声东击西:针对木质素β-O-4连接结构裂解的邻近基团转化策略

张超锋 王峰

引用本文: 张超锋,  王峰. 声东击西:针对木质素β-O-4连接结构裂解的邻近基团转化策略[J]. 催化学报, 2017, 38(7): 1102-1107. shu
Citation:  Chaofeng Zhang,  Feng Wang. Sell a dummy:Adjacent functional group modification strategy for the catalytic cleavage of lignin β-O-4 linkage[J]. Chinese Journal of Catalysis, 2017, 38(7): 1102-1107. shu

声东击西:针对木质素β-O-4连接结构裂解的邻近基团转化策略

  • 基金项目:

    中国科学院战略性先导科技专项项目(XDB17020300);国家自然科学基金(21422308);辽宁省科技厅(2015020086-101).

摘要: 木质素作为一种潜在可替代石油制备芳香化合物的可再生资源,其转化利用一直受到广泛的关注.在多种木质素链接结构中,β-O-4连接占40%~60%,因此被认为是木质素降解转化过程中需要被首先断裂的结构.近来,相比于直接研究真实木质素的复杂转化过程,另外一种通过研究木质素模型分子转化规律的“自下而上策略”已经为木质素转化提供了许多新的转化思路及组合策略.本文对这些组合策略进行了简要的总结,并提出了更具概括性的“声东击西策略”.简要地说,通过预先转化目标Cα-Cβ及Cβ-OAr键的邻近化学基团,从而降低目标化学键的键解离能或在底物分子中引入“底物位点”,进一步促进目标化学键的高效选择性转化.以底物分子到中间体分子的角度分析,将Cα-OH转化为Cα=O可有效降低目标化学键Cβ-OAr的键解离能,针对这一点,本文介绍了“氧化-(光催化)还原策略”,“内转氢策略”以及“氧化-选择性加氢策略”.同时,针对降低目标化学键的思路,本文还从底物分子到中间体分子碎片角度分析介绍了“脱羟-加氢策略”.针对向底物分子中引入“底物位点”的思路,本文首先介绍了“氧化-氧化策略”,将Cα-OH转化为Cα=O虽然增加了Cα-Cβ键的BDE,但与Cα=O相连的Cβ位点脱氢后可与高活性氧物种结合,从而更有效的裂解Cα-Cβ键.此外,本文简要介绍了类似情况下的过氧物种进攻Cα=O的“氧化-BV氧化策略”,以及“直接酸解策略”和“氧化-脱水-酸解策略”.虽然目前针对木质素β-O-4连接结构的转化策略已有较多的报道,但仍然存在着很多值得探索的可能性,该“声东击西策略”可能为进一步的高效反应路径设计,催化剂筛选及机理研究提供指导.同时,这种邻近基团预转化的策略也能为防止木质素再聚提供方案,从而促进真实木质素的高效转化.

English

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  • 收稿日期:  2017-05-08
  • 修回日期:  2017-05-16
通讯作者: 陈斌, bchen63@163.com
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    沈阳化工大学材料科学与工程学院 沈阳 110142

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