Последњих година, са све већим недостатком фосилних ресурса и погоршањем животне средине људи, ефикасно и одрживо коришћење обновљивих ресурса као што је биомаса постало је фокус истраживања и пажње научника широм света. Мравља киселина, један од главних нуспроизвода у биорафинацији, има карактеристике јефтине и лаке за добијање, нетоксична, велике густине енергије, обновљива и разградива, итд. Примена на ново коришћење енергије и хемијску трансформацију не само да помаже да се додатно проширити поље примене мравље киселине, али такође помаже у решавању неких уобичајених проблема уских грла у будућој технологији биорафинисања. У овом раду је дат укратко преглед историје истраживања употребе мравље киселине, сумиран најновији напредак истраживања мравље киселине као ефикасног и вишенаменског реагенса и сировине у хемијској синтези и каталитичкој конверзији биомасе, и упоређен и анализиран основни принцип и каталитички систем. употребе активације мрављом киселином за постизање ефикасне хемијске конверзије. Истиче се да би будућа истраживања требало да буду усмерена на побољшање ефикасности коришћења мравље киселине и остваривање синтезе високе селективности, те да на основу тога додатно прошири поље њене примене.
У хемијској синтези, мравља киселина, као еколошки прихватљив и обновљив мултифункционални реагенс, може се користити у процесу селективне конверзије различитих функционалних група. Као реагенс за пренос водоника или редукциони агенс са високим садржајем водоника, мравља киселина има предности једноставног и контролисаног рада, благих услова и добре хемијске селективности у поређењу са традиционалним водоником. Широко се користи у селективној редукцији алдехида, нитроа, имина, нитрила, алкина, алкена и тако даље за производњу одговарајућих алкохола, амина, алкена и алкана. И хидролиза и уклањање функционалне групе са алкохола и епоксида. С обзиром на то да се мравља киселина може користити и као Ц1 сировина, као кључни вишенаменски базни реагенс, мравља киселина се може применити и на редукциону формилацију деривата хинолина, формилацију и метилацију аминских једињења, карбонилацију олефина. и редукциона хидратација алкина и других вишестепених тандем реакција, што је важан начин да се постигне ефикасна и једноставна зелена синтеза финих и сложених органских молекуле. Изазов оваквих процеса је проналажење мултифункционалних катализатора са високом селективношћу и активношћу за контролисану активацију мравље киселине и специфичних функционалних група. Поред тога, недавне студије су показале да коришћење мравље киселине као Ц1 сировине такође може директно синтетизовати велике хемикалије као што је метанол са високом селективношћу кроз реакцију каталитичке диспропорционисања.
У каталитичкој конверзији биомасе, мултифункционална својства мравље киселине пружају потенцијал за реализацију зелених, сигурних и исплативих процеса биорафинације. Ресурси биомасе су највећи и најперспективнији одрживи алтернативни ресурси, али њихово претварање у употребљиве облике ресурса остаје изазов. Својства киселине и добра својства растварача мравље киселине могу се применити на процес предтретмана сировина биомасе да би се реализовало одвајање компоненти лигноцелулозе и екстракција целулозе. У поређењу са традиционалним системом за предтретман неорганском киселином, има предности ниске тачке кључања, лаког одвајања, без увођења неорганских јона и јаке компатибилности за низводне реакције. Као ефикасан извор водоника, мравља киселина је такође широко проучавана и примењена у избору каталитичке конверзије једињења платформе биомасе у хемикалије са високом додатом вредношћу, разградње лигнина до ароматичних једињења и процеса рафинације хидродеоксидације био-уља. У поређењу са традиционалним процесом хидрогенизације који зависи од Х2, мравља киселина има високу ефикасност конверзије и благе услове реакције. Једноставан је и сигуран, и може ефикасно смањити потрошњу материјала и енергије фосилних ресурса у повезаном процесу био-рафинирања. Недавне студије су показале да се деполимеризацијом оксидованог лигнина у воденом раствору мравље киселине под благим условима може добити ароматични раствор ниске молекулске масе са тежинским односом већим од 60%. Ово иновативно откриће доноси нове могућности за директну екстракцију ароматичних хемикалија високе вредности из лигнина.
Укратко, мравља киселина на биолошкој бази показује велики потенцијал у зеленој органској синтези и конверзији биомасе, а њена свестраност и вишенамена су од суштинског значаја за постизање ефикасног коришћења сировина и високе селективности циљних производа. У овом тренутку, ово поље је постигло одређена достигнућа и брзо се развијало, али још увек постоји значајна удаљеност од стварне индустријске примене и потребна су даља истраживања. Будућа истраживања би требало да се фокусирају на следеће аспекте: (1) како одабрати одговарајуће каталитички активне метале и реакционе системе за специфичне реакције; (2) како ефикасно и контролисано активирати мрављу киселину у присуству других сировина и реагенаса; (3) Како разумети реакциони механизам сложених реакција са молекуларног нивоа; (4) Како стабилизовати одговарајући катализатор у релевантном процесу. Гледајући према будућности, на основу потреба савременог друштва за животном средином, економијом и одрживим развојем, хемија мравље киселине ће добијати све више пажње и истраживања од стране индустрије и академске заједнице.
Време поста: 19.12.2024