De afgelopen jaren, met het toenemende tekort aan fossiele hulpbronnen en de verslechtering van de menselijke leefomgeving, is het efficiënte en duurzame gebruik van hernieuwbare hulpbronnen zoals biomassa de focus geworden van onderzoek en aandacht van wetenschappers over de hele wereld.Mierenzuur, een van de belangrijkste bijproducten bij bioraffinage, heeft de kenmerken van goedkoop en gemakkelijk te verkrijgen, niet-giftig, hoge energiedichtheid, hernieuwbaar en afbreekbaar, enz. Toepassing ervan op nieuw energiegebruik en chemische transformatie helpt niet alleen om de productie verder uit te breiden het toepassingsgebied vanmierenzuur, maar helpt ook bij het oplossen van enkele veelvoorkomende knelpuntproblemen in de toekomstige bioraffinagetechnologie. Dit artikel geeft een kort overzicht van de onderzoeksgeschiedenis van mierenzuur benutting, vatte de laatste onderzoeksvoortgang samen vanmierenzuur als een efficiënt en multifunctioneel reagens en grondstof bij de chemische synthese en katalytische omzetting van biomassa, en vergeleek en analyseerde het basisprincipe en het katalytische systeem van het gebruik mierenzuur activering om een efficiënte chemische conversie te bereiken. Er wordt op gewezen dat het toekomstige onderzoek zich moet richten op het verbeteren van de gebruiksefficiëntie van mierenzuur en het realiseren van een hoge selectiviteitssynthese, en het toepassingsgebied ervan op deze basis verder moet uitbreiden.
Bij chemische synthese wordtmierenzuurkan als milieuvriendelijk en hernieuwbaar multifunctioneel reagens worden gebruikt in het selectieve conversieproces van verschillende functionele groepen. Als waterstofoverdrachtsreagens of reductiemiddel met een hoog waterstofgehalte,mierenzuur heeft de voordelen van een eenvoudige en controleerbare bediening, milde omstandigheden en goede chemische selectiviteit vergeleken met traditionele waterstof. Het wordt veel gebruikt bij de selectieve reductie van aldehyden, nitro, iminen, nitrillen, alkynen, alkenen enzovoort om overeenkomstige alcoholen, aminen, alkenen en alkanen te produceren. En de hydrolyse en ontscherming van functionele groepen van alcoholen en epoxiden. Gezien het feit datmierenzuur kan ook worden gebruikt als C1-grondstof, als een belangrijk multifunctioneel basisreagens,mierenzuur kan ook worden toegepast op de reductieformylering van chinolinederivaten, formylering en methylering van amineverbindingen, carbonylering van olefine en reductiehydratatie van alkynen en andere meertraps tandemreacties, wat een belangrijke manier is om een efficiënte en eenvoudige groene synthese van fijne en complexe organische stoffen te bereiken moleculen. De uitdaging van dergelijke processen is het vinden van multifunctionele katalysatoren met hoge selectiviteit en activiteit voor de gecontroleerde activering ervan mierenzuur en specifieke functionele groepen. Bovendien hebben recente onderzoeken aangetoond dat het gebruik van mierenzuur als C1-grondstof ook direct bulkchemicaliën zoals methanol met hoge selectiviteit kan synthetiseren door middel van een katalytische disproportioneringsreactie.
Bij de katalytische omzetting van biomassa worden de multifunctionele eigenschappen vanmierenzuurbieden potentieel voor de realisatie van groene, veilige en kosteneffectieve bioraffinageprocessen. Biomassabronnen zijn de grootste en meest veelbelovende duurzame alternatieve hulpbronnen, maar het omzetten ervan in bruikbare vormen van hulpbronnen blijft een uitdaging. De zure eigenschappen en goede oplosmiddeleigenschappen van mierenzuur kunnen worden toegepast bij het voorbehandelingsproces van biomassagrondstoffen om de scheiding van lignocellulosecomponenten en cellulose-extractie te realiseren. Vergeleken met het traditionele voorbehandelingssysteem met anorganische zuren heeft het de voordelen van een laag kookpunt, gemakkelijke scheiding, geen introductie van anorganische ionen en sterke compatibiliteit voor stroomafwaartse reacties. Als efficiënte waterstofbronmierenzuur is ook uitgebreid bestudeerd en toegepast bij de selectie van de katalytische omzetting van biomassaplatformverbindingen in chemicaliën met een hoge toegevoegde waarde, de afbraak van lignine tot aromatische verbindingen en raffinageprocessen met hydrodeoxidatie van bio-olie. Vergeleken met het traditionele, van H2 afhankelijke hydrogeneringsproces heeft mierenzuur een hoge conversie-efficiëntie en milde reactieomstandigheden. Het is eenvoudig en veilig en kan het materiaal- en energieverbruik van fossiele hulpbronnen in het daarmee samenhangende bioraffinageproces effectief verminderen. Recente studies hebben aangetoond dat door het depolymeriseren van geoxideerde lignine inmierenzuur waterige oplossing onder milde omstandigheden kan een aromatische oplossing met een laag molecuulgewicht en een gewichtsverhouding groter dan 60% worden verkregen. Deze innovatieve ontdekking biedt nieuwe mogelijkheden voor de directe extractie van hoogwaardige aromatische chemicaliën uit lignine.
Kortom, biobased mierenzuurtoont een groot potentieel op het gebied van groene organische synthese en biomassaconversie, en de veelzijdigheid en veelzijdigheid ervan zijn essentieel om een efficiënt gebruik van grondstoffen en een hoge selectiviteit van doelproducten te bereiken. Momenteel heeft dit vakgebied enkele successen geboekt en is het snel ontwikkeld, maar er is nog steeds een aanzienlijke afstand tot de daadwerkelijke industriële toepassing, en verder onderzoek is nodig. Toekomstig onderzoek zou zich moeten richten op de volgende aspecten: (1) hoe geschikte katalytisch actieve metalen en reactiesystemen voor specifieke reacties geselecteerd kunnen worden; (2) hoe mierenzuur efficiënt en controleerbaar kan worden geactiveerd in aanwezigheid van andere grondstoffen en reagentia; (3) Hoe het reactiemechanisme van complexe reacties op moleculair niveau te begrijpen; (4) Hoe de overeenkomstige katalysator in het relevante proces kan worden gestabiliseerd. Vooruitkijkend naar de toekomst, gebaseerd op de behoeften van de moderne samenleving op het gebied van milieu, economie en duurzame ontwikkeling, zal de mierenzuurchemie steeds meer aandacht en onderzoek krijgen van de industrie en de academische wereld.
Posttijd: 27 juni 2024