عملکرد اسید فرمیک

در سال‌های اخیر، با کمبود روزافزون منابع فسیلی و بدتر شدن محیط زندگی انسان، استفاده کارآمد و پایدار از منابع تجدیدپذیر مانند زیست توده مورد توجه پژوهش‌ها و توجه دانشمندان سراسر جهان قرار گرفته است.اسید فرمیکیکی از محصولات جانبی اصلی در تصفیه زیستی، دارای ویژگی های ارزان و آسان، غیر سمی، چگالی انرژی بالا، تجدید پذیر و تجزیه پذیر و غیره است. استفاده از آن برای استفاده از انرژی های جدید و تبدیل شیمیایی نه تنها به گسترش بیشتر کمک می کند. زمینه کاربردی ازاسید فرمیک، اما همچنین به حل برخی از مشکلات رایج گلوگاه در فناوری تصفیه زیستی آینده کمک می کند. این مقاله به طور خلاصه به بررسی تاریخچه تحقیق می پردازد اسید فرمیک استفاده، خلاصه آخرین پیشرفت تحقیقاتاسید فرمیک به عنوان یک معرف و ماده اولیه کارآمد و چند منظوره در سنتز شیمیایی و تبدیل کاتالیزوری زیست توده و مقایسه و تجزیه و تحلیل اصل اساسی و سیستم کاتالیزوری استفاده اسید فرمیک فعال سازی برای دستیابی به تبدیل شیمیایی کارآمد. خاطرنشان می شود که تحقیقات آتی باید بر بهبود راندمان استفاده از اسید فرمیک و تحقق سنتز گزینش پذیری بالا متمرکز شود و زمینه کاربرد آن را بر این اساس بیشتر گسترش دهد.

در سنتز شیمیایی،اسید فرمیکبه عنوان یک معرف چند منظوره سازگار با محیط زیست و تجدید پذیر، می تواند در فرآیند تبدیل انتخابی گروه های عملکردی مختلف استفاده شود. به عنوان یک معرف انتقال هیدروژن یا عامل کاهنده با محتوای هیدروژن بالا،اسید فرمیک دارای مزایای عملیات ساده و قابل کنترل، شرایط ملایم و انتخاب شیمیایی خوب در مقایسه با هیدروژن سنتی است. به طور گسترده ای در احیای انتخابی آلدهیدها، نیترو، ایمین ها، نیتریل ها، آلکین ها، آلکن ها و غیره برای تولید الکل ها، آمین ها، آلکن ها و آلکان های مربوطه استفاده می شود. و هیدرولیز و گروه عاملی محافظت از الکل ها و اپوکسیدها. با توجه به اینکهاسید فرمیک همچنین می تواند به عنوان ماده خام C1، به عنوان یک معرف اصلی چند منظوره استفاده شود،اسید فرمیک همچنین می توان برای کاهش فرمیلاسیون مشتقات کینولین، فرمیلاسیون و متیلاسیون ترکیبات آمین، کربونیلاسیون الفین و کاهش هیدراتاسیون آلکین ها و سایر واکنش های پشت سر هم چند مرحله ای، که یک راه مهم برای دستیابی به سنتز سبز کارآمد و ساده مواد آلی ریز و پیچیده است، استفاده کرد. مولکول ها چالش چنین فرآیندهایی یافتن کاتالیزورهای چند منظوره با گزینش پذیری و فعالیت بالا برای فعال سازی کنترل شده است. اسید فرمیک و گروه های عملکردی خاص علاوه بر این، مطالعات اخیر نشان داده است که استفاده از اسید فرمیک به عنوان ماده خام C1 همچنین می تواند به طور مستقیم مواد شیمیایی حجیم مانند متانول را با گزینش پذیری بالا از طریق واکنش عدم تناسب کاتالیزوری سنتز کند.

در تبدیل کاتالیزوری زیست توده، خواص چند منظوره ازاسید فرمیکپتانسیل را برای تحقق فرآیندهای زیست پالایش سبز، ایمن و مقرون به صرفه فراهم می کند. منابع زیست توده بزرگترین و امیدوارکننده ترین منابع جایگزین پایدار هستند، اما تبدیل آنها به اشکال منابع قابل استفاده همچنان یک چالش است. خواص اسیدی و خواص حلال خوب اسید فرمیک را می توان در فرآیند پیش تصفیه مواد خام زیست توده برای تحقق جداسازی اجزای لیگنوسلولز و استخراج سلولز اعمال کرد. در مقایسه با سیستم پیش تصفیه اسید معدنی سنتی، دارای مزایای نقطه جوش کم، جداسازی آسان، عدم معرفی یون های معدنی و سازگاری قوی برای واکنش های پایین دست است. به عنوان یک منبع هیدروژن کارآمد،اسید فرمیک همچنین به طور گسترده در انتخاب تبدیل کاتالیزوری ترکیبات پلت فرم بیومس به مواد شیمیایی با ارزش افزوده بالا، تجزیه لیگنین به ترکیبات معطر و فرآیندهای تصفیه هیدروداکسیداسیون روغن زیستی مورد مطالعه و استفاده قرار گرفته است. در مقایسه با فرآیند هیدروژناسیون سنتی وابسته به H2، اسید فرمیک دارای راندمان تبدیل بالا و شرایط واکنش ملایم است. این ساده و ایمن است و می تواند به طور موثری مصرف مواد و انرژی منابع فسیلی را در فرآیند تصفیه زیستی مرتبط کاهش دهد. مطالعات اخیر نشان داده است که با پلیمریزاسیون لیگنین اکسید شده دراسید فرمیک محلول آبی در شرایط ملایم، یک محلول معطر با وزن مولکولی کم با نسبت وزنی بیشتر از 60 درصد می تواند به دست آید. این کشف نوآورانه فرصت های جدیدی را برای استخراج مستقیم مواد شیمیایی معطر با ارزش بالا از لیگنین به ارمغان می آورد.

به طور خلاصه، زیست مبتنی بر اسید فرمیکپتانسیل زیادی در سنتز آلی سبز و تبدیل زیست توده نشان می دهد و تطبیق پذیری و چند منظوره بودن آن برای دستیابی به استفاده کارآمد از مواد خام و انتخاب پذیری بالای محصولات هدف ضروری است. در حال حاضر، این رشته دستاوردهایی داشته و به سرعت توسعه یافته است، اما هنوز فاصله قابل توجهی با کاربرد صنعتی واقعی وجود دارد و نیاز به کاوش بیشتر است. تحقیقات آینده باید بر جنبه های زیر متمرکز شود: (1) نحوه انتخاب فلزات فعال کاتالیزوری مناسب و سیستم های واکنش برای واکنش های خاص. (2) نحوه فعال سازی موثر و قابل کنترل اسید فرمیک در حضور سایر مواد خام و معرف ها. (3) نحوه درک مکانیسم واکنش واکنش های پیچیده از سطح مولکولی. (4) نحوه تثبیت کاتالیزور مربوطه در فرآیند مربوطه. با نگاه به آینده، بر اساس نیازهای جامعه مدرن برای محیط زیست، اقتصاد و توسعه پایدار، شیمی اسید فرمیک بیشتر و بیشتر مورد توجه و تحقیقات صنعت و دانشگاه قرار خواهد گرفت.