生物质制备顺酐装置发布日期：2020-08-05 浏览次数：
顺丁烯二酸酐（MA）是合成不饱和聚酯树脂、农药、润滑油添加剂和聚合物的重要原料，目前其主要是利用化石资源经过多步催化反应合成。5-羟甲基糠醛（HMF）是一种重要生物质平台化合物，高效/绿色地催化生物基HMF氧化制备MA对于社会可持续发展具有重要意义。
选用氧化石墨烯基钒催化剂（V-GO）分别在三种溶剂（γ-戊内酯、乙酸、水）中进行了HMF氧化制备MA的反应，结果表明γ-戊内酯是催化HMF氧化制MA的溶剂，在乙酸和水反应体系，HMF转化率和副产物甲酸产率均高于γ-戊内酯体系，说明质子溶剂有利于HMF C-C断裂生成甲酸。这种溶剂效应的变化源于溶剂对HMF分子和中间产物5-羟基-2(5H)-呋喃酮（HF）转化能力的不同。此外，GO表面上的质子（H+）可促进HMF氧化生成MA，而反应体系中加入NaHCO3则会导致催化剂失活。通过XPS分析发现，NaHCO3对该反应的抑制作用，一方面是由于中和反应抑制了V5+→V4+和/或V4+→V3+的还原，另一方面是由于中和反应造成了GO载体上H+位点的损失。
应用NMR进一步研究了HMF氧化为MA的反应机理。HF为反应中间产物，说明HMF氧化为MA主要经过两个步骤。是HMF氧化为中间产物HF，其中O2、钒和GO上的H+起重要作用，特别地，H+有利于HMF的C-C断裂。第二步是HF氧化为MA，其中O2和钒的参与是反应发生的必要条件。溶剂的种类对HF的生成和转化有很大的影响。乙酸既有利于HF的生成，又有利于HF的进一步转化。而HF在γ-戊内酯中的转化速率接近于MA的生成速率，使γ-戊内酯成为HMF氧化制备MA的高效溶剂。
