呋喃是在非食用木质纤维素生物质转化为生物化学物质和燃料中最重要的中间体种类之一。目前，生物呋喃衍生物通常是通过生物质的纤维素和半纤维素组分通过其相对的C6-C5糖的酸催化脱水而获得的，然后转化为多种产品。糠醛(FUR)和5-羟甲基糠醛(HMF)无疑是使用最多的呋喃基原料，因为它们的化学结构允许制备各种高附加值的化学品。在几种公认的催化方法中，氢化和氧化过程已被有效地用于提纯呋喃，然而这通常需要苛刻的反应条件。

有鉴于此，地中海大学的F. Mauriello和科尔多瓦大学的R. Luque等人，讨论了由非均相催化体系促进的非常规（转移氢化，光催化和电催化）催化过程中生物质衍生的FUR和HMF的转化。

本文要点

1）重点介绍了FUR和HMF的制备及其非常规催化升级为增值化学品的最新进展。分析并比较了各种非均相体系在提高催化活性和提高产物选择性方面所采用的反应条件、化学性质和物化性质。同时，还概述了以木质纤维素和生物质加工过程中产生的废弃物和副产品为原料，采用新型环保工艺生产FUR和HMF的最新研究成果。

2）在还原和氧化升级方面，近年来非常规催化路线得到了探索，在转移加氢(CTH)、电催化(ECR)和光催化(PCR)方面取得了巨大进展。通过使用可再生的液态有机分子（短链脂族醇，甲酸和硅烷）作为绿色和良性的氢供体分子，FUR和HMF可以在单金属和双金属多相非均相催化剂上还原成糠醇，2-甲基呋喃和2,5-二甲基呋喃。在这方面，使用廉价的氧化锆基催化剂和非均质沸石/金属-有机骨架的非贵金属体系也获得了优异的结果，表明在适当的反应条件下，FUR和HMF可直接转化为g-戊内酯（另一重要生物衍生的分子，具有许多实际应用）和有价值的C8–C12燃料添加剂。

3）利用创新的和对环境影响小的技术，高效生产生物呋喃仍然需要科学界和工业界做出大量努力，以增加FUR和HMF的产量，同时也促进其分离和纯化。从生物质的化学催化处理过程中获得的废物和副产物（例如腐殖质）开始，制备FUR和HMF无疑是一种有趣且可行的方法。迫切需要发现涉及非均相催化材料，适度的反应条件和绿色溶剂系统的新颖方法。对MOF在这类反应中的潜力的更深入了解，以及对光催化可能性的认识，可能是未来几年中重要的研究方向。

参考文献：

C. Xu et al. Recent catalytic routes for the preparation and the upgrading of biomass derived furfural and 5-hydroxymethylfurfural. Chem. Soc. Rev., 2020.

DOI: 10.1039/D0CS00041H

https://doi.org/10.1039/D0CS00041H