عملية تصنيع 2,5- حمض الفوراندي كربوكسيليك (FDCA) بطريقة الأكسدة الكيميائية

2,5-حمض الفورانديكاربوكسيل (FDCA) هو مركب حيوي ناشئ في التطور المزدهر للكيمياء الخضراء وعلوم المواد. وهو بديل أخضر لحمض التريفثاليك (PTA). يرث FDCA الخصائص الممتازة لـ PTA. ، كما يمنح المادة خصائص جديدة للتكاثر والتحلل البيولوجي. من بينها، طريقة الأكسدة الكيميائية، باعتبارها طريقة مهمة لتحضير FDCA، قد جذبت الكثير من الاهتمام بسبب كفاءتها العالية وإمكانية التحكم فيها.

1. جوهر تحضير FDCA بطريقة الأكسدة الكيميائية هو استخدام مادة مؤكسدة لأكسدة الوسيط الرئيسي 5-هيدروكسي ميثيل فورفورال (HMF) إلى FDCA تحت تأثير المحفز. في هذه العملية، يعد اختيار المادة المؤكسدة وتصميم المحفز وتحسين ظروف التفاعل من العوامل الرئيسية التي تحدد الإنتاجية والانتقائية والتكلفة.

2. في طرق الأكسدة الكيميائية، تشتمل المواد المؤكسدة الشائعة الاستخدام على الأكسجين، وبيروكسيد الهيدروجين، وبرمنجنات البوتاسيوم، وما إلى ذلك. يتمتع الأكسجين، باعتباره مؤكسدًا صديقًا للبيئة واقتصاديًا، بمزايا كبيرة في الإنتاج الصناعي. نظرًا لأن قدرة الأكسجين على الأكسدة ضعيفة نسبيًا، فإنه عادةً ما يحتاج إلى استخدامه جنبًا إلى جنب مع محفز فعال لتحقيق تحويل فعال لـ HMF إلى FDCA.

3. تلعب المحفزات دورًا حيويًا في طرق الأكسدة الكيميائية. يمكنها تقليل طاقة التنشيط لتفاعل الأكسدة وزيادة معدل التفاعل. يمكنهم أيضًا تعزيز تكوين المنتجات المستهدفة بشكل انتقائي ومنع تكوين المنتجات الثانوية، وبالتالي تحسين جودة المنتج. الانتقائية والنقاء. في الوقت الحاضر، طور الباحثون مجموعة متنوعة من المحفزات لإعداد FDCA، بما في ذلك أكاسيد المعادن (مثل الفاناديوم والموليبدينوم وأكاسيد التنغستن)، والمحفزات المعدنية النبيلة (مثل البلاتين والبلاديوم والروثينيوم، وما إلى ذلك) والمحفزات غير المعدنية (مثل باعتبارها محفزات قائمة على الكربون)، فإن هذه المحفزات لها خصائصها الخاصة وتظهر خصائص تحفيزية مختلفة في ظل ظروف تفاعل مختلفة.

4. بالإضافة إلى اختيار المواد المؤكسدة والمحفزات، فإن تحسين ظروف التفاعل هو أيضًا المفتاح لتحقيق التحضير الفعال لـ FDCA. يتضمن ذلك التحكم في عوامل مثل درجة حرارة التفاعل والضغط واختيار المذيب وزمن التفاعل. من خلال ضبط هذه المعلمات بشكل منهجي، يمكن تعظيم إنتاجية وانتقائية FDCA مع تقليل تكاليف الإنتاج واستهلاك الطاقة.