任霄鹏

    本报讯 开车的人几乎都受到石油价格不断增长的困扰，而一些日用石化产品的价格也在不断上涨，比如随处可见的聚丙烯在过去几年里的价格就翻了两番。价格的激增刺激了人们对一度“沉睡”的领域的新兴趣：将农作物和其他可更新的原料转化成日用化学材料。迄今为止，与石化产品水平相当的新型化合物的制造是困难且昂贵的。不过现在，美国科学家的努力为以植物为原料生产化学制品提供了新的推动力。

    据近日出版的《科学》杂志报道，美国麦迪逊威斯康星大学的化学家James Dumesic和他的同事开发出一种新的工艺，可以将水果、谷汁和蜂蜜中的果糖转化成5-羟甲基糠醛（HMF），而它可以取代石化建筑材料。与之前的转化工艺不同的是，这一新的方法高效、简易而且有可能很便宜。俄亥俄州凯斯西储大学护理学院化学技师Thomas Zawodzinski表示，“这对我真的是件好事，这是需要深入研究的方向。”

    由于成本太高，HMF目前还未在商业上大量生产。但是它很容易转化成其他化合物，比如一种简称为FDCA的物质，它可以作为聚酯等日常化学制品的初始材料。该研究小组指出，将环状的果糖分子转化成HMF是很容易的，需要脱去总共三分子的水。研究人员开发出多种酸性催化剂来加速这一过程。然而，生成的HMF和果糖会发生反应，产生大量不必要的副产物，这极大地限制了最终得到的HMF的总量。为了解决这一问题，研究人员试图加入一种可以浮在水面上的有机溶剂。HMF与该溶剂更强的亲和力可以使它与水脱离从而减少副反应的发生。然而，从溶剂中很难分离出HMF，研究人员必须以非常高的温度将溶剂汽化。

    为了改善这一过程，Dumesic和他的学生在水中和溶剂中都加入了一系列不同的化合物，这些简称为DMSO和PVP的添加剂可以抑制副反应的发生从而提高HMF的产量，但这依然存在问题。添加剂会增加HMF在水中的溶解度，使得叫做MIBK的溶剂更难将HMF及时从水中转移。不过，该研究小组通过在少量的二丁醇中浓缩溶剂MIBK来增加HMF与溶剂的亲和力，最终攻克了这一难题。由于MIBK有较低的沸点，该小组可以方便地将它和二丁醇一起重新蒸发回反应器，从而留下HMF。

    《自然》杂志在线新闻也对该研究成果进行了报道，英国伦敦皇家化学学会环境、可持续和能源组织主管Jeff Hardy表示：“选择和分离是该工艺的两个关键问题”，他同时指出：“任何用可更新的原料来制造建筑材料的努力都是好事情，目前的进展是正确方向上有益的一步”。

    这一改进使转化为HMF的果糖的百分比翻了一番，达到了85%。美国华盛顿的西北太平洋国家实验室（PNNL）的一位生物化学制品专家Todd Werpy表示：“通过这些进展，现在我们可以对商业生产HMF进行一些合理的讨论，用可更新材料制造日常化学制品起步不久，它有可能会对今后化学制品需求作出大的贡献。”

    [科学时报]