وظيفة حمض الفورميك

في السنوات الأخيرة، ومع النقص المتزايد في الموارد الأحفورية وتدهور البيئة المعيشية البشرية، أصبح الاستخدام الفعال والمستدام للموارد المتجددة مثل الكتلة الحيوية محور بحث واهتمام العلماء في جميع أنحاء العالم.حمض الفورميك، أحد المنتجات الثانوية الرئيسية في التكرير الحيوي، ويتميز بخصائص رخيصة وسهلة الحصول عليها، وغير سامة، وكثافة طاقة عالية، ومتجددة وقابلة للتحلل، وما إلى ذلك. وتطبيقه على استخدام الطاقة الجديدة والتحول الكيميائي لا يساعد فقط على زيادة التوسع مجال تطبيقحمض الفورميك، ولكنه يساعد أيضًا في حل بعض مشكلات الاختناق الشائعة في تكنولوجيا التكرير الحيوي المستقبلية. استعرضت هذه الورقة بإيجاز تاريخ البحث حمض الفورميك الاستخدام، لخص أحدث التقدم البحثيحمض الفورميك ككاشف ومواد خام فعالة ومتعددة الأغراض في التخليق الكيميائي والتحويل الحفاز للكتلة الحيوية، ومقارنة وتحليل المبدأ الأساسي والنظام الحفاز للاستخدام حمض الفورميك التنشيط لتحقيق التحويل الكيميائي الفعال. يشار إلى أن الأبحاث المستقبلية يجب أن تركز على تحسين كفاءة استخدام حمض الفورميك وتحقيق تخليق انتقائي عالي، وتوسيع مجال تطبيقه على هذا الأساس.

في التركيب الكيميائي،حمض الفورميك، باعتباره كاشف متعدد الوظائف صديق للبيئة ومتجدد، يمكن استخدامه في عملية التحويل الانتقائية لمختلف المجموعات الوظيفية. ككاشف نقل الهيدروجين أو عامل اختزال يحتوي على نسبة عالية من الهيدروجين،حمض الفورميك يتمتع بمزايا التشغيل البسيط الذي يمكن التحكم فيه، والظروف المعتدلة والانتقائية الكيميائية الجيدة مقارنة بالهيدروجين التقليدي. يتم استخدامه على نطاق واسع في الاختزال الانتقائي للألدهيدات والنيترو والإيمينات والنيتريل والألكينات والألكينات وما إلى ذلك لإنتاج الكحولات والأمينات والألكينات والألكانات المقابلة. والتحلل المائي وإزالة الحماية الوظيفية للكحوليات والإيبوكسيدات. ونظرا لحقيقة ذلكحمض الفورميك يمكن استخدامه أيضًا كمادة خام C1، وككاشف أساسي متعدد الأغراض،حمض الفورميك يمكن تطبيقه أيضًا على اختزال فورميل مشتقات الكينولين، وفورميليشن وميثيل المركبات الأمينية، وكاربونيل الأوليفين وتقليل ترطيب الألكينات وغيرها من التفاعلات الترادفية متعددة المراحل، وهي طريقة مهمة لتحقيق تخليق أخضر فعال وبسيط للمركبات العضوية الدقيقة والمعقدة. جزيئات. التحدي المتمثل في مثل هذه العمليات هو العثور على محفزات متعددة الوظائف ذات انتقائية عالية ونشاط للتنشيط المتحكم فيه حمض الفورميك ومجموعات وظيفية محددة. بالإضافة إلى ذلك، أظهرت الدراسات الحديثة أن استخدام حمض الفورميك كمادة خام C1 يمكن أيضًا تصنيع المواد الكيميائية السائبة بشكل مباشر مثل الميثانول بانتقائية عالية من خلال تفاعل عدم التناسب الحفزي.

في التحويل الحفاز للكتلة الحيوية، الخصائص المتعددة الوظائف لحمض الفورميكتوفير إمكانية تحقيق عمليات تكرير حيوي خضراء وآمنة وفعالة من حيث التكلفة. تعد موارد الكتلة الحيوية أكبر الموارد البديلة المستدامة وأكثرها واعدة، ولكن تحويلها إلى أشكال موارد قابلة للاستخدام يظل تحديًا. يمكن تطبيق الخواص الحمضية وخصائص المذيبات الجيدة لحمض الفورميك على عملية المعالجة المسبقة للمواد الخام للكتلة الحيوية لتحقيق فصل مكونات الليجنوسليلوز واستخلاص السليلوز. بالمقارنة مع نظام المعالجة المسبقة للأحماض غير العضوية التقليدية، فهو يتميز بمزايا نقطة الغليان المنخفضة، والفصل السهل، وعدم إدخال الأيونات غير العضوية، والتوافق القوي للتفاعلات النهائية. كمصدر فعال للهيدروجين،حمض الفورميك كما تمت دراستها وتطبيقها على نطاق واسع في اختيار التحويل الحفاز لمركبات منصة الكتلة الحيوية إلى مواد كيميائية ذات قيمة مضافة عالية، وتحلل اللجنين إلى مركبات عطرية، وعمليات تكرير الأكسدة الهيدروجينية للزيت الحيوي. بالمقارنة مع عملية الهدرجة التقليدية التي تعتمد على H2، يتمتع حمض الفورميك بكفاءة تحويل عالية وظروف تفاعل خفيفة. إنها بسيطة وآمنة، ويمكن أن تقلل بشكل فعال من استهلاك المواد والطاقة للموارد الأحفورية في عملية التكرير الحيوي ذات الصلة. وقد أظهرت الدراسات الحديثة أنه من خلال إزالة بلمرة اللجنين المؤكسد فيحمض الفورميك محلول مائي في ظل ظروف معتدلة، يمكن الحصول على محلول عطري منخفض الوزن الجزيئي مع نسبة وزن أكبر من 60٪. يوفر هذا الاكتشاف المبتكر فرصًا جديدة للاستخلاص المباشر للمواد الكيميائية العطرية عالية القيمة من اللجنين.

باختصار، على أساس حيوي حمض الفورميكيُظهر إمكانات كبيرة في التوليف العضوي الأخضر وتحويل الكتلة الحيوية، كما أن تعدد استخداماته وتعدد أغراضه ضروريان لتحقيق الاستخدام الفعال للمواد الخام والانتقائية العالية للمنتجات المستهدفة. في الوقت الحاضر، حقق هذا المجال بعض الإنجازات وتم تطويره بسرعة، ولكن لا يزال هناك مسافة كبيرة من التطبيق الصناعي الفعلي، وهناك حاجة إلى مزيد من الاستكشاف. يجب أن تركز الأبحاث المستقبلية على الجوانب التالية: (1) كيفية اختيار المعادن النشطة الحفزية وأنظمة التفاعل المناسبة لتفاعلات محددة؛ (2) كيفية تنشيط حمض الفورميك بكفاءة وإمكانية التحكم في وجود مواد خام وكواشف أخرى؛ (3) كيفية فهم آلية تفاعل التفاعلات المعقدة من المستوى الجزيئي؛ (4) كيفية تثبيت المحفز المقابل في العملية ذات الصلة. وبالتطلع إلى المستقبل، واستناداً إلى احتياجات المجتمع الحديث للبيئة والاقتصاد والتنمية المستدامة، ستحظى كيمياء حمض الفورميك بمزيد من الاهتمام والبحث من الصناعة والأوساط الأكاديمية.