Ces dernières années, avec la pénurie croissante de ressources fossiles et la détérioration du cadre de vie humain, l’utilisation efficace et durable des ressources renouvelables telles que la biomasse est devenue le centre de recherche et l’attention des scientifiques du monde entier. L'acide formique, l'un des principaux sous-produits du bioraffinage, présente les caractéristiques d'être bon marché et facile à obtenir, non toxique, à haute densité énergétique, renouvelable et dégradable, etc. Son application à une nouvelle utilisation de l'énergie et à la transformation chimique contribue non seulement à élargir davantage le champ d'application de l'acide formique, mais contribue également à résoudre certains problèmes courants de goulot d'étranglement dans la future technologie de bioraffinage. Cet article passe brièvement en revue l'historique de la recherche sur l'utilisation de l'acide formique, résume les derniers progrès de la recherche sur l'acide formique en tant que réactif et matière première efficace et polyvalente dans la synthèse chimique et la conversion catalytique de la biomasse, et compare et analyse le principe de base et le système catalytique. d'utiliser l'activation de l'acide formique pour obtenir une conversion chimique efficace. Il est souligné que les recherches futures devraient se concentrer sur l'amélioration de l'efficacité d'utilisation de l'acide formique et la réalisation d'une synthèse à haute sélectivité, et élargir davantage son champ d'application sur cette base.
En synthèse chimique, l'acide formique, en tant que réactif multifonctionnel respectueux de l'environnement et renouvelable, peut être utilisé dans le processus de conversion sélective de divers groupes fonctionnels. En tant que réactif de transfert d'hydrogène ou agent réducteur à haute teneur en hydrogène, l'acide formique présente les avantages d'un fonctionnement simple et contrôlable, de conditions douces et d'une bonne sélectivité chimique par rapport à l'hydrogène traditionnel. Il est largement utilisé dans la réduction sélective des aldéhydes, nitro, imines, nitriles, alcynes, alcènes, etc. pour produire les alcools, amines, alcènes et alcanes correspondants. Et l'hydrolyse et la déprotection des groupes fonctionnels des alcools et des époxydes. Compte tenu du fait que l'acide formique peut également être utilisé comme matière première C1, en tant que réactif basique polyvalent clé, l'acide formique peut également être appliqué à la réduction, la formylation des dérivés de quinoléine, la formylation et la méthylation des composés aminés, la carbonylation de l'oléfine. et l'hydratation par réduction des alcynes et d'autres réactions en tandem à plusieurs étapes, ce qui constitue un moyen important d'obtenir une synthèse verte efficace et simple de molécules organiques fines et complexes. Le défi de tels procédés est de trouver des catalyseurs multifonctionnels présentant une sélectivité et une activité élevées pour l’activation contrôlée de l’acide formique et de groupes fonctionnels spécifiques. En outre, des études récentes ont montré que l'utilisation de l'acide formique comme matière première C1 peut également synthétiser directement des produits chimiques en vrac tels que le méthanol avec une sélectivité élevée grâce à une réaction de dismutation catalytique.
Dans la conversion catalytique de la biomasse, les propriétés multifonctionnelles de l'acide formique offrent un potentiel pour la réalisation de procédés de bioraffinage écologiques, sûrs et rentables. Les ressources de la biomasse sont les ressources alternatives durables les plus importantes et les plus prometteuses, mais les transformer en formes de ressources utilisables reste un défi. Les propriétés acides et les bonnes propriétés de solvant de l'acide formique peuvent être appliquées au processus de prétraitement des matières premières de biomasse pour réaliser la séparation des composants lignocellulosiques et l'extraction de la cellulose. Comparé au système de prétraitement traditionnel à l'acide inorganique, il présente les avantages d'un point d'ébullition bas, d'une séparation facile, de l'absence d'introduction d'ions inorganiques et d'une forte compatibilité pour les réactions en aval. En tant que source d'hydrogène efficace, l'acide formique a également été largement étudié et appliqué dans la sélection de la conversion catalytique des composés de la plateforme de biomasse en produits chimiques à haute valeur ajoutée, la dégradation de la lignine en composés aromatiques et les processus de raffinage par hydrodésoxydation des bio-huiles. Comparé au processus d'hydrogénation traditionnel dépendant de H2, l'acide formique présente une efficacité de conversion élevée et des conditions de réaction douces. C'est simple et sûr, et peut réduire efficacement la consommation de matériaux et d'énergie des ressources fossiles dans le processus de bioraffinage associé. Des études récentes ont montré qu'en dépolymérisant la lignine oxydée dans une solution aqueuse d'acide formique dans des conditions douces, une solution aromatique de faible poids moléculaire avec un rapport pondéral supérieur à 60 % peut être obtenue. Cette découverte innovante ouvre de nouvelles opportunités pour l’extraction directe de produits chimiques aromatiques de grande valeur à partir de la lignine.
En résumé, l'acide formique d'origine biologique présente un grand potentiel dans la synthèse organique verte et la conversion de la biomasse, et sa polyvalence et sa polyvalence sont essentielles pour parvenir à une utilisation efficace des matières premières et à une sélectivité élevée des produits cibles. À l'heure actuelle, ce domaine a réalisé certains progrès et s'est développé rapidement, mais il reste encore un loin considérable par rapport à l'application industrielle réelle et des explorations plus approfondies sont nécessaires. Les recherches futures devraient se concentrer sur les aspects suivants : (1) comment sélectionner les métaux catalytiques actifs et les systèmes de réaction appropriés pour des réactions spécifiques ; (2) comment activer de manière efficace et contrôlable l’acide formique en présence d’autres matières premières et réactifs ; (3) Comment comprendre le mécanisme réactionnel des réactions complexes au niveau moléculaire ; (4) Comment stabiliser le catalyseur correspondant dans le processus concerné. En regardant vers l’avenir, sur la base des besoins de la société moderne en matière d’environnement, d’économie et de développement durable, la chimie de l’acide formique recevra de plus en plus d’attention et de recherche de la part de l’industrie et du monde universitaire.
Heure de publication : 19 décembre 2024