環(huán)己醇是一種用途廣泛的化學(xué)品，主要由化石原料氧化生產(chǎn)。木素衍生物的選擇性加氫脫氧在生產(chǎn)這些化學(xué)品方面有很大的潛力，但要獲得高產(chǎn)率是一個挑戰(zhàn)。本文將介紹一篇文獻(xiàn)，報道了CeO2負(fù)載的Ru單原子催化劑(SACs)在不改變C?O(H)鍵的情況下，實現(xiàn)了苯環(huán)的氫化，催化了醚化C?O(R)鍵的斷裂，可以獲得99.9%的環(huán)己醇收率^[1]。

研究背景

環(huán)己醇是許多化工產(chǎn)品的重要中間體，廣泛應(yīng)用于紡織、醫(yī)藥、香水等化工行業(yè)。目前，環(huán)己醇主要是通過環(huán)己烷直接氧化生產(chǎn)的。然而，這一過程最終會導(dǎo)致環(huán)己醇和其他副產(chǎn)品的混合，這是因為環(huán)己醇對后續(xù)氧化的反應(yīng)比啟動環(huán)己烷更活躍。由于選擇性低，氧化必須在低轉(zhuǎn)化率下進行，需要回收大量的環(huán)己烷，這不可避免地導(dǎo)致高能源消耗和運營成本，以及環(huán)境問題。因此，迫切需要設(shè)計以可再生碳資源為原料的環(huán)己醇新的高效、綠色路線，使我們擺脫對化石資源的依賴，對經(jīng)濟和社會的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

愈創(chuàng)木酚由苯基鍵合到羥基和甲氧基組成，通過苯環(huán)的氫化和C?O鍵的解構(gòu)，使其成為生產(chǎn)環(huán)己醇的有吸引力的候選原料。然而，實現(xiàn)環(huán)己醇的高選擇性非常困難，常伴隨著環(huán)己烷，面對這樣的挑戰(zhàn)，需要尋找高性能的催化劑，允許C?O鍵的選擇性斷裂與苯環(huán)的加氫反應(yīng)一起進行。

研究方法與意義

作者將片狀二氧化鈰負(fù)載的Ru單原子(Ru/CeO2?S)用于芳烴的轉(zhuǎn)化，包括苯環(huán)的有效氫化和C?O鍵的選擇性斷裂。系統(tǒng)地表征了所制備的Ru/CeO2?S催化劑的形態(tài)和結(jié)構(gòu)特征。SACs不僅能有效地激活苯環(huán)結(jié)構(gòu)和分子氫，促進加氫反應(yīng)，而且能選擇性地裂解醚基C-O鍵，這可能與Ru單原子與CeO2的協(xié)同作用有關(guān)。這項工作啟發(fā)了對金屬單原子?載體相互作用與催化性能之間關(guān)系的基本認(rèn)識，并為木質(zhì)素原料轉(zhuǎn)化為有價值的化學(xué)品提供了一條新的途徑。

參考文獻(xiàn)

[1] K Zhang, et al. Selective Hydrodeoxygenation of Aromatics to Cyclohexanols over Ru Single Atoms Supported on CeO2, J. Am. Chem. Soc. 2022, 144, 20834-30846.