我国学者与海外合作者在木质纤维素三素分离和高值化利用方向取得进展

　　

图 催化木质素芳基化的三素分离（CLAF）研究途径

　　在国家自然科学基金项目（批准号：22025206、22008235、21991090和21527901）资助下，中国科学院大连化学物理研究所王峰研究员团队联合中国科学院生态环境研究中心环境化学与生态毒理学国家重点实验室江桂斌院士团队等国内外合作者，在木质纤维素三素分离和高值化利用方向取得重要突破。相关研究成果以“基于木质素选择性芳基化的三素分离和环境友好型双酚制备（Selective lignin arylation for biomass fractionation and benign bisphenols）”为题，于2024年5月29日发表在《自然》（Nature）期刊。论文链接：https://doi.org/10.1038/s41586-024-07446-5。

　　木质纤维素是自然界中储量最丰富的可再生原料，广泛来源于木材、竹材、秸秆等，主要由纤维素、半纤维素和木质素（简称“三素”）组成。其作为可再生化工原料使用的关键难题是，如何高质量地分离三素以获取规模化利用的原料，供下游转化使用。例如，现代化学法制浆造纸中，分离出的纤维素浆约占生物质总量的一半，而占总量20%~30%的木质素发生不可控缩聚，难以高值化利用。作为最具利用价值的可再生碳资源，木质纤维素三素如果无法充分利用，将限制生物质化工发展的经济性和环境友好性。

　　团队针对木质素分离中易发生低值化自缩合的难题，设计并开发了催化木质素芳基化的三素分离（CLAF）技术。利用木质素易缩合的倾向，通过引入具有高亲核活性的木质素衍生酚，大幅提高木质素发生芳基化缩合反应的选择性。基于CLAF策略提取的芳基化木质素通过催化解聚，可制备环境友好的可再生双酚及寡聚酚，并对新型木质素基双酚化合物的安全性进行了评估。同时，联产的纤维素组分和半纤维素糖可分别转化为高纯溶解浆和木糖/糠醛。该策略源于对木质素自缩合反应本质的新认识，采用催化反应手段，解决了在木质纤维素绿色精炼过程中三组分高效分离并高值化利用的难题。