Poslednjih godina, sa sve većim nedostatkom fosilnih resursa i pogoršanjem životne sredine ljudi, efikasno i održivo korišćenje obnovljivih resursa kao što je biomasa postalo je fokus istraživanja i pažnje naučnika širom sveta. Mravlja kiselina, jedan od glavnih nusproizvoda u biorafiniranju, ima karakteristike jeftine i lako nabavljive, netoksične, velike gustine energije, obnovljive i razgradive, itd. Primjena na novu upotrebu energije i hemijsku transformaciju ne samo da pomaže u dodatno proširiti polje primjene mravlje kiseline, ali također pomaže u rješavanju nekih uobičajenih problema uskih grla u budućoj tehnologiji biorafiniranja. U ovom radu je ukratko prikazana istorija istraživanja upotrebe mravlje kiseline, sumiran je najnoviji napredak istraživanja mravlje kiseline kao efikasnog i višenamjenskog reagensa i sirovine u hemijskoj sintezi i katalitičkoj konverziji biomase, te upoređivan i analiziran osnovni princip i katalitički sistem. upotrebe aktivacije mravljom kiselinom za postizanje efikasne hemijske konverzije. Ističe se da bi buduća istraživanja trebalo da se fokusiraju na poboljšanje efikasnosti iskorišćenja mravlje kiseline i ostvarivanje sinteze visoke selektivnosti, te da se na osnovu toga dalje proširi polje njene primene.
U hemijskoj sintezi, mravlja kiselina, kao ekološki prihvatljiv i obnovljiv multifunkcionalni reagens, može se koristiti u procesu selektivne konverzije različitih funkcionalnih grupa. Kao reagens za prenos vodonika ili redukcioni agens sa visokim sadržajem vodonika, mravlja kiselina ima prednosti jednostavnog i kontrolisanog rada, blagih uslova i dobre hemijske selektivnosti u poređenju sa tradicionalnim vodonikom. Široko se koristi u selektivnoj redukciji aldehida, nitro, imina, nitrila, alkina, alkena i tako dalje za proizvodnju odgovarajućih alkohola, amina, alkena i alkana. I hidroliza i uklanjanje funkcionalne grupe alkohola i epoksida. S obzirom na to da se mravlja kiselina može koristiti i kao C1 sirovina, kao ključni višenamjenski bazični reagens, mravlja kiselina se može primijeniti i za redukcijsku formilaciju derivata kinolina, formilaciju i metilaciju aminskih spojeva, karbonilaciju olefina. i redukcijske hidratacije alkina i drugih višestepenih tandem reakcija, što je važan način za postizanje efikasne i jednostavne zelene sinteze finih i složenih organskih molekule. Izazov takvih procesa je pronalaženje multifunkcionalnih katalizatora visoke selektivnosti i aktivnosti za kontroliranu aktivaciju mravlje kiseline i specifičnih funkcionalnih grupa. Osim toga, nedavne studije su pokazale da korištenje mravlje kiseline kao C1 sirovine može također direktno sintetizirati rasute kemikalije kao što je metanol s visokom selektivnošću kroz reakciju katalitičke disproporcionalizacije.
U katalitičkoj konverziji biomase, multifunkcionalna svojstva mravlje kiseline pružaju potencijal za realizaciju zelenih, sigurnih i isplativih procesa biorafinacije. Resursi biomase su najveći i najperspektivniji održivi alternativni resursi, ali njihova transformacija u upotrebljive oblike resursa ostaje izazov. Svojstva kiseline i dobra svojstva otapala mravlje kiseline mogu se primijeniti na proces predtretmana sirovina biomase kako bi se ostvarilo odvajanje komponenti lignoceluloze i ekstrakcija celuloze. U poređenju sa tradicionalnim sistemom prethodnog tretmana anorganskom kiselinom, ima prednosti niske tačke ključanja, lakog odvajanja, bez uvođenja neorganskih jona i jake kompatibilnosti za nizvodne reakcije. Kao efikasan izvor vodonika, mravlja kiselina je također široko proučavana i primjenjivana u odabiru katalitičke konverzije jedinjenja platforme biomase u hemikalije visoke dodane vrijednosti, razgradnje lignina do aromatičnih jedinjenja i procesa rafiniranja hidrodeoksidacije bio-ulja. U poređenju sa tradicionalnim procesom hidrogenizacije koji zavisi od H2, mravlja kiselina ima visoku efikasnost konverzije i blage uslove reakcije. Jednostavan je i siguran, i može efikasno smanjiti potrošnju materijala i energije fosilnih resursa u povezanom procesu bio-rafiniranja. Nedavne studije su pokazale da se depolimerizacijom oksidiranog lignina u vodenom rastvoru mravlje kiseline pod blagim uslovima može dobiti aromatična otopina niske molekularne težine s težinskim omjerom većim od 60%. Ovo inovativno otkriće donosi nove mogućnosti za direktnu ekstrakciju visokovrijednih aromatičnih kemikalija iz lignina.
Ukratko, mravlja kiselina na biološkoj bazi pokazuje veliki potencijal u zelenoj organskoj sintezi i konverziji biomase, a njena svestranost i višenamjenska su neophodna za postizanje efikasnog korištenja sirovina i visoke selektivnosti ciljnih proizvoda. Trenutno je ovo polje postiglo određena dostignuća i brzo se razvijalo, ali još uvijek postoji značajna udaljenost od stvarne industrijske primjene i potrebna su dalja istraživanja. Buduća istraživanja bi se trebala fokusirati na sljedeće aspekte: (1) kako odabrati odgovarajuće katalitički aktivne metale i reakcione sisteme za specifične reakcije; (2) kako efikasno i kontrolisano aktivirati mravlju kiselinu u prisustvu drugih sirovina i reagensa; (3) Kako razumjeti reakcioni mehanizam složenih reakcija sa molekularnog nivoa; (4) Kako stabilizirati odgovarajući katalizator u relevantnom procesu. Gledajući prema budućnosti, na osnovu potreba modernog društva za životnom sredinom, ekonomijom i održivim razvojem, hemija mravlje kiseline će dobijati sve više pažnje i istraživanja od strane industrije i akademske zajednice.
Vrijeme objave: 19.12.2024