我区在光催化生物质转化研究领域取得重要进展

近日，内蒙古民族大学蒙医药学院青年教师塔娜博士在光催化生物质转化研究领域取得重要进展，以第一作者将研究成果“Al3+—富里酸体系光催化糖类转化制备5-羟甲基糠醛”发表于国际顶级期刊《Nature Communications》，内蒙古民族大学为该成果第一完成单位。

实现资源和经济的可持续发展，需开发可再生、清洁资源来代替化石能源，这已成为必然的趋势。生物质资源是目前除石油、煤炭和天然气之外唯一的碳源，更是一种可再生资源。其中，纤维素作为自然界含量最丰富的一种生物质，水解成葡萄糖后可进一步转化成高附加值的5-羟甲基糠醛（简称HMF），HMF是中（蒙）药常见的生物活性物质，也是重要的药物中间体，在医药、农药以及高分子材料等方面有广泛应用。这样通过高效、绿色途径转化碳水化合物生物质制备HMF，实现推动低碳经济和可持续发展，亦是目前生物质能开发利用的研究热点。该研究成果首次将纤维素和葡萄糖作为原材料，将自然界中含量丰富且廉价的天然产物富里酸作为配体和主要吸光单元，Al3+作为活性中心应用于光催化研究领域，在温和反应条件下利用可见光实现葡萄糖高效转化并获得较高的5-羟甲基糠醛产率，不仅为多种糖基生物质的高值化利用和绿色转化提供了前期研究基础和新的方法，也为基于传统热催化剂开发光响应型催化剂提供了新的思路。

塔娜博士介绍说，所获得的高附加值化合物HMF，因其化学性质活泼，含丰富的可转化的官能团，成为重要的平台化合物和药物中间体。它可以通过氧化、氢化、聚合以及开环反应制备众多下游化学品，例如2,5-呋喃二甲酸、乙酰丙酸等，这些下游化学品在化工、医药、食品、塑料和农业等各个行业有着广泛的应用。原材料葡萄糖可来自农业、林业、中蒙药材和药业剩余物的降解，因此该技术的利用范围较广，为内蒙古地区特色产业和农业可持续发展提供了可能性。

蒙医药产业是内蒙古特有的资源。该项研究将首先拟应用于中蒙药用植物资源的可持续化利用。近年来，随着蒙药药材需求量激增，种植面积也逐年加大，生产和加工过程中往往伴随着大量的废弃部位产生，其利用率较低。利用该技术可将药用植物中的纤维素水解成葡萄糖后进一步转化成高附加值药用中间体或平台化合物，将有助于延长蒙药产业的产业链，增加产品的附加值，对蒙药产业实现高质量发展具有重要意义。其次，还可利用该项技术对农业废弃物（秸秆）、林业废弃物以及中蒙药材非药用部位和药渣等农林药废弃物进行资源可持续再利用和高附加值转化，这将是推动科技助力自治区传统产业绿色发展，以实现资源可持续利用与生态环保、节能降耗协调发展的一次重要尝试。

论文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-023-40090-7