Swyddogaeth asid fformig

Yn ystod y blynyddoedd diwethaf, gyda'r prinder cynyddol o adnoddau ffosil a dirywiad yr amgylchedd byw dynol, mae defnydd effeithlon a chynaliadwy o adnoddau adnewyddadwy megis biomas wedi dod yn ffocws ymchwil a sylw gwyddonwyr ledled y byd.Asid fformig, un o'r prif sgil-gynhyrchion mewn bioburo, sydd â nodweddion rhad a hawdd i'w cael, nad yw'n wenwynig, dwysedd ynni uchel, adnewyddadwy a diraddiadwy, ac ati. Mae ei gymhwyso i ddefnyddio ynni newydd a thrawsnewid cemegol nid yn unig yn helpu i ehangu ymhellach maes cais oasid fformig, ond hefyd yn helpu i ddatrys rhai problemau tagfa cyffredin yn y dechnoleg bioburo yn y dyfodol. Roedd y papur hwn yn adolygu hanes ymchwil yn gryno asid fformig defnydd, crynhoi'r cynnydd ymchwil diweddaraf oasid fformig fel adweithydd a deunydd crai effeithlon ac amlbwrpas mewn synthesis cemegol a throsi catalytig o biomas, a chymharu a dadansoddi'r egwyddor sylfaenol a'r system catalytig o ddefnyddio asid fformig actifadu i gyflawni trawsnewid cemegol effeithlon. Nodir y dylai ymchwil y dyfodol ganolbwyntio ar wella effeithlonrwydd defnyddio asid fformig a gwireddu synthesis detholusrwydd uchel, ac ehangu ymhellach ei faes cymhwyso ar y sail hon.

Mewn synthesis cemegol,asid fformig, fel adweithydd aml-swyddogaeth sy'n gyfeillgar i'r amgylchedd ac adnewyddadwy, gellir ei ddefnyddio yn y broses drosi ddetholus o wahanol grwpiau swyddogaethol. Fel adweithydd trosglwyddo hydrogen neu asiant lleihau gyda chynnwys hydrogen uchel,asid fformig mae ganddo fanteision gweithrediad syml y gellir ei reoli, amodau ysgafn a detholedd cemegol da o'i gymharu â hydrogen traddodiadol. Fe'i defnyddir yn eang wrth leihau aldehydau, nitro, iminau, nitrilau, alcynau, alcenau ac yn y blaen yn ddetholus i gynhyrchu alcoholau, aminau, alcenau ac alcanau cyfatebol. A'r hydrolysis a'r grŵp swyddogaethol deprotection o alcoholau ac epocsidau. Yn wyneb y ffaith fodasid fformig gellir ei ddefnyddio hefyd fel deunydd crai C1, fel adweithydd sylfaenol aml-bwrpas allweddol,asid fformig gellir ei gymhwyso hefyd i ffurfiad lleihau deilliadau cwinolin, ffurfyliad a methylation cyfansoddion amin, carbonylation olefin a lleihau hydradiad alcynau ac adweithiau tandem aml-gam eraill, sy'n ffordd bwysig o gyflawni synthesis gwyrdd effeithlon a syml o organig mân a chymhleth moleciwlau. Her prosesau o'r fath yw dod o hyd i gatalyddion amlswyddogaethol sy'n ddetholus iawn a gweithgarwch ar gyfer gweithrediad rheoledig asid fformig a grwpiau swyddogaethol penodol. Yn ogystal, mae astudiaethau diweddar wedi dangos y gall defnyddio asid fformig fel deunydd crai C1 hefyd syntheseiddio cemegau swmp yn uniongyrchol fel methanol â detholusrwydd uchel trwy adwaith anghymesur catalytig.

Yn y trawsnewid catalytig o biomas, mae priodweddau amlswyddogaetholasid fformigdarparu potensial ar gyfer gwireddu prosesau bioburo gwyrdd, diogel a chost-effeithiol. Adnoddau biomas yw'r adnoddau amgen cynaliadwy mwyaf a mwyaf addawol, ond mae eu trawsnewid yn ffurfiau adnoddau defnyddiadwy yn parhau i fod yn her. Gellir cymhwyso priodweddau asid a phriodweddau toddyddion da asid fformig i'r broses pretreatment o ddeunyddiau crai biomas i wireddu gwahanu cydrannau lignocellwlos ac echdynnu seliwlos. O'i gymharu â'r system pretreatment asid anorganig traddodiadol, mae ganddo fanteision berwbwynt isel, gwahaniad hawdd, dim cyflwyniad ïonau anorganig, a chydnawsedd cryf ar gyfer adweithiau i lawr yr afon. Fel ffynhonnell hydrogen effeithlon,asid fformig hefyd wedi'i astudio a'i gymhwyso'n eang wrth ddewis trawsnewid catalytig o gyfansoddion llwyfan biomas i gemegau gwerth ychwanegol uchel, diraddio lignin i gyfansoddion aromatig, a phrosesau mireinio hydrodeoxidation bio-olew. O'i gymharu â'r broses hydrogeniad traddodiadol sy'n dibynnu ar H2, mae gan asid fformig effeithlonrwydd trosi uchel ac amodau adwaith ysgafn. Mae'n syml ac yn ddiogel, a gall leihau'r defnydd o ddeunydd ac ynni o adnoddau ffosil yn effeithiol yn y broses bio-buro cysylltiedig. Mae astudiaethau diweddar wedi dangos bod gan depolymerizing lignin oxidized ynasid fformig hydoddiant dyfrllyd o dan amodau ysgafn, gellir cael datrysiad aromatig pwysau moleciwlaidd isel gyda chymhareb pwysau o fwy na 60%. Mae'r darganfyddiad arloesol hwn yn dod â chyfleoedd newydd i echdynnu'n uniongyrchol gemegau aromatig gwerth uchel o lignin.

I grynhoi, bio-seiliedig asid fformigyn dangos potensial mawr mewn synthesis organig gwyrdd a throsi biomas, ac mae ei amlochredd a'i amlbwrpas yn hanfodol i sicrhau defnydd effeithlon o ddeunyddiau crai a detholusrwydd uchel o gynhyrchion targed. Ar hyn o bryd, mae'r maes hwn wedi gwneud rhai cyflawniadau ac wedi'i ddatblygu'n gyflym, ond mae cryn bellter o hyd o'r cymhwysiad diwydiannol gwirioneddol, ac mae angen archwilio pellach. Dylai ymchwil yn y dyfodol ganolbwyntio ar yr agweddau canlynol: (1) sut i ddewis metelau actif catalytig addas a systemau adweithio ar gyfer adweithiau penodol; (2) sut i actifadu asid fformig yn effeithlon ac yn reolaethol ym mhresenoldeb deunyddiau crai ac adweithyddion eraill; (3) Sut i ddeall mecanwaith adwaith adweithiau cymhleth o'r lefel moleciwlaidd; (4) Sut i sefydlogi'r catalydd cyfatebol yn y broses berthnasol. Gan edrych ymlaen at y dyfodol, yn seiliedig ar anghenion cymdeithas fodern ar gyfer yr amgylchedd, yr economi a datblygu cynaliadwy, bydd cemeg asid fformig yn cael mwy a mwy o sylw ac ymchwil gan ddiwydiant a'r byd academaidd.