梁長(zhǎng)海教授團(tuán)隊(duì)在生物質(zhì)醛糖催化轉(zhuǎn)化領(lǐng)域研究進(jìn)展
近年來(lái)，葡萄糖多相催化法制葡萄糖酸得到廣泛關(guān)注，以期替代現(xiàn)有的生物催化法。然而，葡萄糖催化脫氫研究還非常有限，脫氫機(jī)理尚不完全清楚，直接限制了其實(shí)際應(yīng)用。因此，詳細(xì)研究生物質(zhì)催化轉(zhuǎn)化的化學(xué)機(jī)理可以實(shí)現(xiàn)其更廣泛的應(yīng)用，并指導(dǎo)催化劑的理性設(shè)計(jì)。
? ? ?近日，大連理工大學(xué)梁長(zhǎng)海課題組報(bào)道了關(guān)于葡萄糖脫氫生成葡萄糖酸（鹽）和氫氣的半縮醛脫氫路徑及其反應(yīng)網(wǎng)絡(luò)。在室溫（30oC）常壓下，葡萄糖為底物，氫氧化鉀為添加劑，Pt/CNTs為催化劑實(shí)現(xiàn)了~90%的葡萄糖酸（鹽）和氫氣收率。同位素標(biāo)記實(shí)驗(yàn)及中間體捕獲實(shí)驗(yàn)證實(shí)：在室溫條件下，葡萄糖經(jīng)由吡喃糖環(huán)結(jié)構(gòu)直接脫氫生成內(nèi)酯，內(nèi)酯進(jìn)一步水解生成目標(biāo)產(chǎn)物。葡萄糖多相催化轉(zhuǎn)化為葡萄糖酸的主流報(bào)道認(rèn)為葡萄糖首先經(jīng)開(kāi)環(huán)后由端基醛氧化為醛糖酸，即開(kāi)環(huán)氧化路徑。密度函數(shù)理論(DFT)計(jì)算表明，半縮醛脫氫路徑比以往報(bào)道的開(kāi)環(huán)氧化路徑消耗更少的能量。通過(guò)生物質(zhì)衍生的其他己糖如半乳糖，甘露糖，果糖等進(jìn)行底物拓展。結(jié)果表明具有半縮醛結(jié)構(gòu)的醛糖可以通過(guò)半縮醛脫氫路徑進(jìn)行此類反應(yīng)，而不具有半縮醛結(jié)構(gòu)的酮糖不進(jìn)行反應(yīng)。
圖1.葡萄糖脫氫反應(yīng)及其反應(yīng)機(jī)理
? ? 從資源稀缺性、安全性和環(huán)境問(wèn)題的角度來(lái)看，化工行業(yè)正面臨越來(lái)越多的挑戰(zhàn)。立足“碳中和”發(fā)展，探索生物質(zhì)催化轉(zhuǎn)化機(jī)理為可再生生物質(zhì)綠色轉(zhuǎn)化提供指導(dǎo)，同時(shí)確保未來(lái)的可持續(xù)性。與以氧氣或過(guò)氧化氫為氧化劑對(duì)葡萄糖的選擇性氧化相比，葡萄糖脫氫制備葡萄糖酸不僅避免了氧化劑的使用，而且與傳統(tǒng)方法相比還產(chǎn)生了額外的綠氫。葡萄糖脫氫反應(yīng)具有高效，步驟經(jīng)濟(jì)，無(wú)氧化劑，原子經(jīng)濟(jì)性等特點(diǎn)，為生物質(zhì)平臺(tái)分子轉(zhuǎn)化提供了新的思路。
? ? 以上研究成果作為封面論文發(fā)表在Chemistry–An Asian Journal上。研究工作得到了遼寧省“興遼英才計(jì)劃”項(xiàng)目(XLYC1908033)、中央高?；究蒲袑ｍ?xiàng)資金(DUT2021TB03)的資助。
? ? 全文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/asia.202200138
版權(quán)與免責(zé)聲明：本網(wǎng)頁(yè)的內(nèi)容由收集互聯(lián)網(wǎng)上公開(kāi)發(fā)布的信息整理獲得。目的在于傳遞信息及分享，并不意味著贊同其觀點(diǎn)或證實(shí)其真實(shí)性，也不構(gòu)成其他建議。僅提供交流平臺(tái)，不為其版權(quán)負(fù)責(zé)。如涉及侵權(quán)，請(qǐng)聯(lián)系我們及時(shí)修改或刪除。郵箱：sales@allpeptide.com