Viimastel aastatel on fossiilsete ressursside üha suureneva nappuse ja inimeste elukeskkonna halvenemise tõttu taastuvate ressursside, nagu biomassi, tõhus ja säästev kasutamine tõusnud kogu maailma teadusuuringute ja teadlaste tähelepanu keskmesse. Sipelghape, üks peamisi biorafineerimise kõrvalsaadusi, on odava ja hõlpsasti kättesaadava, mittetoksilise, suure energiatihedusega, taastuv ja lagunev jne omadused. Selle rakendamine uuel energiakasutusel ja keemilisel muundamisel ei aita mitte ainult laiendada veelgi sipelghappe kasutusvaldkonda, kuid aitab lahendada ka mõningaid levinud kitsaskohaprobleeme tulevases biorafineerimistehnoloogias. Käesolevas artiklis vaadeldi lühidalt sipelghappe kasutamise uurimislugu, tehti kokkuvõte sipelghappe kui tõhusa ja mitmeotstarbelise reaktiivi ja biomassi keemilise sünteesi ja katalüütilise muundamise tooraine viimastest edusammudest ning võrreldi ja analüüsiti põhiprintsiipi ja katalüütilist süsteemi. sipelghappe aktiveerimise kasutamine tõhusa keemilise muundamise saavutamiseks. Tähelepanu juhitakse sellele, et edaspidised uuringud peaksid keskenduma sipelghappe kasutusefektiivsuse parandamisele ja kõrge selektiivsusega sünteesi realiseerimisele ning selle alusel selle rakendusvaldkonda veelgi laiendama.
Keemilises sünteesis saab sipelghapet kui keskkonnasõbralikku ja taastuvat multifunktsionaalset reaktiivi kasutada erinevate funktsionaalrühmade selektiivse muundamise protsessis. Suure vesinikusisaldusega vesiniku ülekandereagendina või redutseerijana on sipelghappe eelised võrreldes traditsioonilise vesinikuga lihtsa ja kontrollitava toimimise, pehmete tingimuste ja hea keemilise selektiivsuse poolest. Seda kasutatakse laialdaselt aldehüüdide, nitro, imiinide, nitriilide, alküünide, alkeenide ja nii edasi selektiivsel redutseerimisel vastavate alkoholide, amiinide, alkeenide ja alkaanide tootmiseks. Ja alkoholide ja epoksiidide hüdrolüüs ja funktsionaalrühmade kaitse eemaldamine. Pidades silmas asjaolu, et sipelghapet saab kasutada ka C1 toormaterjalina, saab sipelghapet kasutada ka kinoliini derivaatide redutseerimisel formüülimisel, amiiniühendite formüülimisel ja metüülimisel, olefiini karbonüülimisel. ja alküünide redutseerimine ja muud mitmeastmelised tandemreaktsioonid, mis on oluline viis peen- ja kompleksse orgaanilise aine tõhusa ja lihtsa rohelise sünteesi saavutamiseks. molekulid. Selliste protsesside väljakutseks on leida kõrge selektiivsuse ja aktiivsusega multifunktsionaalseid katalüsaatoreid sipelghappe ja spetsiifiliste funktsionaalrühmade kontrollitud aktiveerimiseks. Lisaks on hiljutised uuringud näidanud, et sipelghappe kasutamine C1 toorainena võib katalüütilise disproportsioonireaktsiooni kaudu otse sünteesida ka puistekemikaale, nagu metanool, millel on suur selektiivsus.
Biomassi katalüütilisel muundamisel pakuvad sipelghappe multifunktsionaalsed omadused potentsiaali roheliste, ohutute ja kulutõhusate biorafineerimisprotsesside realiseerimiseks. Biomassi ressursid on suurimad ja lootustandvamad jätkusuutlikud alternatiivsed ressursid, kuid nende muutmine kasutatavateks ressursivormideks on endiselt väljakutse. Sipelghappe happelisi omadusi ja häid lahustiomadusi saab rakendada biomassi toorainete eeltöötlusprotsessis, et realiseerida lignotselluloosi komponentide eraldamine ja tselluloosi ekstraheerimine. Võrreldes traditsioonilise anorgaanilise happe eeltöötlussüsteemiga on selle eeliseks madal keemistemperatuur, lihtne eraldamine, anorgaaniliste ioonide sisseviimine ja tugev ühilduvus allavoolu reaktsioonidega. Tõhusa vesinikuallikana on sipelghapet laialdaselt uuritud ja kasutatud ka biomassi platvormi ühendite katalüütilise muundamise valikul kõrge lisandväärtusega kemikaalideks, ligniini lagunemisel aromaatseteks ühenditeks ja bioõli hüdrodesoksüdatsiooni rafineerimisprotsessides. Võrreldes traditsioonilise H2-st sõltuva hüdrogeenimisprotsessiga, on sipelghappel kõrge konversioonitõhusus ja pehmed reaktsioonitingimused. See on lihtne ja ohutu ning võib sellega seotud biorafineerimisprotsessis tõhusalt vähendada fossiilsete ressursside materjali- ja energiakulu. Hiljutised uuringud on näidanud, et oksüdeeritud ligniini depolümeriseerimisel sipelghappe vesilahuses pehmetes tingimustes on võimalik saada madala molekulmassiga aromaatset lahust massisuhtega üle 60%. See uuenduslik avastus toob uusi võimalusi kõrge väärtusega aromaatsete kemikaalide otseseks ekstraheerimiseks ligniinist.
Kokkuvõtlikult võib öelda, et biopõhine sipelghape näitab suurt potentsiaali rohelises orgaanilises sünteesis ja biomassi muundamises ning selle mitmekülgsus ja mitmekülgsus on olulised tooraine tõhusa kasutamise ja sihttoodete kõrge selektiivsuse saavutamiseks. Praegu on see valdkond saavutanud mõningaid saavutusi ja seda on kiiresti arenenud, kuid tegelikust tööstuslikust rakendusest on veel märkimisväärne kaugus ja vaja on täiendavaid uuringuid. Tulevased uuringud peaksid keskenduma järgmistele aspektidele: (1) kuidas valida konkreetsete reaktsioonide jaoks sobivaid katalüütiliselt aktiivseid metalle ja reaktsioonisüsteeme; (2) kuidas tõhusalt ja kontrollitavalt aktiveerida sipelghapet muude toorainete ja reaktiivide juuresolekul; (3) Kuidas mõista komplekssete reaktsioonide reaktsioonimehhanismi molekulaarselt tasandilt; (4) Kuidas stabiliseerida vastavat katalüsaatorit vastavas protsessis. Tulevikku vaadates pälvib sipelghappekeemia, lähtudes kaasaegse ühiskonna keskkonna-, majandus- ja säästva arengu vajadustest, üha enam tööstuse ja akadeemiliste ringkondade tähelepanu ja uurimistööd.
Postitusaeg: 19. detsember 2024