(資料圖)

乙醇是典型的生物質(zhì)平臺分子，將其催化轉(zhuǎn)化為含氧化學(xué)品原子經(jīng)濟性高，且是零碳甚至負碳過程，是實現(xiàn)精細化學(xué)品綠色可持續(xù)生產(chǎn)的新路線。乙醇分子化學(xué)性質(zhì)活潑，在金屬、酸、堿等催化活性中心的作用下，會發(fā)生脫氫、脫水、酯化、酮基化、縮合等多種反應(yīng)，反應(yīng)網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜，產(chǎn)物分布多樣（圖1）。

芳香醇/醛的附加值高，在香精香料、醫(yī)藥衛(wèi)生等領(lǐng)域有不可替代的應(yīng)用，目前仍以石油路線的芳烴氧化進行生產(chǎn)，需要多段工藝。在溫和條件下催化轉(zhuǎn)化乙醇制備芳香醇極具前瞻性，原子經(jīng)濟性高，具有重要的工業(yè)應(yīng)用價值。該過程需要脫氫、偶聯(lián)、環(huán)化等多個基元步驟的速率匹配，避免生成脂肪醇，提升芳香產(chǎn)物的收率。課題組前期設(shè)計并合成了Co-HAP雙功能催化劑，開拓了一條從乙醇出發(fā)直接合成甲基苯甲醇的新路線，獲得了目前文獻報道的最高芳香產(chǎn)物收率。通過引入甲醇與乙醇共進料，可以選擇性地調(diào)變苯甲醛/醇和甲基苯甲醛/醇的選擇性。

此外，乙醇還可以選擇性地轉(zhuǎn)化為丙酮、甲基酚、乙酸醚等含氧化合物。乙醇在金屬氧化物ZrO₂或ZnO上縮合成丙酮，其反應(yīng)路徑在乙醇脫氫到乙醛后，乙醛是通過醛醇縮合反應(yīng)還是氧化反應(yīng)生成丙酮尚有爭議。具體來說，涉及到乙醇脫氫形成乙醛，縮合形成3-羥基丁醛，然后脫氫和脫碳形成丙酮，或進一步氧化成醋酸，醋酸鹽物種縮合生成丙酮。同樣乙醇一步轉(zhuǎn)化過程中，以丙酮為中間體，在酸堿催化劑上可以進一步縮合或環(huán)化制備C⁵⁺酮、甲基酚類等物質(zhì)。