生物质衍生的5-羟甲基糠醛(HMF)被认为是生产用于潜在液体运输燃料的2,5-二甲基呋喃(DMF)的最有前途的化学品之一。
近日,德国波鸿鲁尔大学Baoxiang Peng报道了制备了含氮和无氮介孔碳材料负载的Pd纳米颗粒,并对其进行了表征,同时在温和的反应条件下将其应用于HMF氢解合成DMF的反应中。
文章要点
1)研究发现,在Pd/NMC催化剂上,甲酸(FA)和H2在2 h内实现了HMF向DMF的定量转化。
2)研究人员通过对不同氢源、不同添加剂、不同底物的详细对比研究,以及原位ATR-IR光谱的表征,研究了反应机理,特别是FA的多重作用。研究发现,FA的主要作用是通过FA在C−OH基团上的质子化,将主要反应途径从醛基的氢化转变为羟甲基的氢解,降低了C−O键断裂的活化势垒,从而显著提高了反应速率。
3)X射线光电子能谱(XPS)和密度泛函理论(DFT)计算表明,由于Pd2+对FA的活化和H-的稳定作用,在FA存在下,Pd2+与吡啶类N原子的相互作用显著增强了C−OH键的选择性氢解。
Bin Hu, et al, Formic Acid-Assisted Selective Hydrogenolysis of 5-Hydroxymethylfurfural to 2,5-Dimethylfuran over Bifunctional Pd Nanoparticles Supported on N-doped Mesoporous Carbon, Angew. Chem. Int. Ed., 2020
DOI: 10.1002/anie.202012816
https://doi.org/10.1002/anie.202012816