98-01-1/糠醛直接轉化制備1,4-戊二醇

生物基二元醇作為生物質產業（如生物塑料、藥品、化妝品等）的重要組成部分，其合成技術已成為國內外研究者關注的焦點。將來源廣泛、價格低廉的原材料（生物質及其衍生物）轉變成具有高附加值的化工原料不僅可以降低對化石資源的依賴程度，而且反應過程也符合“綠色化”標準的環保生產方式。近日，中國科學院大連化學物理研究所的劉菲、張濤等與法國普瓦捷大學的Francois Jerome課題組合作，采用酸催化與氫化兩個化學反應融合到一鍋中自動有序進行串聯反應的策略，利用CO2/H2O雙相反應體系，將糠醛在Ru/CMK-3的催化作用下高選擇性地轉化為1,4-戊二醇。

圖1. Transformation of furfural to 1,4-PD in the dual acid/hydrogenation catalytic system

該工作的亮點之一是借助CO2/H2O原位生成碳酸的特點將其作為質子酸與氫化組合催化劑，成功地將四步反應過程在單一反應器中“一鍋”進行。適中的反應溫度（80 ℃）以及氫化環境可以有效避免其他反應路徑（過度氫化、二醇脫水環化等）的發生，1,4-戊二醇的最高收率可達到90%。

在此基礎上，結合對中間物種的捕獲和鑒定，研究者提出該催化體系下糠醛制備1,4-戊二醇可能的催化轉化路徑：糠醛首先選擇性氫化生成糠醇；隨后，糠醇在酸催化劑的作用下開環，生成戊二烯基中間體（與Piancatelli重排反應中酸催化開環的過程一致）；最后，戊二烯基中間體加氫生成3-乙酰丙醇，再進一步氫化得到目標產物1,4-戊二醇。

相關成果近期發表在Green Chemsitry上。該工作得到國家自然科學基金委、中科院戰略性先導科技專項、教育部能源材料化學協同創新中心和遼寧省科學技術部的資助以及北京光源和日本光源的支持。

圖2. Proposed mechanism for 1,4-PD synthesis in the dual acid/hydrogenation catalytic system.

該論文作者為：Fei Liu, Qiaoyun Liu, Jinming Xu, Lei Li, Yi-Tao Cui, Rui Lang, Lin Li, Yang Su, Shu Miao, Hui Sun, Botao Qiao, Aiqin Wang, Francois Jerome and Tao Zhang