Pastaraisiais metais, didėjant iškastinių išteklių trūkumui ir blogėjant žmonių gyvenamajai aplinkai, efektyvus ir tvarus atsinaujinančių išteklių, tokių kaip biomasė, naudojimas tapo mokslinių tyrimų ir viso pasaulio mokslininkų dėmesio centru. Skruzdžių rūgštis, vienas iš pagrindinių biologinio rafinavimo šalutinių produktų, pasižymi pigiomis ir lengvai gaunamomis, netoksiškomis, didelio energijos tankio, atsinaujinančiomis ir skaidosiomis savybėmis. Jos taikymas naujam energijos panaudojimui ir cheminei transformacijai ne tik padeda toliau plėsti skruzdžių rūgšties taikymo sritį, bet taip pat padeda išspręsti kai kurias įprastas ateities biologinio rafinavimo technologijos kliūtis. Šiame darbe trumpai apžvelgta skruzdžių rūgšties panaudojimo tyrimų istorija, apibendrinta naujausia skruzdžių rūgšties, kaip efektyvaus ir universalaus reagento bei žaliavos biomasės cheminėje sintezėje ir katalizinėje konversijoje, tyrimų pažanga, palygintas ir analizuojamas pagrindinis principas ir katalizinė sistema. skruzdžių rūgšties aktyvinimo naudojimas siekiant efektyvios cheminės konversijos. Atkreiptinas dėmesys į tai, kad būsimi tyrimai turėtų būti orientuoti į skruzdžių rūgšties panaudojimo efektyvumo gerinimą ir didelio selektyvumo sintezės realizavimą bei tuo pagrindu toliau plėsti jos taikymo sritį.
Cheminėje sintezėje skruzdžių rūgštis, kaip aplinkai nekenksmingas ir atsinaujinantis daugiafunkcis reagentas, gali būti naudojama įvairių funkcinių grupių selektyvaus konversijos procese. Skruzdžių rūgštis, kaip vandenilio pernešimo reagentas arba reduktorius, turintis daug vandenilio, turi paprastus ir kontroliuojamus veikimo privalumus, švelnias sąlygas ir gerą cheminį selektyvumą, palyginti su tradiciniu vandeniliu. Jis plačiai naudojamas selektyviam aldehidų, nitro, iminų, nitrilų, alkinų, alkenų ir tt redukavimui, siekiant gauti atitinkamus alkoholius, aminus, alkenus ir alkanus. Ir alkoholių bei epoksidų hidrolizė ir funkcinių grupių pašalinimas. Atsižvelgiant į tai, kad skruzdžių rūgštis taip pat gali būti naudojama kaip C1 žaliava, kaip pagrindinis universalus bazinis reagentas, skruzdžių rūgštis taip pat gali būti naudojama redukuojant chinolino darinių formilinimą, aminų junginių formilinimą ir metilinimą, olefino karbonilinimą. alkinų ir kitų daugiapakopių tandeminių reakcijų redukcinis hidratavimas, kuris yra svarbus būdas pasiekti efektyvią ir paprastą žaliąją smulkių ir sudėtingų organinių medžiagų sintezę. molekulių. Tokių procesų iššūkis yra rasti daugiafunkcinius katalizatorius, pasižyminčius dideliu selektyvumu ir aktyvumu kontroliuojamam skruzdžių rūgšties ir specifinių funkcinių grupių aktyvavimui. Be to, naujausi tyrimai parodė, kad naudojant skruzdžių rūgštį kaip C1 žaliavą, per katalizinės disproporcijos reakciją taip pat galima tiesiogiai susintetinti biriąsias chemines medžiagas, tokias kaip metanolis, pasižymintis dideliu selektyvumu.
Kataliziškai konvertuojant biomasę, daugiafunkcinės skruzdžių rūgšties savybės suteikia galimybę realizuoti ekologiškus, saugius ir ekonomiškus biologinio rafinavimo procesus. Biomasės ištekliai yra didžiausi ir perspektyviausi tvarūs alternatyvūs ištekliai, tačiau juos paversti tinkamomis išteklių formomis išlieka iššūkis. Skruzdžių rūgšties rūgštinės savybės ir geros tirpiklio savybės gali būti pritaikytos biomasės žaliavų išankstinio apdorojimo procesui, kad būtų galima atskirti lignoceliuliozės komponentus ir išgauti celiuliozę. Palyginti su tradicine neorganinių rūgščių išankstinio apdorojimo sistema, ji turi žemos virimo temperatūros, lengvo atskyrimo, neorganinių jonų įvedimo ir didelio suderinamumo su pasroviui reakcijomis pranašumus. Kaip efektyvus vandenilio šaltinis, skruzdžių rūgštis taip pat buvo plačiai ištirta ir taikoma parenkant katalizinį biomasės platformų junginių pavertimą didelės pridėtinės vertės cheminėmis medžiagomis, lignino skaidymą iki aromatinių junginių ir bioalyvos hidrodeoksidacijos rafinavimo procesus. Palyginti su tradiciniu hidrinimo procesu, priklausančiu nuo H2, skruzdžių rūgštis pasižymi dideliu konversijos efektyvumu ir švelniomis reakcijos sąlygomis. Jis yra paprastas ir saugus ir gali veiksmingai sumažinti iškastinių išteklių medžiagų ir energijos sąnaudas susijusiame biologinio rafinavimo procese. Naujausi tyrimai parodė, kad švelniomis sąlygomis depolimerizuojant oksiduotą ligniną skruzdžių rūgšties vandeniniame tirpale, galima gauti mažos molekulinės masės aromatinį tirpalą, kurio masės santykis didesnis nei 60 %. Šis naujoviškas atradimas suteikia naujų galimybių tiesiogiai iš lignino išgauti didelės vertės aromatines chemines medžiagas.
Apibendrinant galima teigti, kad biologinė skruzdžių rūgštis turi didelį žaliosios organinės sintezės ir biomasės konversijos potencialą, o jos universalumas ir universalumas yra būtini siekiant efektyvaus žaliavų panaudojimo ir didelio tikslinių produktų selektyvumo. Šiuo metu ši sritis yra pasiekusi tam tikrų laimėjimų ir sparčiai plėtojama, tačiau vis dar yra didelis atstumas nuo faktinio pramoninio pritaikymo, todėl reikia tolesnių tyrimų. Būsimi tyrimai turėtų sutelkti dėmesį į šiuos aspektus: (1) kaip parinkti tinkamus kataliziškai aktyvius metalus ir reakcijų sistemas konkrečioms reakcijoms; (2) kaip efektyviai ir kontroliuojamai aktyvuoti skruzdžių rūgštį esant kitoms žaliavoms ir reagentams; (3) Kaip suprasti sudėtingų reakcijų reakcijos mechanizmą iš molekulinio lygio; (4) Kaip stabilizuoti atitinkamą katalizatorių atitinkamame procese. Žvelgiant į ateitį, remiantis šiuolaikinės visuomenės aplinkos, ekonomikos ir darnaus vystymosi poreikiais, skruzdžių rūgšties chemija sulauks vis daugiau pramonės ir akademinės bendruomenės dėmesio ir tyrimų.
Paskelbimo laikas: 2024-12-19