缩醛化一种可行且可持续的生物质增值策略

生物质主要由木质纤维素和植物油组成，被誉为最有前途的可持续碳原料来源之一，用于合成运输燃料和增值化学品。木质纤维素/植物油及其相关衍生物的催化转化在生物质增值领域引起了广泛关注。许多优雅的方法，包括水解、脱水、氢化、氢解、氧化、醚化、酯化、胺化、醛醇缩合、第尔斯-阿尔德缩合、诺文格尔缩合和缩醛化，已被开发用于木质纤维素/植物油衍生物的增值化学品和生物燃料。

特别是，缩醛化被认为是生物质增值的一种有吸引力的方法，因为它既可以作为可再生缩醛燃料添加剂的合成工具，又可以作为提高产品选择性的保护策略。科学家团队总结了缩醛化策略在生物质增值中应用的最新进展。他们的研究成果于 2023 年 6 月 28 日发表在《工业化学与材料》上。

重点介绍了应用缩醛化策略保护羰基/二醇结构官能团以提高目标产物在木质素解聚、5-羟甲基糠醛氧化、山梨醇脱水和木糖加氢中的选择性。我们还对该领域剩余的挑战进行了展望。”

“缩醛化是众所周知的羰基化合物与醇之间的可逆反应，通常需要过量的一种反应物来迫使可逆缩醛化完成，”李说，“然而，反应后回收过量反应物的研究很少。此外，环状缩醛/缩酮的分离和纯化值得关注。预计，精馏或设计适合这种转化的双相反应体系可能会实现多余底物的回收和/或分离。缩醛产品。”

“通过呋喃化合物和甘油的缩醛化反应可以得到五元环缩醛(即1,3-二氧戊环)和六元环缩醛(即1,3-二恶烷)，”李说，“然而，实现1,3-二氧戊环或1,3-二恶烷的选择性合成仍然是一个重大挑战。设计结构可调的催化剂或选择合适的溶剂可能为实现这一目标提供了机会。”选择性合成1,3-二氧戊环或1,3-二恶烷。此外，使用生物柴油生产中产生的粗甘油进行缩醛化在经济上更可行，并且需要研究杂质对缩醛化反应的影响。

目前，深入了解呋喃化合物和乙二醇/甘油缩醛化详细催化机制的研究有限。因此，应付出更多努力，通过原位光谱测量和密度泛函理论计算来对催化机制进行基本理解。

Li说：“由于生物质分子中存在多个官能团(例如C=O、C=C和CO)，在生物质衍生物的增值过程中合成高选择性的单一产物非常具有挑战性。利用缩醛化是可逆反应以及形成的环状缩醛/缩酮在基本介质中稳定/低反应性的事实，缩醛化作为羰基的保护策略值得在生物质增值中进一步推广，例如C的独家加氢。 =C 在生物基多功能化合物中，同时保持 C=O 基团不被还原。”

“在这篇综述中，我们的主要目标是为读者提供及时、准确的缩醛化策略在生物质增值中应用的最新研究进展，”李说。

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