甲殼素生物質(zhì)是地球上僅次于纖維素的第二大生物質(zhì)，以其為原料合成含氮化學(xué)品具有天然的優(yōu)勢，具有巨大潛力。氨基葡萄糖酸（GlcNA）是一種高價值的含氮有機(jī)酸，在食品、制藥、醫(yī)療、水處理等眾多領(lǐng)域都有重要的應(yīng)用。氨基葡萄糖（GlcN）是一種甲殼素單糖，氧化轉(zhuǎn)化GlcN可以直接得到氨基葡萄糖酸（GlcNAc）。本課題組（上海交通大學(xué)陳熙副教授）提出了一種以空氣為氧化劑，在接近常溫常壓下催化氧化氨基葡萄糖制備氨基葡萄糖酸的綠色方法（圖1）。
圖1 氨基葡萄糖在空氣中接近室溫條件下氧化制備氨基葡萄糖酸示意圖 在不額外添加堿或者氧化劑的情況下，采用納米氧化鋅負(fù)載的納米金（Au/ZnO）催化劑，以氨基葡萄糖水溶液為底物，在最優(yōu)條件下反應(yīng)2小時可以獲取~85%產(chǎn)率的氨基葡萄糖酸 （圖2）。采用沉積沉淀法（DP）制備的Au/ZnO催化劑性能顯著優(yōu)于采用沉積還原法（DR），使得氨基葡萄糖酸產(chǎn)率提高了兩倍以上，而實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)沉積沉淀法制備的催化劑用于氨基葡萄糖氧化具有更低的活化能。通過對比試驗(yàn)和催化劑表征分析，金納米粒子的平均粒徑和表面氧空位是影響催化活性的關(guān)鍵因素。在具有較高氧空位含量的ZnO載體表面上有利于形成小尺寸、均勻分散的納米金粒子，有利于提高催化劑活性。該實(shí)驗(yàn)可以通過改變金前驅(qū)體濃度、催化劑煅燒溫度等方式來調(diào)整納米金催化劑的性質(zhì)，從而提高其催化性能。該方法具有簡單、高效、綠色溫和的優(yōu)點(diǎn)，采用兩性氧化物ZnO作為載體有利于催化劑后續(xù)在酸性條件下工作，為未來一步從甲殼素水解氧化制取氨基葡萄糖酸提供了可能行。該研究為甲殼素生物質(zhì)資源化利用開辟了新的方法途徑，同時也為納米金氧化劑的制備設(shè)計(jì)提供了參考思路。 圖2 不同金納米催化劑轉(zhuǎn)化氨基葡萄糖制備氨基葡萄糖酸產(chǎn)率與TOF 論文信息 Base-free Air Oxidation of Chitin-derived Glucosamine to Glucosaminic Acid by Zinc Oxide-supported Gold Nanoparticles Yue Zheng, Dr. Di Xu, Lei Zhang, Prof. Xi Chen Chemistry – An Asian Journal DOI: 10.1002/asia.202200556
