💡这项突破是什么?
将木质纤维类生物质高效转化为5-羟甲基糠醛（HMF）是实现秸秆、竹木屑等农林剩余物资源高值化利用最有吸引力的途径之一。HMF具有呋喃环、羟甲基和羰基等活性结构单元，可以通过氧化、醚化、加氢等反应制备多种高附加值生物基化学品，但也导致其在合成与纯化过程中稳定性差，易发生缩合、氧化等副反应，规模化生产过程存在得率低（<50%）和成本高（>5万元/吨）等问题。
近日，中国林科院林化所蒋剑春院士团队，基于低成本高效的金属盐均相催化5-HMF反应过程研究发现：阴离子可以调控金属盐的催化活性，导致显著的HMF产率差异，即AlBr3(74.0 mol%) > AlCl3(60.8 mol%) > Al2(SO4)3(35.2 mol%) > Al(NO3)3(14.9 mol%) (150℃，60 min)。在上述实验结果的基础上，受霍夫曼斯特效应的启发，结合实验表征分析、分子动力学模拟和量子化学计算，首次揭示了阴离子通过邻近效应和电子张力调控己糖分子结构的定向演化过程：一方面，阴离子通过邻近效应与葡萄糖分子形成近距离的弱相互作用，促进葡萄糖异构化过程的电子转移速率，从而提升葡萄糖异构化效率。另一方面，阴离子通过电子张力效应诱导葡萄糖分子的电子云迁移，提高葡萄糖从基态转变为激发态的速率，促进葡萄糖到HMF的定向转化。该研究通过对阴离子效应的揭示，为农林剩余物低碳高效转化糖平台过程中均相催化剂的筛选提供了理论支撑。
上述研究成果以“Unlocking theAnionEffect onSteerableProduction of 5-hydroxymethylfurfural”为题发表在国际顶级化学期刊Angewandte Chemie International Edition（2024, e202410229）。中国林科院林化所2021级博士生梁洁为论文的第一作者，蒋剑春院士和王奎研究员为共同通讯作者。该研究得到国家自然科学基金优秀青年科学基金项目（32222058）资助。
论文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202410229
