甲醇和生物乙醇直接转化为异丁醇

发展生物能源已成为提高能源安全、减排温室气体、应对气候变化的重要措施。异丁醇是一种高品质的汽油替代燃料，与当前市场上最为常见燃料乙醇相比，异丁醇有更高的能量密度、不易吸水、可以通过现有的汽油销售设施进行输送等优势，并且对汽车发动机的损伤小，可直接用于汽油动力汽车。另外，异丁醇还是一种重要的大宗化工产品，主要用于生产润滑油、增塑剂、表面涂料、粘合剂等。

目前世界上主要通过丙烯羰基合成法生产异丁醇。利用纤维素、藻类等生物质资源通过发酵等转化方法进行可再生的生物合成被视为重要的发展方向。然而目前生物合成异丁醇的产量低，产品缺乏经济竞争力，尚需要运用现代分子生物学技术构建优良工程菌，解决产物抑制、生产成本高等问题。相比而言，生物乙醇是目前生物发酵行业产量最大的产品；甲醇则是现代化学工业的基础产品之一，并且国内甲醇生产装置的整体负荷不高，市场需求乏力。

中科院青岛生物能源与过程研究所绿色化工技术中心开发出一种简单的方法，可以直接将甲醇和生物乙醇转化为异丁醇^[1]。他们通过调控催化剂的结构，比如金属Ir的价态和粒径分布，可以准确地控制反应路径，使异丁醇的选择性由不足30%提高到90%以上。

实验结果表明，Ir 的性质，尤其是粒度和氧化态，对所需活性尤为重要。对照实验还表明，Ir 催化剂对中间体醇醛 C-C 形成步骤（而不是脱氢步骤）的影响对于确定产品选择性至关重要。此外，Ir 催化剂可以耐受一些典型的生物杂质，这使得生物乙醇发酵液在离心和脱色后能够进行催化升级。所有这些结果表明，开发的 Ir 催化剂在生产生物燃料以及乙醇升级产生的有用化学品（如异丁醇）方面具有广阔的应用前景。

参考文献

[1] Selective upgrading of ethanol with methanol in water for the production of improved biofuel—isobutanol.  doi:10.1039/C5GC02963E