В останні роки, у зв’язку зі збільшенням дефіциту викопних ресурсів і погіршенням середовища проживання людини, ефективне та стале використання відновлюваних ресурсів, таких як біомаса, стало центром досліджень і уваги вчених у всьому світі. Мурашина кислота, один із основних побічних продуктів біопереробки, має характеристики дешевої та легкої для отримання, нетоксичної, має високу енергетичну щільність, поновлюваної та розкладаної тощо. Застосування її для нового використання енергії та хімічної трансформації не лише допомагає далі розширює сферу застосування мурашиної кислоти, але також допомагає вирішити деякі загальні проблеми вузьких місць у майбутніх технологіях біоочищення. У цьому документі коротко розглянуто історію досліджень використання мурашиної кислоти, підсумовано останні дослідження мурашиної кислоти як ефективного та багатоцільового реагенту та сировини в хімічному синтезі та каталітичній конверсії біомаси, а також порівняно та проаналізовано основний принцип і каталітичну систему. використання активації мурашиною кислотою для досягнення ефективного хімічного перетворення. Зазначено, що майбутні дослідження повинні бути зосереджені на підвищенні ефективності використання мурашиної кислоти та реалізації синтезу з високою селективністю та подальшому розширенні сфери її застосування на цій основі.
У хімічному синтезі мурашину кислоту, як екологічно чистий і відновлюваний багатофункціональний реагент, можна використовувати в процесі селективного перетворення різних функціональних груп. Як реагент для переносу водню або відновник з високим вмістом водню, мурашина кислота має переваги простої та контрольованої роботи, м’яких умов і хорошої хімічної селективності порівняно з традиційним воднем. Він широко використовується в селективному відновленні альдегідів, нітро, імінів, нітрилів, алкінів, алкенів і так далі для отримання відповідних спиртів, амінів, алкенів і алканів. А також гідроліз і зняття захисних груп із спиртів та епоксидів. З огляду на той факт, що мурашину кислоту також можна використовувати як сировину С1, як ключовий багатоцільовий основний реагент, мурашину кислоту також можна застосовувати для відновного формулювання похідних хіноліну, формілювання та метилювання амінних сполук, карбонілювання олефіну і відновна гідратація алкінів та інші багатоступінчасті тандемні реакції, що є важливим способом досягнення ефективного та простого зеленого синтезу тонких і складних органічних молекули. Проблема таких процесів полягає в тому, щоб знайти багатофункціональні каталізатори з високою селективністю та активністю для контрольованої активації мурашиної кислоти та специфічних функціональних груп. Крім того, нещодавні дослідження показали, що використання мурашиної кислоти як сировини C1 також може безпосередньо синтезувати масові хімічні речовини, такі як метанол, з високою селективністю через каталітичну реакцію диспропорціонування.
У каталітичному перетворенні біомаси багатофункціональні властивості мурашиної кислоти забезпечують потенціал для реалізації екологічних, безпечних і економічно ефективних процесів біоочищення. Ресурси біомаси є найбільшими та найперспективнішими стійкими альтернативними ресурсами, але перетворення їх у придатні для використання форми ресурсу залишається проблемою. Кислотні властивості та хороші властивості розчинника мурашиної кислоти можна застосувати до процесу попередньої обробки сировини біомаси для здійснення розділення компонентів лігноцелюлози та екстракції целюлози. Порівняно з традиційною системою попередньої обробки неорганічної кислоти, вона має такі переваги, як низька температура кипіння, легке розділення, відсутність введення неорганічних іонів і висока сумісність для подальших реакцій. Як ефективне джерело водню, мурашина кислота також широко вивчалася та застосовувалася для вибору каталітичного перетворення сполук платформи біомаси в хімічні речовини з високою доданою вартістю, розкладання лігніну до ароматичних сполук і процесів гідродеоксидації біомаси. У порівнянні з традиційним процесом гідрування, що залежить від H2, мурашина кислота має високу ефективність перетворення та м’які умови реакції. Він простий і безпечний і може ефективно зменшити споживання матеріалів і енергії викопних ресурсів у відповідному процесі біопереробки. Недавні дослідження показали, що шляхом деполімеризації окисленого лігніну у водному розчині мурашиної кислоти в м’яких умовах можна отримати ароматичний розчин з низькою молекулярною вагою з масовим відношенням більше 60%. Це інноваційне відкриття відкриває нові можливості для прямого вилучення високоцінних ароматичних хімікатів з лігніну.
Підводячи підсумок, мурашина кислота на біологічній основі демонструє великий потенціал у зеленому органічному синтезі та перетворенні біомаси, а її універсальність і багатоцільове призначення є важливими для досягнення ефективного використання сировини та високої селективності цільових продуктів. В даний час ця галузь досягла певних успіхів і швидко розвивається, але до реального промислового застосування все ще залишається значна відстань, і необхідні подальші дослідження. Майбутні дослідження повинні зосередитися на таких аспектах: (1) як вибрати відповідні каталітично активні метали та реакційні системи для конкретних реакцій; (2) як ефективно та контрольовано активувати мурашину кислоту в присутності іншої сировини та реагентів; (3) Як зрозуміти механізм складних реакцій на молекулярному рівні; (4) Як стабілізувати відповідний каталізатор у відповідному процесі. Дивлячись у майбутнє, виходячи з потреб сучасного суспільства щодо навколишнього середовища, економіки та сталого розвитку, хімія мурашиної кислоти отримуватиме все більше уваги та досліджень з боку промисловості та академічних кіл.
Час публікації: 19 грудня 2024 р