一种羟基丁酸类化合物的光催化合成方法

本发明涉及一种羟基丁酸类化合物的光催化合成方法，属于有机合成。

背景技术：

1、γ-丁内酯(gbl)作为精细化工中重要的中间体之一，通常被用于合成吡咯烷酮、n-甲基吡咯烷酮、n-乙烯基吡咯烷酮等重要化学品，在医药、香料、橡胶、有机合成等领域也有广泛的应用，此外，γ-丁内酯还是工业上氯化溶剂的潜在替代品。4-羟基丁酸(ghb)可以通过简单的酯化反应转化为γ-丁内酯，可作为合成γ-丁内酯的重要前体，此外，4-羟基丁酸还可被应用于镇静剂、麻醉剂、高分子聚合材料的合成中。4-羟基丁酸目前主要通过石油化工路线或微生物发酵路线合成，虽然有少数研究报道了从生物质原料出发合成4-羟基丁酸，但所需反应条件都较为苛刻，包括高温、高压、化学还原剂或有机溶剂的使用等(greenchem.2021,23,8604)。因此需要提供一种新的4-羟基丁酸的合成方法。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种羟基丁酸类化合物的光催化合成方法，在无机半导体光催化剂上，以生物质基平台化合物糠醛及其衍生物为原料制备羟基丁酸类化合物的方法；本发明方法为一锅法光催化转化；可以直接将糠醛及其衍生物转化制备得到羟基丁酸类化合物；具有条件温和、选择性高、催化剂易于循环回收的优点。

2、本发明提供的羟基丁酸类化合物的光催化合成方法，包括如下步骤：

3、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羟基丁酸类化合物；

4、所述羟基丁酸类化合物为4-羟基丁酸、γ-丁内酯或5-羟基丁内酯；

5、所述糠醛及其衍生物的结构式如式ⅰ所示：

6、

7、式ⅰ中，r1为-h、oh或o(ch2)nch3，n＝0,1,2……；

8、所述光催化剂为无机半导体光催化剂，为tio2、zno、ceo2、sno2、zns、cds、c3n4、bi2o3和ga2o3中任一种。

9、本发明采用的糠醛及其衍生物优选下述结构式所示化合物：

10、

11、本发明光催化合成方法中，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，具体可为15mg、20mg、30mg、40mg、50mg、50mg和100mg中的任意值或任意值组成的范围值。

12、本发明光催化合成方法中，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。

13、本发明光催化合成方法中，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。

14、本发明光催化合成方法中，所述选择性氧化反应采用氙灯光源，其功率为100～400w。

15、本发明公开了一种光催化制备羟基丁酸类化合物的方法，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羟基丁酸类化合物。本发明方法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转化制备羟基丁酸类化合物；采用的催化剂活性高，产物选择性高。本发明方法采用生物质基化合物作为原料，制备羟基丁酸类化合物，符合可持续发展和绿色化学的要求。本发明方法制得的羟基丁酸类化合物选择性高，便于产物的分离和提纯；本发明方法反应结束后，催化剂易于分离，且可回收重复利用，有很好的应用前景。

技术特征：

1.一种羟基丁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。

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。

4.根据权利要求1-3中任一项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。

5.根据权利要求1-4中任一项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。

技术总结
本发明公开了一种光催化制备羟基丁酸类化合物的方法。本发明方法包括如下步骤：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羟基丁酸类化合物；羟基丁酸类化合物为4‑羟基丁酸、γ‑丁内酯或5‑羟基丁内酯；糠醛及其衍生物的结构式如式Ⅰ所示；光催化剂为无机半导体光催化剂，为TiO2、ZnO、CeO2、SnO2、ZnS、CdS、C3N4、Bi2O3和Ga2O3中任一种。本发明方法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转化制备羟基丁酸类化合物。本发明方法制得的羟基丁酸类化合物选择性高，便于产物的分离和提纯。本发明方法反应结束后，催化剂易于分离，且可回收重复利用，有很好的应用前景。

技术研发人员：刘海超,林莹
受保护的技术使用者：北京大学
技术研发日：
技术公布日：2024/4/7