上海科技大學(xué)物質(zhì)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院李智課題組針對(duì)一系列天然多元醇的羧酸酯在分子結(jié)構(gòu)上的共性，開發(fā)了可廣泛適用于油脂、糖醇酯、氨基醇酯等化合物的催化取代反應(yīng)，為可再生生物質(zhì)的催化轉(zhuǎn)化提供了新方向。此外，該方法還可簡(jiǎn)單高效地將聚酯塑料PET降解為二羧酸單體，為PET的化學(xué)回收利用提供了新途徑。相關(guān)研究成果在線發(fā)表于《自然—通訊》。

隨著化石能源的日漸枯竭和地球環(huán)境的日益惡化，可再生能源和資源的開發(fā)和利用是人類存續(xù)的必由之路。其中，可產(chǎn)自天然動(dòng)植物油、廢棄烹調(diào)油等油脂的生物柴油，因其高性能、低成本、可再生、可與普通柴油直接混用等優(yōu)勢(shì)，近年來受到廣泛關(guān)注。

為了從源頭上避免粗甘油的產(chǎn)生，李智課題組在國(guó)際上首先提出對(duì)油脂進(jìn)行直接官能化再進(jìn)行酯交換的方案，將粗甘油在產(chǎn)生之前即通過催化反應(yīng)轉(zhuǎn)化為其他結(jié)構(gòu)，以期提高生物柴油副產(chǎn)物的價(jià)值。

研究人員采用基于鈧、鉿等金屬三氟甲磺酸鹽的強(qiáng)路易斯酸催化劑活化酯基C-O鍵，利用油脂分子中3個(gè)酯基官能團(tuán)之間的鄰基參與效應(yīng)，實(shí)現(xiàn)了以磺酰胺類化合物為親核試劑對(duì)甘油三酯中一級(jí)烷基C-O鍵進(jìn)行的選擇性親核取代反應(yīng)，獲得生物柴油前體脂肪酸以及具有更高后續(xù)轉(zhuǎn)化價(jià)值的氨基醇類化合物，并通過克級(jí)規(guī)模的實(shí)驗(yàn)證明了該反應(yīng)的實(shí)用性。

同時(shí)，研究人員還將此項(xiàng)研究與廢塑料回收處理的難題結(jié)合起來，以市售PET制礦泉水瓶碎片為原料，通過糖精及少量催化劑的作用對(duì)PET中重復(fù)的乙二醇酯單元進(jìn)行取代，再經(jīng)水解、酸化，可將該聚酯完全降解為其單體對(duì)苯二甲酸和副產(chǎn)物磺酰胺乙醇。該方法有望形成新的突破，開辟聚酯等廢塑料的化學(xué)降解及單體回收新研究方向。