A Protection Strategy for High‐yield Synthesis of Dimethyl Furan‐2,5‐dicarboxylate from 5‐Hydroxymethylfurfural Using Methanol as an Acetalizing Agent

化学 甲醇 产量(工程) 有机化学 糠醛 羟甲基 单体 呋喃 溶剂 催化作用 羧酸盐 保护组 聚合物 材料科学 冶金 烷基
作者
Nirupama Sheet,Ryota Osuga,Nao Arai,Jan J. Wiesfeld,Satoshi Suganuma,Takayuki Aoshima,Atsushi Fukuoka,Emiel J. M. Hensen,Kiyotaka Nakajima
出处
期刊:Chemcatchem [Wiley]
卷期号:16 (4) 被引量:2
标识
DOI:10.1002/cctc.202301259
摘要

Abstract Developing efficient catalytic processes for obtaining biobased monomers for plastics can significantly contribute to a more sustainable economy. The biomass‐derived and chemical platform 5‐hydroxymethylfurfural (HMF) can be converted to various key intermediates, which is often hampered by side reactions due to the reactive nature of the formyl group in HMF. Here, we present a stepwise approach involving a protecting agent to obtain dimethyl furan‐2,5‐dicarboxylate (MFDC), which is a monomer for polyalkylene furanoates, a new class of biobased polyesters. Methanol is used as a solvent, reactant, and protecting agent for HMF's formyl group. In the first step, the oxidative esterification of the hydroxymethyl group to methyl carboxylate in HMF‐dimethylacetal catalyzed by Au/CeO 2 affords methyl 5‐formylfuran‐2‐carboxylate dimethylacetal (MFFC‐acetal) in high yields (>90 %) from concentrated methanolic solutions (~20 wt %). Without protecting agent, a mixture of methyl‐5‐hydroxymethylfuran‐2‐carboxylate (MHMFC), MFDC, and humin byproduct was obtained. The deprotection of MFFC‐acetal in the second step proceeded efficiently in acetone with Amberlyst‐15, affording MFFC in a >90 % yield. In the final step, oxidative esterification of MFFC in methanol (10 wt %) afforded MFDC in a 93 % yield using Au/CeO 2 . The acetal protection strategy with methanol offers an efficient route toward MFDC in two oxidative esterification steps.
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