Son yıllarda fosil kaynakların giderek azalması ve insan yaşam ortamının bozulmasıyla birlikte biyokütle gibi yenilenebilir kaynakların verimli ve sürdürülebilir kullanımı dünya çapında bilim adamlarının araştırma ve ilgi odağı haline geldi. Biyorafinasyonun ana yan ürünlerinden biri olan formik asit, ucuz ve elde edilmesi kolay, toksik olmayan, yüksek enerji yoğunluğu, yenilenebilir ve parçalanabilir vb. özelliklere sahiptir. Bunun yeni enerji kullanımına ve kimyasal dönüşüme uygulanması sadece Formik asidin uygulama alanını daha da genişletir, aynı zamanda gelecekteki biyorafinasyon teknolojisindeki bazı yaygın darboğaz sorunlarının çözülmesine de yardımcı olur. Bu makale, formik asit kullanımının araştırma geçmişini kısaca gözden geçirmiş, biyokütlenin kimyasal sentezinde ve katalitik dönüşümünde etkili ve çok amaçlı bir reaktif ve hammadde olarak formik asidin en son araştırma ilerlemesini özetlemiş ve temel prensibi ve katalitik sistemi karşılaştırıp analiz etmiştir. Verimli kimyasal dönüşüm elde etmek için formik asit aktivasyonunun kullanılması. Gelecekteki araştırmaların formik asidin kullanım verimliliğinin arttırılması ve yüksek seçiciliğe sahip sentezin gerçekleştirilmesine odaklanılması ve bu temelde uygulama alanının daha da genişletilmesi gerektiği belirtilmektedir.
Kimyasal sentezde, çevre dostu ve yenilenebilir çok fonksiyonlu bir reaktif olarak formik asit, çeşitli fonksiyonel grupların seçici dönüşüm sürecinde kullanılabilir. Yüksek hidrojen içeriğine sahip bir hidrojen transfer reaktifi veya indirgeyici ajan olarak formik asit, geleneksel hidrojenle karşılaştırıldığında basit ve kontrol edilebilir çalışma, yumuşak koşullar ve iyi kimyasal seçicilik avantajlarına sahiptir. İlgili alkolleri, aminleri, alkenleri ve alkanları üretmek için aldehitlerin, nitro, iminlerin, nitrillerin, alkinlerin, alkenlerin ve benzerlerinin seçici indirgenmesinde yaygın olarak kullanılır. Alkollerin ve epoksitlerin hidrolizi ve fonksiyonel grup korumasının kaldırılması. Formik asidin aynı zamanda C1 ham maddesi olarak da kullanılabileceği göz önüne alındığında, çok amaçlı temel bir reaktif olarak formik asit, kinolin türevlerinin indirgenme formilasyonuna, amin bileşiklerinin formilasyonuna ve metilasyonuna, olefinin karbonilasyonuna da uygulanabilir. ve alkinlerin hidrasyonunun indirgenmesi ve diğer çok aşamalı ardışık reaksiyonlar; bu, ince ve karmaşık organik moleküllerin verimli ve basit yeşil sentezini elde etmenin önemli bir yoludur. Bu tür proseslerin zorluğu, formik asit ve spesifik fonksiyonel grupların kontrollü aktivasyonu için yüksek seçiciliğe ve aktiviteye sahip çok fonksiyonlu katalizörler bulmaktır. Ek olarak, son çalışmalar, formik asidin C1 hammaddesi olarak kullanılmasının, katalitik orantısızlaştırma reaksiyonu yoluyla metanol gibi yüksek seçiciliğe sahip toplu kimyasalların doğrudan sentezlenebileceğini göstermiştir.
Biyokütlenin katalitik dönüşümünde formik asidin çok işlevli özellikleri, yeşil, güvenli ve uygun maliyetli biyorafinasyon işlemlerinin gerçekleştirilmesi için potansiyel sağlar. Biyokütle kaynakları en büyük ve en umut verici sürdürülebilir alternatif kaynaklardır, ancak bunları kullanılabilir kaynak formlarına dönüştürmek hala bir zorluktur. Formik asidin asit özellikleri ve iyi solvent özellikleri, lignoselüloz bileşenlerinin ayrılmasını ve selüloz ekstraksiyonunu gerçekleştirmek için biyokütle hammaddelerinin ön arıtma prosesine uygulanabilir. Geleneksel inorganik asit ön arıtma sistemiyle karşılaştırıldığında, düşük kaynama noktası, kolay ayırma, inorganik iyonların karışmaması ve sonraki reaksiyonlar için güçlü uyumluluk gibi avantajlara sahiptir. Verimli bir hidrojen kaynağı olarak formik asit, biyokütle platformu bileşiklerinin yüksek katma değerli kimyasallara katalitik dönüştürülmesinin, ligninin aromatik bileşiklere parçalanmasının ve biyo-yağ hidrodeoksidasyon rafinasyon işlemlerinin seçiminde geniş çapta araştırılmış ve uygulanmıştır. H2'ye bağlı geleneksel hidrojenasyon işlemiyle karşılaştırıldığında formik asit, yüksek dönüşüm verimliliğine ve yumuşak reaksiyon koşullarına sahiptir. Basit ve güvenlidir ve ilgili biyo-rafinasyon sürecinde fosil kaynakların malzeme ve enerji tüketimini etkili bir şekilde azaltabilir. Son çalışmalar, oksitlenmiş ligninin formik asit sulu çözeltisinde ılımlı koşullar altında depolimerize edilmesiyle, ağırlık oranı %60'ın üzerinde olan düşük molekül ağırlıklı aromatik bir çözeltinin elde edilebileceğini göstermiştir. Bu yenilikçi keşif, yüksek değerli aromatik kimyasalların ligninden doğrudan ekstraksiyonu için yeni fırsatlar getiriyor.
Özetle, biyo bazlı formik asit, yeşil organik sentez ve biyokütle dönüşümünde büyük potansiyel göstermektedir ve çok yönlülüğü ve çok amaçlılığı, hammaddelerin verimli kullanımını ve hedef ürünlerin yüksek seçiciliğini sağlamak için gereklidir. Şu anda bu alan bazı başarılar elde etmiş ve hızla gelişmiştir, ancak gerçek endüstriyel uygulamadan hala önemli bir mesafe vardır ve daha fazla araştırmaya ihtiyaç vardır. Gelecekteki araştırmalar aşağıdaki hususlara odaklanmalıdır: (1) spesifik reaksiyonlar için uygun katalitik aktif metallerin ve reaksiyon sistemlerinin nasıl seçileceği; (2) diğer ham maddeler ve reaktiflerin varlığında formik asidin verimli ve kontrollü bir şekilde nasıl etkinleştirileceği; (3) Karmaşık reaksiyonların reaksiyon mekanizmasını moleküler düzeyden nasıl anlayabiliriz; (4) İlgili proseste ilgili katalizörün nasıl stabilize edileceği. Modern toplumun çevre, ekonomi ve sürdürülebilir kalkınma ihtiyaçlarına dayalı olarak geleceğe bakan formik asit kimyası, endüstri ve akademi tarafından giderek daha fazla ilgi ve araştırma görecektir.
Gönderim zamanı: 19 Aralık 2024