这篇文章将详细介绍如何利用5-溴-2-糠酸合成5-羟甲基糠醛，这一制备方法在众多领域具有重要的应用和意义。
背景：5-溴-2-糠酸，英文名称：5-Bromofuroic acid，CAS：585-70-6，分子式：C5H3BrO3，外观与性状：略黄色固体，密度：1.891g/cm3。
5-羟甲基糠醛（HMF）是一种极具吸引力的分子，因为它具有多个官能团，所以其下游产品可作为聚酯工业中的单体，具有巨大的市场潜力。特别是，最具吸引力的下游产品2，5-呋喃二甲酸（FDCA）已被公认为对苯二甲酸的生物替代品。然而，目前的挑战在于HMF目前主要由单糖和多糖（如葡萄糖和果糖）合成，而这些单糖和多糖直到现在都不能主要通过纤维素水解获得，这显然阻碍了HMF的大规模生产。因此，使用FDCA替代聚合物工业中的对苯二甲酸并不是一个立即有效的方法。因此，开发合成FDCA这样的HMF衍生物的替代途径显然具有吸引力。
应用：合成2，5-呋喃二甲酸。
通过钯催化的催化羰化5-溴-2-糠酸一步合成FDCA。使用Pd(II)/Xantphos Cl2 作为催化剂，在优化的条件下可以实现100%选择性生成FDCA。
（1）在CO氛围下常压催化羰基化5-溴-2-糠酸合成2，5-呋喃二甲酸
将PdCl2（10 μmol）、PPh3（10 μmol）、Xantphos（10 μmol）和DMF（0.5 mL）加入到玻璃管中，然后在30℃下搅拌0.5小时。预配位结束后，加入5-溴-2-糠酸（0.2 mmol）、H2O（10 mmol）、K2CO3（0.4 mmol）和DMF（0.5 m L）。将含有反应混合物的玻璃管抽真空并用CO回充（三次，气球），然后反应温度保持在90℃ 的油浴中加热并搅拌24小时。反应结束后，将混合物冷却至室温并在通风橱中放空以释放剩余的CO。
（2）在CO氛围下高压催化羰基化5-溴-2-糠酸合成2，5-呋喃二甲酸
将PdCl2（10 μmol）、PPh3（10 μmol）、Xantphos（10 μmol）和DMF（0.5 mL）加入到玻璃管中，然后在30℃下搅拌0.5小时。预配位结束后，加入5-溴-2-糠酸（0.2 mmol）、H2O（10 mmol）、K 2CO 3（0.4 mmol）和DMF（0.5 m L）。然后将含有反应混合物的玻璃管放入50 mL高压釜中，抽真空并用CO回充（三次，10 bar）。 然后，将其在油浴中加热，使反应温度保持在90 ℃，同时以650 r / min的磁力搅拌下反应24小时。反应结束后，将反应混合物冷却至室温并在通风橱中放空以释放高压釜中剩余的CO。使用外标法通过HPLC进行产物分析。
（3）在CO氛围下高压催化羰基化5-溴-2-糠酸合成2，5-呋喃二甲酸克级放大反应
将PdCl2（27 μmol）、PPh 3（27 μmol）、Xantphos（27 μmol）和DMF（2 mL）加入到PTFE管中。接着将混合物在30℃下搅拌0.5小时。预配位结束后，加入 5-溴-2-糠酸（5.5 mmol），H2O（140 mmol），K 2CO 3（8.3 mmol）和DMF（14 mL）。将含有反应混合物的PTFE管放入50 mL不锈钢高压釜中。接着将高压釜抽真空并用CO回充（三次，10 bar），然后在油浴中加热以使反应温度保持在90℃，同时以 650 r/min的磁力搅拌12小时。反应结束后，将反应混合物冷却至室温并在通风橱中放空以释放高压釜中剩余的CO。将反应溶液用水稀释并过滤，得到干净的滤液。然后，通过真空蒸馏除去溶剂，得到残余物，向其中加入20 mL 3M HCl水溶液。过滤后，依次用冰水和CH2Cl2洗涤滤饼，然后真空干燥，得到灰白色固体为FDCA 产物。
参考文献：
[1] 申冠飞. 生物质糠醛及其衍生物的催化羰化[D]. 湖北:华中科技大学，2019.
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