北京理工大学在离子液体促进木质素脱甲基化制备多酚方面取得进展

原标题:北京理工大学利用离子液体促进木质素脱甲基制备多酚类物质取得进展。

近日，北京理工大学生命学院绿色生物制造研究组在木质素脱甲基制备多酚方面取得重要研究进展。相关研究成果如下:“温和无卤条件下低成本双功能原型液实现木质素高效脱甲基化生产多酚”发表在国际顶级期刊《化学工程杂志》(if =" "13.273)。论文的第一作者是2019级硕士研究生赵婉婷。通讯作者是青岛大学的刘小敏教授和北京理工大学的孙健教授，北京理工大学是第一作者交流单位。

木质素是植物生长过程中三种单体木质素(香豆素、松柏醇和芥子碱)氧化聚合形成的天然高分子聚合物。木质素作为自然界中唯一可再生的芳香族聚合物，具有多酚结构和类单宁性质，但一直没有得到有效的综合利用。利用木质素生产多酚是多酚开发和木质素应用的互利途径。脱甲基反应是由木质素制备多酚物质的有效途径。其优点是条件相对温和，可以直接得到更多的邻酚羟基结构，木质素的高分子量没有明显降低。但目前木质素脱甲基所用试剂普遍含有卤素，存在效率低、成本高、挥发性大、毒性强等问题，阻碍了木质素制备多酚的大规模生产和工业化应用(图1)。

图一。木质素脱甲基方法的比较

为了实现木质素无卤脱甲基方法的改进，课题组基于长期积累的离子液体微环境和过程强化机理，特别是质子型离子液体(PILs)在生物质溶解转化(ACS sustain)方面的研究基础。化学。英语。, 2019, 7, 18593;绿色化学。，2017，19，3152)，通过低成本、无卤素的多功能PILs(图2A)，开发了更绿色的木质素脱甲基化策略，将木质素高效转化为多酚。在所研究的八种pil中，无卤[EOA][OAc]由于具有溶解和脱甲基木质素的双重功能，脱甲基活性最高(图2B，绿色条形图)。分子模拟结果表明，[EOA][OAc]与木质素结构单元之间的强相互作用及其乙酸根阴离子和卤素阴离子的紧密亲核能力是反应顺利进行的重要因素(图2C)。

图二。a)八种PILs被选中；PILS的电导率和脱甲基化产物的酚羟基含量；c)八种pil的表面静电电位分析。

此外，[EOA][OAc]可以通过向反应体系中加入甲醇而简单地回收和再利用。回收过程中稳定的回收效率和高木质素转化率有助于进一步降低反应成本(图3A和b)。与其他传统脱甲基试剂相比，本研究酶解木质素的脱甲基效率约为73%，优于大多数已报道的脱甲基试剂(图3C)。除了酶解木质素，其他类型的木质素(如木质素磺酸钠、碱木质素等。)也适用于这种方法(图3D)。当原料量从1g扩大到30g时，反应效率基本保持不变(图3D)。

图3。a)再循环产品中酚羟基的含量；b)回收的PIL的结构稳定性；c)不同方法的木质素脱甲基效率的比较；d)不同类型木质素的脱甲基作用。

上述工作不仅实现了木质素在无卤条件下的高效脱甲基，而且成本低、反应条件相对温和、回收效果好，对木质素的高值化利用和多酚产业的发展具有重要意义。

来源:北京理工大学

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Https://authors.Elsevier/sd/article/s1385-8947(22)01981-7返回搜狐查看更多

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