《Current Opinion in Green and Sustainable Chemistry》：Recent advances in continuous-flow processing of γ-valerolactone and its bio-based chemicals and fuels
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摘要：本综述重点介绍了利用氢气H2进行催化加氢反应，以及利用正-丙醇进行催化转移氢化反应，从乙酰丙酸、糠醛或生物质衍生物中催化连续流合成γ-戊内酯的最新进展。同时，还涵盖了利用催化连续流技术生产各种生物基化学品的情况，包括戊酸、丁烯以及丁-1,3-二烯。引言地球上的化石资源正在逐
摘要：
本综述重点介绍了利用氢气H2进行催化加氢反应，以及利用正-丙醇进行催化转移氢化反应，从乙酰丙酸、糠醛或生物质衍生物中催化连续流合成γ-戊内酯的最新进展。同时，还涵盖了利用催化连续流技术生产各种生物基化学品的情况，包括戊酸、丁烯以及丁-1,3-二烯。
引言
地球上的化石资源正在逐渐枯竭，这导致化石衍生材料的成本上升，温室气体排放量也不断增加1, 2。与此同时，社会越来越需要工业生态学方法，以将商品和财富的生产与其对环境的影响分离出来，同时实现相关的可持续发展目标。最先进的替代方案依赖于对可再生资源及其相关废物的深度开发[3]，通过创新且高效的工艺，如连续流化学，将生物质残余物转化为具有明确价值的化学品[4]。在此背景下，美国能源部（DoE）确定了12种源自生物质的“顶级”高附加值平台化学品，其中一些关键中间体在可持续燃料、溶剂和聚合物生产方面具有巨大潜力。在众多值得关注的生物基分子中，γ-戊内酯（GVL）作为一种高度多功能的可再生平台分子而备受瞩目5, 6, 7。由于其多功能性和环保特性，GVL市场呈现出强劲的发展势头。2025年时，该市场的价值约为0.2亿美元，预计到2033年将上升至0.48亿美元，2026年至2033年的复合年均增长率可达11.56%[8]。需要指出的是，该市场状况受全球经济影响，因此相关数值可能会有所变化。由于毒性低、蒸气压低、热稳定性和化学稳定性高，且能与水和极性有机溶剂良好混溶，GVL可直接用作绿色溶剂9, 10, 11。此外，由于其能量密度高、挥发性低且热稳定性优异，它也是一种有效的燃料添加剂4, 12。另外，GVL在造纸、聚合物和制药等行业中也可作为重要的工业中间体13, 14。
除了直接应用外，对GVL进行化学改性还可以用于生产C7–C10烷烃系列的液体运输燃料15, 16，以及蒸气压低、混溶性好的高辛烷值燃料添加剂[17]，还有潜力成为可替代甲基丙烯酸甲酯（MMA）的高性能聚合物用生物基单体（见图1）18, 19。鉴于其广泛的潜在用途，GVL在工业和环境领域都具有重大意义，它不仅来源可再生，还具有出色的热稳定性和化学稳定性，还能与贵金属、金属氧化物和活性炭等异相催化剂相容。这些优势使得GVL成为集成生物精炼概念中的重要分子，有助于推动向更可持续的化学和能源系统转型。
为推动可持续化学工艺的发展，人们已经开发出了多种非传统技术，其中包括连续流加工技术[20]。与传统批量加工相比，连续流化学具有诸多优势，比如更好的温度控制和混合控制能力、更广泛的反应条件选择、更高的可扩展性、更高的能源效率、更少的废物产生、更高的操作安全性、易于整合异相催化技术，还能在单一平台上实现多步合成。正如我们团队最近所报道的，连续流技术已成功应用于多种生物基化学品的生产21, 22, 23。在本综述中，我们将探讨2020年至2025年间关于以生物质及生物基衍生物为原料连续化学合成GVL，以及以GVL为原料连续化学合成生物基高附加值化学品的相关研究。
章节要点
利用乳酸及其酯在还原系统中连续催化生产GVL
乳酸及其酯可通过在分子氢（H2）存在下的加氢反应，或是在贵金属和非贵金属催化剂存在下，借助氢供体进行催化转移氢化反应，从而连续转化为GVL。在这种反应中，氢气在贵金属或非贵金属存在下是最常用的还原剂（见表1，条目1-7）。分析这些反应结果时，主要可以从金属的种类或
利用木质纤维素生物质和糠醛在还原系统中连续催化生产GVL
为了寻求更为可持续的合成途径，人们不仅研究了从乳酸及其衍生物合成GVL的方法，还研究了直接从木质纤维素生物质和糠醛合成GVL的途径。通过依次对生物质进行分级处理，并采用硫酸处理，再结合Pt3Sn/SiO2、Amberlyst-70和RuSn4/C催化剂，已经实现了将纤维素和半纤维素组分同时转化为GVL的目标[34]。作为另一种替代方案
以GVL为原料连续催化生产生物基化学品
作为一种多功能平台分子，GVL可通过单步或多步反应途径转化为多种高附加值化学品，包括丁烯、丁二烯、戊酸及其酯、戊烯酸、壬-5-酮以及α-亚甲基-GVL。最近的研究还探讨了在连续流系统中对GVL进行价值提升的可行性，尤其是用于生产戊酸、丁烯和丁二烯，这充分体现了连续流化学在可持续生物质转化方面的潜力。
GVL的催化转移氢化反应
结论
GVL是一种功能极为多样的生物基平台分子，可作为绿色溶剂、燃料添加剂和工业中间体，应用范围广泛。通过对它进行催化改性，可以生产出多种高附加值产品，包括运输燃料、二烯类化合物以及生物基单体，从而为化石衍生化学品提供可持续的替代品。近年来，在催化技术方面取得了不少进展，涉及贵金属和非贵金属体系、掺杂杂原子的碳材料等等
利益冲突声明
作者声明，他们不存在任何可能影响本文研究结果的已知利益冲突或个人关系。
利益声明：
作者声明，他们不存在任何可能影响本文研究结果的已知利益冲突或个人关系。
克里斯托夫·伦|雷米·阮|阿梅莉·奥维涅|马吉德·阿尔-纳吉|奥罗尔·里谢尔
