In onlangse jare, met die toenemende tekort aan fossielhulpbronne en die agteruitgang van menslike lewensomgewing, het die doeltreffende en volhoubare gebruik van hernubare hulpbronne soos biomassa die fokus van navorsing en aandag van wetenskaplikes regoor die wêreld geword. Miersuur, een van die belangrikste neweprodukte in bioraffinering, het die eienskappe van goedkoop en maklik verkrygbaar, nie-giftig, hoë energiedigtheid, hernubaar en afbreekbaar, ens. Die toepassing daarvan op nuwe energiebenutting en chemiese transformasie help nie net om die toepassingsveld van mieresuur verder uitbrei, maar help ook om 'n paar algemene knelpuntprobleme in die toekomstige bioraffineringstegnologie op te los. Hierdie referaat het die navorsingsgeskiedenis van mieresuurbenutting kortliks hersien, die jongste navorsingsvordering van mieresuur as 'n doeltreffende en veeldoelige reagens en grondstof in chemiese sintese en katalitiese omskakeling van biomassa opgesom, en die basiese beginsel en katalitiese stelsel vergelyk en ontleed van die gebruik van mieresuuraktivering om doeltreffende chemiese omskakeling te bewerkstellig. Daar word daarop gewys dat die toekomstige navorsing moet fokus op die verbetering van die benuttingsdoeltreffendheid van mieresuur en die verwesenliking van hoë selektiwiteitsintese, en sy toepassingsveld op hierdie basis verder uitbrei.
In chemiese sintese kan mieresuur, as 'n omgewingsvriendelike en hernubare multifunksionele reagens, in die selektiewe omskakelingsproses van verskeie funksionele groepe gebruik word. As 'n waterstofoordragreagens of reduseermiddel met 'n hoë waterstofinhoud, het mieresuur die voordele van eenvoudige en beheerbare werking, ligte toestande en goeie chemiese selektiwiteit in vergelyking met tradisionele waterstof. Dit word wyd gebruik in die selektiewe reduksie van aldehiede, nitro, imiene, nitrille, alkyne, alkene ensovoorts om ooreenstemmende alkohole, amiene, alkene en alkane te produseer. En die hidrolise en funksionele groep ontskerming van alkohole en epoksiede. In die lig van die feit dat mieresuur ook as C1-grondstof gebruik kan word, as 'n belangrike veeldoelige basiese reagens, kan mieresuur ook aangewend word vir die reduksieformilering van kinolienderivate, formilering en metilering van amienverbindings, karbonilering van olefien en vermindering van hidrasie van alkyne en ander multi-stadium tandem reaksies, wat 'n belangrike manier is om doeltreffende en eenvoudige groen sintese van fyn en komplekse organiese molekules. Die uitdaging van sulke prosesse is om multifunksionele katalisators met hoë selektiwiteit en aktiwiteit vir die beheerde aktivering van mieresuur en spesifieke funksionele groepe te vind. Boonop het onlangse studies getoon dat die gebruik van mieresuur as C1-grondstof ook grootmaatchemikalieë soos metanol direk kan sintetiseer met hoë selektiwiteit deur middel van katalitiese disproporsioneringsreaksie.
In die katalitiese omskakeling van biomassa bied die multifunksionele eienskappe van mieresuur potensiaal vir die verwesenliking van groen, veilige en koste-effektiewe bioraffineringsprosesse. Biomassahulpbronne is die grootste en mees belowende volhoubare alternatiewe hulpbronne, maar om dit in bruikbare hulpbronvorme te omskep bly 'n uitdaging. Die suur eienskappe en goeie oplosmiddel eienskappe van mieresuur kan toegepas word op die voorbehandelingsproses van biomassa grondstowwe om die skeiding van lignosellulose komponente en sellulose ekstraksie te realiseer. In vergelyking met die tradisionele anorganiese suur-voorbehandelingstelsel, het dit die voordele van 'n lae kookpunt, maklike skeiding, geen bekendstelling van anorganiese ione, en sterk verenigbaarheid vir stroomaf-reaksies. As 'n doeltreffende waterstofbron, is mieresuur ook wyd bestudeer en toegepas in die seleksie van katalitiese omskakeling van biomassa-platformverbindings na hoëwaarde-toegevoegde chemikalieë, lignienafbraak na aromatiese verbindings, en bio-olie-hidrodeoksidasie-raffineringsprosesse. In vergelyking met die tradisionele hidrogeneringsproses wat afhanklik is van H2, het mieresuur hoë omskakelingsdoeltreffendheid en ligte reaksietoestande. Dit is eenvoudig en veilig, en kan die materiaal- en energieverbruik van fossielhulpbronne effektief verminder in die verwante bio-raffineringsproses. Onlangse studies het getoon dat deur geoksideerde lignien in mieresuur waterige oplossing onder ligte toestande te depolimeriseer, 'n lae molekulêre gewig aromatiese oplossing met 'n gewigsverhouding groter as 60% verkry kan word. Hierdie innoverende ontdekking bring nuwe geleenthede vir die direkte onttrekking van hoëwaarde aromatiese chemikalieë uit lignien.
Samevattend, bio-gebaseerde mieresuur toon groot potensiaal in groen organiese sintese en biomassa-omsetting, en die veelsydigheid en veeldoelige doel daarvan is noodsaaklik om doeltreffende benutting van grondstowwe en hoë selektiwiteit van teikenprodukte te bereik. Tans het hierdie veld 'n paar prestasies behaal en is dit vinnig ontwikkel, maar daar is nog 'n aansienlike afstand van die werklike industriële toepassing, en verdere eksplorasie is nodig. Toekomstige navorsing behoort op die volgende aspekte te fokus: (1) hoe om geskikte katalitiese aktiewe metale en reaksiestelsels vir spesifieke reaksies te kies; (2) hoe om mieresuur doeltreffend en beheerbaar in die teenwoordigheid van ander grondstowwe en reagense te aktiveer; (3) Hoe om die reaksiemeganisme van komplekse reaksies vanaf die molekulêre vlak te verstaan; (4) Hoe om die ooreenstemmende katalisator in die betrokke proses te stabiliseer. As ons uitsien na die toekoms, gegrond op die behoeftes van die moderne samelewing vir omgewing, ekonomie en volhoubare ontwikkeling, sal mieresuurchemie meer en meer aandag en navorsing van die industrie en akademie kry.
Postyd: 19 Desember 2024