リグノセルロース系バイオマスのアレーン、5-ヒドロキシメチルフルフラール、およびフルフラールへの触媒変換

リグノセルロース性バイオマスを貴重なプラットフォーム化学物質に完全に変換することは非常に重要です。ここでは、リグノセルロースをアレン、5-ヒドロキシメチルフルフラル（HMF）、およびフルフラルにアップグレードするための触媒プロセスが報告されています。第一に、リグノセルロース性バイオマスのリグニン画分は、PD/C触媒上のリグニンオイル（バーチ木材からのリグニンモノマーの82.9 mol％収率）に選択的に変換され、次にRU/NB2 O5での触媒水素輸送反応でアリーンにさらにヒドロデオキシゲン化された。触媒。リグニンオイルに基づいた85.6 wt％のアレンに対する選択性を伴うC7 -C9炭化水素（95.6 mol％）の高収量は、RUとNB2 O5の間の相乗効果により達成されます。第二に、リグニンのストリッピング中に生成されたメチル化C5糖と同様に、PD/C含有固形残基のセルロースおよびヘミセルロース画分は、最大24.5 wt％の総収量でHMFとフーフラルに変換されます（THF/濃縮海水（約30重量％塩）の二相反応システムにおけるバーチの木材の量）。ここでは、海水はそれぞれセルロースとヘミセルロースをHMFとフルフラルに変換する上で重要な役割を果たしました。さらに重要なことは、PD/C触媒の分離と再利用を容易にしたことです。この触媒プロセスにより、各触媒と溶媒のリサイクルを伴う高度に付加された生成物へのリグノセルロースの完全かつ効率的な変換が実現されました。

The complete transformation of lignocellulosic biomass into valuable platform chemicals is of great significance. Herein, a catalytic process for the upgrading of lignocellulose to arenes, 5-hydroxymethylfurfural (HMF), and furfural is reported. Firstly, the lignin fraction in lignocellulosic biomass is selectively converted into lignin oil (82.9 mol % yield of lignin monomers from birch wood) over a Pd/C catalyst and then further hydrodeoxygenated to arenes in catalytic hydrogen-transfer reactions over a Ru/Nb2 O5 catalyst. High yields of C7 -C9 hydrocarbons (95.6 mol %) with 85.6 wt % selectivity to arenes based on lignin oil are achieved owing to the synergistic effect between Ru and Nb2 O5 , which enables direct hydrogenolysis of the Caromatic -OH bond in phenolics. Secondly, the cellulose and hemicellulose fractions in the Pd/C-containing solid residue, as well as methylated C5 sugars produced during the stripping of lignin, are converted into HMF and furfural with a total yield of up to 24.5 wt % (based on the amount of birch wood) in a THF/concentrated seawater (ca. 30 wt % salts) biphasic reaction system. Here, seawater played a key role in the conversion of cellulose and hemicellulose into HMF and furfural, respectively; more importantly, it made the separation and reuse of the Pd/C catalyst easier. With this catalytic process, the complete and efficient transformation of lignocellulose into highly value-added products with recycling of each catalyst and solvent has been realized.