本发明专利技术公开了一种丁二酸类化合物的光催化合成方法。所述光催化合成方法包括如下步骤：在光催化剂的催化下，糠醛及其衍生物经选择性氧化反应得到丁二酸类化合物；糠醛及其衍生物的结构式如式Ⅰ或式Ⅱ所示，丁二酸类化合物的结构式如式Ⅲ或式Ⅳ所示；光催化剂为金属氧化物负载的无机半导体光催化剂，其中，金属氧化物的负载量为0.1～1％。本发明专利技术以糠醛或糠醛衍生物作为原料，在无机半导体光催化剂的存在下进行选择性转化制备丁二酸类化合物，首次实现了在无机半导体光催化剂上催化生物质基糠醛及其衍生物选择性氧化制备丁二酸类化合物；采用的催化剂活性高，产物选择性高，有很好的应用前景。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种丁二酸类化合物的光催化合成方法，属于有机合成。
技术介绍
1、丁二酸，又名琥珀酸。作为最重要的c4平台化合物之一，丁二酸在合成工业上一些重要化学品如丁二醇、四氢呋喃、γ-丁内酯、2-吡咯烷酮、n-甲基吡咯烷酮(nmd)等方面有着重要的应用；此外，丁二酸也广泛应用于食品、医药产品、表面活性剂和洗涤剂、绿色溶剂和可生物降解塑料的等领域。目前已有研究通过生物质衍生物的催化转化生产丁二酸，即使用各种酸催化剂在过氧化氢(h2o2)存在下对糠醛进行选择性氧化，然而，由于催化剂中含氧基团和-so3h基团的浸出会导致催化剂活性的下降，同时，需要使用价格较为昂贵的h2o2作为氧化剂，限制了其进一步的应用(ind.eng.chem.res.2017,56(38),10582-10590)。因此需要提供一种新的丁二酸类化合物的合成方法。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种丁二酸类化合物的光催化合成方法，采用一锅法光催化氧化，可以直接将糠醛及其衍生物氧化制备得到丁二酸类化合物，具有条件温和、选择性高、催化剂易于循环回收等优点。
2、本专利技术光催化合成方法采用无机半导体光催化剂，以生物质基平台化合物糠醛及其衍生物为原料。
3、具体地，本专利技术提供的丁二酸类化合物的光催化合成方法，包括如下步骤：
4、在光催化剂的催化下，糠醛及其衍生物经选择性氧化反应得到丁二酸类化合物；
5、所述糠醛及其衍生物的结构式如式ⅰ或式ⅱ所示：
>6、7、所述丁二酸类化合物的结构式如式ⅲ或式ⅳ所示：
8、
9、式ⅰ、式ⅱ和式ⅳ中，r1为-h、-cooh、碳原子数为1～5的烷基或碳原子数为1～5的烷基醇；
10、优选地，所述烷基或所述烷基醇的碳原子数为1～3；
11、式ⅰ中，r2为-h或-oh；
12、当式ⅰ或式ⅱ中r1为h时，得到式ⅲ所示的所述丁二酸类化合物，其余取代情况均得到式ⅳ所示的所述丁二酸类化合物；
13、所述光催化剂为金属氧化物负载的无机半导体光催化剂，其中，所述金属氧化物的负载量为0.1～1％，具体可为0.1％、0.2％、0.3％、0.5％和1％中的任意值或任意值组成的范围值；
14、本专利技术采用的光催化剂中，所述金属氧化物可为feox、coox、niox、cuox或crox(x为2或3)；
15、所述无机半导体光催化剂可为tio2、zno、ceo2、sno2、zns、cds或ga2o2；
16、本专利技术采用的光催化剂的催化剂活性高，产物选择性高；
17、可采用浸渍法制备所述光催化剂。
18、本专利技术采用的糠醛及其衍生物优选下述结构式所示化合物：
19、
20、本专利技术光催化合成方法中，所述光催化剂的用量为：1mmol所述糠醛及其衍生物中加入10～100mg所述光催化剂。
21、本专利技术光催化合成方法中，所述选择性氧化反应采用的溶剂为四氢呋喃、1，4-二氧六环、甲苯、环己烷、正己烷、甲醇、乙醇或水，溶剂的用量为10～20ml/1mmol糠醛及其衍生物。
22、本专利技术光催化合成方法中，所述选择性氧化反应在常压条件下进行，温度为10～80℃，时间为2～24h。
23、本专利技术光催化合成方法中，所述选择性氧化反应采用氙灯光源，其功率为100～400w。
24、本专利技术公开的丁二酸类化合物的光催化合成方法，以糠醛或糠醛衍生物作为原料，在无机半导体光催化剂的存在下进行选择性转化并得到丁二酸类化合物。本专利技术合成方法首次实现了在无机半导体光催化剂上催化生物质基糠醛及其衍生物选择性氧化制备丁二酸类化合物；采用的催化剂活性高，产物选择性高。本专利技术采用生物质基化合物作为原料，制备丁二酸类化合物，符合可持续发展和绿色化学的要求。本专利技术合成方法制得的丁二酸类化合物选择性高，便于产物的分离和提纯。本专利技术合成方法反应结束后，催化剂易于分离，且可回收重复利用，有很好的应用前景。
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【技术保护点】
1.一种丁二酸类化合物的光催化合成方法，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的催化合成方法，其特征在于：所述光催化剂中，所述金属氧化物为FeOx、CoOx、NiOx、CuOx或CrOx，x＝2或3；
3.根据权利要求1或2所述的光催化合成方法，其特征在于：所述光催化剂的用量为：1mmol所述糠醛及其衍生物中加入10～100mg所述光催化剂。
4.根据权利要求1或2所述的光催化合成方法，其特征在于：所述选择性氧化反应采用的溶剂为四氢呋喃、1，4-二氧六环、甲苯、环己烷、正己烷、甲醇、乙醇或水。
5.根据权利要求1或2所述的光催化合成方法，其特征在于：所述选择性氧化反应在常压条件下进行，温度为10～80℃，时间为2～24h。
6.根据权利要求1或2所述的光催化合成方法，其特征在于：所述选择性氧化反应采用氙灯光源，其功率为100～400W。
【技术特征摘要】
1.一种丁二酸类化合物的光催化合成方法，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的催化合成方法，其特征在于：所述光催化剂中，所述金属氧化物为feox、coox、niox、cuox或crox，x＝2或3；
3.根据权利要求1或2所述的光催化合成方法，其特征在于：所述光催化剂的用量为：1mmol所述糠醛及其衍生物中加入10～100mg所述光催化剂。
4.根据权利要求1或2...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘海超，林莹，
申请(专利权)人：北京大学，
类型：发明
国别省市：
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