近日，大連化物所生物能源化學(xué)品研究組（DNL603）王峰研究員團(tuán)隊(duì)受邀撰寫題為“Catalytic Lignin Depolymerization to Aromatic Chemicals”的綜述文章，概括介紹了該研究組在木質(zhì)素催化轉(zhuǎn)化研究上所開(kāi)展的工作。
木質(zhì)素約占木質(zhì)纖維素總質(zhì)量的15%至30%，其結(jié)構(gòu)中含有豐富的官能團(tuán)化芳香結(jié)構(gòu)，可以作為制備芳香化學(xué)品的原料。然而，木質(zhì)素因?yàn)槠浣Y(jié)構(gòu)中存在穩(wěn)定的醚氧鍵、碳碳鍵以及復(fù)雜的連接方式，其高效催化解聚為收率可觀的芳香單體至今仍然是一項(xiàng)具有挑戰(zhàn)性的工作。
為了更清楚地探索木質(zhì)素催化轉(zhuǎn)化的機(jī)理，該團(tuán)隊(duì)采取了一種自下而上（Bottom-up）的研究思路，即首先探索木質(zhì)素模型分子在特定催化體系下的機(jī)理過(guò)程，隨后將高效的催化體系應(yīng)用于真實(shí)木質(zhì)素的轉(zhuǎn)化過(guò)程。他們提出了針對(duì)木質(zhì)素連接方式催化裂解的鄰近基團(tuán)修飾策略（Chin. J. Catal. 2017, 38, 1102-1107）。通過(guò)預(yù)先轉(zhuǎn)化木質(zhì)素中目標(biāo)C–C及C–O鍵的鄰近化學(xué)基團(tuán)（“聲東擊西”），降低目標(biāo)化學(xué)鍵的鍵解離能或在底物分子中產(chǎn)生“底物位點(diǎn)”，進(jìn)一步促進(jìn)目標(biāo)化學(xué)鍵的高效選擇性斷裂轉(zhuǎn)化。基于以上兩點(diǎn)，該團(tuán)隊(duì)先后提出了針對(duì)木質(zhì)素及其模型分子裂解轉(zhuǎn)化的兩步氧化（ACS Catal. 2016, 6, 6086-6090；J. Catal. 2017, 346, 170-179；J. Catal. 2017, 348, 160-167；Green Chem. 2017, 19, 702-706）、（光/熱）氧化-氫解（ACS Catal. 2016, 6, 7716-7721；ACS Catal. 2017, 7, 3419-3429；ACS Catal. 2018, 8, 1614-1620）、（光/熱）木質(zhì)素內(nèi)轉(zhuǎn)氫（ACS Catal. 2016, 6, 5589-5598；ACS Catal. 2017, 7, 4571-4580）、脫羥-加氫（Green Chem. 2016, 18, 6545-6555）、光催化一步法氧化（ACS Catal. 2017, 7, 3850-3859；ACS Catal. 2018, 8, 4761-4771; ACS Catal. 2020, 10, 1, 632-643）等策略。此外，該團(tuán)隊(duì)還對(duì)下一步木質(zhì)素資源在人工聚合物單體制備（ACS Catal. 2018, 8, 6837-6843）、高附加值含氮化學(xué)品（ACS Sustainable Chem. Eng. 2018, 6, 3748-3753；ACS Catal. 2019, 9, 8843-8851）及藥物中間體合成（Chem. Sci. 2019, 10, 3681-3686）方面的高值化利用做出了展望。
該綜述發(fā)表在Accounts of Chemical Research上。該工作得到國(guó)家自然科學(xué)基金、中科院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)（B）和國(guó)家留學(xué)基金管理委員會(huì)訪問(wèn)學(xué)者基金等項(xiàng)目基金的資助。（文/圖 張超鋒）
