近日，華南理工大學化學與化工學院李雪輝教授團隊相關成果以“Selective Production of Diethyl Maleate via Oxidative Cleavage of Lignin Aromatic Unit”為題，發表于Chem期刊。論文第一單位為華南理工大學，通訊作者為李雪輝教授和牛津大學Edman Tsang教授，共同第一作者為蔡鎮平博士和龍金星副研究員。
木質素高效解聚并選擇性轉化為馬來酸二乙酯的新路線
當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，由此帶來溫室效應、氣候變遷及環境污染等一系列問題。由于生物質資源具有來源廣泛、可再生以及組成元素與當前大宗有機化學品接近等特點，發展生物質高效轉化為高附加值化學品的技術意義重大。
木質素是生物質的重要組分，也是工業制漿造紙和生物乙醇生產過程產量巨大的副產物。但木質素結構復雜，難以解聚且選擇性低，是生物質高效應用的瓶頸。在化學工業上，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，存在選擇性有待提高、安全及環境壓力大等問題。對此，李雪輝教授團隊通過發展新型催化劑體系，提出選擇性打破木質素分子內含苯環的結構單元并耦合原位酯化等強化模式，發展木質素高效解聚并選擇性轉化為馬來酸二乙酯的新路線。在研究過程中，通過XAS、PXRD等分析發現，過渡金屬離子的部分取代，可導致磷鎢酸Pcca結構轉變為Pncn結構，在氧化反應過程6配位的W/Cu結構轉變為5配位W/Cu結構，是該過程的催化氧化活性中心，5配位的W/Cu結構在氧化反應過程中提供空軌道與氧氣結合重新轉化為扭曲的6配位結構來實現高活性氧化過程。而催化劑的高溫溶解、低溫析出的特性，又可以解決生物質大分子與催化劑難以接觸以及回收利用等問題。
該成果為木質素選擇性轉化為高附加值產品提供了一種取代石油基原料的新路徑。論文發表后，中國科學院化學研究所韓布興院士在Green Energy & Environment期刊上對該成果進行專文亮點評述。
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https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S2451929419302311
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2468025719300925
