糠醛与5-羟甲基糠醛电化学二聚制备航空燃料前驱体：机理优化与路径创新

《Journal of Cleaner Production》：Electrochemical dimerization of furfural and 5-hydroxymethylfurfural into aviation fuel precursors: Optimization and mechanistic insights

本文系统研究了生物质衍生醛类（FF/HMF）在温和电化学条件下的碳链延长（>C6）机制，通过调控电极材料（如Pb/CF）与电位（-0.4 V vs. RHE）实现C-C耦合选择性突破（HF达77.7%，BHH达89.8%），为可持续航空燃料（SAF）的绿色合成提供了新范式。

　　

亮点

材料

糠醛（FF, 99%）来自TCI公司，作为电化学二聚研究的模型生物质醛类。糠醇（FA, 99%）、5-羟甲基糠醛（HMF, 95%）、2,5-二甲基呋喃（DMF, 99%）和5-甲基糠醇（MFA, 98%）购自阿拉丁公司，用作机理验证和选择性分析的参照物。重水（D₂O, ≥99.9%）作为核磁共振（NMR）分析的溶剂。硝酸镍六水合物等金属盐用于电极修饰。

糠醛的电化学二聚

现有研究多聚焦于将FF电还原生成糠醇（FA），但FF的醛基特性使其在电化学条件下可发生羟醛缩合，生成碳链翻倍的C-C二聚体氢呋喃偶姻（HF）。这种"碳链倍增魔法"使HF成为航空煤油前体的潜力分子。通过系统优化发现，Pb/CF电极在-0.4 V（vs. RHE）条件下能像"分子剪刀"精准控制反应路径，将FF转化为HF的选择性提升至77.7%，同时抑制副反应。

结论

这项研究像一位"绿色化学工程师"，在温和水相条件下成功构建了生物质呋喃醛电化学二聚的高效路径。使用Pb/CF电极对糠醛（50 mM，0.1 M KOH）进行电还原，在-0.4 V（vs. RHE）反应4小时，HF选择性达77.7%；对HMF的反应更展现出89.8%的BHH选择性，印证了适度氢吸附能力对C-C耦合的促进作用。该策略无需外部氢气，实现了碳链的精准延伸，为可持续航空燃料合成提供了新蓝图。