فرآیند ساخت 2 و 5- فوراندی کربوکسیلیک اسید (FDCA) به روش اکسیداسیون شیمیایی

2،5-فوراندی کربوکسیلیک اسید (FDCA) یک ترکیب پلت فرم مبتنی بر زیستی در حال ظهور در توسعه پررونق شیمی سبز و علم مواد است. این یک جایگزین سبز برای اسید ترفتالیک (PTA) است. FDCA خواص عالی PTA را به ارث می برد. ، همچنین به مواد خواص جدیدی از تکرارپذیری و زیست تخریب پذیری می بخشد. در این میان روش اکسیداسیون شیمیایی به عنوان یک روش مهم برای تهیه FDCA به دلیل کارایی و کنترل پذیری بالا توجه بسیاری را به خود جلب کرده است.

1. هسته اصلی تهیه FDCA با روش اکسیداسیون شیمیایی، استفاده از یک اکسیدان برای اکسید کردن ماده واسطه کلیدی 5-Hydroxymethylfurfural (HMF) به FDCA تحت عمل یک کاتالیزور است. در این فرآیند، انتخاب اکسیدان، طراحی کاتالیزور و بهینه‌سازی شرایط واکنش عوامل کلیدی هستند که بازده، انتخاب‌پذیری و هزینه را تعیین می‌کنند.

2. در روش های اکسیداسیون شیمیایی، اکسیدان های متداول مورد استفاده شامل اکسیژن، پراکسید هیدروژن، پرمنگنات پتاسیم و غیره می باشد. اکسیژن به عنوان یک اکسید کننده سازگار با محیط زیست و اقتصادی، دارای مزایای قابل توجهی در تولید صنعتی می باشد. از آنجایی که توانایی اکسیداسیون اکسیژن نسبتاً ضعیف است، معمولاً باید از آن همراه با یک کاتالیزور کارآمد استفاده شود تا تبدیل کارآمد HMF به FDCA حاصل شود.

3. کاتالیزورها در روش های اکسیداسیون شیمیایی نقش حیاتی دارند. آنها می توانند انرژی فعال سازی واکنش اکسیداسیون را کاهش دهند و سرعت واکنش را افزایش دهند. آنها همچنین می توانند به طور انتخابی تشکیل محصولات هدف را ترویج کنند و از تشکیل محصولات جانبی جلوگیری کنند و در نتیجه کیفیت محصول را بهبود بخشند. گزینش پذیری و خلوص در حال حاضر، محققان کاتالیزورهای مختلفی را برای تهیه FDCA ساخته اند، از جمله اکسیدهای فلزی (مانند وانادیم، مولیبدن، اکسیدهای تنگستن)، کاتالیزورهای فلزات نجیب (مانند پلاتین، پالادیوم، روتنیم و غیره) و کاتالیزورهای غیر فلزی (مانند اکسیدهای تنگستن). به عنوان کاتالیزورهای مبتنی بر کربن)، این کاتالیزورها ویژگی های خاص خود را دارند و خواص کاتالیزوری متفاوتی را تحت شرایط مختلف نشان می دهند. شرایط واکنش

4. علاوه بر انتخاب اکسیدان ها و کاتالیزورها، بهینه سازی شرایط واکنش نیز کلید دستیابی به آماده سازی کارآمد FDCA است. این شامل کنترل عواملی مانند دمای واکنش، فشار، انتخاب حلال و زمان واکنش است. با تنظیم سیستماتیک این پارامترها، بازده و گزینش پذیری FDCA را می توان در عین کاهش هزینه های تولید و مصرف انرژی به حداکثر رساند.3