Nos últimos anos, coa crecente escaseza de recursos fósiles e o deterioro do medio de vida humano, o uso eficiente e sostible de recursos renovables como a biomasa converteuse no foco de investigación e atención dos científicos de todo o mundo. O ácido fórmico, un dos principais subprodutos da biorefinación, ten as características de ser barato e fácil de obter, non tóxico, de alta densidade enerxética, renovable e degradable, etc. Aplicalo á utilización de novas enerxías e á transformación química non só axuda a ampliar aínda máis o campo de aplicación do ácido fórmico, pero tamén axuda a resolver algúns problemas de pescozo de botella comúns na futura tecnoloxía de biorefinación. Este artigo repasou brevemente a historia da investigación sobre a utilización do ácido fórmico, resumiu os últimos avances da investigación do ácido fórmico como reactivo e materia prima eficiente e multiusos na síntese química e conversión catalítica da biomasa, e comparou e analizou o principio básico e o sistema catalítico. de usar a activación do ácido fórmico para lograr unha conversión química eficiente. Sinálase que a investigación futura debería centrarse na mellora da eficiencia de utilización do ácido fórmico e na realización dunha síntese de alta selectividade, e ampliar aínda máis o seu campo de aplicación sobre esta base.
Na síntese química, o ácido fórmico, como reactivo multifuncional ecolóxico e renovable, pódese usar no proceso de conversión selectiva de varios grupos funcionais. Como reactivo de transferencia de hidróxeno ou axente redutor con alto contido de hidróxeno, o ácido fórmico ten as vantaxes dun funcionamento sinxelo e controlable, condicións suaves e unha boa selectividade química en comparación co hidróxeno tradicional. É amplamente utilizado na redución selectiva de aldehídos, nitro, iminas, nitrilos, alquinos, alquenos, etc. para producir alcohois, aminas, alquenos e alcanos correspondentes. E a hidrólise e desprotección de grupos funcionais de alcohois e epóxidos. Tendo en conta que o ácido fórmico tamén se pode usar como materia prima C1, como reactivo básico multiusos clave, o ácido fórmico tamén se pode aplicar á redución da formilación de derivados de quinolina, á formilación e metilación de compostos de amina, á carbonilación de olefinas. e a redución da hidratación de alquinos e outras reaccións en tándem multietapas, que é unha forma importante de conseguir unha síntese verde eficiente e sinxela de moléculas orgánicas finas e complexas. O reto deste tipo de procesos é atopar catalizadores multifuncionais con alta selectividade e actividade para a activación controlada de ácido fórmico e grupos funcionais específicos. Ademais, estudos recentes demostraron que o uso de ácido fórmico como materia prima C1 tamén pode sintetizar directamente produtos químicos a granel como metanol con alta selectividade mediante reaccións de desproporción catalítica.
Na conversión catalítica da biomasa, as propiedades multifuncionais do ácido fórmico proporcionan potencial para a realización de procesos de biorefinación verdes, seguros e rendibles. Os recursos de biomasa son os recursos alternativos sostibles máis grandes e prometedores, pero transformalos en formas de recursos utilizables segue sendo un reto. As propiedades ácidas e as boas propiedades de disolvente do ácido fórmico pódense aplicar ao proceso de pretratamento de materias primas de biomasa para realizar a separación dos compoñentes de lignocelulosa e a extracción de celulosa. En comparación co sistema tradicional de pretratamento con ácido inorgánico, ten as vantaxes de baixo punto de ebulición, fácil separación, sen introdución de ións inorgánicos e forte compatibilidade para as reaccións posteriores. Como fonte de hidróxeno eficiente, o ácido fórmico tamén foi amplamente estudado e aplicado na selección de conversión catalítica de compostos de plataforma de biomasa a produtos químicos de alto valor engadido, degradación da lignina a compostos aromáticos e procesos de refinado de hidrodesoxidación de bioaceite. En comparación co proceso de hidroxenación tradicional dependente do H2, o ácido fórmico ten unha alta eficiencia de conversión e condicións de reacción suaves. É sinxelo e seguro, e pode reducir eficazmente o consumo de materiais e enerxía dos recursos fósiles no proceso de biorefinación relacionado. Estudos recentes demostraron que mediante a despolimerización da lignina oxidada en solución acuosa de ácido fórmico en condicións suaves, pódese obter unha solución aromática de baixo peso molecular cunha proporción en peso superior ao 60 %. Este descubrimento innovador trae novas oportunidades para a extracción directa de produtos químicos aromáticos de alto valor a partir da lignina.
En resumo, o ácido fórmico de base bio mostra un gran potencial na síntese orgánica verde e na conversión de biomasa, e a súa versatilidade e multiusos son esenciais para conseguir unha utilización eficiente das materias primas e unha alta selectividade dos produtos obxectivo. Na actualidade, este campo conseguiu algúns logros e desenvolveuse rapidamente, pero aínda hai unha distancia considerable da aplicación industrial real e é necesario seguir explorando. As investigacións futuras deberían centrarse nos seguintes aspectos: (1) como seleccionar metais activos catalíticos e sistemas de reacción adecuados para reaccións específicas; (2) como activar de forma eficiente e controlable o ácido fórmico en presenza doutras materias primas e reactivos; (3) Como comprender o mecanismo de reacción de reaccións complexas a nivel molecular; (4) Como estabilizar o catalizador correspondente no proceso correspondente. De cara ao futuro, baseado nas necesidades da sociedade moderna para o medio ambiente, a economía e o desenvolvemento sostible, a química do ácido fórmico recibirá cada vez máis atención e investigación da industria e da academia.
Hora de publicación: 19-12-2024