目前通过贵金属基催化剂用于乙酰丙酸（LA）直接转化为1,4-戊二醇（1,4-PDO）得到了广泛研究，然而只有少数研究集中于利用过渡金属基多相催化剂，如Cu−CrO₃，Ir−MoO_x/SiO₂和Pd−Cu/ZrO₂用于LA直接转化为1,4-PDO。此外，所报道的过渡金属基多相催化剂上的1,4-PDO产率相对较低，即使在高温和高压条件下延长时间，1,4-PDO的产率也仅在21−43%之间。

近日，韩国成均馆大学Jaehoon Kim报道了H-ZSM-5上的三金属Zn促进的Cu-Ni合金（Cu-Ni-Zn/HZSM-5）催化剂用于一锅法直接将LA转化为1,4-PDO。

文章要点

1）在温和的反应条件下，在130 °C和2.5 MPa的H₂压力下，在水介质中反应6 h，Cu-Ni-Zn/HZSM-5催化剂可以将LA几乎完全转化为高产率的1,4-PDO（93.4%）。

2）Zn助剂的存在有效地抑制了Cu−Ni合金纳米颗粒在H-ZSM-5表面的生长。因此，Cu−Ni−Zn合金的还原性远高于Cu−Ni合金。而Cu−Ni−Zn/H-ZSM-5催化剂上众多的Lewis酸位点促进了LA的吸附，吸附的LA在H-ZSM-5的Brnsted酸位上转化为γ-戊内酯（GVL），随后，GVL在Lewis位点被激活发生开环反应，在Cu−Ni合金位加氢生成1,4-PdO。此外，Zn促进的Cu−Ni合金纳米粒子上的H₂溢出促进了LA加氢生成1,4-PDO。

3）由于反应条件温和，结焦和活性中心烧结得到了高度抑制。另外，三金属Cu−Ni−Zn/H-ZSM-5催化剂未发生金属浸出。因此，Cu−Ni−Zn/H-ZSM-5催化剂可循环使用5次，活性损失最小。

参考文献

Neha Karanwal, et al, Trimetallic Cu−Ni−Zn/H-ZSM‑5 Catalyst for the One-Pot Conversion of Levulinic Acid to High-Yield 1,4-Pentanediol under Mild Conditions in an Aqueous Medium, ACS Catal. 2021

DOI: 10.1021/acscatal.0c04216

https://dx.doi.org/10.1021/acscatal.0c04216