木质素变己二酸：高效化学与生物联合转化法

当前化工行业亟需摆脱化石能源依赖，实现低碳转型。木质素作为植物生物质中含量丰富的天然芳香聚合物，是极具潜力的可再生碳源，但其结构顽固（尤其富含难以断裂的碳-碳键），导致从木质素中高效、定向制备单一高价值化学品长期面临巨大挑战——此前报道的最高单产物收率仅约20 wt%。传统策略多聚焦于断裂木质素中较易处理的芳基-醚键，所得芳香单体收率仅约30 wt%，且产物仍是含碳-碳连接二聚体与寡聚体的复杂混合物；而这些顽固的碳-碳键正是制约单产物收率的根本瓶颈，因此开发高效断裂碳-碳键的新方法成为领域关键方向。本研究创新性地采用“还原-氧化-生物转化”三步耦合策略：首先，对杨树木质素实施还原催化分级（RCF），得到富含烷基芳香单体与寡聚体的烃类油；接着，利用钴/锰/溴（Co/Mn/Br）催化剂对该油进行催化自氧化，高选择性地将其中的烷基芳香组分转化为苯甲酸、邻苯二甲酸等芳香羧酸单体，单体总收率高达73 wt%；最后，研究人员对土壤细菌恶臭假单胞菌KT2440（Pseudomonas putida KT2440）进行基因工程改造，使其能高效利用上述混合芳香羧酸，将其统一转化为黏康内酯（muconolactone）——这是生产生物基尼龙（如尼龙6,6）的关键前体。整条路线最终实现高达26 wt%的己二酸收率（即每克木质素产出0.26克己二酸），理论最大收率可达57 wt%。这一“还原+氧化”的两段式转化思路，借鉴了石油化工炼制的成熟逻辑，首次在木质素利用中实现了向单一高值生物基产品（己二酸）的高效、高收率转化，为构建可持续的绿色化工体系提供了切实可行的技术范式。