北京林业大学副院长团队、入选国家高层次人才项目、在一区Top期刊发表研究成果,取得木质素高值利用领域的新进展

近日，北京林业大学材料学院生物质催化转化团队在国际权威期刊Green Chemistry（一区，TOP期刊，IF=9.3）发表题为“Selective hydrodeoxygenation of lignin phenolics to cyclohexanols over low-Ru catalysts”的研究论文，在木质素衍生酚类化合物向高附加值环己醇的高效转化方面取得重要进展。

环己醇是尼龙、增塑剂和医药等精细化工产品的关键中间体，全球市场规模预计到2031年将达到162亿美元。目前，其工业生产仍高度依赖石油基原料，面临原料不可再生、能耗高和碳排放大等问题。因此，开发以可再生生物质为原料、可持续制备环己醇的新途径具有重要意义。木质素作为植物细胞壁的主要组成部分，是地球上储量最为丰富的可再生芳香族资源。通过还原催化降解，木质素可转化为带有不同侧链取代基的酚类单体，为高附加值化学品合成提供了理想原料基础。然而，木质素衍生的酚类分子通常同时含有酚羟基、甲氧基和芳环结构，在还原条件下，脱甲氧基、芳环加氢以及不希望发生的脱羟基反应具有相近的能垒，导致反应路径难以精准调控，严重制约了环己醇的高选择性制备。

针对这一难点，本研究设计并构筑了一种低负载量（0.36 wt%）、高分散的RuCN/γ-Al2O3催化剂，将其用于木质素衍生酚类化合物定向制备环己醇研究。研究发现，该催化剂在水相体系中即可实现高活性与高选择性协同。以典型木质素单体4-丙基愈创木酚（4-PrG）为模型化合物，在200 °C、2 MPa H2、2 h条件下即可获得77%的4-丙基环己醇收率，同时有效抑制了脱羟基副反应。该体系的环境因子（E-factor）为28.7，处于精细化学品绿色工艺的合理区间（5–50），体现了其良好的环境友好性与应用潜力。机理研究表明，该催化体系遵循“先脱甲氧基—再加氢”的反应路径，不同于传统“先氢化、再断键”的机制，从而实现了对目标产物的选择性调控。更重要的是，该体系不仅适用于模型化合物，还可直接用于真实木质素生物油的升级转化。以杉木木质素油为原料，经RuCN/γ-Al2O3催化加氢脱氧后，总环己醇及环己烷产率达到23.2 wt%（以生物油计），其中烷基环己醇选择性高达69.5%（图1）。该研究为利用低负载量贵金属催化剂，将木质素衍生生物酚类高效转化为高附加值环己醇提供了一条有效的途径，对推动生物质补充/替代石化资源具有重要意义。

图1 RuCN/γ-Al2O3催化木质素衍生酚类化合物制备环己醇衍生物示意图

北京林业大学材料学院博士研究生麻如敏为论文第一作者，王水众副教授和宋国勇教授为通讯作者。

该工作得到国家自然科学基金重点项目（52430002）、国家自然科学基金（22208024）和中央高校基本科研业务费（JCYJ202509）资助。