У апошнія гады з ростам дэфіцыту выкапнёвых рэсурсаў і пагаршэннем асяроддзя жыцця чалавека эфектыўнае і ўстойлівае выкарыстанне аднаўляльных рэсурсаў, такіх як біямаса, стала цэнтрам даследаванняў і ўвагі навукоўцаў ва ўсім свеце. Мурашыная кіслата, адзін з асноўных пабочных прадуктаў пры біяачыстцы, мае характарыстыкі таннасці і лёгкасці атрымання, нетоксичности, высокай шчыльнасці энергіі, аднаўляемасці і раскладання і г. д. Прымяненне яе для новага выкарыстання энергіі і хімічнага пераўтварэння не толькі дапамагае яшчэ больш пашырыць сферу прымянення мурашынай кіслаты, а таксама дапамагае вырашыць некаторыя агульныя праблемы вузкіх месцаў у будучай тэхналогіі біяачысткі. У гэтым артыкуле быў зроблены кароткі агляд гісторыі выкарыстання мурашынай кіслаты, абагульнены апошнія вынікі даследаванняў мурашынай кіслаты як эфектыўнага і шматмэтавага рэагента і сыравіны ў хімічным сінтэзе і каталітычнай канверсіі біямасы, а таксама параўнанне і аналіз асноўных прынцыпаў і каталітычнай сістэмы выкарыстання актывацыі мурашынай кіслаты для дасягнення эфектыўнага хімічнага пераўтварэння. Адзначаецца, што будучыя даследаванні павінны быць сканцэнтраваны на павышэнні эфектыўнасці выкарыстання мурашынай кіслаты і рэалізацыі высокаселектыўнага сінтэзу, а таксама на далейшым пашырэнні вобласці яе прымянення на гэтай аснове.
У хімічным сінтэзе мурашыная кіслата, як экалагічна чысты і аднаўляльны шматфункцыянальны рэагент, можа выкарыстоўвацца ў працэсе селектыўнага пераўтварэння розных функцыянальных груп. У якасці рэагента пераносу вадароду або аднаўляльніка з высокім утрыманнем вадароду мурашыная кіслата мае такія перавагі, як простая і кантраляваная праца, мяккія ўмовы і добрая хімічная селектыўнасць у параўнанні з традыцыйным вадародам. Ён шырока выкарыстоўваецца ў селектыўным аднаўленні альдэгідаў, нітра, імінаў, нітрылаў, алкінаў, алкенаў і гэтак далей для атрымання адпаведных спіртоў, амінаў, алкенаў і алканаў. А таксама гідроліз і зняцце абароны спіртоў і эпаксідаў з функцыянальных груп. У сувязі з тым, што мурашыная кіслата таксама можа быць выкарыстана ў якасці сыравіны С1, у якасці ключавога шматмэтавага асноўнага рэагента, мурашыная кіслата таксама можа быць ужыта для аднаўленчага фармілявання вытворных хіналіну, фармілявання і метылявання злучэнняў амінаў, карбанілявання алефінаў і аднаўленчая гідратацыя алкінаў і іншыя шматступеністыя тандэмныя рэакцыі, што з'яўляецца важным спосабам дасягнення эфектыўнага і простага зялёнага сінтэзу дробных і складаных арганічных малекулы. Задача такіх працэсаў заключаецца ў пошуку шматфункцыянальных каталізатараў з высокай селектыўнасцю і актыўнасцю для кантраляванай актывацыі мурашынай кіслаты і пэўных функцыянальных груп. Акрамя таго, нядаўнія даследаванні паказалі, што выкарыстанне мурашынай кіслаты ў якасці сыравіны C1 можа таксама непасрэдна сінтэзаваць масавыя хімічныя рэчывы, такія як метанол, з высокай селектыўнасцю праз каталітычную рэакцыю дыспрапарцыянавання.
У каталітычным пераўтварэнні біямасы шматфункцыянальныя ўласцівасці мурашынай кіслаты забяспечваюць патэнцыял для рэалізацыі экалагічных, бяспечных і эканамічна эфектыўных працэсаў біяачысткі. Рэсурсы біямасы з'яўляюцца найбуйнейшымі і найбольш перспектыўнымі ўстойлівымі альтэрнатыўнымі рэсурсамі, але ператварэнне іх у прыдатныя для выкарыстання формы рэсурсаў застаецца праблемай. Кіслотныя ўласцівасці і добрыя ўласцівасці растваральніка мурашынай кіслаты могуць прымяняцца ў працэсе папярэдняй апрацоўкі сыравіны з біямасы для падзелу кампанентаў лігнацэлюлозы і экстракцыі цэлюлозы. У параўнанні з традыцыйнай сістэмай папярэдняй апрацоўкі неарганічных кіслот, яна мае такія перавагі, як нізкая тэмпература кіпення, лёгкае аддзяленне, адсутнасць увядзення неарганічных іёнаў і моцная сумяшчальнасць для далейшых рэакцый. У якасці эфектыўнай крыніцы вадароду мурашыная кіслата таксама шырока вывучалася і прымянялася пры выбары каталітычнага пераўтварэння злучэнняў платформы біямасы ў хімічныя рэчывы з высокай дабаўленай вартасцю, дэградацыі лігніну да араматычных злучэнняў і працэсаў ачысткі бія-нафты гідрадэксідацыяй. У параўнанні з традыцыйным працэсам гідрагенізацыі, які залежыць ад H2, мурашыная кіслата мае высокую эфектыўнасць пераўтварэння і мяккія ўмовы рэакцыі. Гэта проста і бяспечна, і можа эфектыўна знізіць матэрыяльнае і энергаспажыванне выкапнёвых рэсурсаў у адпаведным працэсе біяперапрацоўкі. Нядаўнія даследаванні паказалі, што шляхам дэпалімерызацыі акісленага лігніну ў водным растворы мурашынай кіслаты ў мяккіх умовах можна атрымаць нізкамалекулярны араматычны раствор з вагавым суадносінамі больш за 60%. Гэта інавацыйнае адкрыццё адкрывае новыя магчымасці для прамой экстракцыі высокакаштоўных араматычных хімічных рэчываў з лігніну.
Падводзячы вынік, мурашыная кіслата на біялагічнай аснове дэманструе вялікі патэнцыял у зялёным арганічным сінтэзе і пераўтварэнні біямасы, а яе ўніверсальнасць і шматфункцыянальнасць важныя для дасягнення эфектыўнага выкарыстання сыравіны і высокай селектыўнасці мэтавых прадуктаў. У цяперашні час гэтая сфера дасягнула пэўных поспехаў і хутка развіваецца, але да рэальнага прамысловага прымянення яшчэ далёка, і неабходныя далейшыя даследаванні. Будучыя даследаванні павінны быць сканцэнтраваны на наступных аспектах: (1) як выбраць прыдатныя каталітычна актыўныя металы і рэакцыйныя сістэмы для канкрэтных рэакцый; (2) як эфектыўна і кантралявана актываваць мурашыную кіслату ў прысутнасці іншай сыравіны і рэагентаў; (3) Як зразумець механізм складаных рэакцый з малекулярнага ўзроўню; (4) Як стабілізаваць адпаведны каталізатар у адпаведным працэсе. Гледзячы ў будучыню, зыходзячы з патрэбаў сучаснага грамадства ў навакольным асяроддзі, эканоміцы і ўстойлівым развіцці, хімія мурашынай кіслаты будзе атрымліваць усё больш увагі і даследаванняў з боку прамысловасці і навуковых колаў.
Час публікацыі: 19 снежня 2024 г