新路线可定向制备木质素基聚集诱导发光分子

 

近日，中国科学院大连化学物理研究所张涛院士、张波副研究员团队与南京林业大学蔡旭敏副教授和天津大学黄跟平教授合作，发展了催化解聚木质素β-O-4模型化合物定向制备聚集诱导发光（AIE）分子的新路线。相关成果发表在《自然—通讯》。

木质素广泛存在于木质组织中，是储量仅次于纤维素的第二大生物质资源，也是自然界唯一可再生的芳香化合物资源。通过氮原子参与解聚木质素制备含氮芳香化合物，是木质素高值化转化最直接的方法。AIE材料作为一种特殊的发光材料，因其独特的发光性质，而被广泛应用于光电器件和光学诊疗等领域。木质素含有大量的芳香基团和共轭结构，具有制备生物基（BioAIE）材料的天然优势。然而，木质素复杂的结构和顽固的性质，为其定向催化转化为具有螺旋桨结构的AIE材料带来挑战。

本工作中，研究团队利用希夫碱钒基催化剂，发展了一条通过断裂木质素β-O-4带γ-OH模型化合物C-O键制备咔唑衍生物的新路线，目标产物收率达到了92%。此外，团队通过控制实验与DFT计算相结合，确定了反应路径与催化剂对木质素的C-O键断裂的反应机理。

该体系不需要外加氢或氧源，避免了对木质素进行预处理，提供了一种木质素高效催化转化制备BioAIE分子的新方法，同时也为BioAIE材料的开发提供新思路。

相关论文信息：https://doi.org/10.1038/s41467-023-41681-0