科技动态

大连化物所发展利用生物质合成共聚酯单体新方法

撰稿: 大连化学物理研究所 发布时间:2021-12-13

科研人员以代表丙烯酸酯和乙醛的果实为原料,加工制成代表共聚酯PCTA和CHDM的果酱

  近日,中国科学院大连化学物理研究所催化与新材料研究室(十五室)张涛院士、王爱琴研究员、李宁研究员团队,与生物能源化学品研究组(DNL0603)王峰研究员团队合作,发展了一种利用乙醛和丙烯酸酯的生物质合成共聚酯单体新方法。

  随着现代社会的快速发展,各行各业对性质可调的共聚酯需求越来越高。聚(对苯二甲酸-间苯二甲酸-环己烷二甲醇酯)(PCTA)作为一种代表性的共聚酯,其性质可以通过间苯二甲酸来调控。与传统的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)相比,PCTA具有更高的耐化学腐蚀性、抗冲击性、玻璃化温度和透明度等,可广泛应用于化妆品容器、家用电器和医疗包装等领域。目前,PCTA单体主要是由石油下游产品制备得到。为了减少对化石能源的依赖性,发展温和可持续路线制备PCTA单体具有重要意义。

  该合作团队在前期研究的生物质合成路线(Angew. Chem. Int. Ed., 2018)基础上,发展了一种以生物质基平台化合物丙烯酸酯和乙醛为原料,合成共聚酯PCTA单体的新方法。该过程包括三步反应,分别是乙醛与丙烯酸酯的Morita-Baylis-Hillman反应、H2SO4/SiO2催化一步脱水/Diels-Alder反应、以及Pd/C催化脱氢反应,总收率为61%;此外,改变上述过程的第三个反应催化剂,即利用Pd/C-Cu/Zn/Al双床层催化剂进行催化加氢反应,可获得另外一种重要的增塑剂单体——UNOXOLTM二醇(CHDM),该过程的总收率为67%。合作团队还通过生命周期评价(LCA)方法将本工作中的生物质路线与传统石油路线进行了对比,结果表明,该生物质路线展现出了积极的碳减排能力。该研究成果为共聚酯单体的合成提供了新方法,为生物质资源转化提供了新思路。

  相关工作以“Production of Copolyester Monomers from Plant-Based Acrylate and Acetaldehyde”为题,于近日发表在《德国应用化学》(Angew. Chem. Int. Ed.)上,并被选为热点文章(Hot Paper)。该文章的共同第一作者是大连化物所博士研究生袁琳、02T4组呼延成副研究员、太原理工大学赵志仝博士。上述研究工作得到国家自然科学基金、大连化物所所内合作项目、洁净能源创新研究院—榆林学院联合基金等项目的支持。

  文章链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202113471