[发明专利]一种2,5-呋喃二甲醛的光催化合成方法

说明书

本发明涉及一种2,5‑呋喃二甲醛的光催化合成方法，属于光催化有机化学合成技术领域。常温下空气氛围中，将5‑羟甲基糠醛和MAPbBr₃加到有机溶剂中，发光二极管(LED)光源照射下搅拌，将5‑羟甲基糠醛氧化得到2,5‑呋喃二甲醛；其中，所述LED光源的波长为400～540nm。所述方法中反应原料、溶剂廉价易得，催化剂易于制备。反应时只需在常温下空气中即可将HMF光催化氧化为DFF。

技术领域

本发明涉及一种2,5-呋喃二甲醛的光催化合成方法，属于光催化有机化学合成技术领域。

背景技术

近年来，由可再生原料生产增值化学品引起了极大的关注。作为重要的可再生碳原料，生物质或生物质衍生中间体的有效转化和利用将在解决能源，生态和环境问题方面发挥关键作用。大量的努力集中在选择性氧化5-羟甲基糠醛(HMF)上，该化合物通过C6碳水化合物的脱水而广泛产生，成为有价值的平台化学品，HMF的氧化产物之一为2,5-呋喃二甲醛(DFF)。目前有关5-羟甲基糠醛氧化时使用的催化剂包括均相锰和钴盐催化剂(Adv.Synth.Catal.,2001,343,102-111)，以及碳或铝负载的金(Au)、铂(Pt)和钯(Pd)热催化剂(ChemPlusChem,2012,77,259–272；Chem.Rev.,2016,116,1540-1599)，但是这些催化剂大多数都需要加压氧气，高温或添加贵金属辅助催化剂。因此需要寻求一种反应条件温和的催化氧化HMF的方法。

钙钛矿是一类具有高产率，高单分散性，宽发射光谱范围和可调节发射光谱的纳米材料。同时，混合有机-无机钙钛矿，特别是MAPbBr₃，由于其出色的光伏特性，例如高光子吸收效率，出色的载流子寿命等，成为用于高性能光伏器件的有前途的材料。选择MAPbBr₃作为光催化剂用于氧化HMF生成DFF反应中目前尚无相关报道。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种2,5-呋喃二甲醛的光催化合成方法，所述方法采用MAPbBr₃作为光催化剂，在发光二极管(LED)光源照射下将5-羟甲基糠醛氧化为2,5-呋喃二甲醛。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下。

一种2,5-呋喃二甲醛的光催化合成方法，所述方法步骤如下：

常温下空气氛围中，将5-羟甲基糠醛和MAPbBr₃加到有机溶剂中，发光二极管(LED)光源照射下搅拌，将5-羟甲基糠醛氧化得到2,5-呋喃二甲醛；其中，所述LED光源的波长为400～540nm。

优选的，所述5-羟甲基糠醛、MAPbBr₃和有机溶剂的用量比为0.1～1mmol：8～80mg：10mL。

优选的，反应温度为15～25℃，反应时间为2～10h。

优选的，所述有机溶剂为乙腈。

优选的，所述LED光源为蓝光。

有益效果

本发明所述方法中反应原料、溶剂廉价易得，催化剂易于制备。反应时只需在常温下空气中即可将HMF光催化氧化为DFF。进一步，通过优化反应条件可实现5-羟甲基糠醛100％的转化率，2,5-呋喃二甲醛选择性超过90％，总碳收率达到96％以上。

附图说明

图1为实施例1中HMF的转化率和产物选择性随时间的变化关系图。

图2为实施例1中不同反应时间下所得溶液的液相色谱图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步详细的说明。