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近日，中國科學院大連化學物理研究所研究員張濤、王愛琴團隊在生物質基醛酮小分子還原氨化方面取得新進展，成功實現了在水溶液中以一系列生物質基醛酮為底物高選擇性制備伯胺，并在此基礎上直接以纖維素為原料，通過兩步法獲得了乙醇胺。相關研究成果發表在《德國應用化學》（Angew. Chem. Int. Ed.（DOI：10.1002/anie.201610964））上，并被選為該雜志當期的Hot Paper。
含氮化合物是重要的化學品，廣泛用于聚合物、表面活性劑、染料、制藥和農藥等領域。目前大部分含氮化合物仍然通過化石資源獲得。由于木質纖維素等生物質原料主要由C、H、O三種元素組成，通過生物質催化轉化獲得的化學品主要集中在醇、醛、酮、酸、酯等含氧化學品，這在某種程度上限制了生物質基化學品的多樣性和適用性。通過還原氨化的方法選擇性地實現生物質原料及其衍生品中含氧官能團向氨基官能團的轉化，可為胺類化合物的合成提供一條簡單、高效、可再生的新路徑，對拓展生物質資源的應用也有著重要的意義。
該研究團隊首先以乙醇醛為反應底物、以氨水為氨源、以Ru/ZrO2為催化劑，在溫和反應條件下高選擇性得到乙醇胺（收率達到94%）；然后直接以纖維素為原料，通過“纖維素-乙醇醛-乙醇胺”的兩步反應路線獲得乙醇胺。利用多種原位表征技術表明，通過控制Ru還原深度可得到混合價態的表面Ru納米顆粒，這種微結構同時具有Lewis酸中心和加氫活性中心，使該催化劑具有高的選擇性。該催化體系具有良好的普適性，可將一系列不同結構的生物質基醛酮小分子高效轉化為相應的伯胺，為生物質制取含氮化學品提供了一條有效途徑。
上述研究工作得到國家自然科學基金委重大項目、科技部國家重點研發計劃“納米科技”重點專項、中科院戰略性先導科技專項和教育部能源材料化學協同創新中心（iChem）的資助，并得到所優秀博士后獎勵基金的支持。 |
