近日，中國科學院大連化學物理研究所催化與新材料研究室研究員李昌志和院士張濤團隊發展了一種一步法將木質素中含量最豐富的 -O-4結構片段選擇性胺化解聚生成芐胺的新策略，并打通了從真實木質素原料到芐胺的制備路線。
木質素是植物類生物質的主要成分，由苯丙單元通過C-O或C-C鍵連接構成，它是自然界中最豐富的可再生芳香類化合物資源。開發出簡單高效轉化策略制備芳香胺類化合物，對拓展木質素應用領域和生物質高值轉化具有重要意義。
該團隊前期發展了系列催化解聚策略，實現木質素定向轉化為酚類、芳烴、芳香酮、環烷烴類等產物（ACS Energy Lett.，2020；Chem. Sci.，2019；ACS Catal.，2019；Chem. Sci.，2018；Energy Environ. Sci.，2012）。由于大多數木質素胺化反應受限于解聚單體的轉化，因此對于木質素中含量最多的 -O-4片段，需要兩步反應才能實現其胺化解聚，且還需要消耗外加的氧化劑和還原劑，反應的整體效率和原子經濟性較低。
本工作中的一步法解聚策略以具有一定堿性的有機胺為氮源，在Pd/C催化劑的作用下，使 -O-4結構片段連續發生多步串聯反應生成芐胺，收率最高達98%。團隊進一步以木質素為原料制備芐胺化合物：首先利用前期發展的銠基催化劑解聚木質素獲得含羰基芳香族生物油（ACS Catal.，2019），再利用Pd/C催化木質素油胺化反應獲得四種芐胺化合物，從而提供了從真實木質素轉化為芐胺的新路線，整個過程無需外加氫源。該策略具有普適性，多種有機胺都可用于該高效反應，其中仲胺既是氮源也是還原劑，避免了胺化解聚反應對外加氧化劑和還原劑的依賴。未來，團隊還將進一步優化木質素原料一步轉化效率。
上述研究成果以“Sustainable Production of Benzylamines from Lignin”為題，于近日發表在《德國應用化學》（Angew. Chem. Int. Ed.）上。該工作第一作者是大連化物所副研究員張波。該工作得到國家重點研發計劃項目、國家自然科學基金項目、中科院B類先導專項“能源化學轉化的本質與調控”、皇家化學會國際合作項目等項目的資助。
