近日，大連化物所生物能源化學(xué)品研究組（DNL0603）王峰研究員團(tuán)隊受邀撰寫題為“雜原子參與的木質(zhì)素裂解制備官能團(tuán)化芳香化合物”（Heteroatom-participated lignin cleavage to functionalized aromatics）的綜述文章，系統(tǒng)介紹了含氮、硅、碘和鋰等雜原子參與的木質(zhì)素裂解制備官能團(tuán)化芳香化合物的研究近況。
木質(zhì)素是木質(zhì)纖維素的芳香聚合物片段，它是自然界中最豐富且可再生的芳香碳資源。通過斷裂木質(zhì)素中芳香單元之間的脂肪側(cè)鏈，可實現(xiàn)木質(zhì)素的解聚，并制備多樣的芳香化合物。然而當(dāng)前大多數(shù)解聚策略采用含活潑氫、氧等物種斷裂脂肪側(cè)鏈，同時木質(zhì)素本身只含碳、氫和氧，這導(dǎo)致木質(zhì)素的解聚產(chǎn)物也只含碳、氫和氧三種元素。當(dāng)使用含雜原子（X）的試劑斷裂木質(zhì)素中的C-C及C-O鍵時，可在產(chǎn)物中構(gòu)建C-X和O-X鍵，得到含有雜原子的官能團(tuán)化芳香單體產(chǎn)物，將有可能拓展木質(zhì)素轉(zhuǎn)化的應(yīng)用領(lǐng)域。
傳統(tǒng)的造紙制漿和木質(zhì)素的成分分析等過程都涉及雜原子參與的木質(zhì)素解聚反應(yīng)，但這些過程往往使用有毒試劑，條件苛刻，且對解聚產(chǎn)物的關(guān)注較少。近十年來，科研人員提出催化轉(zhuǎn)化的方法，采用含氮、硅、碘和鋰等雜原子試劑，豐富木質(zhì)素的轉(zhuǎn)化方式，在溫和條件下可分別高選擇性地斷裂側(cè)鏈上C（aryl）-C（alkyl）鍵、C（alkyl）-C（alkyl）、C（alkyl）-O和C（aryl）-O鍵。這些方法除了可實現(xiàn)主要連接 -O-4'的斷裂之外，還可實現(xiàn)4-O-5'、 -1'以及芳基甲基醚等其他連接的斷裂。轉(zhuǎn)化產(chǎn)物包括芳胺、酰胺、異噁唑、硅氧烷和酚鋰等官能團(tuán)化的芳香單體，顯示出了木質(zhì)素在制備藥物、染料等精細(xì)化學(xué)品以及能源材料等方面的巨大潛力。
雜原子參與的木質(zhì)素裂解制備官能團(tuán)化芳香化合物
近年來，該團(tuán)隊在木質(zhì)素催化轉(zhuǎn)化制備高附加值化學(xué)品方面了取得了一系列進(jìn)展，發(fā)展了加氫/轉(zhuǎn)氫氫解方法制備烷基酚和酚類酮等產(chǎn)物（Energy Environ. Sci., 2013, 6, 994；ACS Catal., 2017, 7, 3419；ACS Catal., 2017, 7, 4571；ACS Catal., 2018, 8, 1614；ACS Catal., 2018, 8, 6837），一步/兩步氧化法制備芳香醛（ACS Catal., 2017, 7, 3850；ACS Catal., 2018, 8, 4761；ACS Catal., 2020, 10, 632）、芳香酸（ACS Catal., 2016, 6, 6086；J. Catal., 2017, 346, 170；J. Catal., 2017, 348, 160）和芳香酯（Green Chem., 2017, 19, 702）產(chǎn)物，氮試劑參與解聚制備酚類異噁唑、腈（ACS Sustainable Chem. Eng., 2018, 6, 3748）和非酚型芳胺產(chǎn)物（ACS Catal., 2019, 9, 8843）, 以及聯(lián)苯的高值化轉(zhuǎn)化方法（Chem. Sci., 2019, 10, 3681）等。
該綜述以Tutorial Review的形式發(fā)表在《化學(xué)會評論》（Chemical Society Reviews）上。該工作得到中科院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項（B類）“能源化學(xué)轉(zhuǎn)化的本質(zhì)與調(diào)控”、國家自然科學(xué)基金項目、中國科學(xué)院國際人才計劃項目、大連市科技創(chuàng)新基金項目等的資助。（文/圖 李宏基、Anon Bunrit、李寧）
