合成油

据美国物理学家组织网近日报道，美国科学家们使用合成生物学方法，修改了大肠杆菌和一个酿酒酵母的菌株，制造出了没药烷的前体物没药烯。测试表明，对没药烯进行加氢反应生成的没药烷是一种“绿色”的生物燃料，有潜力替代D2柴油。研究发表在《自然通讯》杂志上。　　“这是科学家们首次报告称没药烷可替代D2柴油，也是首次报告称可通过大肠杆菌和酿酒酵母生产出没药烷。”该研究的主要作者、美国能源部下属的联合生物能源研究所(JBEI)代谢工程(通过基因工程方法改变细胞的代谢途径)项目主管李淳太(音译)说。　　与日俱增的燃料成本以及对燃烧化石燃料会加剧全球变暖趋势的担忧等，驱使科学家想尽一切办法寻找碳中和的可再生能源。从多年生牧草和其他非食品植物以及农业废物的纤维素生物质中提取出的液态生物燃料一直被认为有潜力替代汽油、柴油和航空煤油。　　不过，现有占主流的生物燃料乙醇只能有限地用于汽油发动机中，而无法用于柴油机或航空喷气式发动机内 另外，乙醇也会腐蚀石油管道和油罐，人们急需可与现有发动机、运输和存储设备兼容的高级生物燃料。　　联合生物能源研究所是美国能源部于2007年建立的三个生物能源研究中心之一，他们正在加紧研制从国家层面来讲性价比高的生物燃料。其中一个研究对象是拥有15个碳原子(柴油燃料一般有10到24个碳原子)的倍半萜烯。　　该研究的合作者、联合生物能源研究所所长杰伊科斯林表示：“倍半萜烯的能源含量特别高，其物理化学性质也与柴油和航空燃油一样，尽管植物是其天然来源，但对细菌进行转基因修改是最方便且性价比最高的大规模制造高级生物燃料的方法。”　　在此前的研究中，李淳太团队对大肠杆菌和酿酒酵母的一个新的甲羟戊酸途径(对生物合成至关重要的代谢反应)进行了基因修改，使这两个微生物过度生产出了化学物质尼基二磷酸(FPP)，使用酶可将其合成为理想的萜烯。在最新研究中，李淳太和同事使用该甲羟戊酸途径制造出了没药烷(萜烯类化合物家族的一员)的前体物没药烯，并通过加氢反应制造出没药烷。　　科学家们对没药烷进行的燃料性能方面的测试表明，其拥有作为生物燃料的潜能。李淳太说：“没药烷和D2柴油的性能几乎一样，但其有分叉的环式化学结构，这使其凝固点和浊点更低，作为生物燃料使用，这是一大优势。我们可设计一个甲羟戊酸途径来产生没药烯，该平台几乎与制造防蚊虫药物青蒿素的平台一样，我们唯一需要做的修改是引入一个烯萜类合成酶并对该途径进行进一步修改以提高大肠杆菌和酿酒酵母产生没药烯的数量。”　　李淳太团队想将烯属烃还原酶编入大肠杆菌和酿酒酵母体内，以取代没药烯加氢反应的化学处理步骤，使所有化学反应都在微生物体内进行。他说：“这类用酶促进的加氢反应极具挑战性，也是我们的长期目标。我们也将研究使用生物质中提取出来的糖作为碳源生产没药烯的可行性。”

煤基费托合成润滑油基础油中芳烃含量的测定盖青青，朱加清，艾军，赵帅，申巧玲，刘聪云（北京低碳清洁能源研究所，北京，102209）费托合成是煤间接液化过程中的关键技术，是以合成气（CO+H2）为原料，在催化剂上转化生成液体烃类燃料和其他化学品的工艺过程[1]。与传统石油基产品相比，费托合成油（蜡）产品具有硫、氮和芳烃含量低，链烷烃含量高的特性，满足清洁油品的环保要求，是生产优质高端润滑油基础油的原料[2]。费托合成蜡生产的润滑油基础油产品黏度指数高，蒸发损失低，可作为超高黏度指数的润滑油基础油应用于各类发动机油、齿轮油、液压油、压缩机油、润滑脂等。与目前市场上主要润滑油基础油产品 I、II 类油相比，该类产品具有更好的黏温特性，在节能减排、延长机械使用寿命等方面可发挥更大作用。费托合成润滑油基础油以链烷烃为主，芳烃含量低，现有的方法标准NB/SH/T 0966和GB/T 11081均是以紫外分光度法测定芳烃含量，由于液体样品分子间的相互作用，以及多普勒变宽和压力变宽等效应，使液体样品的光谱精细结构变得模糊甚至消失，该方法测定芳烃含量的方法误差大。全二维气相色谱技术（comprehensive two-dimensional gas chromatography，GC×GC）是近年兴起的一种多维色谱分离技术，它将两种极性不同的毛细管色谱柱通过调制器串联形成二维气相色谱系统对样品组分进行分析。与常规一维气相色谱相比，全二维气相色谱以其分辨率高、峰容量大、灵敏度好、谱图分布规律性强等优点，广泛应用于石油馏分的分析中[3]，是实现复杂样品中挥发性组分分离鉴定的有力工具，尤其适合极性不同化合物的族分离。由于润滑油基础油的粘度和馏程范围较高，目前鲜有全二维气相色谱对费托合成基础油润滑油组成分析的研究报道。本文采用全二维气相色谱与质谱（GC×GC-MS）联用技术，建立了费托合成润滑油基础油中芳烃含量测定的分析方法。首先通过顶空固相微萃取将芳烃萃取吸附到萃取头上，然后在气相色谱进样口进行热解析进样，再用全二维色谱进行分离，质谱仪检测，内标法定量。采用最佳的固相微萃取条件和色谱分离条件，GC×GC MS对不同加氢异构条件下得到的费托合成润滑油基础油A样品和B样品进行分析。根据质谱解析结果得到族分离条带，由于是反相二维系统，化合物的极性从上到下越来越强，色谱条带分别是烷烃和芳烃，其中烷烃含量居多，有少量芳烃，见图1。图1 费托合成润滑油基础油的全二维色谱三维图Fig. 1 3D surface plot of GC × GC for Fischer-Tropsch synthetic lube base oil由图1可知，由于两个样品的加氢异构条件不同，其组成也有明显的差别，主要是芳烃含量的差异。在定性分析中，自动识别信噪比大于10的色谱峰，通过自动解卷积和NIST 2014质谱库比对检索，筛选相似度大于750的组分，确认样品中芳烃组分。A样品中检测到极少量的芳烃，分别是二甲苯和三甲苯，内标法定量芳烃的总量为0.126 mg/L；B样品中检测到二十多种芳烃组分，均为单环芳烃，内标法定量芳烃的总量为10.651 mg/L。A、B样品中芳烃含量的差别反映到样品的外观上，A样品无色透明，B样品呈现黄色。这些结果也表明在生成B样品的加氢异构反应过程中发生了明显的芳构化副反应，生成了较多的芳烃。由此可知， GC×GC MS相结合的方法不仅可以快速准确地分析费托合成润滑油基础油中芳烃的组成和含量，而且也为润滑油生产优化操作和先进控制提供了可靠的质量检测手段，在分子水平上准确地获得润滑油基础油组成信息提供了参考。参考文献[1] Xiong H F,Motchelaho M A,Moyo M, et al. Effect of Group I alkali metal promoters on Fe/CNT catalysts in Fischer–Tropsch synthesis[J]. Fuel, 2015,150: 687－696.[2] 张雅琳，张占全，王燕，等. 费托合成油和石油基加工产品对比分析[J],化工进展，2018,37（10）3781-3786[3]刘明星，刘泽龙，李颖，等. 固相萃取法/全二维气相色谱-飞行时间质谱测定柴油及其加氢产品中的含硫化合物[J]. 石油炼制与化工, 2020, 51(4): 96-103.本文作者：北京低碳清洁能源研究所 盖青青聚焦气相色谱及相关技术在能源化工领域的技术及应用进展，本网特别策划了“助力双碳 气相色谱在能源领域的应用”主题约稿活动，欢迎业内相关专家学者、一线用户、厂商积极投稿。联系人：赵编辑word图文投稿邮箱：zhaoy@instrument.com.cn微信/电话：15650766910

毒 品是全人类的公害，毒 品问题治理事关人类前途命运。合成大麻素是一系列具有类似天然大麻素作用的人工合成物质。吸食合成大麻素能产生比天然大麻更为强烈的快感，这导致合成大麻素迅速蔓延，已成为新精神活性物质中涵盖物质种类最多、滥用也最为严重的家族，值得注意的是该类毒 品因具有比天然大麻更容易上瘾、价格低廉、隐蔽性强、不易被检测等特点，常被吸毒者作为传统毒 品的替代品吸食。今年7月1日起，公安部、国家卫生健康委员会和国家药品监督管理局联合发布《关于将合成大麻素类物质和氟胺酮等18种物质列入非药用类麻醉药品和精神药品管制品种增补目录的公告》，正式将合成大麻素类物质列入管制。 合成大麻素通式【物理性质】该类制品多以香料、花瓣、烟草、电子烟油等形态出现，代表制品包括“小树枝”“香料” “香草烟”等【毒性】一般认为它们的成瘾性和戒断症状类似天然大麻，长期吸食会导致心血管系统疾病以及精神错乱，同时也存在致癌的风险。【滥用方式】合成大麻素类物质一般被喷涂在植物碎末表面，制成植物熏香用于吸食，而且往往是多种合成大麻素混合使用，这使得它们的成瘾性和危害性更难以判断，相关的研究也很有限。小树枝电子烟油本方案中采用SHINS-P700T手持式拉曼光谱仪，针对合成大麻素类物质的七大化学结构通式，再结合拉曼光谱技术反映分子的特征结构的特点，总结出合成大麻素类物质的公共特征，从而实现合成大麻素类物质的整类管控。同时表面增强拉曼光谱技术具有极高的检测灵敏度，同时还能够指纹式识别物质，检测速度快、消耗样品量少等优点，大大满足了法律法规的需求，适用于各种情形下合成大麻素类物质的整类管控。【仪器介绍】SHINS-P700T手持式拉曼光谱仪能够对各种常见毒 品、芬太尼类、易制毒化学品和新精活等物品进行快速检测和准确识别。该设备采用革新技术(表面增强拉曼光谱技术)，能够百万倍地增强痕量物种的拉曼信号，从而完美解决执法中遇到的实际样品毒 品浓度低等常规拉曼无法检测的问题。【方法提要】合成大麻素类物质的主要滥用方式是溶于电子烟油或喷涂于烟丝、花瓣等植物表面吸食，主要形态俗称为“小树枝”“电子烟油”“娜塔莎”等。本方案采用简单的前处理方式（①），然后将处理后的样品直接滴于芯片表面（②）。再将芯片插于拉曼光谱仪的检测槽中（③），进行拉曼检测，直接输出结果，检测限低至ppm级别，检测时间数十秒即可。【结论】本方案选用SHINS-P700T手持式拉曼光谱仪，结合拉曼信号增强芯片，针对合成大麻素类物质的公共特征，利用表面增强拉曼光谱技术对其进行整类管制。该方法具有检测灵敏度高、检测速度快、消耗样品量少等优点，适用于各种情形下合成大麻素类物质的整类管控。