順丁烯二酸酐（MA）是合成不飽和聚酯樹(shù)脂、農(nóng)藥、潤(rùn)滑油添加劑和聚合物的重要原料，目前其主要是利用化石資源經(jīng)過(guò)多步催化反應(yīng)合成。5-羥甲基糠醛（HMF）是一種重要生物質(zhì)平臺(tái)化合物，高效/綠色地催化生物基HMF氧化制備MA對(duì)于社會(huì)可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

選用氧化石墨烯基釩催化劑（V-GO）分別在三種溶劑（γ-戊內(nèi)酯、乙酸、水）中進(jìn)行了HMF氧化制備MA的反應(yīng)，結(jié)果表明γ-戊內(nèi)酯是催化HMF氧化制MA的溶劑，在乙酸和水反應(yīng)體系，HMF轉(zhuǎn)化率和副產(chǎn)物甲酸產(chǎn)率均高于γ-戊內(nèi)酯體系，說(shuō)明質(zhì)子溶劑有利于HMF C-C斷裂生成甲酸。這種溶劑效應(yīng)的變化源于溶劑對(duì)HMF分子和中間產(chǎn)物5-羥基-2(5H)-呋喃酮（HF）轉(zhuǎn)化能力的不同。此外，GO表面上的質(zhì)子（H+）可促進(jìn)HMF氧化生成MA，而反應(yīng)體系中加入NaHCO3則會(huì)導(dǎo)致催化劑失活。通過(guò)XPS分析發(fā)現(xiàn)，NaHCO3對(duì)該反應(yīng)的抑制作用，一方面是由于中和反應(yīng)抑制了V5+→V4+和/或V4+→V3+的還原，另一方面是由于中和反應(yīng)造成了GO載體上H+位點(diǎn)的損失。

應(yīng)用NMR進(jìn)一步研究了HMF氧化為MA的反應(yīng)機(jī)理。HF為反應(yīng)中間產(chǎn)物，說(shuō)明HMF氧化為MA主要經(jīng)過(guò)兩個(gè)步驟。是HMF氧化為中間產(chǎn)物HF，其中O2、釩和GO上的H+起重要作用，特別地，H+有利于HMF的C-C斷裂。第二步是HF氧化為MA，其中O2和釩的參與是反應(yīng)發(fā)生的必要條件。溶劑的種類對(duì)HF的生成和轉(zhuǎn)化有很大的影響。乙酸既有利于HF的生成，又有利于HF的進(jìn)一步轉(zhuǎn)化。而HF在γ-戊內(nèi)酯中的轉(zhuǎn)化速率接近于MA的生成速率，使γ-戊內(nèi)酯成為HMF氧化制備MA的高效溶劑。