2.3 催化碳水化合物转化制备5-羟甲基糠醛的原理

2.3.1 5-羟甲基糠醛简介

5-羟甲基糠醛（HMF）是己糖脱去三个水分子后生成的一种呋喃杂环化合物，可以用于生产多种生物质衍生化学品和高品质液体燃料，因而受到国内外研究者的广泛关注[39-41]。如图2-5所示，HMF可以经过水合反应制取乙酰丙酸[42]，与低碳醇发生醚化反应生成5-烷氧基甲基糠醛[43-45]，经加氢脱氧反应生成2,5-二甲基呋喃[46]，或者经选择性氧化生成2,5-呋喃二甲醛和2,5-呋喃二甲酸[47]。其中，2,5-二甲基呋喃的热值与汽油相当，可作为燃料添加剂掺入汽油中使用[46]；2,5-呋喃二甲醛可作为医药中间体、杀菌剂、交联剂、大环配体的中间体以及功能性材料单体[48]；而2,5-呋喃二甲酸被认为是一种在聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）生产中可能替代对苯二甲酸的单体[41,49]。此外，HMF可以与其他羰基化合物发生羟醛缩合反应得到长链含氧化合物，然后经由加氢脱氧反应得到长链烷烃[50-55]。

图2-5　由HMF制得的化学品及液体燃料

由于HMF在制备生物质基液体燃料和化学品方面所展示出的巨大潜力，近年来许多研究者在碳水化合物制备HMF的反应路径、反应机理、反应介质和催化剂体系等方面进行了深入研究，取得了引人注目的进展[39,40,56-63]。