În ultimii ani, odată cu deficitul tot mai mare de resurse fosile și cu deteriorarea mediului de viață uman, utilizarea eficientă și durabilă a resurselor regenerabile, cum ar fi biomasa, a devenit centrul cercetării și atenției oamenilor de știință din întreaga lume. Acidul formic, unul dintre principalele subproduse în biorafinare, are caracteristicile de ieftin și ușor de obținut, netoxic, cu densitate energetică mare, regenerabil și degradabil etc. Aplicarea lui la utilizarea energiei noi și la transformarea chimică nu ajută doar la extinde în continuare domeniul de aplicare al acidului formic, dar ajută și la rezolvarea unor probleme comune de blocaj în viitoarea tehnologie de biorafinare. Această lucrare a revizuit pe scurt istoria cercetării utilizării acidului formic, a rezumat cele mai recente progrese în cercetarea acidului formic ca reactiv și materie primă eficientă și multifuncțională în sinteza chimică și conversia catalitică a biomasei și a comparat și analizat principiul de bază și sistemul catalitic. utilizarea activării cu acid formic pentru a realiza o conversie chimică eficientă. Se subliniază că cercetările viitoare ar trebui să se concentreze pe îmbunătățirea eficienței utilizării acidului formic și pe realizarea sintezei cu selectivitate ridicată și să extindă în continuare domeniul de aplicare pe această bază.
În sinteza chimică, acidul formic, ca reactiv multifuncțional ecologic și regenerabil, poate fi utilizat în procesul de conversie selectivă a diferitelor grupe funcționale. Ca reactiv de transfer de hidrogen sau agent reducător cu conținut ridicat de hidrogen, acidul formic are avantajele unei funcționări simple și controlabile, condiții blânde și selectivitate chimică bună în comparație cu hidrogenul tradițional. Este utilizat pe scară largă în reducerea selectivă a aldehidelor, nitro, iminelor, nitrililor, alchinelor, alchenelor și așa mai departe pentru a produce alcooli, amine, alchene și alcani corespunzători. Și hidroliza și deprotejarea grupării funcționale a alcoolilor și epoxizilor. Având în vedere faptul că acidul formic poate fi folosit și ca materie primă C1, ca un reactiv bazic multifuncțional cheie, acidul formic poate fi aplicat și la formilarea de reducere a derivaților de chinolină, formilarea și metilarea compușilor aminei, carbonilarea olefinei și reducerea hidratării alchinelor și a altor reacții în tandem în mai multe etape, care este o modalitate importantă de a realiza sinteza verde eficientă și simplă a moleculelor organice fine și complexe. Provocarea unor astfel de procese este de a găsi catalizatori multifuncționali cu selectivitate și activitate ridicate pentru activarea controlată a acidului formic și a grupărilor funcționale specifice. În plus, studii recente au arătat că utilizarea acidului formic ca materie primă C1 poate sintetiza direct substanțe chimice în vrac, cum ar fi metanolul, cu selectivitate ridicată prin reacția de disproporționare catalitică.
În conversia catalitică a biomasei, proprietățile multifuncționale ale acidului formic oferă potențial pentru realizarea unor procese de biorafinare verzi, sigure și rentabile. Resursele de biomasă sunt cele mai mari și mai promițătoare resurse alternative durabile, dar transformarea lor în forme de resurse utilizabile rămâne o provocare. Proprietățile acide și proprietățile bune de solvent ale acidului formic pot fi aplicate procesului de pretratare a materiilor prime din biomasă pentru a realiza separarea componentelor lignocelulozei și extracția celulozei. În comparație cu sistemul tradițional de pretratare cu acid anorganic, are avantajele punctului de fierbere scăzut, separării ușoare, fără introducere de ioni anorganici și compatibilitate puternică pentru reacțiile din aval. Ca sursă eficientă de hidrogen, acidul formic a fost, de asemenea, studiat și aplicat pe scară largă în selectarea conversiei catalitice a compușilor platformei de biomasă în substanțe chimice cu valoare adăugată ridicată, degradarea ligninei în compuși aromatici și procesele de rafinare a hidrodeoxidării bio-ulei. În comparație cu procesul tradițional de hidrogenare dependent de H2, acidul formic are o eficiență ridicată de conversie și condiții de reacție blânde. Este simplu și sigur și poate reduce eficient consumul de materiale și energie al resurselor fosile în procesul de bio-rafinare aferent. Studii recente au arătat că prin depolimerizarea ligninei oxidate în soluție apoasă de acid formic în condiții blânde, se poate obține o soluție aromatică cu greutate moleculară mică, cu un raport în greutate mai mare de 60%. Această descoperire inovatoare aduce noi oportunități pentru extracția directă a substanțelor chimice aromatice de mare valoare din lignină.
În rezumat, acidul formic pe bază de bio prezintă un potențial mare în sinteza organică verde și conversia biomasei, iar versatilitatea și multifuncția sa sunt esențiale pentru a obține o utilizare eficientă a materiilor prime și o selectivitate ridicată a produselor țintă. În prezent, acest domeniu a făcut unele realizări și a fost dezvoltat rapid, dar există încă o distanță considerabilă față de aplicația industrială reală și este nevoie de explorare suplimentară. Cercetările viitoare ar trebui să se concentreze pe următoarele aspecte: (1) modul de selectare a metalelor active catalitice adecvate și a sistemelor de reacție pentru reacții specifice; (2) cum se activează eficient și controlabil acidul formic în prezența altor materii prime și reactivi; (3) Cum să înțelegem mecanismul de reacție al reacțiilor complexe de la nivel molecular; (4) Cum se stabilizează catalizatorul corespunzător în procesul relevant. Așteptând cu nerăbdare viitorul, bazat pe nevoile societății moderne pentru mediu, economie și dezvoltare durabilă, chimia acidului formic va primi din ce în ce mai multă atenție și cercetare din partea industriei și a mediului academic.
Ora postării: 19-12-2024