北京林业大学宋国勇团队在C-木质素催化降解领域取得新进展

来源：北京林业大学 2023-09-18

导读：近日，北京林业大学材料学院宋国勇教授团队在C-木质素催化降解领域取得新进展，该研究以“Organoborane-Catalysed Reductive Depolymerisation of Catechyl Lignin under Ambient Conditions”为题发表于一区top期刊《Green Chemistry》（IF=9.8）上。

邻苯二酚作为一种重要的化学品，被广泛应用于化工、材料、医药等领域。目前，工业上生产邻苯二酚主要依赖于石油基苯酚，存在工艺流程复杂、反应条件苛刻、转化效率和产物选择性低等问题。因此，以自然界储量丰富的木质素为原料高效制备邻苯二酚产品是一个非常重要的课题。2012年，研究人员在香荚兰和仙人掌植物种皮中发现了一种特殊的木质素类型（称为C-木质素），该木质素是由单一的咖啡醇结构单元通过苯并二噁烷连接键氧化聚合而成的线性生物高分子，被认为是一种“理想型”的木质素高值化原料。近年来，国内外研究团队相继报道了利用多相金属催化剂催化转化C-木质素制备邻苯二酚产品的研究，然而该催化体系通常需要高温（200-250 oC）、高压（> 3MPa）条件，存在安全隐患大、能耗高和工程可行性低等问题，难以进行大规模应用。

图1.多相/均相催化体系下C-木质素制备邻苯二酚单体示意图

基于此，本研究首次利用有机硼烷(B(C6F5)3)/三乙基硅烷(Et3SiH)体系，在常温常压条件下实现了C-木质素高效降解制备邻苯二酚的过程。模型化合物实验表明，以Et3SiH为氢源，(B(C6F5)3)可以有效地切断苯并二恶烷连接键中相邻的C-O键，高得率、高选择性地得到邻苯二酚单体。该催化体系同样适用于蓖麻种皮C-木质素大分子的催化降解研究，在高固液比（300 mg/mL）条件下，可以得到85%的儿茶酚单体，其中丙基儿茶酚单体的选择性高达91%，实现了其分离、纯化。基于模型化合物反应活性研究及理论计算（DFT）结果，本研究提出了当前催化体系下C-木质素降解的反应路径，并证明了苯并二恶烷连接键中C–O断裂机制遵循SN2路径。本研究提供了一种可持续、经济、环保的策略可用于从生物柴油废料中（废弃果壳）生产重要的儿茶酚化学产品。

北京林业大学材料学院博士研究生苏世浩为论文第一作者，王水众博士和宋国勇教授、安徽大学罗根教授为共同通讯作者。该研究得到国家自然科学基金（22208024，22003001，22271001和31971607）、中国博士后科学基金（2022M710408）、安徽省自然科学基金（No. 2108085Y04）和中央高校基本科研业务费（BLX202133）资助。

文章链接：https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2023/gc/d3gc02025h

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来源：北京林业大学 2023-09-18