5-羟甲基糠醛（HMF）是一种基于生物质，可持续的能源平台化学品。HMF可以转化为多种增值产品。例如，选择性氧化HMF可以得到2,5-二甲酰基呋喃（DFF），DFF是一种多功能化学药品，可广泛应用于合成药物、功能聚合物、杀真菌剂、大环配体等的中间体。然而如何避免酸式产生，实现从HMF到DFF的高选择性氧化仍存在困难。如图1所示，传统合成法需使用非绿色的，较为昂贵的催化剂（金属氧化物，贵金属等），且反应条件较为苛刻。电化学合成DFF是一种新兴的合成方法，电子作为绿色催化剂相对于传统催化剂具有很多优势，且对环境友好。但是，当下的电合成DFF策略受限于较低的产率且需要使用昂贵的电极（Pt和PtRu）。因此，亟待开发一种电极材料低廉，反应效率和选择性高，且对环境友好的DFF合成策略。

近期，上海交通大学钱雪峰教授团队的宰建陶副教授等人开发了一种基于氧化媒介I^-/I₂的两相（CH₂Cl₂/H₂O）流动电化学DFF合成系统（图2）。该系统具有如下几点优势。首先，该系统可以物理分离氧化剂的电化学再生和HMF的选择性氧化，从而避免HMF的过度氧化以实现＞99%的高选择性。第二，该系统可以促进I^-/I₂在水油两相的传质效率且实现反应物的循环使用。第三，该系统具有良好的封闭性，在此系统中水相和有机相可以很容易地分离，因此可以解决非绿色溶剂带来的环境困扰。第四，该系统成功实现了HMF氧化与析氢反应（HER）的耦合，大大提升了电子利用率。此外，该系统还可以为其他阴极反应，如CO₂还原、N₂固定、硝基苯还原等提供反应场所。第五，该系统可以通过独立设计流动电化学池和化学反应器放大DFF的合成规模，自制的低成本石墨毡基电极可以显著降低大规模生产DFF的能耗，因此该流动电化学系统展现出大规模生产目标产品的巨大潜力。

论文信息：

Selective Electrosynthesis of 2,5-diformylfuran (DFF) in a Continuous Flow System

Yuchi Zhang,Wenjing Li,Yucai Cao,Ming Chen,Wenqian Li,Jiantao Zai,Asma iqbal,Rongrong Qi,Xuefeng Qian

文章第一作者为张寓弛。

ChemSusChem

DOI: 10.1002/cssc.202102596