近日，我院科研团队及合作者，在综合性权威期刊《Research》（影响因子：10.7, 中科院一区TOP期刊）在发表题为“Microwave-Derived Hierarchic Liquefaction of Pentose and Intensified Separation of Furfural”（DOI: 10.34133/research.1008）的论文。我院王奎研究员为通讯作者，河南工业大学为通讯署名单位。

论文封面

糠醛作为戊糖的生物质衍生中间体，是一种关键的平台化学品。然而，生产糠醛的加热方法主要依赖于传统的以热传导为主的技术，如高压反应釜和水热反应釜，这些方法导致温度分布不均，未能充分利用溶剂的介电性质及加热技术的协同效应。由于溶剂的导热系数较低，限制了传热效率，这间接促进了副产物的形成，阻碍了糠醛收率的提高。为此，本研究利用γ-戊内酯(GVL)和NaCl水溶液在微波照射下的介电特性，建立了一种微波耦合双相溶剂体系，以实现戊糖的可操纵液化和糠醛的分级分离。在140℃、反应时间20分钟的条件下，糠醛的得率达到85.38 mol%；而在常规加热下，150℃、反应时间120分钟的条件下，糠醛得率仅为78.1 mol%。在传统加热条件下，糠醛的分配系数(R)为22.71 ~ 29.33，而在微波条件下，糠醛的分配系数(R)提高至31.1 ~ 35.68，显著提升了分离效率。此外，本研究还探讨了微波对底物的耦合效应。值得注意的是，在初始水解阶段，高加热功率促进了木聚糖糖苷键的解聚，导致木聚糖快速释放出木糖。同时，在脱水过程中采用低加热功率，有效促进了糠醛的生成，并及时将其提取到有机相中，从而最大限度减少了产品损失。此外，基于真实生物质的底物评估了该工艺的可行性，结果表明GVL和NaCl水溶液对微波的有效吸收和转化使该工艺能耗低。这一方法为高效、规模化生产糠醛提供了一种可行的策略。

糠醛的制备路线及溶剂在微波中的性能