聚乳酸
聚乳酸（PLA）是一种新型的生物基及可再生生物降解材料，使用可再生的植物资源（如玉米、木薯等）所提出的淀粉原料制成。淀粉原料经由糖化得到葡萄糖，再由葡萄糖及一定的菌种发酵制成高纯度的乳酸，再通过化学合成方法合成一定分子量的聚乳酸。其具有良好的生物可降解性，使用后能被自然界中微生物在特定条件下完全降解，最终生成二氧化碳和水，不污染环境，这对保护环境非常有利，是公认的环境友好材料。
其他
Angew: 生物质多元醇到乳酸的超高活性铱催化体系
背景介绍
乳酸是生产生物可降解高分子材料聚乳酸的重要原料，随着人们对可再生能源和可降解高分子材料的日益关注，乳酸的高效大规模生产变得至关重要。乳酸可以由生物质多元醇通过发酵或者催化转化制得，然而，目前报道的催化体系大都产率较低，大大增加了乳酸的制备成本。近日，复旦大学涂涛教授课题组在生物质多元醇催化转化制备乳酸的研究中取得了重大进展，他们所开发的铱催化剂表现出了惊人的97%的乳酸产率，为乳酸的大规模高效生产奠定了坚实的基础。
图文导读
催化剂的制备与表征
首先，作者依据自支撑策略将均相的铱催化剂制备成三维的固体催化剂。相比于均相催化剂，这种固体的多相催化剂可以很容易的从体系中分离和重复使用，大大降低了催化剂的成本。相比于之前报道的催化体系（最高产率仅为40%，最高选择性仅为82%），这一催化体系在经过条件优化后可以达到97%的产率和99%的选择性。超高的选择性也节省了分离提纯的成本，大大优化了乳酸的合成步骤。
通过扫描电镜我们可以发现，这种催化剂呈现出纳米颗粒聚集的状态，并且具有丰富的孔道结构。元素分布图也可以清晰的表明碳、铱、氮三种元素在催化剂体内均匀分布。高分辨扫描投射电子显微镜也表明铱在催化剂表面分布及其均匀。
催化剂活性测试
如上图所示，这种多相的铱催化剂表现出了超高的活性，甚至由于多种均相催化剂。同时在优化反应条件的过程中，作者还发现碱的加入可以极大地提高底物的转化率，特别是Ba(OH)2的作用最为显著。催化剂的重复利用实验也表明这一催化剂有着极强的稳定性，重复使用11次之后仍然保持了超过90%的产率。同时反应前后催化剂的形貌几乎不变，也几乎没有铱的流失。
催化反应机理和底物扩展
结合DFT理论计算，作者随后详细研究了这一催化体系的反应机理。如上图所示，反应的初始阶段，山梨醇在铱催化剂的作用下发生脱氢反应转化成葡萄糖或者果糖。葡萄糖继续反应则会经过[2+4]反应路径生产一分子乳酸；果糖则经过[3+3]反应路径生成两分子乳酸。基于这一反应机理，作者认为要想提高乳酸的产率就必须抑制葡萄糖的生成和随后的[2+4]反应路径。基于这一设想，作者在反应体系里加入过量甲醇。因为甲醇是[2+4]反应路径的主产物之一。果然，加入过量甲醇之后乳酸的产率明显提升。而加入其它的醇则对反应没有明显影响。
最后，作者还对不同的底物进行了筛选。并发现这一催化体系对六碳醇和五碳醇都有着很好的催化作用，但是对十二碳醇则转化效率较低。这主要是因为这一催化剂在切断多糖之间的连结键上效果不佳。
总结
作者设计合成了一种固体铱催化剂。这种催化剂对催化转化生物质多元醇制备乳酸表现出了极高的催化活性和选择性。通过研究反应机理，作者发现甲醇的加入可以抑制[2+4]反应路径从而进一步提高乳酸产率。这一催化体系为乳酸的大规模高效制备开拓了新的思路。
原文链接：
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202004174
Tu T, Wu J, Shen L, Chen ZN, Zheng Q, Xu X. Iridium‐Catalyzed Selective Cross‐Coupling of Ethylene Glycol and Methanol to Lactic Acid. Angewandte Chemie International Edition. 2020 Mar 18.