image: 上图：基于石油，合成喹喔啉化合物的路线。下图：基于生物质衍生的碳水化合物，研究人员提出的一步可持续方法。 view more
Credit: ©《中国科学》杂志社
这项研究是由浙江大学化学与生物工程学院的肖丰收教授和俞峰博士负责，与中国科学院福建物质结构研究所的刘冲博士，中国科学院广州能源研究所的李宇萍博士和廖玉河博士合作完成。
该研究揭示了一种全新的合成方法，可从生物质衍生的碳水化合物中直接合成高价值的喹喔啉化合物。喹喔啉化合物是一类广泛应用于食品、染料和制药行业、需求量较大的含氮杂环化学品。该研究人员所报道的新合成方法具有取代目前成本高昂的石油基合成路线的潜力，并符合未来低碳足迹经济的要求。
所报道的合成方法是将糖（如葡萄糖）与1,2-芳香二胺在水溶液通过简单加热实现，无需使用任何对生态有害的金属催化剂或有机试剂。反应过程中唯一的理论副产物是水，产品总收率可高达82%。通过实验和理论计算，研究人员对该转化的反应机制进行了深入研究。
研究人员进一步构思了与当前技术相兼容的釜式批量和连续流动的综合生产工艺用于喹喔啉的可持续生产。这两种生产工艺验证了所报道的新和成方法可用于2-甲基喹喔啉的稳定和选择性生产，并且表现出了优异的转化稳定性以及产品产率。
此外，研究人员还对所提出的合成路线进行了生命周期评估和技术经济分析。结果表明，与相比于目前的石油基路线，所报道的新方法可使合成喹喔啉产品所产生的碳排放和生产成本显著降低，最多可降低30%。据估算，该方法生产过程的环境因子（一种绿色化学指标）为0.4，远优于当前精细化学品生产的常规值（5-50）。
总之，该研究提出了一种可持续的、低碳足迹的喹喔啉生产方法，为目前昂贵且对环境有害的石油基生产方法提供了潜在替代方案。该研究展示了利用生物质衍生的碳水化合物合成高价值化学品的可行性和好处，为实现可持续化学生产做出了贡献。
研究详情请见原文：
Sustainable production of value-added N-heterocycles from biomass-derived carbohydrates via spontaneous self-engineering
https://doi.org/10.1360/nso/20230019
Journal
National Science Open