Sa mga nagdaang taon, sa pagtaas ng kakulangan ng mga mapagkukunan ng fossil at pagkasira ng kapaligiran ng pamumuhay ng tao, ang mahusay at napapanatiling paggamit ng mga nababagong mapagkukunan tulad ng biomass ay naging pokus ng pananaliksik at atensyon ng mga siyentipiko sa buong mundo. Ang formic acid, isa sa mga pangunahing by-product sa biorefining, ay may mga katangian na mura at madaling makuha, hindi nakakalason, mataas na density ng enerhiya, nababago at nabubulok, atbp. Ang paglalapat nito sa bagong paggamit ng enerhiya at pagbabago ng kemikal ay hindi lamang nakakatulong upang higit pang palawakin ang larangan ng aplikasyon ng formic acid, ngunit tumutulong din upang malutas ang ilang karaniwang mga problema sa bottleneck sa hinaharap na teknolohiya ng biorefining. Ang papel na ito ay maikling nirepaso ang kasaysayan ng pananaliksik ng paggamit ng formic acid, nagbubuod ng pinakabagong pag-unlad ng pananaliksik ng formic acid bilang isang mahusay at multi-purpose na reagent at hilaw na materyal sa chemical synthesis at catalytic conversion ng biomass, at inihambing at sinuri ang pangunahing prinsipyo at catalytic system ng paggamit ng formic acid activation upang makamit ang mahusay na conversion ng kemikal. Itinuturo na ang hinaharap na pananaliksik ay dapat tumuon sa pagpapabuti ng kahusayan sa paggamit ng formic acid at pagsasakatuparan ng mataas na selectivity synthesis, at higit pang palawakin ang larangan ng aplikasyon nito sa batayan na ito.
Sa chemical synthesis, ang formic acid, bilang environment friendly at renewable multi-functional reagent, ay maaaring gamitin sa selective conversion process ng iba't ibang functional group. Bilang isang hydrogen transfer reagent o reducing agent na may mataas na hydrogen content, ang formic acid ay may mga bentahe ng simple at nakokontrol na operasyon, banayad na kondisyon at magandang chemical selectivity kumpara sa tradisyonal na hydrogen. Ito ay malawakang ginagamit sa pumipili na pagbabawas ng aldehydes, nitro, imines, nitriles, alkynes, alkenes at iba pa upang makagawa ng kaukulang mga alkohol, amine, alkenes at alkanes. At ang hydrolysis at functional group deprotection ng mga alkohol at epoxide. Sa view ng katotohanan na ang formic acid ay maaari ding gamitin bilang C1 raw material, bilang isang pangunahing multi-purpose basic reagent, ang formic acid ay maaari ding ilapat sa pagbawas ng formylation ng quinoline derivatives, formylation at methylation ng amine compounds, carbonylation ng olefin. at pagbabawas ng hydration ng mga alkynes at iba pang multistage na tandem na reaksyon, na isang mahalagang paraan upang makamit ang mahusay at simpleng berdeng synthesis ng pino at kumplikadong mga organikong molekula. Ang hamon ng naturang mga proseso ay ang paghahanap ng mga multifunctional catalyst na may mataas na selectivity at aktibidad para sa kinokontrol na pag-activate ng formic acid at mga partikular na functional group. Bilang karagdagan, ipinakita ng mga kamakailang pag-aaral na ang paggamit ng formic acid bilang C1 raw na materyal ay maaari ring direktang mag-synthesize ng mga bulk chemical tulad ng methanol na may mataas na selectivity sa pamamagitan ng catalytic disproportionation reaction.
Sa catalytic conversion ng biomass, ang multifunctional properties ng formic acid ay nagbibigay ng potensyal para sa pagsasakatuparan ng berde, ligtas at cost-effective na proseso ng biorefining. Ang mga mapagkukunan ng biomass ay ang pinakamalaki at pinaka-promising na napapanatiling alternatibong mapagkukunan, ngunit nananatiling isang hamon ang pagbabago sa mga ito sa mga magagamit na anyo ng mapagkukunan. Ang mga katangian ng acid at mahusay na mga katangian ng solvent ng formic acid ay maaaring ilapat sa proseso ng pretreatment ng biomass raw na materyales upang mapagtanto ang paghihiwalay ng mga bahagi ng lignocellulose at pagkuha ng selulusa. Kung ikukumpara sa tradisyunal na inorganic acid pretreatment system, ito ay may mga pakinabang ng mababang boiling point, madaling paghihiwalay, walang pagpapakilala ng mga inorganic na ion, at malakas na compatibility para sa downstream na mga reaksyon. Bilang isang mahusay na pinagmumulan ng hydrogen, ang formic acid ay malawak ding pinag-aralan at inilapat sa pagpili ng catalytic conversion ng biomass platform compounds sa mga high value-added na kemikal, pagkasira ng lignin sa mga aromatic compound, at bio-oil hydrodeoxidation na proseso ng pagdadalisay. Kung ikukumpara sa tradisyunal na proseso ng hydrogenation na nakadepende sa H2, ang formic acid ay may mataas na conversion na kahusayan at banayad na mga kondisyon ng reaksyon. Ito ay simple at ligtas, at maaaring epektibong bawasan ang pagkonsumo ng materyal at enerhiya ng mga mapagkukunan ng fossil sa kaugnay na proseso ng bio-refining. Ipinakita ng mga kamakailang pag-aaral na sa pamamagitan ng pag-depolymerize ng oxidized lignin sa formic acid aqueous solution sa ilalim ng banayad na mga kondisyon, ang isang mababang molekular na timbang na aromatic na solusyon na may ratio ng timbang na higit sa 60% ay maaaring makuha. Ang makabagong pagtuklas na ito ay nagdudulot ng mga bagong pagkakataon para sa direktang pagkuha ng mga high-value na aromatic na kemikal mula sa lignin.
Sa buod, ang bio-based na formic acid ay nagpapakita ng malaking potensyal sa green organic synthesis at biomass conversion, at ang versatility at multipurpose nito ay mahalaga upang makamit ang mahusay na paggamit ng mga hilaw na materyales at mataas na selectivity ng mga target na produkto. Sa kasalukuyan, ang larangang ito ay nakagawa ng ilang mga tagumpay at mabilis na binuo, ngunit mayroon pa ring malaking distansya mula sa aktwal na pang-industriya na aplikasyon, at kailangan ang karagdagang paggalugad. Ang hinaharap na pananaliksik ay dapat tumuon sa mga sumusunod na aspeto: (1) kung paano pumili ng angkop na mga catalytic na aktibong metal at mga sistema ng reaksyon para sa mga partikular na reaksyon; (2) kung paano mabisa at makontrol na buhayin ang formic acid sa pagkakaroon ng iba pang mga hilaw na materyales at reagents; (3) Paano maunawaan ang mekanismo ng reaksyon ng mga kumplikadong reaksyon mula sa antas ng molekular; (4) Paano patatagin ang kaukulang katalista sa nauugnay na proseso. Inaasahan ang hinaharap, batay sa mga pangangailangan ng modernong lipunan para sa kapaligiran, ekonomiya at napapanatiling pag-unlad, ang kimika ng formic acid ay tatanggap ng higit na atensyon at pananaliksik mula sa industriya at akademya.
Oras ng post: Dis-19-2024