通过自发级联反应将生物质衍生的碳水化合物转化为可再生的氮杂环

《国家科学开放》杂志上发表的研究公开了一种新颖的合成方法，可在芳基-1存在下直接从生物质衍生的碳水化合物中可持续生产有价值的喹喔啉，这是一种广泛用于食品、染料和制药行业的N-杂环化学品，2-二胺，有可能取代目前成本密集的石油基合成路线，并符合未来的低碳足迹经济。

即使不使用任何对生态有害的金属催化剂/有机试剂，这种一步转化也可以在加热时通过所涉及的连续级联反应的自发自工程在水中发生，并产生水作为唯一理论上的副产物，提供高达82C的喹喔啉%总产量。

通过实验和理论计算深入研究了这种转变的反应机理。通过这种策略，传统化石基工艺中存在的难以克服的缺点，例如使用对环境有害的金属催化剂/有机溶剂/试剂、所需的多步转化以及由此产生的能源密集型纯化操作每一步产品，都可以完美超越。

作者进一步构想了与现有技术兼容的集成工艺，用于喹喔啉的批量和连续流可持续生产。两种集成工艺都验证了2-甲基喹喔啉的稳健和选择性生产，即使在回收水性反应介质的情况下也表现出优异的产品收率和转化稳定性。

此外，还对所提出的合成路线进行了生命周期评估和技术经济分析。结果表明，与当前基于化石的路线相比，喹喔啉生产的碳足迹和生产成本都可以显着降低(最多可降低30%)。该工艺的环境因子(绿色化学指标)估计为0.4，远优于精细化学品生产的常规值(5-50)。

该研究由肖峰寿博士(浙江大学化学与生物工程学院)和于峰博士(浙江大学化学与生物工程学院)领导。这项工作是与中国科学院福建物质结构研究所(刘冲博士)和广州能源研究所(李玉平博士和廖玉和博士)合作完成的。

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