协同路易斯酸与柔性布朗斯特酸催化提升葡萄糖向5-羟甲基糠醛的高效转化

来自国内的研究人员针对生物质葡萄糖转化中路易斯酸(LA)与布朗斯特酸(BA)刚性结构限制协同催化效率的问题，开发了含柔性BA基团的磺酸化锆层状SBA-15催化剂。通过固态核磁共振(NMR)和三甲基膦探针分析表征，该催化剂使5-羟甲基糠醛(HMF)产率提升261%，密度泛函理论(DFT)计算揭示柔性丙基磺酸基团可降低反应能垒。

　　

5-羟甲基糠醛(HMF)作为生物质葡萄糖衍生的关键平台化合物，其高效制备需要路易斯酸(LA)和布朗斯特酸(BA)的协同催化。传统金属氧化物催化剂中LA和BA的刚性结构严重制约了催化性能。最新研究通过合成具有LA位点和柔性BA基团的磺酸化锆层状SBA-15材料，借助固态核磁共振(NMR)和三甲基膦探针技术精准解析了催化剂的结构与酸性特征。令人振奋的是，相较于传统刚性酸位点催化剂，新型催化剂的HMF产率飙升261%。密度泛函理论(DFT)计算揭开了性能飞跃的奥秘——柔性丙基磺酸基团能够动态调整与LA位点的协同作用，显著降低反应能垒。这项研究为设计下一代生物质转化催化剂提供了分子层面的创新思路。