之一[2]。5-羟甲基糠醛(HMF)是最具价值和潜力的可替代石化工业基础化学品的生物基平台化合物，是一种介于生物基化学和石油基化学之间的关键桥梁化合物[3]。HMF有一个醛基和一个羟基，其氧化时根据氧化的位置和氧化程度，可以制备不同的化合物如5-羟甲基-2-呋喃甲酸(HMFCA)、 2,5-呋喃二甲醛(DFF)、 5-甲酰基-2-呋喃甲酸(FFCA)、 2,5-呋喃二甲酸(FDCA)；当氧化程度更高时，发生C—C断裂还可以生成马来酸酐(MA)等[4]。其中，FDCA被认为是替代对苯二甲酸的环保替代品之一，可广泛用于生产各种聚酯[5-6]。此外，FDCA还可作为可再生生化基础材料，用以合成一系列药物，如聚酰胺和配位化合物等[7-9]。因此，以HMF为原料，通过氧化反应制备高附加值精细化学品2,5-呋喃二甲酸具有重要的经济和社会效益。

目前，HMF氧化制备FDCA的传统催化体系包括生物酶催化体系、贵金属催化体系和过渡金属催化体系。生物酶催化体系具有反应条件温和、选择性高的特点，但生物催化剂在反应介质中往往不稳定，目前可用于工业化生产的生物催化剂还太少，且生物催化剂开发的周期较长[10]；贵金属催化体系催化效率较高，但贵金属价格昂贵，不适用大规模工业化生产[11-12]。……