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    作者:李雪輝等 來源:《化學》 發布時間:2019/7/8 16:40:00
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    科學家在木質素選擇性轉化領域獲進展

    研究實驗過程示意圖
     

     

    近日,記者從華南理工大學獲悉,該校李雪輝課題組與牛津大學教授Shik Chi Edman Tsang以及中國科學院過程工程所副研究員何宏艷等人聯合攻關,在木質素選擇性轉化研究領域取得重要進展。相關研究成果發表在《細胞》子刊《化學》期刊上。

    目前,絕大多數含碳的大宗化學品,均是以石油、煤等不可再生的化石資源為原料,通過復雜轉化過程獲得,由此也不可避免地帶來溫室效應、氣候變遷及環境污染等系列問題。比如,馬來酸酯是一類重要的大宗化學品,傳統方法是通過苯或丁烷等石油基原料的氧化來生產,就存在諸多安全、環境等問題。

    生物質資源具有來源廣泛、產量巨大、可再生及其組成元素與當前大宗有機化學品接近等特點,將其高效轉化為平臺化合物或化學品,被認為是解決上述問題的一個重要途徑。

    據了解,生物質的重要組分木質素,是世界上儲量最為豐富的可再生芳香聚合物,將木質素解聚制備高附加值芳香化合物的技術備受關注。但是,由于木質素結構復雜,導致其解聚產物收率和選擇性偏低,因此如何實現木質素的選擇性轉化是高效利用木質素及生物質的關鍵。

    為了突破這一技術瓶頸,不同于常規解聚木質素獲得芳香化合物的途徑,李雪輝課題組提出選擇性斷裂木質素的苯環結構并通過原位酯化等強化模式,來實現木質素高值化轉化的新策略。隨后,研究人員進一步深入分析發現,磷鎢酸銅離子液體中五配位的Cu+結構是該過程的催化活性中心。

    此外,課題組及其合作者還創新性地設計了一類新型微乳液反應器體系,基于木質素分子雙親性的結構特點,利用木質素的自表面活性作用模式,通過界面強化效應,實現了木質素的高效選擇性解聚及自破乳過程,展示出了良好的工業應用前景。

    在此基礎上,研究人員進一步通過對木質素主要連接方式的解析,基于木質素主要結構單元和化學鍵的差異性并結合DFT計算等,設計并構建了系列木質素高效選擇性解聚體系,實現了木質素特征化學鍵和結構單元的選擇性斷裂與裁剪。

    據悉,該研究獲得了國家自然科學基金重點項目等資助。(來源:中國科學報 張思瑋)

    相關論文信息:https://doi.org/10.1016/j.chempr.2019.05.021

     
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