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 з основних побічних продуктів біопереробки, має характеристики дешевого та легкого отримання, нетоксичного, високої щільності енергії, відновлюваного та розкладаного тощо. Застосування його для нового використання енергії та хімічної трансформації не лише сприяє подальшому розширенню область застосуваннямурашина кислота, але також допомагає вирішити деякі поширені проблеми вузьких місць у майбутніх технологіях біоочищення. У цій статті коротко розглянуто історію досліджень мурашина кислота використання, узагальнив останні досягнення дослідженьмурашина кислота як ефективного та багатоцільового реагенту та сировини в хімічному синтезі та каталітичній конверсії біомаси, а також порівняли та проаналізували основний принцип та каталітичну систему використання мурашина кислота активація 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,мурашина кислота, як екологічно чистий і відновлюваний багатофункціональний реагент, можна використовувати в процесі селективного перетворення різних функціональних груп. Як реагент переносу водню або відновник з високим вмістом водню,мурашина кислота має такі переваги, як проста та керована робота, м’які умови та хороша хімічна селективність 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 захисту функціональної групи спиртів і епоксидів. З огляду на те, щомурашина кислота також може використовуватися як сировина C1, як ключовий багатоцільовий базовий реагент,мурашина кислота також може бути застосований для відновного формилювання похідних хіноліну, формілювання та метилювання амінних сполук, карбонілювання олефіну та відновної гідратації алкінів та інших багатоступінчастих тандемних реакцій, що є важливим способом досягнення ефективного та простого екологічного синтезу тонких та складних органічних молекули. Проблема таких процесів полягає в тому, щоб знайти багатофункціональні каталізатори з високою селективністю та активністю для контрольованої активації мурашина кислота і специфічні функціональні групи. 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.
При каталітичному перетворенні біомаси багатофункціональні властивості омурашина кислотазабезпечують 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 вивчався та застосовувався для вибору каталітичного перетворення сполук платформи біомаси в хімічні речовини з високою доданою вартістю, деградації лігніну до ароматичних сполук і процесів гідродеоксидації біомасли. 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 вмурашина кислота водного розчину в м'яких умовах можна отримати ароматичний розчин з низькою молекулярною вагою з ваговим співвідношенням понад 60%. Це інноваційне відкриття відкриває нові можливості для прямого вилучення високоцінних ароматичних хімікатів з лігніну.
Таким чином, на біологічній основі мурашина кислотадемонструє великий потенціал у зеленому органічному синтезі та перетворенні біомаси, а його універсальність і багатофункціональність 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: 27 червня 2024 р