|
葡萄糖是自然界中储量最为丰富的单糖，可从淀粉和纤维素直接水解制得。果糖作为甜度最高的天然单糖，广泛应用于食品、饮料、日化和制药等领域。果糖同时也是生物质制备平台化学品、碳氢燃料和合成材料的重要中间体之一。目前果糖主要通过葡萄糖经异构化反应制得，在该过程中使用较为昂贵的葡萄糖异构化酶作为催化剂。最近，美国威斯康星大学麦迪逊分校的潘学军教授团队发展了葡萄糖在熔盐水合物（Molten Salt Hydrate）体系中异构化为果糖的新方法，并对其催化机理进行了深入的研究。该工作不仅提供了一种葡萄糖异构化生产果糖的新方法，同时也对葡萄糖及生物质精炼制备平台化学品的途径和机理有了深入的理解。重要的是，该研究第一次提出并通过同位素标记与核磁共振波谱法相结合验证了路易斯酸（金属离子）与路易斯碱（卤素离子）能够同时催化葡萄糖异构化。该机理也为今后葡萄糖异构化过程中催化剂的选择和合成提供了新的方向。相关研究成果发表在近期的Green Chemistry 上。Chang Geun Yoo博士（现为美国橡树岭国家实验室的博士后）和李宁（现为威斯康星大学麦迪逊分校的博士研究生）是该文章的共同第一作者。 葡萄糖在三水合溴化锂体系中异构化的机理 潘学军教授团队近年来一直致力于开发利用无机熔盐水合物体系作为反应介质进行生物质及其组分（碳水化合物和木质素）的转化技术。无机熔盐水合物具有类似于有机离子液体的特性，因此也称为无机离子液体。不同于有机离子液体，无机熔盐水合物具有廉价、低粘度、无毒、易回收等优点。更重要的是，无机熔盐水合物具有优异的润胀、溶解、水解纤维素和生物质的能力，成为其用于生物质转化反应介质的根本原因。潘学军教授团队已成功地将无机熔盐水合物用于生物质的直接糖化（无需预处理和酶水解）和分离[1]、一步法从生物质生产碳氢燃料前驱体和优质木质素[2]、生物质基平台化学品[3-5]、生物质中木质素的定量分析 [6]、木质素降解[7]和机理[8]、从单醣/纤维素以及生物质直接合成寡糖益生源[8-9]、纤维素II型纳米纤维素的制备[9]以及制备纤维素、全生物质水凝胶和气凝胶 [8]等。这些成果已经成功申请美国专利并发表在相关领域重要期刊，如Green Chemistry（3篇）和ACS Sustainable Chemistry & Engineering 等。此次发表于Green Chemistry 的关于葡萄糖异构化的研究也是由于在上述转化过程中观察到果糖是一个重要中间体，引导该团队进一步研究葡萄糖在熔盐水合物中异构化成果糖的历程。 该论文作者为：Chang Geun Yoo, Ning Li, Melanie Swannell and Xuejun Pan 原文（扫描或长按二维码，识别后直达原文页面）： Isomerization of glucose to fructose catalyzed by lithium bromide in water Green Chem., 2017, 19, 4402, DOI: 10.1039/C7GC02145C |
|
|
