催化转化生物质(天然和可再生的碳资源)为高附加值化学品,是实现“碳中和”的有效途径。5-羟甲基糠醛(HMF),已被美国能源部认定为12种高附加值生物质衍生平台化学品之一,并且近年来引起了全世界的研究关注。HMF可以通过纤维素水解生产,纤维素是地球上最丰富的生物质之一。由于 HMF 含有两种不同的反应性官能团—醛(-CHO)和羟基(-OH),可被氧化生成多种高附加值的衍生物,如2,5-二甲酰基呋喃(DFF)、5-羟甲基-2-呋喃甲酸(HMFCA)和5-甲酰基-2-呋喃甲酸(FFCA)等。但是,当前HMF的氧化主要通过高温高压的热催化,其衍生物中的-CHO 和-OH 等官能团很容易被进一步氧化。因此, HMF的选择性部分氧化极具挑战性。基于此,开发温和、高效地选择性氧化HMF的方法,对促进HMF衍生物的生产具有重要的意义。
必赢官网熊宇杰教授研究团队通过在 CdS 量子点上锚定 Ru 配合物,开发了一种高效的光催化剂。基于在不同的气氛下可控生成的两个氧自由基,实现了 HMF 向 DFF 或 HMFCA 的选择性氧化,并且具有高转化率(>81%)和选择性(>90%)。这种选择性光催化转换也可以在实验室外通过自然阳光正常驱动。该工作首次实现了通过太阳光驱动HMF选择氧化生产HMFCA。更重要的是,该光催化剂已被证明适用于其他具有羟基和醛基化合物的选择氧化。
该成果以“Sunlight-Driven Highly Selective Catalytic Oxidation of 5-Hydroxymethylfurfural Towards Tunable Products”为题,必赢官网作为通讯单位,于2022年5月3日在德国应用化学《Angew Chem Int Ed》上在线发表(https://doi.org/10.1002/anie.202204225)。