Á undanförnum árum, með auknum skorti á jarðefnaauðlindum og versnandi lífsumhverfi mannsins, hefur skilvirk og sjálfbær nýting endurnýjanlegra auðlinda eins og lífmassa orðið þungamiðja rannsókna og athygli vísindamanna um allan heim. Maurasýra, ein helsta aukaafurð lífhreinsunar, hefur eiginleika þess að vera ódýr og auðfengin, óeitruð, mikil orkuþéttleiki, endurnýjanleg og niðurbrjótanleg o.s.frv. Að beita henni á nýja orkunýtingu og efnabreytingu hjálpar ekki aðeins til auka enn frekar notkunarsvið maurasýru, en hjálpar einnig til við að leysa nokkur algeng flöskuháls vandamál í framtíðar lífhreinsunartækni. Í þessari grein var farið stuttlega yfir rannsóknarsögu maurasýrunýtingar, dregnar saman nýjustu rannsóknarframfarir maurasýru sem skilvirks og fjölnota hvarfefnis og hráefnis í efnasmíði og hvatabreytingu lífmassa og borið saman og greint grunnregluna og hvarfakerfið. að nota maurasýruvirkjun til að ná fram skilvirkri efnabreytingu. Bent er á að framtíðarrannsóknir ættu að einbeita sér að því að bæta nýtingarhagkvæmni maurasýru og ná fram nýmyndun með mikilli sértækni og víkka frekar út notkunarsvið hennar á þessum grundvelli.
Í efnafræðilegri myndun er hægt að nota maurasýru, sem umhverfisvænt og endurnýjanlegt fjölvirkt hvarfefni, í sértæku umbreytingarferli ýmissa virkra hópa. Sem vetnisflutnings hvarfefni eða afoxunarefni með hátt vetnisinnihald hefur maurasýra kosti einfaldrar og stjórnanlegrar notkunar, mildra aðstæðna og góðs efnavals samanborið við hefðbundið vetni. Það er mikið notað í sértækri minnkun aldehýða, nítró, imína, nítríla, alkýna, alkena og svo framvegis til að framleiða samsvarandi alkóhól, amín, alken og alkana. Og vatnsrof og afverndun virknihópa alkóhóla og epoxíða. Í ljósi þess að maurasýru er einnig hægt að nota sem C1 hráefni, sem lykil fjölnota grunnhvarfefni, er einnig hægt að nota maurasýru til að draga úr formýleringu á kínólínafleiðum, formýleringu og metýleringu amínefnasambanda, karbónýleringu olefíns. og minnkun vökvunar alkýna og annarra fjölþrepa tandemhvarfa, sem er mikilvæg leið til að ná fram skilvirkri og einföldum grænni nýmyndun fíns og flókins lífræns sameindir. Áskorun slíkra ferla er að finna fjölvirka hvata með mikla sértækni og virkni fyrir stýrða virkjun maurasýru og sérstakra virkra hópa. Að auki hafa nýlegar rannsóknir sýnt að með því að nota maurasýru sem C1 hráefni er einnig hægt að búa til efni í lausu eins og metanóli beint með mikilli sértækni með hvarfahlutföllum.
Í hvataumbreytingu lífmassa veita fjölvirkir eiginleikar maurasýru möguleika á að framkvæma græna, örugga og hagkvæma lífhreinsunarferla. Lífmassaauðlindir eru stærstu og vænlegustu sjálfbæru valauðlindirnar, en það er enn áskorun að breyta þeim í nothæf auðlindaform. Hægt er að beita sýrueiginleikum og góðum leysieiginleikum maurasýru í formeðferðarferli lífmassahráefna til að átta sig á aðskilnaði lignósellulósahluta og sellulósaútdrátt. Í samanburði við hefðbundið formeðferðarkerfi fyrir ólífræna sýru hefur það kosti lágt suðumark, auðvelt aðskilnað, engin innleiðing ólífrænna jóna og sterka eindrægni fyrir viðbrögð niðurstreymis. Sem skilvirk vetnisgjafi hefur maurasýra einnig verið mikið rannsökuð og notuð við val á hvatandi umbreytingu lífmassavettvangsefnasambanda í efnasambönd með mikla virðisauka, niðurbrots ligníns í arómatísk efnasambönd og hreinsunarferla fyrir hýdrætti í lífolíu. Í samanburði við hefðbundið vetnunarferli sem er háð H2, hefur maurasýra mikla umbreytingarvirkni og væg hvarfskilyrði. Það er einfalt og öruggt og getur í raun dregið úr efnis- og orkunotkun jarðefnaauðlinda í tengdu lífhreinsunarferlinu. Nýlegar rannsóknir hafa sýnt að með því að affjölliða oxað lignín í maurasýruvatnslausn við vægar aðstæður er hægt að fá arómatíska lausn með lágmólþunga og þyngdarhlutfalli yfir 60%. Þessi nýstárlega uppgötvun hefur í för með sér ný tækifæri til beina útdráttar á arómatískum efnum sem eru mikils virði úr ligníni.
Í stuttu máli má segja að lífræn maurasýra sýnir mikla möguleika í grænni lífrænni myndun og umbreytingu lífmassa og fjölhæfni hennar og margnota er nauðsynleg til að ná fram skilvirkri nýtingu hráefna og mikilli sérhæfni markafurða. Sem stendur hefur þetta sviði náð nokkrum árangri og hefur verið þróað hratt, en það er enn töluverð fjarlægð frá raunverulegu iðnaðarnotkuninni og frekari könnunar er þörf. Framtíðarrannsóknir ættu að einbeita sér að eftirfarandi þáttum: (1) hvernig á að velja viðeigandi hvatavirka málma og hvarfkerfi fyrir tiltekin viðbrögð; (2) hvernig á að virkja maurasýru á skilvirkan og stjórnanlegan hátt í viðurvist annarra hráefna og hvarfefna; (3) Hvernig á að skilja viðbragðskerfi flókinna viðbragða frá sameindastigi; (4) Hvernig á að koma á stöðugleika á samsvarandi hvata í viðkomandi ferli. Þegar horft er til framtíðar, byggt á þörfum nútímasamfélags fyrir umhverfi, efnahag og sjálfbæra þróun, mun maursýruefnafræði fá sífellt meiri athygli og rannsóknir frá iðnaði og fræðimönnum.
Birtingartími: 19. desember 2024