Proces wytwarzania kwasu 2,5-furanodikarboksylowego (FDCA) metodą utleniania chemicznego

Kwas 2,5-furanokarboksylowy (FDCA) to powstająca platforma oparta na biologii, będąca efektem dynamicznie rozwijającej się zielonej chemii i materiałoznawstwa. Jest zielonym zamiennikiem kwasu tereftalowego (PTA). FDCA dziedziczy doskonałe właściwości PTA. , nadaje również materiałowi nowe właściwości powtarzalności i biodegradowalności. Wśród nich dużą uwagę zwraca metoda utleniania chemicznego, będąca ważnym sposobem przygotowania FDCA, ze względu na jej wysoką wydajność i sterowalność.

1. Istotą przygotowania FDCA metodą utleniania chemicznego jest użycie utleniacza w celu utlenienia kluczowego związku pośredniego 5-hydroksymetylofurfuralu (HMF) do FDCA pod działaniem katalizatora. W tym procesie wybór utleniacza, konstrukcja katalizatora i optymalizacja warunków reakcji to kluczowe czynniki determinujące wydajność, selektywność i koszt.

2. W metodach utleniania chemicznego powszechnie stosowanymi utleniaczami są tlen, nadtlenek wodoru, nadmanganian potasu itp. Tlen, jako utleniacz przyjazny dla środowiska i ekonomiczny, ma znaczące zalety w produkcji przemysłowej. Ponieważ zdolność utleniająca tlenu jest stosunkowo słaba, zwykle należy go stosować w połączeniu z wydajnym katalizatorem, aby osiągnąć efektywną konwersję HMF do FDCA.

3. Katalizatory odgrywają istotną rolę w metodach utleniania chemicznego. Mogą zmniejszać energię aktywacji reakcji utleniania i zwiększać szybkość reakcji. Mogą także selektywnie promować tworzenie produktów docelowych i hamować powstawanie produktów ubocznych, poprawiając w ten sposób jakość produktu. selektywność i czystość. Obecnie badacze opracowali różnorodne katalizatory do przygotowania FDCA, w tym tlenki metali (takie jak tlenki wanadu, molibdenu, wolframu), katalizatory z metali szlachetnych (takie jak platyna, pallad, ruten itp.) i katalizatory niemetaliczne (takie jak jako katalizatory na bazie węgla), katalizatory te mają swoją własną charakterystykę i wykazują różne właściwości katalityczne w różnych warunkach reakcji.

4. Oprócz doboru utleniaczy i katalizatorów, kluczem do osiągnięcia wydajnego przygotowania FDCA jest także optymalizacja warunków reakcji. Obejmuje to kontrolę takich czynników, jak temperatura reakcji, ciśnienie, dobór rozpuszczalnika i czas reakcji. Systematycznie dostosowując te parametry, można zmaksymalizować wydajność i selektywność FDCA, jednocześnie zmniejszając koszty produkcji i zużycie energii.