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A new approach for the aerobic oxidation of 5-hydroxymethylfurfural to 2,5-furandicarboxylic acid without using transition metal catalysts

引用

Journal of Energy Chemistry 2018年第1期27卷 243-249页

作者： Lu Zhang Xiaolan Luo Yebo Li Department of Food Agricultural and Biological EngineeringOhio Agricultural Research and Development CenterThe Ohio State University1680 Madison AvenueWoosterOH 44691-4096USA Quosar Energy Group 8600 E.Pleasant Valley RdIndependenceOH 44131USA

The organic compound 2,5-furandicarboxylic acid（FDCA） has been identified by the US Department of Energy（DOE） as a valuable platform chemical for a wide range of industrial applications. Currently, the most popular route for FDCA synthesis is reported to be the oxidation of 5-hydroxymethylfurfural（HMF）by O_2 over the catalysis of noble metals（e.g., Au, Pt, Ru, and Pd）. However, the high costs of noble metal catalysts remain a major barrier for producing FDCA at an industrial scale. Herein, we report a transition metal-free synthesis strategy for the oxidation of HMF to FDCA under O_2 or ambient air. A simple but unprecedented process for the aerobic oxidation of HMF was carried out in organic solvents using only bases as the promoters. According to the high performance liquid chromatography（HPLC） analysis, excellent product yield（91%） was obtained in the presence of NaOH in dimethylformamide（DMF） at room temperature（25 ℃）. A plausible mechanism for the NaOH-promoted aerobic oxidation of HMF in DMF is also outlined in this paper. After the reaction, the sodium salt of FDCA particles were dispersed in the reaction mixture, making it possible for product separation and solvent reuse. The new HMF oxidation approach is expected to be a practical alternative to current ones, which depend on the use of noble metal catalysts.

关键词： aerobic oxidation 5-hydroxymethylfur fural2 5-Furandicarboxylic acid Sodium hydroxide Transition metal catalyst-free

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