使用催化离子液体进行木质素转化：理解阳离子、阴离子和Hammett酸度函数的作用

由于木质素的脱聚合是实现生物精炼概念经济可行性的必然，许多努力正投向这方面；然而，为了实现高效的脱聚合活动，需要进行大量催化剂设计。在这项工作中，我们展示了一种系统的方法，合成和表征具有不同阳离子（咪唑、苯并咪唑、膦、铵）和阴离子（HSO4、PTS（对甲苯磺酸盐）、Cl、H2PO4、SnCl3、FeCl4和CuCl3）组合的离子液体（ILs），以便在温和反应条件（120 °C，1 h，常压）下将木质素脱聚合为低分子量芳香族组分（<220 g/mol）。通过系统的方法，研究了温度（70–170 °C）、反应时间（15–360 min）、压力（氮气，0.5–3 MPa）、溶剂和底物等多种反应参数的影响，以实现最佳活性。在所有催化剂中，咪唑阳离子和HSO4阴离子的IL表现出最佳活性（78%产率）。在脱聚合之后，使用闪光柱色谱法分离出三种芳香族单体（5 wt %纯香草醛）。这些芳香族单体通过气相色谱（GC）、气相色谱-质谱联用和核磁共振技术进行纯度表征。使用紫外-可见光光谱法测定IL的Hammett酸度函数（H0），并将值与木质素脱聚合结果相关联。使用多种物理化学技术（如核磁共振（1H和13C）、凝胶渗透色谱和热重分析等）对木质素及四氢呋喃可溶性产品进行了全面表征。催化剂被回收使用了六次，连续反应中显示出相似的结果.