寧波材料所實現(xiàn)生物基長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，合成高附加值化學品的技術路線正持續(xù)優(yōu)化現(xiàn)代化工原料供應體系。作為典型生物質(zhì)平臺化合物，糠醛及其衍生物5-羥甲基糠醛可通過一步法選擇性開環(huán)反應定向轉(zhuǎn)化為C5-C6鏈式多元醇。這類多元醇在聚酯合成、表面活性劑、增塑劑及樹脂改性等領域應用廣泛。該技術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)型提供了關鍵支撐。
中國科學院寧波材料技術與工程研究所非金屬催化團隊聚焦生物質(zhì)高值轉(zhuǎn)化領域，深耕5-羥甲基糠醛規(guī)模化制備與高值化技術開發(fā)十余年，聯(lián)合浙江糖能科技有限公司共同完成的兩項規(guī)?；a(chǎn)與應用技術，均于2024年通過成果鑒定、評價，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，團隊通過設計鉑鈷雙金屬團簇催化劑并調(diào)控水-四氫呋喃溶劑體系，揭示了5-羥甲基糠醛（HMF）一步路線定向開環(huán)生成1,2,6-己三醇（1,2,6-HT）的構效關系與動力學機制。同位素標記實驗與動力學同位素效應證實，呋喃環(huán)加氫（生成四氫呋喃衍生物）與開環(huán)（生成鏈狀多元醇）的競爭路徑均依賴水介導的活性氫物種，且加氫路徑對該物種覆蓋度的依賴性更高。通過Pt原子表面覆蓋Co物種構建雙金屬界面，可減少活性氫的生成，同時利用四氫呋喃的“籠效應”可降低金屬-溶劑界面的氫鍵網(wǎng)絡，雙重作用下能夠顯著提升開環(huán)路徑選擇性。在溫和條件下，實現(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%。該工作通過動力學調(diào)控策略闡明了雙金屬效應與溶劑微環(huán)境對呋喃類化合物定向轉(zhuǎn)化的協(xié)同作用機制，為生物質(zhì)平臺分子高效轉(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。該工作獲國家自然科學基金、浙江省重點研發(fā)項目、寧波市自然科學基金、中國博士后科學基金資助。
水溶液中生物基呋喃類分子轉(zhuǎn)化為鏈醇的路線圖
??????????????????????????????????????????? （高分子與復合材料實驗室 呂明鑫）
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