张涛院士团队生物质催化转化研究取得新进展

最近，中国科学院大连化学研究所空间催化与新材料研究中心的张涛院士和王爱琴院士的研究团队在生物质基醛酮小分子的还原和氨化方面取得了新的进展。他们在水溶液中使用一系列基于生物质的醛和酮作为底物成功地实现了伯胺的高选择性制备，并且通过两步方法从纤维素中直接获得乙醇胺作为原料。相关研究成果发表在德国应用化学杂志上。

含氮化合物是重要的化学品，广泛应用于聚合物、表面活性剂、染料、医药、农药等领域。目前，大多数含氮化合物仍然是从化石资源中获得的。由于木质纤维素和其他生物质原料主要由碳、氢和氧三种元素组成，通过生物质催化转化获得的化学品主要集中在醇类、醛类、酮类、酸类和酯类等含氧化学品中，这在一定程度上限制了生物质基化学品的多样性和适用性。生物质原料及其衍生物中含氧官能团通过还原胺化选择性转化为氨基官能团，为胺类化合物的合成提供了一条简单、高效、可再生的新途径，对拓展生物质资源的应用也具有重要意义。

该研究小组首次采用乙醛为反应底物，氨水为氨源，钌/氧化锆为催化剂，在温和的反应条件下获得高选择性乙醇胺(产率94%)。然后直接以纤维素为原料，通过纤维素-乙醛-乙醇胺两步反应路线得到乙醇胺。各种原位表征技术表明，通过控制钌的还原深度，可以在混合价态表面获得钌纳米粒子。这种微观结构同时具有路易斯酸中心和加氢活性中心，使催化剂具有高选择性。该催化体系具有良好的普适性，能高效地将一系列不同结构的生物质醛酮小分子转化为相应的伯胺，为生物质制备含氮化学品提供了一条有效途径。