呋喃及其衍生物等五元杂环化合物能够从大量生物质经简单催化降解而得，也可由多元醇分子内的脱氢或者脱水闭环形成，其选择性加氢开环可制备各种醇、酸和酯类物质，是生物质转化为多种化学品的关键过程之一。本论文以糠醇、四氢糠醇、γ-丁内酯和1，4-丁二醇这几个典型的反应物为模型，分别探索了加氢开环或脱氢/脱水成环的催化反应的机理和构效关系。主要内容如下:　　(1)对糠醇水相氢解开环制备1，2-戊二醇涉及的催化剂和反应机理进行了系统研究。Ru/MnOx催化剂上的开环产物1，2-戊二醇选择性较高，而在Rh/MnOx、Pd/MnOx等催化剂上主要为加氢饱和产物四氢糠醇。进一步研究了载体、溶剂、温度、压力及反应时间对反应的影响。其中，MnOx不仅能够抑制糠醇水相氢解，而且能和Ru协同提高1，2-戊二醇的选择性。1，2-戊二醇的生成是高温低压有利的反应，而溶剂水则能显著提高反应的速率。在150C、1.5MPa时，糠醇在Ru/MnOx催化剂上氢解生成1，2-戊二醇的收率达42.1％。结合文献和实验结果，提出糠醇部分加氢的表面物种是生成1，2-戊二醇的中间体。　　(2)对Ru催化剂催化四氢糠醇水相氢解开环制备1，5-戊二醇进行了系统研究。首先对金属、载体进行了对比，发现Ru/TiO2催化剂具有最高的催化活性，但以C-C键断裂的产物为主。加入K助剂导致催化活性的降低;而Mo的加入能够显著抑制C-C键断裂产物和1，2-戊二醇的生成，提高反应活性和1,5-戊二醇的选择性。进一步对Ru-MoOx/TiO2催化剂中钼酸铵和三氯化钌的浸渍顺序及催化剂还原温度对1，5-戊二醇生成的活性位的影响及原理进行了研究。结果表明加入的钼被部分还原并与Ru催化剂形成了Ru-MoOx活性位，促进了1，5-戊二醇的生成。先浸渍Mo后浸渍Ru（MRT-0.5）上的Ru-MoOx活性位更多，1，5-戊二醇选择性更高。随着催化剂上Mo含量的提高，1，5-戊二醇选择性因Ru-MoOx活性位增加而提高。但过多的Mo占据Ru表面抑制了催化剂的活性。通过提高还原温度，不仅促进了MoOx的还原，1，5-戊二醇选择性也进一步增加到73％。然而，钼在还原过程中还能够在表面迁移，高温还原导致Mo迁移到Ru颗粒表面降低了反应的活性。　　(3)对γ-丁内酯氢解开环生成各种产物的平衡转化率进行计算发现，1，4-丁二醇的生成是受热力学限制，是低温高压有利的，而生成丁酸、丁醇和四氢呋喃的平衡转化率受温度、压力和空速等因素影响较小。研究对比了γ-丁内酯在Cu/SiO2、Cu-K/SiO2及Pt/SiO2三种典型催化剂上选择性氢解开环。其中，高压条件下Cu催化剂上主要发生O1-C2断键生成1，4-丁二醇;而在低压时的Pt催化剂上主要发生O1-C5断键生成丁酸。低压时酯的羰基活化受热力学限制，但Pt能够活化C5-H断键后形成C5-Pt结构，促进O1-C5键断键生成丁酸。而在Cu上发生C-H键活化能垒很高，只有在高压时羰基能被活化促进O1-C2键的断键生成1，4-丁二醇。1，4-丁二醇是生成四氢呋喃的中间体，高温有利于1，4-丁二醇在Cu/SiO2催化剂表面脱水生成四氢呋喃。而K助剂的加入则能够占据催化剂表面酸性位，使1，4-丁二醇的收率提高到90％以上。　　(4)详细研究了Mg、Ca、Sr、Ba等碱土金属助剂对Cu/SiO2催化剂在1，4-丁二醇脱氢反应中的改性作用。在加入Ca、Sr或Ba等助剂能显著提高Cu/SiO2催化剂的反应活性和γ-丁内酯选择性。在240℃、1atm，Cu-Ba/SiO2催化剂上γ-丁内酯收率达99.6％，并能稳定运行900小时不失活。用N2-物理吸附、XRD、SEM、TEM、H2-TPR、N2O化学吸附、NH3-TPD、CO2-TPD、XPS及CO和Py-FTIR表征了催化剂反应前后的物理化学性质。研究表明，还原后催化剂上存在Cu0和Cu+两种活性铜物种。其中，Cu0促进1，4-丁二醇的脱氢，而缺电子的Cu+为表面L酸性位导致了副反应的发生。γ-丁内酯的选择性随着Cu0/Cu+比例的增加而增加，而其收率随着铜比表面积的提高而提高。而主要的闭环产物2，3-二氢呋喃可能是1，4-丁二醇在金属/酸碱活性位协同催化生成的。