Az elmúlt években a fosszilis erőforrások növekvő hiánya és az emberi életkörnyezet romlása miatt a megújuló erőforrások, például a biomassza hatékony és fenntartható felhasználása a kutatás és a tudósok figyelmének középpontjába került világszerte. A hangyasav, a biofinomítás egyik fő mellékterméke, olcsó és könnyen beszerezhető, nem mérgező, nagy energiasűrűségű, megújuló és lebomló stb. tulajdonságokkal rendelkezik. Alkalmazása új energiahasznosításra és kémiai átalakításra nemcsak a tovább bővíti a hangyasav alkalmazási területét, de segít megoldani néhány gyakori szűk keresztmetszeti problémát a jövőbeni biofinomítási technológiában. Ez a cikk röviden áttekintette a hangyasav hasznosításának kutatástörténetét, összefoglalta a hangyasav mint hatékony és többcélú reagens és alapanyag a biomassza kémiai szintézisében és katalitikus átalakításában a legújabb kutatási eredményeket, valamint összehasonlította és elemezte az alapelvet és a katalitikus rendszert. hangyasav aktiválása a hatékony kémiai átalakulás elérése érdekében. Kiemeljük, hogy a jövőbeni kutatásnak a hangyasav hasznosítási hatékonyságának javítására és a nagy szelektivitású szintézis megvalósítására kell összpontosítania, és ennek alapján tovább kell bővítenie alkalmazási területét.
A kémiai szintézisben a hangyasav, mint környezetbarát és megújuló többfunkciós reagens, felhasználható különféle funkciós csoportok szelektív átalakítási folyamatában. Hidrogéntranszfer reagensként vagy magas hidrogéntartalmú redukálószerként a hangyasavat a hagyományos hidrogénnel szemben az egyszerű és szabályozható működés, az enyhe körülmények és a jó kémiai szelektivitás előnyei jellemzik. Széles körben használják aldehidek, nitro-, iminek, nitrilek, alkinek, alkének és így tovább szelektív redukciójában megfelelő alkoholok, aminok, alkének és alkánok előállítására. És az alkoholok és epoxidok hidrolízise és funkciós csoportok védőcsoportjainak eltávolítása. Tekintettel arra, hogy a hangyasav C1 alapanyagként is használható, kulcsfontosságú többcélú bázikus reagensként, a hangyasavat kinolinszármazékok redukciós formilezésére, aminvegyületek formilezésére és metilezésére, olefin karbonilezésére is alkalmazhatjuk. valamint az alkinek redukciós hidratálása és más többlépcsős tandem reakciók, ami fontos módja a finom és összetett szerves anyagok hatékony és egyszerű zöld szintézisének elérésének molekulák. Az ilyen eljárások kihívása az, hogy olyan multifunkcionális katalizátorokat találjanak, amelyek nagy szelektivitással és aktivitással rendelkeznek a hangyasav és specifikus funkciós csoportok szabályozott aktiválására. Ezenkívül a közelmúltban végzett tanulmányok kimutatták, hogy a hangyasavat C1 nyersanyagként használva közvetlenül is előállíthatók ömlesztett vegyszerek, például metanol, nagy szelektivitással a katalitikus diszproporcionálási reakció révén.
A biomassza katalitikus átalakításában a hangyasav többfunkciós tulajdonságai lehetőséget adnak zöld, biztonságos és költséghatékony biofinomítási eljárások megvalósítására. A biomassza-források a legnagyobb és legígéretesebb fenntartható alternatív erőforrások, de ezek hasznosítható erőforrásokká történő átalakítása továbbra is kihívást jelent. A hangyasav savas tulajdonságai és jó oldószer tulajdonságai a biomassza nyersanyagok előkezelési folyamataiban alkalmazhatók a lignocellulóz komponensek elválasztására és a cellulóz extrakciójára. A hagyományos szervetlen savas előkezelő rendszerhez képest előnye az alacsony forráspont, a könnyű elválasztás, a szervetlen ionok bejuttatásának hiánya, valamint az erős kompatibilitás a későbbi reakciókkal. A hangyasavat, mint hatékony hidrogénforrást, széles körben tanulmányozták és alkalmazták a biomassza platformvegyületek katalitikus átalakításában nagy hozzáadott értékű vegyszerekké, a lignin aromás vegyületekké történő lebontásában, valamint a bioolaj hidrodeoxidációs finomítási folyamataiban. A hagyományos, H2-től függő hidrogénezési eljáráshoz képest a hangyasav magas konverziós hatékonysággal és enyhe reakciókörülményekkel rendelkezik. Egyszerű és biztonságos, és hatékonyan csökkentheti a fosszilis erőforrások anyag- és energiafogyasztását a kapcsolódó biofinomítási folyamat során. A legújabb vizsgálatok kimutatták, hogy oxidált lignint hangyasav vizes oldatában enyhe körülmények között depolimerizálva kis molekulatömegű, 60%-nál nagyobb tömegarányú aromás oldatot lehet előállítani. Ez az innovatív felfedezés új lehetőségeket kínál a nagy értékű aromás vegyszerek ligninből történő közvetlen kivonására.
Összefoglalva, a bioalapú hangyasav nagy potenciált mutat a zöld szerves szintézisben és a biomassza átalakításban, sokoldalúsága és sokoldalúsága elengedhetetlen az alapanyagok hatékony felhasználásához és a céltermékek nagy szelektivitásához. Jelenleg ez a terület elért bizonyos eredményeket és gyorsan fejlődött, de még mindig jelentős távolság van a tényleges ipari alkalmazástól, és további kutatásokra van szükség. A jövőbeli kutatásoknak a következő szempontokra kell összpontosítaniuk: (1) hogyan válasszuk ki a megfelelő katalitikusan aktív fémeket és reakciórendszereket specifikus reakciókhoz; (2) hogyan lehet hatékonyan és szabályozhatóan aktiválni a hangyasavat más nyersanyagok és reagensek jelenlétében; (3) Hogyan lehet megérteni a komplex reakciók reakciómechanizmusát molekuláris szintről; (4) Hogyan stabilizáljuk a megfelelő katalizátort a megfelelő eljárásban. A jövőre tekintve, a modern társadalom környezet, gazdaság és fenntartható fejlődés iránti szükségletei alapján a hangyasavkémia egyre több figyelmet és kutatást kap az ipar és a tudományos körök részéről.
Feladás időpontja: 2024. december 19