木質(zhì)纖維素類生物質(zhì)是一種儲(chǔ)量豐富的有機(jī)可再生碳資源，主要包含纖維素、半纖維素和木質(zhì)素三大組分，可用于制備燃料、化學(xué)品和材料。這類生物質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜且致密，含多種化學(xué)連接鍵和氫鍵網(wǎng)絡(luò)，通過分離技術(shù)打破復(fù)雜結(jié)構(gòu)是實(shí)現(xiàn)全組分選擇性催化轉(zhuǎn)化的基礎(chǔ)。當(dāng)前的大多數(shù)組分分離技術(shù)聚焦于纖維素和半纖維素的高值化利用，分離過程中木質(zhì)素往往發(fā)生不可控的重聚，導(dǎo)致得到的木質(zhì)素反應(yīng)活性低，進(jìn)一步解聚利用難。催化分離是近年來發(fā)展的一種選擇性分離生物質(zhì)組分的新技術(shù)，特別是還原催化分離可以將生物質(zhì)中的木質(zhì)素選擇性分離解聚，同時(shí)保留固體纖維素和半纖維素，但是該過程所使用的催化劑金屬負(fù)載量較高，反應(yīng)機(jī)理不明。 近日，中國科學(xué)院廣州能源研究所廖玉河研究員團(tuán)隊(duì)和東南大學(xué)馬隆龍教授團(tuán)隊(duì)開發(fā)了應(yīng)用于還原催化分離生物質(zhì)的低負(fù)載量的釕基催化劑，實(shí)現(xiàn)了在氫氣條件下選擇性轉(zhuǎn)化生物質(zhì)中木質(zhì)素得到高收率的4-丙基取代單酚，在氮?dú)鈼l件下得到4-丙烯基取代單酚，且保留了纖維素（>90%）和半纖維素（>75%）。該催化劑適用于樺木、楊木、松木和玉米秸稈等生物質(zhì)原料。
為進(jìn)一步闡明木質(zhì)素的分離解聚機(jī)理，開展了轉(zhuǎn)化含有不同結(jié)構(gòu)的木質(zhì)素模型化合物和氘帶實(shí)驗(yàn)研究，揭示了在生物質(zhì)分離過程中溶于溶劑的木質(zhì)素大分子片段會(huì)先發(fā)生Cγ-OH的脫除，然后再發(fā)生Cα-OH和β-O-4鍵的斷裂得到4-丙烯基取代單酚，進(jìn)一步加氫可以得到4-丙基取代單酚。該研究工作為木質(zhì)纖維素類生物質(zhì)組分的選擇性分離和木質(zhì)素定向解聚的催化劑開發(fā)提供了新思路。 論文信息 Reductive Catalytic Fractionation of Lignocellulose Toward Propyl- or Propenyl-Substituted Monomers and Mechanistic Understanding Haiyun Huang, Xinghua Zhang, Longlong Ma, Yuhe Liao Angewandte Chemie International Edition DOI: 10.1002/anie.202502545
