寧波材料所實(shí)現(xiàn)生物基長(zhǎng)鏈醇高收率定向合成
生物質(zhì)資源的高效綜合利用已成為全球綠色可持續(xù)發(fā)展的重要戰(zhàn)略方向。以農(nóng)業(yè)廢棄物等可再生原料為基礎(chǔ)，合成高附加值化學(xué)品的技術(shù)路線正持續(xù)優(yōu)化現(xiàn)代化工原料供應(yīng)體系。作為典型生物質(zhì)平臺(tái)化合物，糠醛及其衍生物5-羥甲基糠醛可通過(guò)一步法選擇性開(kāi)環(huán)反應(yīng)定向轉(zhuǎn)化為C5-C6鏈?zhǔn)蕉嘣?。這類(lèi)多元醇在聚酯合成、表面活性劑、增塑劑及樹(shù)脂改性等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。該技術(shù)路徑不僅顯著提升了生物質(zhì)資源利用率，更為化工產(chǎn)業(yè)向綠色低碳轉(zhuǎn)型提供了關(guān)鍵支撐。
中國(guó)科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所非金屬催化團(tuán)隊(duì)聚焦生物質(zhì)高值轉(zhuǎn)化領(lǐng)域，深耕5-羥甲基糠醛規(guī)模化制備與高值化技術(shù)開(kāi)發(fā)十余年，聯(lián)合浙江糖能科技有限公司共同完成的兩項(xiàng)規(guī)?；a(chǎn)與應(yīng)用技術(shù)，均于2024年通過(guò)成果鑒定、評(píng)價(jià)，并在5-羥甲基糠醛加氫還原方面取得了一系列創(chuàng)新成果（Appl. Catal. B 2025, 361, 124578；Appl. Catal. B 2025, 361, 124563；Fuel, 2024, 372, 132147；J. Am. Chem. Soc. 2024, 146, 31251）。
近期，團(tuán)隊(duì)通過(guò)設(shè)計(jì)鉑鈷雙金屬團(tuán)簇催化劑并調(diào)控水-四氫呋喃溶劑體系，揭示了5-羥甲基糠醛（HMF）一步路線定向開(kāi)環(huán)生成1,2,6-己三醇（1,2,6-HT）的構(gòu)效關(guān)系與動(dòng)力學(xué)機(jī)制。同位素標(biāo)記實(shí)驗(yàn)與動(dòng)力學(xué)同位素效應(yīng)證實(shí)，呋喃環(huán)加氫（生成四氫呋喃衍生物）與開(kāi)環(huán)（生成鏈狀多元醇）的競(jìng)爭(zhēng)路徑均依賴水介導(dǎo)的活性氫物種，且加氫路徑對(duì)該物種覆蓋度的依賴性更高。通過(guò)Pt原子表面覆蓋Co物種構(gòu)建雙金屬界面，可減少活性氫的生成，同時(shí)利用四氫呋喃的“籠效應(yīng)”可降低金屬-溶劑界面的氫鍵網(wǎng)絡(luò)，雙重作用下能夠顯著提升開(kāi)環(huán)路徑選擇性。在溫和條件下，實(shí)現(xiàn)了79.8%的1,2,6-HT產(chǎn)率，較傳統(tǒng)單金屬Pt催化劑提升24%。該工作通過(guò)動(dòng)力學(xué)調(diào)控策略闡明了雙金屬效應(yīng)與溶劑微環(huán)境對(duì)呋喃類(lèi)化合物定向轉(zhuǎn)化的協(xié)同作用機(jī)制，為生物質(zhì)平臺(tái)分子高效轉(zhuǎn)化提供了新路徑。
研究成果以“Selective ring-opening of furanic molecules into 1,2,6-hexanetriol over PtCo bimetallic clusters in aqueous solution”為題發(fā)表在催化領(lǐng)域期刊Applied Catalysis B: Environment and Energy上（論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.apcatb.2025.125405），寧波材料所博士生呂明鑫為該論文第一作者，張建研究員、尹宏峰研究員為該論文共同通訊作者。該工作獲國(guó)家自然科學(xué)基金、浙江省重點(diǎn)研發(fā)項(xiàng)目、寧波市自然科學(xué)基金、中國(guó)博士后科學(xué)基金資助。
水溶液中生物基呋喃類(lèi)分子轉(zhuǎn)化為鏈醇的路線圖
??????????????????????????????????????????? （高分子與復(fù)合材料實(shí)驗(yàn)室 呂明鑫）
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