ChemSusChem：面向甲壳素生物精炼：甲壳素生物质化学催化转化为有机氮化学品的研究进展

重庆工商大学环境与资源学院代金杭与合作者在ChemSusChem上发表综述性论文，阐述了近十年甲壳素生物质催化转化合成高附加值含氮化学品的研究进展，重点介绍了氨基糖、氨基醇、氨基酸和含氮杂环化合物的现有合成方法以及产物的进一步转化和应用，总结了目前研究的局限性并对未来的发展进行了展望。

甲壳素是地球上储量仅次于纤维素的生物大分子。由于含有生物固定的氮元素，甲壳素被视为合成含氮材料和化学品的潜在原料。然而，分子内/分子间存在的氢键网络使甲壳素的溶解和降解十分困难，增加了甲壳素利用的难度，因此甲壳素转化的相关研究报道极少。新加坡国立大学Ning Yan教授于2015年提出了甲壳素生物精炼（Shell Biorefinery）的概念，并开发了以甲壳素及其衍生物为原料合成多种含氮化学品的催化体系，引起了广泛关注，国内研究者开始持续报道甲壳素催化转化的研究成果。

基于此，重庆工商大学代金杭等对近年来甲壳素生物质的催化转化研究进展进行了综述。作者首先概述了以可再生甲壳素为原料合成含氮化学品的优势，随后分别总结了由甲壳素生物质合成氨基糖、氨基醇、氨基酸和含氮杂环化合物的催化体系和反应机理，并简单介绍了产物在食品、医药、材料等领域的潜在应用。甲壳素和壳聚糖水解分别得到N-乙酰氨基葡萄糖和氨基葡萄糖两种氨基糖，开发低成本合成氨基糖的技术可为甲壳素大规模利用提供经济的原料。氨基糖进一步加氢和氧化分别得到氨基醇和氨基酸。N-乙酰氨基葡萄糖脱去三分子水的产物是3-乙酰氨基-5-乙酰基呋喃（3A5AF），进一步转化可得到多种含氮呋喃衍生物，在药物合成领域有重要的潜在应用。最后，作者对甲壳素催化转化的未来研究提出了自己的思考和展望，认为应继续加强甲壳素溶解/降解的研究，开发高效稳定的多功能催化剂/催化体系，并深入开展甲壳素转化的机理研究。

论文信息：

Towards Shell Biorefinery: Advances in Chemical‐Catalytic Conversion of Chitin Biomass to Organonitrogen Chemicals

Dr. Jinhang Dai, Dr. Fukun Li, Dr. Xing Fu

ChemSusChem

DOI: 10.1002/cssc.202001955

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