双功能催化剂催化呋喃醛制备线性醇及线性酮的研究

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针对呋喃醛催化转化过程中,传统催化剂加氢性能过强而产生大量副产物,Br(?)nsted酸过强而出现大量腐殖质的现状,开发一种双功能催化剂高效将呋喃醛(糠醛,五甲基糠醛,五羟甲基糠醛)转化为目标产物(1,2,5-戊三醇,环戊醇,2,5-己二酮)对精细化学合成及生物质利用具有重要的研究意义。针对上述情况,本文制备了一系列高效且循环性能良好的双功能催化剂,主要研究内容如下:1,合成了一系列具有不同金属组成和拓扑结构的金属磷化物(如Co P、Co2P和Ni2P),根据磷化物类型的不同调控了催化剂的酸催化功能及加氢性能。其中在最优反应条件下,Co P的1,2,5-戊三醇产率可达到80.2%。Ni2P通过加氢环重排路径得到的环戊醇产率为62.8%。基于Pd/C催化剂的催化表现和原位红外光谱(ATR-IR)的结果,证实了呋喃醛在催化剂上的吸附构型会造成反应路径的差异,出现不同的主产物。负载惰性载体后,催化剂在循环实验中表现出较高的活性和稳定性。这项工作提供了一种通过吸附机制调节反应路径的有效策略,并精确地展示了加氢和酸催化的协同效应。2,研究了Pd负载型催化剂(如Pd I/Al2O3和Pd I/Si O2)通过碘(I)修饰,调节催化剂的加氢中心和酸性中心。普通Pd催化剂对五甲基糠醛进行催化反应时,五甲基糠醛通常会过度加氢生成大量加氢副产物2-羟甲基-5-甲基四氢呋喃,产率高达71.4%,而经过I修饰之后,Pd I催化剂可以通过加氢开环路线合成2,5-己二酮,产率为93.7%。更重要的是,报道了以5-羟甲基糠醛为反应原料,经氢解和开环反应选择性合成2,5-己二酮,产率为50.2%。在这过程中,I修饰的Pd纳米粒子产生原位氢溢流,通过调节反应物的吸附构型和Lewis向Br(?)nsted酸度的转化,促进了选择性C=O加氢和开环反应。
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