科研人員以代表丙烯酸酯和乙醛的果實(shí)為原料，加工制成代表共聚酯PCTA和CHDM的果醬
近日，中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所催化與新材料研究室（十五室）張濤院士、王愛琴研究員、李寧研究員團(tuán)隊(duì)，與生物能源化學(xué)品研究組（DNL0603）王峰研究員團(tuán)隊(duì)合作，發(fā)展了一種利用乙醛和丙烯酸酯的生物質(zhì)合成共聚酯單體新方法。
隨著現(xiàn)代社會的快速發(fā)展，各行各業(yè)對性質(zhì)可調(diào)的共聚酯需求越來越高。聚（對苯二甲酸-間苯二甲酸-環(huán)己烷二甲醇酯）（PCTA）作為一種代表性的共聚酯，其性質(zhì)可以通過間苯二甲酸來調(diào)控。與傳統(tǒng)的聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET）相比，PCTA具有更高的耐化學(xué)腐蝕性、抗沖擊性、玻璃化溫度和透明度等，可廣泛應(yīng)用于化妝品容器、家用電器和醫(yī)療包裝等領(lǐng)域。目前，PCTA單體主要是由石油下游產(chǎn)品制備得到。為了減少對化石能源的依賴性，發(fā)展溫和可持續(xù)路線制備PCTA單體具有重要意義。
該合作團(tuán)隊(duì)在前期研究的生物質(zhì)合成路線（Angew. Chem. Int. Ed., 2018）基礎(chǔ)上，發(fā)展了一種以生物質(zhì)基平臺化合物丙烯酸酯和乙醛為原料，合成共聚酯PCTA單體的新方法。該過程包括三步反應(yīng)，分別是乙醛與丙烯酸酯的Morita-Baylis-Hillman反應(yīng)、H2SO4/SiO2催化一步脫水/Diels-Alder反應(yīng)、以及Pd/C催化脫氫反應(yīng)，總收率為61%；此外，改變上述過程的第三個(gè)反應(yīng)催化劑，即利用Pd/C-Cu/Zn/Al雙床層催化劑進(jìn)行催化加氫反應(yīng)，可獲得另外一種重要的增塑劑單體——UNOXOLTM二醇（CHDM），該過程的總收率為67%。合作團(tuán)隊(duì)還通過生命周期評價(jià)（LCA）方法將本工作中的生物質(zhì)路線與傳統(tǒng)石油路線進(jìn)行了對比，結(jié)果表明，該生物質(zhì)路線展現(xiàn)出了積極的碳減排能力。該研究成果為共聚酯單體的合成提供了新方法，為生物質(zhì)資源轉(zhuǎn)化提供了新思路。
相關(guān)工作以“Production of Copolyester Monomers from Plant-Based Acrylate and Acetaldehyde”為題，于近日發(fā)表在《德國應(yīng)用化學(xué)》（Angew. Chem. Int. Ed.）上，并被選為熱點(diǎn)文章（Hot Paper）。該文章的共同第一作者是大連化物所博士研究生袁琳、02T4組呼延成副研究員、太原理工大學(xué)趙志仝博士。上述研究工作得到國家自然科學(xué)基金、大連化物所所內(nèi)合作項(xiàng)目、潔凈能源創(chuàng)新研究院—榆林學(xué)院聯(lián)合基金等項(xiàng)目的支持。
文章鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202113471
