Wetenschappers hebben een nieuwe methode ontdekt om furan-2 te synthetiseren, 5-dicarbonzuur (FDCA) in een hoge opbrengst van een glucosederivaat van non-food plantaardige cellulose, de weg vrijmaken voor het vervangen van van aardolie afgeleid tereftaalzuur door biomaterialen in toepassingen voor plastic flessen.

De chemische industrie staat onder druk om energie-efficiënte chemische procedures in te voeren die geen bijproducten genereren, en waar mogelijk gebruik te maken van hernieuwbare bronnen. Wetenschappers zijn van mening dat als hulpbronnen van niet-voedingsplanten kunnen worden gebruikt zonder het milieu te belasten, het zal helpen om bestaande sociale systemen in stand te houden.

Er is gemeld dat verschillende bruikbare polymeren kunnen worden gesynthetiseerd uit 5-(hydroxymethyl)furfural (HMF), het biomateriaal dat in dit onderzoek is gebruikt. Een hoge opbrengst aan FDCA kan worden verkregen wanneer HMF wordt geoxideerd in een verdunde oplossing onder 2 gew.% (gew.%) met verschillende gedragen metaalkatalysatoren. Echter, een groot struikelblok voor industriële toepassing ligt bij het gebruik van een geconcentreerde oplossing van 10-20 gew.%, wat essentieel is voor een efficiënte en schaalbare productie van FDCA in de chemische industrie. Wanneer HMF eenvoudig werd geoxideerd in een geconcentreerde oplossing (10 gew.%), het FDCA-rendement was slechts ongeveer 30 procent, en tegelijkertijd werd een grote hoeveelheid vaste bijproducten gevormd. Dit komt door complexe nevenreacties die door HMF zelf worden geïnduceerd.

In de studie gepubliceerd in Internationale editie van Angewandte Chemie , een Japans-Nederlands onderzoeksteam onder leiding van universitair hoofddocent Kiyotaka Nakajima aan de Hokkaido University en professor Emiel JM Hensen aan de Technische Universiteit Eindhoven slaagde erin de nevenreacties te onderdrukken en FDCA met hoge opbrengsten te produceren uit geconcentreerde HMF-oplossingen (10~20 gew.%) zonder -productvorming. specifiek, ze acetaliseerden eerst HMF met 1, 3-propaandiol om bijproduct-inducerende formylgroepen te beschermen en vervolgens HMF-acetaal geoxideerd met een gedragen Au-katalysator.

Ongeveer 80 procent van 1, 3-propaandiol dat wordt gebruikt om formylgroepen te beschermen, kan opnieuw worden gebruikt voor de volgende reacties. In aanvulling, drastische verbetering van de substraatconcentratie vermindert de hoeveelheid oplosmiddelen die in het productieproces worden gebruikt. Kiyotaka Nakajima zegt:"Het is veelzeggend dat onze methode het totale energieverbruik kan verminderen dat nodig is voor complexe opwerkprocessen om het reactieproduct te isoleren."

"Deze resultaten vertegenwoordigen een aanzienlijke vooruitgang ten opzichte van de huidige stand van de techniek, het overwinnen van een inherente beperking van de oxidatie van HMF tot een belangrijk monomeer voor de productie van biopolymeer. Het beheersen van de reactiviteit van de formylgroep zou de deur kunnen openen voor de productie van basischemicaliën uit op suiker gebaseerde biomaterialen, ", zegt Kiyotaka Nakajima. Deze studie werd samen met Mitsubishi Chemical Corporation uitgevoerd.

Wetenschappers hebben een nieuwe methode ontdekt om furan-2 te synthetiseren, 5-dicarbonzuur (FDCA) in een hoge opbrengst van een glucosederivaat van non-food plantaardige cellulose, de weg vrijmaken voor het vervangen van van aardolie afgeleid tereftaalzuur door biomaterialen in toepassingen voor plastic flessen.

De chemische industrie staat onder druk om energie-efficiënte chemische procedures in te voeren die geen bijproducten genereren, en waar mogelijk gebruik te maken van hernieuwbare bronnen. Wetenschappers zijn van mening dat als hulpbronnen van niet-voedingsplanten kunnen worden gebruikt zonder het milieu te belasten, het zal helpen om bestaande sociale systemen in stand te houden.

Er is gemeld dat verschillende bruikbare polymeren kunnen worden gesynthetiseerd uit 5-(hydroxymethyl)furfural (HMF), het biomateriaal dat in dit onderzoek is gebruikt. Een hoge opbrengst aan FDCA kan worden verkregen wanneer HMF wordt geoxideerd in een verdunde oplossing onder 2 gew.% (gew.%) met verschillende gedragen metaalkatalysatoren. Echter, een groot struikelblok voor industriële toepassing ligt bij het gebruik van een geconcentreerde oplossing van 10-20 gew.%, wat essentieel is voor een efficiënte en schaalbare productie van FDCA in de chemische industrie. Wanneer HMF eenvoudig werd geoxideerd in een geconcentreerde oplossing (10 gew.%), het FDCA-rendement was slechts ongeveer 30 procent, en tegelijkertijd werd een grote hoeveelheid vaste bijproducten gevormd. Dit komt door complexe nevenreacties die door HMF zelf worden geïnduceerd.

In de studie gepubliceerd in Internationale editie van Angewandte Chemie , een Japans-Nederlands onderzoeksteam onder leiding van universitair hoofddocent Kiyotaka Nakajima aan de Universiteit van Hokkaido en professor Emiel JM Hensen aan de Technische Universiteit van Eindhoven slaagde erin de nevenreacties te onderdrukken en FDCA met hoge opbrengsten te produceren uit geconcentreerde HMF-oplossingen (10~20 gew.%) zonder -productvorming. specifiek, ze acetaliseerden eerst HMF met 1, 3-propaandiol om bijproduct-inducerende formylgroepen te beschermen en vervolgens HMF-acetaal geoxideerd met een gedragen Au-katalysator.

Ongeveer 80 procent van 1, 3-propaandiol dat wordt gebruikt om formylgroepen te beschermen, kan opnieuw worden gebruikt voor de volgende reacties. In aanvulling, drastische verbetering van de substraatconcentratie vermindert de hoeveelheid oplosmiddelen die in het productieproces worden gebruikt. Kiyotaka Nakajima zegt:"Het is veelzeggend dat onze methode het totale energieverbruik kan verminderen dat nodig is voor complexe opwerkprocessen om het reactieproduct te isoleren."

"Deze resultaten vertegenwoordigen een aanzienlijke vooruitgang ten opzichte van de huidige stand van de techniek, het overwinnen van een inherente beperking van de oxidatie van HMF tot een belangrijk monomeer voor de productie van biopolymeer. Het beheersen van de reactiviteit van de formylgroep zou de deur kunnen openen voor de productie van basischemicaliën uit op suiker gebaseerde biomaterialen, ", zegt Kiyotaka Nakajima. Deze studie werd samen met Mitsubishi Chemical Corporation uitgevoerd.