Dalam beberapa tahun terakhir, dengan meningkatnya kekurangan sumber daya fosil dan memburuknya lingkungan hidup manusia, penggunaan sumber daya terbarukan seperti biomassa secara efisien dan berkelanjutan telah menjadi fokus penelitian dan perhatian para ilmuwan di seluruh dunia. Asam format, salah satu produk sampingan utama dalam biorefining, memiliki karakteristik murah dan mudah didapat, tidak beracun, kepadatan energi tinggi, terbarukan dan terurai, dll. Menerapkannya pada pemanfaatan energi baru dan transformasi kimia tidak hanya membantu untuk memperluas lebih lanjut bidang penerapan asam format, tetapi juga membantu memecahkan beberapa masalah umum yang menghambat teknologi biorefining di masa depan. Makalah ini mengulas secara singkat sejarah penelitian pemanfaatan asam format, merangkum kemajuan penelitian terkini asam format sebagai reagen dan bahan baku yang efisien dan serbaguna dalam sintesis kimia dan konversi katalitik biomassa, serta membandingkan dan menganalisis prinsip dasar dan sistem katalitik. penggunaan aktivasi asam format untuk mencapai konversi kimia yang efisien. Dinyatakan bahwa penelitian masa depan harus fokus pada peningkatan efisiensi pemanfaatan asam format dan mewujudkan sintesis selektivitas tinggi, dan lebih memperluas bidang penerapannya atas dasar ini.
Dalam sintesis kimia, asam format sebagai reagen multifungsi yang ramah lingkungan dan terbarukan, dapat digunakan dalam proses konversi selektif berbagai gugus fungsi. Sebagai pereaksi transfer hidrogen atau zat pereduksi dengan kandungan hidrogen tinggi, asam format memiliki keunggulan pengoperasian yang sederhana dan terkendali, kondisi ringan, dan selektivitas kimia yang baik dibandingkan dengan hidrogen tradisional. Ini banyak digunakan dalam reduksi selektif aldehida, nitro, imina, nitril, alkuna, alkena dan sebagainya untuk menghasilkan alkohol, amina, alkena, dan alkana yang sesuai. Dan hidrolisis dan deproteksi gugus fungsi alkohol dan epoksida. Mengingat fakta bahwa asam format juga dapat digunakan sebagai bahan baku C1, sebagai pereaksi basa serbaguna, asam format juga dapat diterapkan pada formilasi reduksi turunan kuinolin, formilasi dan metilasi senyawa amina, karbonilasi olefin. dan hidrasi reduksi alkuna dan reaksi tandem multitahap lainnya, yang merupakan cara penting untuk mencapai sintesis hijau yang efisien dan sederhana dari molekul organik halus dan kompleks. Tantangan dari proses tersebut adalah menemukan katalis multifungsi dengan selektivitas dan aktivitas tinggi untuk aktivasi terkontrol asam format dan gugus fungsi tertentu. Selain itu, penelitian terbaru menunjukkan bahwa penggunaan asam format sebagai bahan baku C1 juga dapat secara langsung mensintesis bahan kimia massal seperti metanol dengan selektivitas tinggi melalui reaksi disproporsionasi katalitik.
Dalam konversi katalitik biomassa, sifat multifungsi asam format memberikan potensi terwujudnya proses biorefining yang ramah lingkungan, aman, dan hemat biaya. Sumber daya biomassa merupakan sumber daya alternatif berkelanjutan yang terbesar dan paling menjanjikan, namun mengubahnya menjadi bentuk sumber daya yang dapat digunakan masih merupakan sebuah tantangan. Sifat asam dan sifat pelarut yang baik dari asam format dapat diterapkan pada proses pretreatment bahan baku biomassa untuk mewujudkan pemisahan komponen lignoselulosa dan ekstraksi selulosa. Dibandingkan dengan sistem pretreatment asam anorganik tradisional, sistem ini memiliki keunggulan titik didih rendah, pemisahan mudah, tidak ada ion anorganik, dan kompatibilitas yang kuat untuk reaksi hilir. Sebagai sumber hidrogen yang efisien, asam format juga telah banyak dipelajari dan diterapkan dalam pemilihan konversi katalitik senyawa platform biomassa menjadi bahan kimia bernilai tambah tinggi, degradasi lignin menjadi senyawa aromatik, dan proses pemurnian hidrodeoksidasi bio-minyak. Dibandingkan dengan proses hidrogenasi tradisional yang bergantung pada H2, asam format memiliki efisiensi konversi yang tinggi dan kondisi reaksi yang ringan. Hal ini sederhana dan aman, serta dapat secara efektif mengurangi konsumsi bahan dan energi sumber daya fosil dalam proses pemurnian hayati terkait. Penelitian terbaru menunjukkan bahwa dengan mendepolimerisasi lignin teroksidasi dalam larutan asam format dalam kondisi ringan, larutan aromatik dengan berat molekul rendah dengan rasio berat lebih dari 60% dapat diperoleh. Penemuan inovatif ini membawa peluang baru untuk ekstraksi langsung bahan kimia aromatik bernilai tinggi dari lignin.
Singkatnya, asam format berbasis bio menunjukkan potensi besar dalam sintesis organik hijau dan konversi biomassa, dan keserbagunaan serta multigunanya sangat penting untuk mencapai pemanfaatan bahan baku yang efisien dan selektivitas produk target yang tinggi. Saat ini, bidang ini telah mencapai beberapa prestasi dan berkembang pesat, namun masih terdapat jarak yang cukup jauh dari penerapan industri yang sebenarnya, dan diperlukan eksplorasi lebih lanjut. Penelitian di masa depan harus berfokus pada aspek-aspek berikut: (1) bagaimana memilih logam aktif katalitik yang sesuai dan sistem reaksi untuk reaksi tertentu; (2) cara mengaktifkan asam format secara efisien dan terkendali dengan adanya bahan baku dan reagen lain; (3) Bagaimana memahami mekanisme reaksi reaksi kompleks dari tingkat molekuler; (4) Bagaimana menstabilkan katalis yang sesuai dalam proses yang relevan. Di masa depan, berdasarkan kebutuhan masyarakat modern akan lingkungan, ekonomi dan pembangunan berkelanjutan, kimia asam format akan mendapat lebih banyak perhatian dan penelitian dari industri dan akademisi.
Waktu posting: 19 Des-2024