Մրջնաթթու. բազմակողմանի վերականգնվող ռեագենտ կանաչ և կայուն քիմիական սինթեզի համար

Վերջին տարիներին, հանածո ռեսուրսների աճող պակասի և մարդկանց կենսամիջավայրի վատթարացման հետ մեկտեղ, վերականգնվող ռեսուրսների արդյունավետ և կայուն օգտագործումը, ինչպիսին է կենսազանգվածը, դարձել է ամբողջ աշխարհի գիտնականների հետազոտության և ուշադրության կենտրոնում: Մրջնաթթուն, որը կենսավերամշակման հիմնական կողմնակի արտադրանքներից մեկն է, ունի էժան և հեշտ ստացվող, ոչ թունավոր, էներգիայի բարձր խտության, վերականգնվող և քայքայվող բնութագրեր: Դրա կիրառումը նոր էներգիայի օգտագործման և քիմիական փոխակերպման համար ոչ միայն օգնում է. հետագայում ընդլայնել մրջնաթթվի կիրառման դաշտը, բայց նաև օգնում է լուծել ապագա բիովերամշակման տեխնոլոգիայի մի շարք ընդհանուր խցանման խնդիրներ: Այս հոդվածը համառոտ վերանայեց մրջնաթթվի օգտագործման հետազոտության պատմությունը, ամփոփեց մրջնաթթվի վերջին հետազոտական ​​առաջընթացը որպես արդյունավետ և բազմաֆունկցիոնալ ռեակտիվ և հումք կենսազանգվածի քիմիական սինթեզի և կատալիտիկ փոխակերպման մեջ և համեմատեց և վերլուծեց հիմնական սկզբունքը և կատալիտիկ համակարգը: մրջնաթթվի ակտիվացման օգտագործումը արդյունավետ քիմիական փոխակերպման հասնելու համար: Նշվում է, որ ապագա հետազոտությունը պետք է կենտրոնանա մածուցիկ թթվի օգտագործման արդյունավետության բարելավման և բարձր ընտրողականության սինթեզի իրականացման վրա և դրա հիման վրա էլ ավելի ընդլայնի դրա կիրառման դաշտը:

Քիմիական սինթեզում մկանաթթուն, որպես էկոլոգիապես մաքուր և վերականգնվող բազմաֆունկցիոնալ ռեագենտ, կարող է օգտագործվել տարբեր ֆունկցիոնալ խմբերի ընտրովի փոխակերպման գործընթացում: Որպես ջրածնի փոխանցման ռեագենտ կամ ջրածնի բարձր պարունակությամբ վերականգնող նյութ, մնացորդային թթուն ունի պարզ և վերահսկելի գործողության, մեղմ պայմանների և լավ քիմիական ընտրողականության առավելությունները՝ համեմատած ավանդական ջրածնի հետ: Այն լայնորեն օգտագործվում է ալդեհիդների, նիտրոյի, իմինների, նիտրիլների, ալկինների, ալկենների և այլնի ընտրովի վերականգնման մեջ՝ համապատասխան սպիրտներ, ամիններ, ալկեններ և ալկաններ արտադրելու համար։ Իսկ սպիրտների և էպօքսիդների հիդրոլիզը և ֆունկցիոնալ խմբի ապապաշտպանությունը: Հաշվի առնելով այն փաստը, որ մածուցիկ թթուն կարող է օգտագործվել նաև որպես C1 հումք, որպես հիմնական բազմաֆունկցիոնալ հիմնական ռեագենտ, մնացորդաթթուն կարող է կիրառվել նաև քինոլինի ածանցյալների ֆորմիլացման, ամինային միացությունների ֆորմիլացման և մեթիլացման, օլեֆինի կարբոնիլացման համար։ և ալկինների և այլ բազմաստիճան տանդեմ ռեակցիաների խոնավացման նվազեցում, ինչը կարևոր միջոց է նուրբ և բարդ օրգանական նյութերի արդյունավետ և պարզ կանաչ սինթեզի հասնելու համար: մոլեկուլներ. Նման պրոցեսների խնդիրն է գտնել բարձր ընտրողականությամբ և ակտիվությամբ բազմաֆունկցիոնալ կատալիզատորներ մնաթթվի և հատուկ ֆունկցիոնալ խմբերի վերահսկվող ակտիվացման համար: Բացի այդ, վերջին ուսումնասիրությունները ցույց են տվել, որ մրջնաթթվի օգտագործումը որպես C1 հումք կարող է նաև ուղղակիորեն սինթեզել զանգվածային քիմիկատներ, ինչպիսիք են մեթանոլը բարձր ընտրողականությամբ՝ կատալիտիկ անհամաչափության ռեակցիայի միջոցով:

Կենսազանգվածի կատալիտիկ փոխակերպման ժամանակ մրջնաթթվի բազմաֆունկցիոնալ հատկությունները ներուժ են ապահովում կանաչ, անվտանգ և ծախսարդյունավետ բիովերամշակման գործընթացների իրականացման համար: Կենսազանգվածի ռեսուրսները ամենամեծ և ամենահեռանկարային կայուն այլընտրանքային ռեսուրսներն են, սակայն դրանք օգտագործելի ռեսուրսների ձևերի վերածելը մնում է մարտահրավեր: Մրջնաթթվի թթվային հատկությունները և լուծողական լավ հատկությունները կարող են կիրառվել կենսազանգվածի հումքի նախնական մշակման գործընթացում՝ լիգնոցելյուլոզային բաղադրիչների տարանջատումը և ցելյուլոզայի արդյունահանումը իրականացնելու համար: Համեմատած ավանդական անօրգանական թթուների նախնական մշակման համակարգի հետ, այն ունի ցածր եռման կետի, հեշտ տարանջատման, անօրգանական իոնների ներմուծման և ներքևում գտնվող ռեակցիաների ուժեղ համատեղելիության առավելությունները: Որպես ջրածնի արդյունավետ աղբյուր՝ մրջնաթթուն լայնորեն ուսումնասիրվել և կիրառվել է կենսազանգվածի հարթակի միացությունների կատալիտիկ փոխակերպման ընտրության մեջ բարձր ավելացված արժեք ունեցող քիմիական նյութերի, լիգնինի քայքայման՝ արոմատիկ միացությունների և կենսանավթի հիդրոդօքսիդացման զտման գործընթացներում: Համեմատած ավանդական հիդրոգենացման գործընթացի հետ, որը կախված է H2-ից, մկանաթթուն ունի փոխակերպման բարձր արդյունավետություն և մեղմ ռեակցիայի պայմաններ: Այն պարզ և անվտանգ է և կարող է արդյունավետորեն նվազեցնել հանածոների ռեսուրսների նյութական և էներգիայի սպառումը հարակից կենսազտման գործընթացում: Վերջին ուսումնասիրությունները ցույց են տվել, որ օքսիդացված լիգնինի ապապոլիմերացման միջոցով մնացորդաթթվի ջրային լուծույթում մեղմ պայմաններում կարելի է ստանալ ցածր մոլեկուլային քաշի անուշաբույր լուծույթ՝ 60%-ից ավելի քաշային հարաբերակցությամբ: Այս նորարարական հայտնագործությունը նոր հնարավորություններ է տալիս լիգնինից բարձրարժեք արոմատիկ քիմիական նյութերի ուղղակի արդյունահանման համար:

Ամփոփելով, կենսաբանական հիմքի վրա մնացորդային թթուն մեծ ներուժ է ցույց տալիս կանաչ օրգանական սինթեզի և կենսազանգվածի փոխակերպման գործում, և դրա բազմակողմանիությունն ու բազմաֆունկցիոնալությունը կարևոր են հումքի արդյունավետ օգտագործման և թիրախային արտադրանքի բարձր ընտրողականության հասնելու համար: Ներկայումս այս ոլորտը որոշակի ձեռքբերումներ է գրանցել և արագ զարգացել, սակայն բուն արդյունաբերական կիրառությունից դեռ զգալի հեռավորություն կա, և հետագա հետախուզման կարիք կա: Հետագա հետազոտությունները պետք է կենտրոնանան հետևյալ ասպեկտների վրա. (1) ինչպես ընտրել հարմար կատալիտիկ ակտիվ մետաղներ և ռեակցիայի համակարգեր հատուկ ռեակցիաների համար. 2) ինչպես արդյունավետ և վերահսկելի կերպով ակտիվացնել մրջնաթթուն այլ հումքի և ռեակտիվների առկայության դեպքում. (3) Ինչպես հասկանալ բարդ ռեակցիաների ռեակցիայի մեխանիզմը մոլեկուլային մակարդակից. (4) Ինչպես կայունացնել համապատասխան կատալիզատորը համապատասխան գործընթացում: Անհամբեր սպասելով ապագային՝ հիմնվելով շրջակա միջավայրի, տնտեսության և կայուն զարգացման համար ժամանակակից հասարակության կարիքների վրա՝ մրջնաթթվի քիմիան ավելի ու ավելի մեծ ուշադրություն և հետազոտություն է ստանալու արդյունաբերության և ակադեմիայի կողմից: