7月11日,记者了解到,华南理工大学、牛津大学和中国科学院过程工程所的研究人员联合攻关,在木质素选择性转化研究领域取得重要进展。

研究人员联合攻关木质素选择性转化 具有良好工业应用前景

生物质的重要组分木质素是世界上储量最为丰富的可再生芳香聚合物,将木质素解聚制备高附加值芳香化合物的技术备受关注。但由于木质素结构复杂,导致其解聚产物收率和选择性偏低,因此如何实现木质素的选择性转化是高效利用木质素及生物质的关键。


生物质资源具有来源广泛、产量巨大、可再生及其组成元素与当前大宗有机化学品接近等特点,将其高效转化为平台化合物或化学品,被认为是解决上述问题的一个重要途径。


据了解,生物质的重要组分木质素,是世界上储量最为丰富的可再生芳香聚合物,将木质素解聚制备高附加值芳香化合物的技术,备受关注。但由于木质素结构复杂,导致其解聚产物收率和选择性偏低,因此如何实现木质素的选择性转化是高效利用木质素及生物质的关键。

研究人员联合攻关木质素选择性转化 具有良好工业应用前景

为了突破这一技术瓶颈,不同于常规解聚木质素获得芳香化合物的途径,李雪辉课题组提出选择性断裂木质素的苯环结构并通过原位酯化等强化模式,来实现木质素高值化转化的新策略。在温和条件下(160℃,5 h),马来酸二乙酯达到404.8 mg/g的产率以及72.7%的选择性。


随后,研究人员进一步深入分析发现,磷钨酸铜离子液体中五配位的Cu+结构是该过程的催化活性中心。


此外,课题组及其合作者还创新性地设计了一类新型微乳液反应器体系,基于木质素分子双亲性的结构特点,利用木质素的自表面活性作用模式,通过界面强化效应,实现了木质素的高效选择性解聚及自破乳过程,展示出了良好的工业应用前景。


在此基础上,研究人员进一步通过对木质素主要连接方式的解析,基于木质素主要结构单元和化学键的差异性并结合DFT计算等,设计并构建了系列木质素高效选择性解聚体系,实现了木质素特征化学键和结构单元的选择性断裂与裁剪。例如,设计并构建的Fe基功能化离子液体体系,可对木质素分子中的H结构单元实现高选择性裁剪,制备具有高附加值且用途广泛的肉桂酸甲酯(MPC)。

研究人员联合攻关木质素选择性转化 具有良好工业应用前景

据悉,该研究获得了国家自然科学基金重点项目(项目批准号:21736003)等资助。


此外,研究人员还创新性地设计了一类新型微乳液反应器体系,利用木质素的自表面活性作用模式,通过界面强化效应,实现了木质素的高效选择性解聚及自破乳过程,该体系展示出良好的工业应用前景。


在此基础上,研究人员进一步设计并构建了系列木质素高效选择性解聚体系,实现了木质素特征化学键和结构单元的选择性断裂与裁剪。


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