木质素中β-O-4键的选择性断裂是木质纤维素完全转化的关键步骤；然而，非贵金属基催化剂在β-O-4键断裂中通常需要苛刻的反应条件，并且在多相催化中表现出低选择性。尽管近年来人们已经取得了巨大的进展，但开发具有高效率、方便再生和多功能性的多用途催化剂以实现木质纤维素的完全价值化仍然是一个巨大的挑战。
基于此，中科院长春应化所Xiaohu Yi，Xiaozheng Duan，东北师范大学Xiaohong Wang开发了一种有效的策略来调节用作木质纤维素转化的高效催化剂的多酸催化剂。
文章要点
1）研究发现，V5+对中心P5+的“原子对原子”取代导致H6V2Mo18的酸性降低和氧化还原能力增强，这显示了通过CPET过程对木质素中β-O-4键断裂的更出色性能。
2）密度泛函理论（DFT）、分子动力学（MD）和实验研究从以下几个方面探讨了Bet+的作用：i）Bet+中羧基的H与pp-ol中Cα-OH的O之间存在强氢键作用；ii）Bet+和聚阴离子浓缩固体木质纤维素构建催化微环境，克服传质能垒；iii） Bet+赋予了H6V2Mo18温度响应性，保证了BetH5V2Mo18的可回收性。这种三位一体的催化剂能够在一锅中充分利用松木和杨木的天然木质纤维素，表现出替代已报道的贵金属和糖化酶组合的潜力。
3）在反应条件下，通过β-O-4键的断裂，主要产物为香草酸乙酯、丁香酸乙酯、香草醛和丁香醛。因此，该工作展示了通过“原子对原子”策略合成具有良好可控性和独特微环境的多酸催化剂的最新进展，这可能为生物质转化中高效催化剂的设计和开发开启新的篇章。
参考文献
Zonghang Li, et al, Developing Dawson-Type Polyoxometalates Used as Highly Efficient Catalysts for Lignocellulose Transformation, ACS Catal. 2022
DOI: 10.1021/acscatal.2c01808
https://doi.org/10.1021/acscatal.2c01808
