V posledných rokoch, s narastajúcim nedostatkom fosílnych zdrojov a zhoršovaním životného prostredia ľudí, sa efektívne a trvalo udržateľné využívanie obnoviteľných zdrojov, ako je biomasa, stalo stredobodom výskumu a pozornosti vedcov na celom svete.Kyselina mravčia, jeden z hlavných vedľajších produktov pri biorafinácii, má vlastnosti lacného a ľahko dostupného, netoxický, s vysokou hustotou energie, obnoviteľný a odbúrateľný atď. Jeho aplikovanie na nové využitie energie a chemickú transformáciu pomáha nielen ďalej rozširovať oblasť použitiakyselina mravčia, ale tiež pomáha riešiť niektoré bežné problémy s prekážkami v budúcej technológii biorafinácie. Tento článok stručne zhodnotil históriu výskumu kyselina mravčia využitie, zhrnul najnovší pokrok vo výskumekyselina mravčia ako účinného a viacúčelového činidla a suroviny pri chemickej syntéze a katalytickej konverzii biomasy a porovnával a analyzoval základný princíp a katalytický systém použitia kyselina mravčia aktivácia na dosiahnutie účinnej chemickej konverzie. Poukazuje sa na to, že budúci výskum by sa mal zamerať na zlepšenie účinnosti využitia kyseliny mravčej a realizáciu vysoko selektívnej syntézy a na tomto základe ďalej rozširovať oblasť použitia.
Pri chemickej syntéze,kyselina mravčia, ako ekologické a obnoviteľné multifunkčné činidlo sa môže použiť v procese selektívnej konverzie rôznych funkčných skupín. Ako činidlo na prenos vodíka alebo redukčné činidlo s vysokým obsahom vodíka,kyselina mravčia má výhody jednoduchej a kontrolovateľnej prevádzky, miernych podmienok a dobrej chemickej selektivity v porovnaní s tradičným vodíkom. Široko sa používa pri selektívnej redukcii aldehydov, nitro, imínov, nitrilov, alkínov, alkénov atď. na výrobu zodpovedajúcich alkoholov, amínov, alkénov a alkánov. A hydrolýza a deprotekcia funkčných skupín alkoholov a epoxidov. Vzhľadom na skutočnosť, žekyselina mravčia možno použiť aj ako surovinu C1, ako kľúčové viacúčelové základné činidlo,kyselina mravčia možno použiť aj na redukčnú formyláciu chinolínových derivátov, formyláciu a metyláciu amínových zlúčenín, karbonyláciu olefínov a redukčnú hydratáciu alkínov a ďalšie viacstupňové tandemové reakcie, čo je dôležitý spôsob dosiahnutia efektívnej a jednoduchej zelenej syntézy jemných a zložitých organických molekuly. Výzvou takýchto procesov je nájsť multifunkčné katalyzátory s vysokou selektivitou a aktivitou pre riadenú aktiváciu kyselina mravčia a špecifické funkčné skupiny. Okrem toho nedávne štúdie ukázali, že použitie kyseliny mravčej ako suroviny C1 môže tiež priamo syntetizovať hromadné chemikálie, ako je metanol, s vysokou selektivitou prostredníctvom katalytickej disproporcionačnej reakcie.
Pri katalytickej premene biomasy sa multifunkčné vlastnosti okyselina mravčiaposkytujú potenciál na realizáciu ekologických, bezpečných a nákladovo efektívnych procesov biorafinácie. Zdroje biomasy sú najväčšími a najsľubnejšími udržateľnými alternatívnymi zdrojmi, ale ich transformácia na formy využiteľných zdrojov zostáva výzvou. Kyslé vlastnosti a dobré rozpúšťadlové vlastnosti kyseliny mravčej možno použiť v procese predúpravy surovín biomasy na realizáciu separácie lignocelulózových zložiek a extrakcie celulózy. V porovnaní s tradičným systémom predbežnej úpravy anorganickými kyselinami má výhody nízkej teploty varu, ľahkej separácie, bez zavádzania anorganických iónov a silnej kompatibility pre následné reakcie. Ako efektívny zdroj vodíka,kyselina mravčia bol tiež široko študovaný a aplikovaný pri výbere katalytickej konverzie zlúčenín platformy biomasy na chemikálie s vysokou pridanou hodnotou, degradácie lignínu na aromatické zlúčeniny a rafinačných procesov hydrodeoxidácie bio-oleja. V porovnaní s tradičným hydrogenačným procesom závislým od H2 má kyselina mravčia vysokú účinnosť konverzie a mierne reakčné podmienky. Je to jednoduché a bezpečné a môže účinne znížiť spotrebu materiálu a energie fosílnych zdrojov v súvisiacom procese biorafinácie. Nedávne štúdie ukázali, že depolymerizáciou oxidovaného lignínu vkyselina mravčia vodného roztoku za miernych podmienok možno získať aromatický roztok s nízkou molekulovou hmotnosťou s hmotnostným pomerom väčším ako 60 %. Tento inovatívny objav prináša nové príležitosti na priamu extrakciu vysokohodnotných aromatických chemikálií z lignínu.
Stručne povedané, na biologickej báze kyselina mravčiavykazuje veľký potenciál v zelenej organickej syntéze a konverzii biomasy a jej všestrannosť a viacúčelovosť sú nevyhnutné na dosiahnutie efektívneho využitia surovín a vysokej selektivity cieľových produktov. V súčasnosti táto oblasť dosiahla určité úspechy a rýchlo sa rozvíjala, ale od skutočného priemyselného využitia je stále značný odstup a je potrebný ďalší prieskum. Budúci výskum by sa mal zamerať na tieto aspekty: (1) ako vybrať vhodné katalyticky aktívne kovy a reakčné systémy pre špecifické reakcie; (2) ako účinne a kontrolovateľne aktivovať kyselinu mravčiu v prítomnosti iných surovín a činidiel; (3) Ako pochopiť reakčný mechanizmus komplexných reakcií z molekulárnej úrovne; (4) Ako stabilizovať zodpovedajúci katalyzátor v príslušnom procese. S výhľadom do budúcnosti, na základe potrieb modernej spoločnosti v oblasti životného prostredia, ekonomiky a trvalo udržateľného rozvoja, sa chémii kyseliny mravčej dostane čoraz viac pozornosti a výskumu zo strany priemyslu a akademickej obce.
Čas odoslania: 27. júna 2024