基于Muconic Acid的不饱和1,6-二酮与1,6-二醇合成：机理探索与催化转化研究

研究人员针对muconic acid（粘康酸）的催化转化难题，在Br?nsted超强酸TfOH体系中实现其与芳烃的芳香酰基化反应，成功合成E-,E-1,6-二酮，并通过NaBH4还原获得对应二醇。结合NMR与DFT计算揭示O,O-双质子化中间体机制，为生物基平台化合物的高值化利用提供新策略。

　　

在可持续化学的浪潮中，生物基平台化合物的高效转化成为研究热点。粘康酸（muconic acid）作为可从木质纤维素衍生的C6平台分子，其碳碳双键与羧基的协同活化一直是有机合成的挑战。传统方法存在反应选择性差、步骤繁琐等问题，而如何通过催化手段实现其定向转化为高附加值化学品，成为亟待突破的科学瓶颈。

针对这一难题，研究人员在《The Journal of Organic Chemistry》发表的工作系统探索了粘康酸的催化转化路径。通过Br?nsted超强酸三氟甲磺酸（TfOH）活化，首次实现cis-,cis-粘康酸与芳烃的直接芳香酰基化反应，高产率获得E-,E-构型的不饱和1,6-二酮。理论计算与低温NMR实验共同证实了关键中间体——O,O-双质子化粘康酸[HO(⁺HO)C–CH=CH–CH=CH–C(=OH)⁺OH]的存在，揭示了超强酸环境中羧基质子化驱动的反应机制。

研究采用三大关键技术：1）超强酸催化下的原位NMR监测技术；2）密度泛函理论（DFT）计算反应能垒；3）多相催化氢化（Pd/C与Pt/C）的构效关系分析。其中，通过对比粘康酰氯（muconoyl chloride）的Friedel-Crafts反应路径，明确了超酸体系特有的质子化活化优势。

【反应机理解析】
低温¹³C NMR在-40°C捕获到双质子化中间体的特征峰（δ_C 185.2, 150.7），DFT计算显示O-质子化使羧基碳正电性增强（Mulliken电荷+0.82），促使芳烃亲核进攻形成烯酮阳离子过渡态，能垒较传统酰氯路径降低12.3 kcal/mol。

【产物衍生化】
NaBH₄还原1,6-二酮获得E-,E-二醇的非对映异构体（dr值3:1），而Pd/C催化氢化可选择性饱和C=C键得到饱和二酮（转化率>95%），X射线衍射证实产物的全反式构型。

该研究开创性地建立了粘康酸"一锅法"转化为功能化二酮/二醇的通用策略，其重要意义体现在三方面：1）阐明超强酸体系中羧基双质子化的新型活化模式；2）为生物基不饱和化合物的立体选择性合成提供范例；3）开发的催化体系可衔接现有石化工艺设备，具有工业化潜力。这项工作不仅拓展了绿色化学合成工具箱，也为生物质资源的高效利用奠定了理论基础。