Τα τελευταία χρόνια, με την αυξανόμενη έλλειψη ορυκτών πόρων και την υποβάθμιση του περιβάλλοντος διαβίωσης του ανθρώπου, η αποτελεσματική και βιώσιμη χρήση ανανεώσιμων πόρων όπως η βιομάζα έχει γίνει το επίκεντρο της έρευνας και της προσοχής των επιστημόνων σε όλο τον κόσμο. Το μυρμηκικό οξύ, ένα από τα κύρια υποπροϊόντα στον βιοδιυλισμό, έχει τα χαρακτηριστικά του φθηνού και εύκολου στην παραγωγή, μη τοξικού, υψηλής ενεργειακής πυκνότητας, ανανεώσιμου και αποικοδομήσιμου κ.λπ. επεκτείνει περαιτέρω το πεδίο εφαρμογής του μυρμηκικού οξέος, αλλά βοηθά επίσης στην επίλυση ορισμένων κοινών προβλημάτων συμφόρησης στη μελλοντική τεχνολογία βιοδιυλισμού. Αυτή η εργασία ανασκόπησε εν συντομία το ερευνητικό ιστορικό της χρήσης μυρμηκικού οξέος, συνόψισε την τελευταία ερευνητική πρόοδο του μυρμηκικού οξέος ως αποτελεσματικού και πολλαπλών χρήσεων αντιδραστηρίου και πρώτης ύλης στη χημική σύνθεση και την καταλυτική μετατροπή βιομάζας και συνέκρινε και ανέλυσε τη βασική αρχή και το καταλυτικό σύστημα της χρήσης ενεργοποίησης μυρμηκικού οξέος για την επίτευξη αποτελεσματικής χημικής μετατροπής. Επισημαίνεται ότι η μελλοντική έρευνα θα πρέπει να επικεντρωθεί στη βελτίωση της αποδοτικότητας χρήσης του μυρμηκικού οξέος και στην πραγματοποίηση σύνθεσης υψηλής εκλεκτικότητας και να επεκτείνει περαιτέρω το πεδίο εφαρμογής του σε αυτή τη βάση.
Στη χημική σύνθεση, το μυρμηκικό οξύ, ως φιλικό προς το περιβάλλον και ανανεώσιμο πολυλειτουργικό αντιδραστήριο, μπορεί να χρησιμοποιηθεί στην επιλεκτική διαδικασία μετατροπής διαφόρων λειτουργικών ομάδων. Ως αντιδραστήριο μεταφοράς υδρογόνου ή αναγωγικός παράγοντας με υψηλή περιεκτικότητα σε υδρογόνο, το μυρμηκικό οξύ έχει τα πλεονεκτήματα της απλής και ελεγχόμενης λειτουργίας, των ήπιων συνθηκών και της καλής χημικής εκλεκτικότητας σε σύγκριση με το παραδοσιακό υδρογόνο. Χρησιμοποιείται ευρέως στην επιλεκτική αναγωγή αλδεϋδών, νίτρο, ιμινών, νιτριλίων, αλκυνίων, αλκενίων και ούτω καθεξής για την παραγωγή αντίστοιχων αλκοολών, αμινών, αλκενίων και αλκανίων. Και η υδρόλυση και η αποπροστασία της λειτουργικής ομάδας των αλκοολών και των εποξειδίων. Λόγω του γεγονότος ότι το μυρμηκικό οξύ μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί ως πρώτη ύλη C1, ως βασικό βασικό αντιδραστήριο πολλαπλών χρήσεων, το μυρμηκικό οξύ μπορεί επίσης να εφαρμοστεί στην αναγωγή φορμυλίωσης παραγώγων κινολίνης, φορμυλίωση και μεθυλίωση ενώσεων αμίνης, καρβονυλίωση ολεφίνης και μείωση της ενυδάτωσης των αλκυνίων και άλλων διαδοχικών αντιδράσεων πολλαπλών σταδίων, που είναι ένας σημαντικός τρόπος για την επίτευξη αποτελεσματικής και απλής πράσινης σύνθεσης λεπτών και πολύπλοκων οργανικών μόρια. Η πρόκληση τέτοιων διαδικασιών είναι η εύρεση πολυλειτουργικών καταλυτών με υψηλή εκλεκτικότητα και δραστικότητα για την ελεγχόμενη ενεργοποίηση μυρμηκικού οξέος και συγκεκριμένων λειτουργικών ομάδων. Επιπλέον, πρόσφατες μελέτες έχουν δείξει ότι η χρήση μυρμηκικού οξέος ως πρώτη ύλη C1 μπορεί επίσης να συνθέσει άμεσα χύδην χημικές ουσίες όπως η μεθανόλη με υψηλή εκλεκτικότητα μέσω της αντίδρασης καταλυτικής δυσαναλογίας.
Στην καταλυτική μετατροπή της βιομάζας, οι πολυλειτουργικές ιδιότητες του μυρμηκικού οξέος παρέχουν δυνατότητες για την πραγματοποίηση πράσινων, ασφαλών και οικονομικών διαδικασιών βιοδιυλισμού. Οι πόροι βιομάζας είναι οι μεγαλύτεροι και πιο υποσχόμενοι βιώσιμοι εναλλακτικοί πόροι, αλλά η μετατροπή τους σε χρησιμοποιήσιμες μορφές πόρων παραμένει μια πρόκληση. Οι όξινες ιδιότητες και οι καλές ιδιότητες διαλύτη του μυρμηκικού οξέος μπορούν να εφαρμοστούν στη διαδικασία προεπεξεργασίας πρώτων υλών βιομάζας για να πραγματοποιηθεί ο διαχωρισμός των συστατικών της λιγνοκυτταρίνης και η εκχύλιση κυτταρίνης. Σε σύγκριση με το παραδοσιακό σύστημα προεπεξεργασίας ανόργανου οξέος, έχει τα πλεονεκτήματα του χαμηλού σημείου βρασμού, του εύκολου διαχωρισμού, της μη εισαγωγής ανόργανων ιόντων και της ισχυρής συμβατότητας για τις κατάντη αντιδράσεις. Ως αποτελεσματική πηγή υδρογόνου, το μυρμηκικό οξύ έχει επίσης μελετηθεί και εφαρμοστεί ευρέως στην επιλογή της καταλυτικής μετατροπής ενώσεων πλατφόρμας βιομάζας σε χημικές ουσίες υψηλής προστιθέμενης αξίας, αποικοδόμησης λιγνίνης σε αρωματικές ενώσεις και διεργασιών διύλισης υδροαποοξείδωσης βιοελαίου. Σε σύγκριση με την παραδοσιακή διεργασία υδρογόνωσης που εξαρτάται από το Η2, το μυρμηκικό οξύ έχει υψηλή απόδοση μετατροπής και ήπιες συνθήκες αντίδρασης. Είναι απλό και ασφαλές και μπορεί να μειώσει αποτελεσματικά την κατανάλωση υλικών και ενέργειας των ορυκτών πόρων στη σχετική διαδικασία βιοδιύλισης. Πρόσφατες μελέτες έχουν δείξει ότι με αποπολυμερισμό οξειδωμένης λιγνίνης σε υδατικό διάλυμα μυρμηκικού οξέος υπό ήπιες συνθήκες, μπορεί να ληφθεί ένα αρωματικό διάλυμα χαμηλού μοριακού βάρους με αναλογία βάρους μεγαλύτερη από 60%. Αυτή η καινοτόμος ανακάλυψη φέρνει νέες ευκαιρίες για την άμεση εξαγωγή αρωματικών χημικών υψηλής αξίας από τη λιγνίνη.
Συνοπτικά, το μυρμηκικό οξύ με βιολογική βάση παρουσιάζει μεγάλες δυνατότητες στην πράσινη οργανική σύνθεση και στη μετατροπή της βιομάζας και η ευελιξία και η πολλαπλή χρήση του είναι απαραίτητα για την επίτευξη αποτελεσματικής χρήσης πρώτων υλών και υψηλής επιλεκτικότητας των προϊόντων-στόχων. Επί του παρόντος, αυτό το πεδίο έχει σημειώσει κάποια επιτεύγματα και έχει αναπτυχθεί γρήγορα, αλλά υπάρχει ακόμη σημαντική απόσταση από την πραγματική βιομηχανική εφαρμογή και απαιτείται περαιτέρω εξερεύνηση. Η μελλοντική έρευνα θα πρέπει να επικεντρωθεί στις ακόλουθες πτυχές: (1) πώς να επιλέγονται κατάλληλα καταλυτικά ενεργά μέταλλα και συστήματα αντίδρασης για συγκεκριμένες αντιδράσεις. (2) πώς να ενεργοποιήσετε αποτελεσματικά και ελεγχόμενα το μυρμηκικό οξύ παρουσία άλλων πρώτων υλών και αντιδραστηρίων. (3) Πώς να κατανοήσετε τον μηχανισμό αντίδρασης πολύπλοκων αντιδράσεων από μοριακό επίπεδο. (4) Τρόπος σταθεροποίησης του αντίστοιχου καταλύτη στη σχετική διαδικασία. Προσβλέποντας στο μέλλον, με βάση τις ανάγκες της σύγχρονης κοινωνίας για περιβάλλον, οικονομία και αειφόρο ανάπτυξη, η χημεία του μυρμηκικού οξέος θα λαμβάνει όλο και περισσότερη προσοχή και έρευνα από τη βιομηχανία και τον ακαδημαϊκό κόσμο.
Ώρα δημοσίευσης: Δεκ-19-2024