ჭიანჭველა მჟავა: მრავალმხრივი განახლებადი რეაგენტი მწვანე და მდგრადი ქიმიური სინთეზისთვის

ბოლო წლებში, წიაღისეული რესურსების მზარდი დეფიციტისა და ადამიანის საცხოვრებელი გარემოს გაუარესების გამო, განახლებადი რესურსების ეფექტური და მდგრადი გამოყენება, როგორიცაა ბიომასა, გახდა მეცნიერთა კვლევისა და ყურადღების ცენტრში მთელს მსოფლიოში. ჭიანჭველა მჟავას, ბიორეფინირების ერთ-ერთ ძირითად ქვეპროდუქტს, აქვს იაფი და ადვილად მოსაპოვებელი, არატოქსიკური, მაღალი ენერგიის სიმკვრივის, განახლებადი და დეგრადირებადი მახასიათებლები და ა.შ. მისი გამოყენება ახალი ენერგიის გამოყენებასა და ქიმიურ ტრანსფორმაციაში არა მხოლოდ ხელს უწყობს კიდევ უფრო გააფართოოს ჭიანჭველა მჟავას გამოყენების სფერო, მაგრამ ასევე ეხმარება გადაჭრას ზოგიერთი საერთო ბოსტნეული პრობლემა მომავალი ბიორეფინირების ტექნოლოგიაში. ეს ნაშრომი მოკლედ მიმოიხილა ჭიანჭველა მჟავას გამოყენების კვლევის ისტორია, შეაჯამა ჭიანჭველა მჟავის უახლესი კვლევის პროგრესი, როგორც ეფექტური და მრავალფუნქციური რეაგენტისა და ნედლეულის ბიომასის ქიმიურ სინთეზსა და კატალიზურ გარდაქმნაში, და შეადარა და გაანალიზა ძირითადი პრინციპი და კატალიზური სისტემა. ჭიანჭველა მჟავას აქტივაციის გამოყენება ეფექტური ქიმიური გარდაქმნის მისაღწევად. აღნიშნულია, რომ მომავალი კვლევა ფოკუსირებული უნდა იყოს ჭიანჭველა მჟავას უტილიზაციის ეფექტურობის გაუმჯობესებაზე და მაღალი სელექციურობის სინთეზის განხორციელებაზე და ამის საფუძველზე შემდგომ გაფართოვდეს მისი გამოყენების სფერო.

ქიმიურ სინთეზში ჭიანჭველა მჟავა, როგორც ეკოლოგიურად სუფთა და განახლებადი მრავალფუნქციური რეაგენტი, შეიძლება გამოყენებულ იქნას სხვადასხვა ფუნქციური ჯგუფის შერჩევითი კონვერტაციის პროცესში. როგორც წყალბადის გადაცემის რეაგენტი ან შემცირების აგენტი წყალბადის მაღალი შემცველობით, ჭიანჭველა მჟავას აქვს უპირატესობა მარტივი და კონტროლირებადი მოქმედებით, რბილი პირობებით და კარგი ქიმიური სელექციურობით ტრადიციულ წყალბადთან შედარებით. იგი ფართოდ გამოიყენება ალდეჰიდების, ნიტროს, იმინების, ნიტრილების, ალკინების, ალკენების და ა. და ჰიდროლიზი და ფუნქციური ჯგუფის დეპროტექტორები ალკოჰოლებისა და ეპოქსიდების. იმის გათვალისწინებით, რომ ჭინჭრის მჟავა ასევე შეიძლება გამოყენებულ იქნას როგორც C1 ნედლეული, როგორც ძირითადი მრავალფუნქციური ძირითადი რეაგენტი, ჭიანჭველა მჟავა ასევე შეიძლება გამოყენებულ იქნას ქინოლინის წარმოებულების შემცირების ფორმილაციის, ამინის ნაერთების ფორმილირებისა და მეთილაციისთვის, ოლეფინის კარბონილირებისთვის. ალკინების და სხვა მრავალსაფეხურიანი ტანდემური რეაქციების დატენიანების შემცირება, რაც მნიშვნელოვანი გზაა წვრილი და რთული ორგანული ნივთიერებების ეფექტური და მარტივი მწვანე სინთეზის მისაღწევად. მოლეკულები. ასეთი პროცესების გამოწვევა არის მრავალფუნქციური კატალიზატორების პოვნა მაღალი სელექციურობითა და აქტივობით ჭიანჭველა მჟავისა და სპეციფიკური ფუნქციური ჯგუფების კონტროლირებადი აქტივაციისთვის. გარდა ამისა, ბოლოდროინდელმა კვლევებმა აჩვენა, რომ ჭიანჭველა მჟავას C1 ნედლეულის გამოყენებამ ასევე შეიძლება უშუალოდ მოახდინოს ნაყარი ქიმიკატების სინთეზირება, როგორიცაა მეთანოლი, მაღალი სელექციურობით კატალიზური დისპროპორციული რეაქციის საშუალებით.

ბიომასის კატალიზური გარდაქმნისას, ჭიანჭველა მჟავას მრავალფუნქციური თვისებები იძლევა პოტენციალს მწვანე, უსაფრთხო და ეკონომიური ბიორეფინირების პროცესების რეალიზაციისთვის. ბიომასის რესურსები ყველაზე დიდი და პერსპექტიული მდგრადი ალტერნატიული რესურსებია, მაგრამ მათი გამოსაყენებელი რესურსების ფორმებად გარდაქმნა გამოწვევად რჩება. ჭიანჭველა მჟავას მჟავე თვისებები და კარგი გამხსნელი თვისებები შეიძლება გამოყენებულ იქნას ბიომასის ნედლეულის წინასწარი დამუშავების პროცესში, რათა მოხდეს ლიგნოცელულოზის კომპონენტების გამოყოფა და ცელულოზის მოპოვება. არაორგანული მჟავების წინასწარი დამუშავების ტრადიციულ სისტემასთან შედარებით, მას აქვს უპირატესობები დაბალი დუღილის წერტილით, მარტივი გამოყოფით, არაორგანული იონების შეყვანის გარეშე და ძლიერი თავსებადობა ქვედა დინების რეაქციებისთვის. როგორც წყალბადის ეფექტური წყარო, ჭიანჭველა მჟავა ასევე ფართოდ იქნა შესწავლილი და გამოყენებული ბიომასის პლატფორმის ნაერთების კატალიზური გარდაქმნის შერჩევისას მაღალი დამატებული ღირებულების ქიმიკატებად, ლიგნინის დეგრადაცია არომატულ ნაერთებად და ბიო ნავთობის ჰიდროდეოქსიდაციის გადამუშავების პროცესებში. H2-ზე დამოკიდებულ ტრადიციულ ჰიდროგენიზაციის პროცესთან შედარებით, ჭიანჭველა მჟავას აქვს მაღალი კონვერტაციის ეფექტურობა და რბილი რეაქციის პირობები. ეს არის მარტივი და უსაფრთხო და შეუძლია ეფექტურად შეამციროს წიაღისეული რესურსების მატერიალური და ენერგიის მოხმარება შესაბამის ბიოგადამუშავების პროცესში. ბოლოდროინდელმა კვლევებმა აჩვენა, რომ რბილ პირობებში ოქსიდირებული ლიგნინის დეპოლიმერიზაციით, შეიძლება მიღებულ იქნას დაბალმოლეკულური წონის არომატული ხსნარი 60%-ზე მეტი წონის თანაფარდობით. ამ ინოვაციურ აღმოჩენას ახალი შესაძლებლობები მოაქვს ლიგნინიდან მაღალი ღირებულების არომატული ქიმიკატების პირდაპირი მოპოვებისთვის.

მოკლედ, ბიოლოგიურად დაფუძნებული ჭიანჭველა მჟავა ავლენს დიდ პოტენციალს მწვანე ორგანულ სინთეზსა და ბიომასის გარდაქმნაში, ხოლო მისი მრავალფეროვნება და მრავალფუნქციურობა აუცილებელია ნედლეულის ეფექტური გამოყენებისა და სამიზნე პროდუქტების მაღალი სელექციურობის მისაღწევად. ამჟამად, ამ სფერომ მიაღწია გარკვეულ მიღწევებს და სწრაფად განვითარდა, მაგრამ ჯერ კიდევ არის მნიშვნელოვანი მანძილი რეალური ინდუსტრიული გამოყენებისგან და საჭიროა შემდგომი გამოკვლევა. მომავალი კვლევა ფოკუსირებული უნდა იყოს შემდეგ ასპექტებზე: (1) როგორ შევარჩიოთ შესაფერისი კატალიზური აქტიური ლითონები და რეაქციის სისტემები კონკრეტული რეაქციებისთვის; (2) როგორ გავააქტიუროთ ჭიანჭველა მჟავა ეფექტურად და კონტროლირებად სხვა ნედლეულისა და რეაგენტების თანდასწრებით; (3) როგორ გავიგოთ რთული რეაქციების რეაქციის მექანიზმი მოლეკულური დონიდან; (4) როგორ მოხდეს შესაბამისი კატალიზატორის სტაბილიზაცია შესაბამის პროცესში. მომავლის მოლოდინში, თანამედროვე საზოგადოების საჭიროებებზე დაყრდნობით გარემოს, ეკონომიკისა და მდგრადი განვითარებისთვის, ჭიანჭველა მჟავას ქიმია უფრო და უფრო მეტ ყურადღებას და კვლევას მიიღებს ინდუსტრიისა და აკადემიის მხრიდან.