Page 29 - 《精细化工》2022年第3期

第 3 期 周姚红，等: 木质素催化氧化制备芳香醛研究进展 ·451·

化剂与具有选择性氧化特定木质素结构的催化剂， 化学品。例如：可利用新型溶剂-离子液体的可设计
尽最大可能地氧化降解木质素以生产芳香醛等精细 性及其独特的属性，有望开发新的分离技术，以便分
化学品，并且在经济效益上具有一定的优势。 离纯化木质素氧化过程中的高附加值平台化学品。
（4）在开发以上这些新流程的基础上，需要从
6 结束语与展望
间歇式反应过渡到（放大的）连续性生产过程。因
木质素是生物质中含量最丰富的芳香聚合物， 为木质素转化为高附加值燃料或者化学品要应用到
被认为是生产可再生生物材料和芳香族化合物的一 工业生产中，必然需要从间歇式反应过渡到连续性
种极具吸引力的原料。然而，由于木质素大分子存 生产过程。此外，对生态效率和经济效益方面的评
在固有的异质性、多分散性及可变的官能团等特点， 估需要更系统地进行，以便将在实验室规模下获得
导致其资源化利用受限。鉴于此，许多研究者致力 的重大成果进一步转化和实施到中试规模应用中。
总而言之，仍需应对这些挑战，而且还需要在
于探寻不同转化技术以实现木质素资源化利用。相
比之下，催化氧化制备芳香醛是木质素资源增值过 工业规模上开发有吸引力的工艺。关键是要开发具
程中一种具有应用前景的技术，其为代替化石燃料 有经济效益的化学增值技术，以便将目前 98%未开
在化工和制药行业中制备高度官能化的芳香醛提供 发的木质素资源实现高值化利用，并提高社会对这
了可能。通过综述木质素催化氧化制备芳香醛化合 一重要问题的关注。
物的各种催化体系可以发现，催化活性及产物产率
参考文献：
随着不同催化体系及木质素结构而变化。尽管许多
[1] CHEN X J (陈学军), DING X (丁翔), XU K Y (徐科宇). State-of-
研究者相继提出了木质素催化氧化制备芳香醛的各 the-art review of lignin and its derivatives on the soil properties
种策略和催化过程机理，但目前芳香醛的选择性和 modification[J]. Soil Engineering and Foundation (土工基础), 2021,
产率较低（基于木质素在 5%~30%之间）及产物分 35(2): 156-160.
[2] LIU X D, JIANG Z C, FENG S S, et al. Catalytic depolymerization
离提纯困难。此外，研究主要是聚焦于简单的木质
of organosolv lignin to phenolic monomers and low molecular weight
素模型化合物，而有关真实木质素催化氧化的研究 oligomers[J]. Fuel, 2019, 244: 247-257.
相对匮乏或结果参差不齐。另一方面，关于特定结 [3] SUN R C. Lignin source and structural characterization[J]. ChemSus
构的木质素在单一溶剂体系或催化体系中的氧化解 Chem, 2020, 13(17): 4385-4393.
[4] SUN N (孙楠), ZHANG K X (张凯鑫), GUO Z X (郭子旭), et al.
聚机理研究相对较少，也没有系统研究催化剂和溶
Research progress on the application of plant-based biomass resources
剂性质对特定反应体系的影响。 in self-healing materials[J]. Fine Chemicals (精细化工), 2021, 38(9):
基于以上问题，从经济环境和木质素资源化利 1729-1736.
用角度来看，今后有关木质素催化氧化制备芳香醛 [5] ZHANG T (张通), BAI F D (白富栋), LI Z (李政), et al. Preparation
of polyurethane rigid foams using fermentation residue of corn
的重点应聚焦于以下几个方面：
stalk[J]. Fine Chemicals (精细化工), 2018, 35(9): 1491-1495.
（1）根据不同提取方法而获得的木质素结构的 [6] ZHANG W B (张文博), LI S C (李思纯), MA J Z (马建中), et al.
差异性，合理设计催化剂和匹配溶剂，而不是着眼 Application of graphene oxide/natural polymer composite absorbents
于催化剂的通用性。此外，有关催化剂的设计应聚 in water treatment[J]. Fine Chemicals (精细化工), 2021, 38(4):
683-693.
焦于非贵金属催化剂的开发利用。例如：可以利用
[7] PANG J (庞杰), WANG S K (王赛珂), YANG Y M (杨一鸣), et al.
复合金属氧化物的催化活性与表面氧空位的关联 Application progress of magnetic lignocellulose biochars in water
性，从而通过选择性调控金属氧化物的表面氧空位 treatment[J]. Fine Chemicals (精细化工), 2022, 39(1): 34-46.
来实现木质素定向催化转化制备芳香醛。 [8] ZHANG X H, JIANG W K, MA H, et al. Relationship between the
formation of oligomers and monophenols and lignin structure during
（2）通过新兴的学术案例提出一些基于非常规
pyrolysis process[J]. Fuel, 2020, 276: 118048.
活化方法或活化介质的前沿技术（如微波辅助加热 [9] HU Y Z (胡育珍), ZHANG Q (张琦), WANG C G (王晨光), et al.
技术），这些技术的开发有利于提供新的反应性。因 Progress in catalytic oxidative depolymerization of lignin[J]. Journal
为通常高压反应釜的升温和降温过程会引发副反应 of Chemical Engineering of Chinese Universities (高校化学工程学
报), 2019, 33(3): 505-515.
的发生，从而导致单体产率下降，即在升温阶段存
[10] LIU J (刘钧), WANG J (王菊), YUE Y Y (岳莺莺), et al. Solubility
在一定程度的解聚和产物的缩合。因此，要想获得 selectivity for lignin of eucalyptus in deep eutectic solvents[J]. Fine
高产率的单体需在加热阶段中快速升温，而普通的 Chemicals (精细化工), 2016, 33(11): 1287-1294.
高压反应釜并不能满足快速升温的要求。 [11] CHU J Y (褚江勇). The study of depolymerization mechanism of
lignin and lignin model compounds by thermochemical conversion[D].
（3）现在仍然需要解决的一个重要问题是开发
Guangzhou: South China University of Technology (华南理工大学),
低能耗、绿色分离技术以便在氧化后分离纯化精细 2018.