De siste årene, med økende mangel på fossile ressurser og forringelsen av menneskelig livsmiljø, har effektiv og bærekraftig bruk av fornybare ressurser som biomasse blitt fokus for forskning og oppmerksomhet fra forskere over hele verden. Maursyre, et av de viktigste biproduktene innen bioraffinering, har egenskapene til billig og lett å få tak i, giftfri, høy energitetthet, fornybar og nedbrytbar osv. Å bruke den på ny energiutnyttelse og kjemisk transformasjon bidrar ikke bare til utvide bruksområdet for maursyre ytterligere, men bidrar også til å løse noen vanlige flaskehalsproblemer i fremtidens bioraffineringsteknologi. Denne artikkelen gjennomgikk kort forskningshistorien til maursyreutnyttelse, oppsummerte den siste forskningsfremgangen for maursyre som et effektivt og flerbruksreagens og råmateriale i kjemisk syntese og katalytisk konvertering av biomasse, og sammenlignet og analyserte det grunnleggende prinsippet og det katalytiske systemet å bruke maursyreaktivering for å oppnå effektiv kjemisk omdannelse. Det påpekes at fremtidig forskning bør fokusere på å forbedre utnyttelseseffektiviteten til maursyre og realisere høyselektiv syntese, og ytterligere utvide bruksområdet på dette grunnlaget.
I kjemisk syntese kan maursyre, som et miljøvennlig og fornybart multifunksjonelt reagens, brukes i den selektive konverteringsprosessen av ulike funksjonelle grupper. Som hydrogenoverføringsreagens eller reduksjonsmiddel med høyt hydrogeninnhold har maursyre fordelene med enkel og kontrollerbar drift, milde forhold og god kjemisk selektivitet sammenlignet med tradisjonelt hydrogen. Det er mye brukt i selektiv reduksjon av aldehyder, nitro, iminer, nitriler, alkyner, alkener og så videre for å produsere tilsvarende alkoholer, aminer, alkener og alkaner. Og hydrolyse og funksjonell gruppeavbeskyttelse av alkoholer og epoksider. I lys av det faktum at maursyre også kan brukes som C1-råmateriale, som et grunnleggende flerbruksreagens, kan maursyre også brukes til reduksjonsformylering av kinolinderivater, formylering og metylering av aminforbindelser, karbonylering av olefin og reduksjon av hydrering av alkyner og andre flertrinns tandemreaksjoner, som er en viktig måte å oppnå effektiv og enkel grønn syntese av fine og komplekse organiske molekyler. Utfordringen med slike prosesser er å finne multifunksjonelle katalysatorer med høy selektivitet og aktivitet for kontrollert aktivering av maursyre og spesifikke funksjonelle grupper. I tillegg har nyere studier vist at bruk av maursyre som C1-råmateriale også direkte kan syntetisere bulkkjemikalier som metanol med høy selektivitet gjennom katalytisk disproporsjoneringsreaksjon.
Ved katalytisk konvertering av biomasse gir de multifunksjonelle egenskapene til maursyre potensial for realisering av grønne, trygge og kostnadseffektive bioraffineringsprosesser. Biomasseressursene er de største og mest lovende bærekraftige alternative ressursene, men å transformere dem til brukbare ressursformer er fortsatt en utfordring. Syreegenskapene og gode løsningsmiddelegenskaper til maursyre kan brukes på forbehandlingsprosessen av biomasseråmaterialer for å realisere separasjon av lignocellulosekomponenter og celluloseekstraksjon. Sammenlignet med det tradisjonelle forbehandlingssystemet for uorganisk syre, har det fordelene med lavt kokepunkt, enkel separasjon, ingen introduksjon av uorganiske ioner og sterk kompatibilitet for nedstrømsreaksjoner. Som en effektiv hydrogenkilde har maursyre også blitt mye studert og brukt i valg av katalytisk konvertering av biomasseplattformforbindelser til kjemikalier med høy verdi, nedbrytning av lignin til aromatiske forbindelser og raffineringsprosesser for hydrodeoksidasjon av bioolje. Sammenlignet med den tradisjonelle hydrogeneringsprosessen avhengig av H2, har maursyre høy konverteringseffektivitet og milde reaksjonsbetingelser. Det er enkelt og trygt, og kan effektivt redusere material- og energiforbruket til fossile ressurser i den relaterte bioraffineringsprosessen. Nyere studier har vist at ved å depolymerisere oksidert lignin i vandig maursyreløsning under milde forhold, kan en aromatisk løsning med lav molekylvekt med et vektforhold større enn 60 % oppnås. Denne innovative oppdagelsen gir nye muligheter for direkte utvinning av høyverdi aromatiske kjemikalier fra lignin.
Oppsummert viser biobasert maursyre et stort potensial i grønn organisk syntese og biomassekonvertering, og dens allsidighet og flerbruk er avgjørende for å oppnå effektiv utnyttelse av råvarer og høy selektivitet av målprodukter. For tiden har dette feltet oppnådd noen prestasjoner og har blitt raskt utviklet, men det er fortsatt en betydelig avstand fra den faktiske industrielle applikasjonen, og ytterligere leting er nødvendig. Fremtidig forskning bør fokusere på følgende aspekter: (1) hvordan velge passende katalytisk aktive metaller og reaksjonssystemer for spesifikke reaksjoner; (2) hvordan man effektivt og kontrollerbart aktiverer maursyre i nærvær av andre råmaterialer og reagenser; (3) Hvordan forstå reaksjonsmekanismen til komplekse reaksjoner fra det molekylære nivået; (4) Hvordan stabilisere den tilsvarende katalysatoren i den aktuelle prosessen. Ser vi frem til fremtiden, basert på det moderne samfunnets behov for miljø, økonomi og bærekraftig utvikling, vil maursyrekjemi få mer og mer oppmerksomhet og forskning fra industri og akademia.
Innleggstid: 19. desember 2024