一系列酸性聚合物離子液體合成并應(yīng)用于催化生物質(zhì)水解制備乙酰丙酸，通過(guò)優(yōu)化各種反應(yīng)條件，以纖維素和稻殼為底物分別獲得了79.4%和74.6%的乙酰丙酸產(chǎn)率。
圖1. PILs催化纖維素水解制備乙酰丙酸的路徑 由生物質(zhì)碳水化合物催化轉(zhuǎn)化制備的有機(jī)酸中具有代表性的是乙酰丙酸（LA）、乳酸和葡萄糖酸。LA被認(rèn)為是可由生物質(zhì)原料制備的最具價(jià)值和潛力替代石化工業(yè)中基礎(chǔ)化學(xué)品的生物基平臺(tái)化合物，被美國(guó)能源部列為最重要的“Top 12”平臺(tái)化合物之一。LA可以作為化工原料用于合成燃料添加劑、工業(yè)樹(shù)脂、溶劑、除草劑、香味劑和化工中間體等。目前生物質(zhì)催化轉(zhuǎn)化制備乙酰丙酸的催化劑主要是無(wú)機(jī)固體催化劑和液體酸，固體催化劑對(duì)于纖維素等生物質(zhì)的水解反應(yīng)催化效果較差，而液體酸催化劑存在熱穩(wěn)定性較差和催化產(chǎn)率低等問(wèn)題。為了克服這些缺點(diǎn)，發(fā)展新型高效催化劑具有重要意義。 離子液體是一種在近室溫或室溫下以液體形態(tài)存在的化合物，具有熱穩(wěn)定性好、溶解能力強(qiáng)、毒性小和結(jié)構(gòu)可控等優(yōu)點(diǎn)。目前關(guān)于離子液體催化生物質(zhì)水解制備乙酰丙酸的研究較少，且其乙酰丙酸產(chǎn)率偏低。纖維素的水解制備乙酰丙酸是一個(gè)復(fù)雜的反應(yīng)過(guò)程，包括纖維素解聚、異構(gòu)化、脫水反應(yīng)和再水合反應(yīng)等過(guò)程。除乙酰丙酸外，還有5-羥甲基糠醛和腐殖質(zhì)等副產(chǎn)物生成。因此，為了提高LA的產(chǎn)率，發(fā)展新型離子液體催化劑意義重大。 針對(duì)以上問(wèn)題，浙江大學(xué)衢州研究院史勝斌副研究員和東南大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院肖國(guó)民教授課題組設(shè)計(jì)合成了一系列聚合物離子液體（PILs）催化劑，PILs催化劑[Pim]CH3SO3能夠高效催化纖維素等生物質(zhì)的水解制備LA。相比于小分子離子液體，PILs具有穩(wěn)定性好和LA產(chǎn)率高等突出優(yōu)點(diǎn)，LA產(chǎn)率高達(dá)79.4%，五次回收實(shí)驗(yàn)LA產(chǎn)率都在68%以上，核磁氫譜顯示回收五次[Pim]CH3SO3也具有較高純度。[Pim]CH3SO3對(duì)于稻殼等生物質(zhì)顯示出較好的催化效果，LA產(chǎn)率高達(dá)74.6%。該P(yáng)ILs為催化生物質(zhì)轉(zhuǎn)化制備平臺(tái)化學(xué)提供了新的合成方法。 論文信息 Sulphonic acid-functionalized polymeric ionic liquids catalyzed conversion of carbohydrates into levulinic acid in one-pot reaction Prof. Shengbin Shi, Wenting Wu, Panli Liu, Prof. Guomin Xiao ChemCatChem DOI: 10.1002/cctc.202201274
