从木质素衍生的酚类生物油中通过光热催化合成环己酮，从而制备出透明且具有弹性的聚酰胺

《Nature Communications》：Photothermal catalytic synthesis of cyclohexanones from lignin-derived phenolic bio-oils enabling transparent and elastic polyamides

　　

摘要

环己酮是聚酰胺6的关键前体，但由于芳基-OCH₃键的高解离能以及C=O键过度氢化的竞争风险，从木质素衍生的酚类生物油中合成环己酮具有很大的挑战性。为了解决这种选择性之间的矛盾，我们报道了一种在150°C下使用RuPd/TiO₂光催化剂、无需H₂参与的光热催化过程，实现了从木质素衍生的酚类单体选择性合成环己酮的目标，其选择性达到94%，催化活性为12 mol_-one?mol_Ru+Pd^?1?h^?1。通过质子耦合电子转移过程，光生电子能够精确地断裂芳基-OCH₃键，生成的甲氧基和水分被用作内部氢源。原位生成的H*的低压环境是维持高选择性的关键。随后，烷基取代的酮类化合物被转化为相应的己内酰胺单体，并与常规己内酰胺共聚。经过烷基功能化的聚酰胺6表现出优异的性能，包括88.9%的透明度和523%的断裂伸长率，而未经烷基功能化的常规聚酰胺6的透明度仅为71.5%，断裂伸长率为120%。这项工作不仅建立了一个可靠且化学精确的光热转化平台，用于选择性地将木质素转化为环己酮，还证明了烷基功能化能够赋予聚酰胺6前所未有的性能，从而显著提升其价值。