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Mechanism of Preferential Hydrogenation of Hydroxymethyl Group to Aldehyde Group in 5‐Hydroxymethylfurfural over W2C‐Based Catalyst

催化作用 化学 羟甲基 群(周期表) 有机化学 四氢呋喃 甲基 立体化学 药物化学 溶剂
作者
Wei Tai,Shuai Fu,Ting‐Hao Liu,Hua‐Qing Yang,Changwei Hu
出处
期刊:Chemsuschem [Wiley]
卷期号:15 (13) 被引量:8
标识
DOI:10.1002/cssc.202200174
摘要

A W4 C2 cluster was used to model a W2 C catalyst with the armchair model of activated carbon support, noted as W4 C2 /AC. Over W4 C2 /AC, the mechanism for the hydrogenation of both -H2 OH and -CHO groups in 5-hydroxymethylfurfural (HMF) was theoretically studied in tetrahydrofuran at GGA-PBE/DNP level. 5-Methylfurfural was the major product from only hydrodehydration of the -CH2 OH group, whereas 2,5-dihydroxymethylfuran was the minor product from the hydrogenation of both -CH2 OH and -CHO groups. The rate-determining steps were concerned with the -C(H)2 -H bond formation for the hydrodehydration of -CH2 OH group, and the -(OH)(H)-H bond formation for the hydrogenation of -CHO group. Kinetically, W-sites promoted the hydrodehydration of -CH2 OH group and inhibited the hydrogenation of -CHO group. This stemmed from the strong Lewis acidity of W-sites, which easily accepted the lone-pair electrons of the oxygen atom in the -C(OH)(H)- group, making -C(OH)(H)-H bond formation hard, and hampering the hydrogenation of the -CHO group.
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