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突破!中国科学院王峰在Nature上发表的第1篇论文

论论资讯 | 2024-05-30 5529热度

Nature

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Selective lignin arylation for biomass fractionation and benign bisphenols

Li Ning; Yan Kexin; Rukkijakan Thanya; Liang Jiefeng; Liu Yuting; Wang Zhipeng; Nie Heran; Muangmeesri Suthawan; Castiella-Ona Gonzalo; Pan Xuejun; Zhou Qunfang; Jiang Guibin; Zhou Guangyuan; Ralph John; Samec Joseph S M; Wang Feng

Published:2024-05-29
DOI:10.1038/s41586-024-07446-5

《利用选择性木质素芳基化技术推动生物质分馏与环保双酚生产》

研究背景

随着全球对可持续发展的需求日益增长,生物质资源的有效利用成为了研究的热点。木质纤维素作为主要的生物质来源,其主要成分——疏水性木质素和亲水性多糖聚合物,是绿色生物精炼厂不可或缺的碳资源。然而,在化学处理过程中,木质素因内部和分子间交联的负面影响,导致下游处理受阻。当前的利用模式试图通过阻止或稳定木质素中的脆弱部分来避免新C-C键的形成,即缩合反应,但这种方法在将木质素和碳水化合物转化为高价值产品方面尚未得到证实。

研究内容

本研究通过利用木质素倾向于缩合的特性,采用催化芳基化途径,使用高亲核性的木质素衍生酚类物质,指导C-C键的形成。研究中,通过选择性缩合的木质素以接近定量的产率被分离出来,同时保留了其显著的可裂解β-醚单元。这种木质素可以通过涉及芳基迁移和转移氢化的串联催化过程被解锁。木质素在木材中被转化为环保双酚(34-48 wt%),这些双酚是化石基双酚的性能优越替代品。同时,从纤维素中提取的去木质素纸浆和从木聚糖中提取的木糖被共生产用于纺织纤维和可再生化学品。

研究意义

本研究的创新点在于利用木质素的缩合倾向,通过催化芳基化技术,实现了木质素和碳水化合物向高价值产品的转化。这一策略不仅提高了生物质的利用效率,而且为生物质的全方位利用提供了新的思路。此外,生产的环保双酚作为化石基双酚的替代品,具有重要的环境意义和市场潜力。这项研究为生物质资源的高效利用和绿色化学品的生产提供了新的方向,对推动可持续发展和环境保护具有重要意义。

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