›› GAMMA VALEROLAKTON, СТІЙКА ХІМІЧНА ПРОМИСЛОВІСТЬ
Хоча в результаті фотосинтезу на Землі щороку виробляється 170 000 млн. Тонн біомаси, в даний час використовується лише близько 3% від цієї кількості. У той же час зростає інтерес до ресурсів, що підлягають вторинній переробці, оскільки багато моносахариди перетворюються на моносахариди з промислово важливих сполук на основі біомаси, целюлози, крохмалю чи інших полісахаридів. Важливо зазначити, що традиційна сировина (вугілля, нафта, природний газ) є тривимірною, тобто ділянка велика. Через це вони зберігаються у великих кількостях у невеликих місцях. Натомість сільськогосподарські насадження розширюються у двох напрямках, завдяки чому однакова кількість сировини може бути вироблена на значно більшій площі. Сировина рослинного походження обов’язково має переривчастий характер і доступна лише протягом певної частини року. Промислове виробництво та попит, навпаки, з часом постійні, і неможливо поставити сировину в залежність від пори року та погоди. Інша проблема полягає в тому, що значна частина сировини рослинного походження також є сировиною харчової промисловості, тому їх використання - наприклад, через раптовий ріст - може спричинити труднощі у постачанні продуктів харчування (2007).
Оскільки останні п'ятдесят років показали, що відповідна рідина, така як нафта, може служити як джерелом енергії, так і сировиною для сполук на основі вуглецю, майбутня хімічна промисловість також повинна базуватися на новій, стійкій рідині. Для рідин та газоподібних або твердих матеріалів, оскільки це найпростіше зберігати та транспортувати.
Ідеальна стійка рідина підходить як для виробництва енергії, так і для виробництва продуктів на основі вуглецю. Його можна виробляти із сировини рослинного походження, а також легко та безпечно зберігати та транспортувати у великих кількостях. Він має низьку температуру плавлення (для використання в холодну погоду), високу температуру кипіння (для використання в теплу погоду та низький рівень викидів), а також має характерний та легко впізнаваний запах або запах (щоб зробити його легко відчутним). у воді (внаслідок природного розкладання) і, по можливості, не повинен легко реагувати з водою та киснем. І останнє, але не менш важливе: важливо не хімічно змішувати кілька сполук, оскільки концентрацію даної сполуки набагато легше виміряти, контролювати та регулювати, ніж це можна зробити за допомогою суміші сполук (Horváth et al., 2008). У кімнаті може бути рідина (Таблиця 1) можливо, фізичні та хімічні властивості гамма-валеролактону (ГВЛ) є найбільш придатними для стійкості (Horváth et al., 2008).
Важливо відзначити, що ГВЛ зустрічається у фруктах, має приємний аромат і часто використовується як добавка в харчовій промисловості. Ми експериментально показали, що тиск пари ГВЛ значно нижчий, ніж у інших можливих рідин. Якщо ГВЛ легко гідролізувати у присутності води, утворена гамма-гідроксипентанова кислота може спричинити проблеми корозії під час зберігання та транспортування. На щастя, це не слід розглядати, оскільки методом ГХ-МС можна довести, що гамма-гідроксипентанова кислота не утворюється у присутності води навіть через місяці, і навіть оборотний гідроліз ГВЛ не виявляється при 60 о, якщо 18 O -ізотип виявляється. oC перемішується. Ми також показали, що ГВЛ не утворює пероксидів під повітрям, у закритому склі, коли світло виключається, тому його можна безпечно зберігати тривалий час і транспортувати на великі відстані (Horváth et al., 2008).
Гідрування сахарози у водному розчині вивчали у присутності каталітичної системи H2SO4-RuCl3-NaI-P [m-SO3Na-C6H4] 3. Поки D-сорбіт використовується в розчині сірчаної кислоти, левулінова кислота, мурашина кислота та гамма-валеролактон утворюються в більш щільному кислому середовищі (HCl або H2SO4) (Mehdi et al., 2003). Ми також показали, що цей каталізатор може бути використаний для отримання гамма-валеролактону з левулінової кислоти зі 100% конверсією (Mehdi et al., 2008). У літературі немає жодного прикладу, що левулінова кислота може гідруватись до гамма-валеролактону шляхом перенесення гідрування в однорідних каталітичних умовах. Значення переносного гідрування полягає в тому, що замість водню в газоподібному стані в якості джерел водню служать інші молекули-донори водню. Таким донором водню може бути мурашина кислота або її натрієва сіль. Мурашина кислота - це продукт левулінової кислоти, що утворюється під час зневоднення сахарози. Таким чином, шляхом перенесення гідрування левулінова кислота з вуглеводу може гідруватися мурашиною кислотою, що утворюється з того ж вуглеводу. У присутності каталізатора 6C6) Ru (bpy) H2O> 4 2-> вдалося перетворити левулінову кислоту з утворенням гамма-валеролактону шляхом гомогенного переносного гідрування з виходом 50% (Mehdi et al., 2008).
Гомогенне каталітичне відновлення кількох лактонів відомо в літературі, але гідрування ГВЛ дотепер вирішувалось лише хромітом міді та іншими хромосодержащими гетерогенними каталізаторами з прийнятними виходами. Каталізатори, що містять рутеній трис (ацетилацетонат), Ru (акас) 3, трибутилфосфін, PBu3 та гексафторфосфат амонію, NH4PF6, готували із виходом 72%. Оскільки левулінова кислота може бути легко гідрогенізована до гамма-валеролактону, також була зроблена спроба перетворення левулінової кислоти в 2-метилтетрагідрофуран. За допомогою системи Ru (acac) 3/PBu3/NH4PF6 левулінова кислота повністю перетворюється на 2-метилтетрагідрофуран. За допомогою каталітичної системи Ru (acac) 3/PBu3, тобто без NH4PF6, левулінова кислота була повністю перетворена; Утворилася суміш пентан-1,4-діолу та ГВЛ (1,7: 1). Пентан-1,4-діол можна легко перетворити на гамма-валеролактон у присутності кислоти (Mehdi et al., 2008).
Подальше гідрування 2-Ме-ТГФ тестували у сильних кислотах у присутності платиновмісних каталізаторів. Трифторметансульфонова кислота та Pt (акас) 2 спочатку необхідні для перетворення в алкан 2-Ме-ТГФ. Згідно з вимірами GC-MS, суміш продуктів містить переважно ізобутан та ізопентан, але також присутня у вуглеводнях, що містять метан, етан, пропан та більше атомів вуглецю. Гідрування 2-Ме-ТГФ було успішно розчинено в трифторметансульфоновій кислоті в присутності каталізатора Cl2Pt (2,2'-біпіримідину) (Mehdi et al., 2008).
Таким чином, починаючи з сахарози, різні кисневмісні сполуки та алкани можуть бути отримані з використанням відповідних каталізаторів, з яких ГВЛ може бути рідкою сировиною для стійкої хімічної промисловості. Можлива органічна хімічна промисловість, заснована на гамма-валеролактоні 1. ббрbn ми засмутились.
Важливо підкреслити, що поки на Землі не відбувається виснаження, лише перетворення неїстівних вуглеводів з різних можливих сировинних матеріалів біомаси може бути використано для виробництва біологічно розкладається «ГВЛ» або будь-якої іншої сировини. C6-szйnhidrбtokat tartalmazу biomasszбbуl kцzvetlenьl ГВЛ є elхбllнtу technolуgia kifejlesztйse - The talбn ні valуsнthatу - tбvlati cйl, rцvid tбvon 5-гідроксиметил-2-фурфурол hirdrolнzise sorбn kйpzхdх йs левулінова кислота, мурашина кислота ekvimolбris keverйkйnek каталітичне бtalakнtбsa tиnik gazdasбgosan megoldhatу'tnak. Успіх хімічної промисловості, що базується на GVL, вимагає відкриття ряду нових реакцій, які ведуть до найважливішої сировини в сучасній хімічній промисловості. Звичайно, нова сировина може з часом виробляти незліченну кількість напівпродуктів та продуктів, яких ми ще не знаємо. На додаток до дешевого та великого обсягу виробництва, використання GVL як носія енергії також вимагає адаптації перетворювачів енергії, таких як пальники, двигуни або нагрівальні елементи, до характеристик GVL.
Ключові слова: гамма-валеролактон, стабільна хімічна промисловість, стійкі рідини, відновлювана сировина, каталітичне гідрування, складні цукри
Дагані, Рон (1999): Зелена хімія. Хімічні та технічні новини. 5, 30-32 липня.
Гофферт, Мартін І. та ін. (2000): Шляхи передових технологій до глобальної кліматичної стабільності: енергія для парникової планети. Наука. 298, 981–987.
Горват, Й. - Клайч, Б. - Метелко, Б. - Сунійіч, В. (1985): Механізм утворення левулінової кислоти. Тетраедр букви. 26, 2111–2114.
Horváth Istvбn Tambs - Анастас, Пол Т. (2007): Інновації та зелена хімія. Хімічні огляди. 107, 2169–2173. WEBCНM>
Тамбати Горвата Іштви - Мехді, Хасан - Фббос В. - Бода Л. - Міка Л. Т. (2008): γ-Валеролактон - Стійка рідина для енергетичних та вуглецевих хімікатів. Зелена хімія. 10, 238–242.
Мехді, Хасан - Фббос В. - Туба Р. - Бодор А. - Міка Л.Т. - Горват І.Т. (2008 р.): Інтеграція однорідних та гетерогенних каталітичних процесів для багатоетапного перетворення біомаси: із сахарози в левулінову кислоту, γ-валеролактон, 1,4-пентандіол, 2-метил-тетрагідрофуран та алкани. Теми з каталізу. 48, 49–54.
Мехді, Хасан - Туба Р. - Бодор А. - Горвбт І. Т. (2003): Засідання ACS, 7-11 вересня 2003, Нью-Йорк, США
Рома-Лешков, Юрій - Чеда, Й. Н. - Думешич, Дж. А. (2006): Фазові модифікатори сприяють ефективному виробництву гідроксиметилфурфуралу з фруктози. Наука. 312, 1933–1937.
Тернер, Джон А. (1999): Реалізоване майбутнє відновлюваної енергії. Наука. 285, 687–689.