Pyromucic Acid (2-Furoic Acid): خواص، مسیرهای سنتز و کاربردهای صنعتی

اسید پیروموسیک: اولین مولکول فوران و شیمی که شروع شد

پیروموسیک اسید که از سال 1780 شناخته شده است و به طور رسمی اسید 2-فورئیک نامیده می شود، در نقطه تقاطع شیمی فورفورال، تحقیقات طعم غذا و پلت فرم های دی اسید فوران بر پایه زیستی است که اکنون وارد مقیاس صنعتی شده است.

پاسخ کوتاه ابتدا: اسید پیروموسیک فوران-2-کربوکسیلیک اسید است، ساده ترین اسید کربوکسیلیک ساخته شده بر روی یک حلقه فوران - یک جامد سفید، کریستالی و محلول در آب با فرمول C5H4O3. امروز به سه دلیل اهمیت دارد. این یک واسطه شیمیایی خوب برای سنتز دارویی و شیمیایی کشاورزی باقی می ماند. این ترکیب مرجع برای چگونگی رفتار حلقه های فوران تحت اکسیداسیون، از جمله تمایل آنها به باز شدن حلقه است. و این ریشه تاریخی خانواده اسید فوران است که گل سرسبد صنعتی آن، 2،5-فوراندی کربوکسیلیک اسید (FDCA)، اکنون برنامه های پلیمری مبتنی بر زیست را در سراسر جهان لنگر می اندازد.

هنگامی که Scheele در سال 1780 اسید موسیک را تحت تقطیر خشک قرار داد، اولین مشتق فوران، اسید پیروموسیک را به دست آورد - که اکنون به نام اسید فوران-2-کربوکسیلیک شناخته می شود. - موضوعات ScienceDirect، مروری بر اسید 2-furoic

این نام تاریخچه خود را می گوید: "پیرو" برای گرمای خشک تقطیر، "موسیک" برای اسید اصلی، که خود محصول اکسیداسیون قند شیر است. آزمایش شیل شیمی فوران را به عنوان یک رشته باز کرد و این نام بی اهمیت هرگز از ادبیات خارج نشد. این در کاتالوگ ها، پتنت ها و اصطلاحات فهرست در کنار مترادف های مدرن خود باقی می ماند - به همین دلیل است که خریداران هنوز آن را در مظنه ها و گواهی ها ملاقات می کنند.

یک مولکول، چند نام

اسناد تامین کننده ممکن است حاوی اسید 2-فورئیک، فوران-2-کربوکسیلیک اسید، 2-فوران کربوکسیلیک اسید یا اسید پیروموسیک باشد. هر چهار ساختار مشابهی را توصیف می کنند: یک حلقه معطر پنج عضوی حاوی یک اکسیژن، حامل یک گروه کربوکسیل واحد در موقعیت 2. موقعیت مهم است. ایزومر 3 کربوکسیل یک ترکیب متفاوت با واکنش پذیری متفاوت است، بنابراین لوکانت در برگه مشخصات سزاوار نگاه دوم است.

از نظر فیزیکی، این ترکیب یک جامد کریستالی سفید تا بژ کم رنگ است که در حدود 133 درجه سانتیگراد ذوب می شود و به راحتی در آب و الکل ها حل می شود. دو ویژگی شیمیایی برجسته است. گروه کربوکسیل اسیدی تر از اسید بنزوئیک است، با pKa نزدیک به 3، زیرا اکسیژن درون حلقه تعادل الکترونی مولکول را تغییر می دهد. خود حلقه که در موقعیت‌های باقی‌مانده‌اش غنی از الکترون است، به مراتب راحت‌تر از بنزن اکسید می‌شود - خاصیتی که هم شیمی مفید و هم رفتار مدیریتی آن را مشخص می‌کند.

اطلاعات: اسید پیروموسیک، اسید 2-فورئیک و اسید فوران-2-کربوکسیلیک ترکیبات مشابهی با نام های مختلف هستند. قبل از مقایسه نقل‌قول‌ها، اعداد CAS و فهرست‌های مترادف را در گواهی تجزیه و تحلیل مطابقت دهید - نام‌گذاری قدیمی همچنان باعث اختلاط بین درجه‌ها و گاهی اوقات بین ایزومرها می‌شود.

برای خریدارانی که پلتفرم های دی اسید را در برابر این مولکول اصلی محک می زنند، طرف عرضه دیگر نظری نیست:

2،5-فوراندی کربوکسیلیک اسید (FDCA) یک دی اسید معطر زیستی سفت و سخت که به عنوان یک جایگزین PTA در نظر گرفته می شود، مشتق شده از HMF و توسط سازمان DOE ایالات متحده در میان ترکیبات پلت فرم برتر فهرست شده است. خریدارانی که پلتفرم‌های دی اسید را در برابر مولکول فوران اصلی Scheele مقایسه می‌کنند، آن را نقطه شروع منطقی می‌دانند. مشاهده محصول →

چگونه اسید پیروموسیک ساخته می شود

مسیر تاریخی

تقطیر خشک اسید موسیک Scheele هرگز به اندازه کافی برای مقیاس بندی کارآمد نبود و به جای یک محصول تمیز، مخلوط هایی را ایجاد کرد. اهمیت آن در اولویت است: هر ماده شیمیایی فورانی که امروزه فروخته می شود، از آن آزمایش 1780 سرچشمه می گیرد. این مسیر تنها به عنوان تاریخ باقی می ماند.

مسیرهای مدرن از فورفورال

در عوض، صنعت از فورفورال شروع می شود که خود از باقی مانده های غنی از همی سلولز مانند بلال ذرت و باگاس نیشکر تولید می شود. دو مسیر غالب است. اولین مورد، اکسیداسیون کاتالیستی فورفورال با هوا یا اکسیژن بر روی کاتالیزورهای فلزی است. دومی عدم تناسب قلیایی است، یک واکنش از نوع Cannizzaro که فورفورال را به فوروئیک اسید و فورفوریل الکل تقسیم می‌کند - یک تقسیم جذاب که در آن هر دو محصول خریداران پیدا می‌کنند. اکسیداسیون فورفوریل الکل راه سومی را ارائه می دهد. در هر صورت، ماده اولیه تجدیدپذیر است: پیروموسیک اسید بر اساس منشاء زیستی است، نه بر اساس ادعای بازاریابی.

خطر: در آب گرم و هوادهی شده، اسیدهای فوران دست نخورده باقی نمی مانند. تحقیقات در مورد خوداکسیداسیون اسید پیروموسیک نشان می دهد که اکسیژن مولکولی حلقه فوران را به قطعاتی مانند اسید β-فرمیل آکریلیک و اسید فوماریک باز می کند. همان حساسیتی که اکسیداسیون انتخابی را امکان‌پذیر می‌کند، کنترل ضعیف فرآیند را مجازات می‌کند - ورود اکسیژن مدیریت‌نشده، نگه‌داشتن آب داغ و کاتالیزورهای نامناسب همگی باعث کاهش عملکرد می‌شوند.

آن درس به طور مستقیم مقیاس می شود. تبدیل یک فوران حاوی آلدئید به اسید کربوکسیلیک بدون از بین بردن حلقه دقیقاً چالشی است که در پس فرآیندهای HMF-به-FDCA امروزی وجود دارد و یک بررسی دقیق از مسیر اکسیداسیون شیمیایی به FDCA نشان می دهد که چگونه تامین اکسیژن، انتخاب کاتالیزور و دما برای اضافه کردن گروه اسید دوم در حالی که حلقه دست نخورده باقی می ماند، مدیریت می شود.

پلت فرم آلدهید در مرکز این شیمی 5-هیدروکسی متیل فورفورال است، مولکول شاخصی که زنجیره های تامین فوران مدرن پیرامون آن سازماندهی شده اند:

5-هیدروکسی متیل فورفورال (HMF) از زنجیره تامین Furan مولکول پلت فرم فوران آلدئید پرچمدار، در 98٪ صنعتی و 99.9٪ درجه خلوص بالا موجود است. گروه‌های آلدهید و هیدروکسی متیل آن FDCA، FDM و DFF را تولید می‌کنند و آن را به بلوک ساختمانی اصلی شیمی فوران مدرن تبدیل می‌کنند. مشاهده محصول →

جایی که در واقع از اسید پیروموسیک استفاده می شود

اسید پیروموسیک یک کالای فله نیست. عمر تجاری آن یک ماده شیمیایی خوب است. استرها، آمیدها و کلریدهای آن در سنتز چند مرحله ای بلوک های سازنده آن هستند و حلقه فوران در فهرست طولانی از داربست های ماده فعال گزارش شده ظاهر می شود. فراتر از شیمی خوب، سه حوزه بیشترین علاقه فعلی را به خود اختصاص می دهند:

• واسطه های دارویی و کشاورزی ، جایی که استرهای فوروات، آمیدها و فوروئیل کلرید مسیرهای سنتز را به سمت مولکول های هتروسیکلیک تغذیه می کنند.
• شیمی غذا و طعم اسیدهای کربوکسیلیک فوران در میان محصولات بو دادن و کاراملیزاسیون گزارش شده است - قهوه نمونه کلاسیک است - باعث می شود 2-فوروئیک اسید یک ترکیب نشانگر مفید در مطالعات فرآیندی باشد.
• میکروبیولوژی محیطی چندین سویه باکتری با باز کردن حلقه و مصرف قطعات به عنوان منابع کربن، فورفورال و 2-فوروئیک اسید را متابولیزه می‌کنند، که زیربنای تحقیقات برای سم‌زدایی هیدرولیزهای زیست توده و تصفیه فاضلاب گیاهان فورفورال است.

این ناحیه سوم برای هر کسی که شیمی فوران را در مقیاس اجرا می کند مهم است: حلقه باز شدن میکروبی آینه بیولوژیکی خوداکسیداسیون است که از همان حلقه غنی از الکترون استفاده می کند که کاتالیزورها از آن بهره برداری می کنند. مهندسانی که یک مکانیسم را درک می کنند، تمایل دارند مکانیسم دیگر را سریع درک کنند.

ایست های بازرسی پایداری، رسیدگی و خرید

هشدار: اسید پیروموسیک را خنک، خشک و در بسته و به دور از اکسید کننده های قوی و بازهای قوی نگهداری کنید. خطرات واقع بینانه انبارداری تغییر رنگ و از دست دادن تدریجی سنجش تحت گرما و رطوبت است - که با کنترل های اولیه قابل اجتناب است و کشف آن پس از تحویل هزینه بالایی دارد.

جامد به عنوان یک محرک طبقه بندی می شود، بنابراین دستکش، محافظ چشم و کنترل گرد و غبار روش استاندارد است. هیچ یک از اینها برای یک اسید کربوکسیلیک غیرعادی نیست. حلقه فوران به سادگی حساسیت اکسیداتیو را که قبلاً توضیح داده شد اضافه می کند، به همین دلیل است که محلول های آبی نباید برای مدت طولانی گرم نگه داشته شوند و هوادهی شوند.

برای تیم های تدارکات، یک چک لیست کوتاه مشخصات را بین تامین کنندگان قابل مقایسه نگه می دارد:

1. هویت را با شماره CAS و لیست مترادف تأیید کنید، زیرا نام‌های قدیمی مانند اسید پیروموسیک هنوز در اسناد قدیمی‌تر ظاهر می‌شوند.
2. یک حداقل سنجش و مشخصات ناخالصی را به جای درصد خلوص خالص تنظیم کنید.
3. مشخص کردن محدودیت های ظاهری و رنگ، اولین نشانه قابل مشاهده از تخریب اکسیداتیو.
4. قبل از قرارداد در مورد محدودیت های محتوای آب و قالب بسته بندی توافق کنید.
5. توصیه های ذخیره سازی و آزمایش مجدد را به صورت کتبی بخواهید، به خصوص برای دوره های طولانی موجودی.

چرا پسر عموی دی کربوکسیلیک مرکز توجه صنعتی را به خود اختصاص داد؟

یک گروه کربوکسیل نمی تواند پلی استر بسازد. این واقعیت ساختاری منفرد، ثروت های تقسیم شده خانواده اسید فوران را توضیح می دهد. اسید پیروموسیک یک اسب کار شیمیایی خوب باقی ماند، در حالی که اسید 2،5-فوراندی کربوکسیلیک، با دو گروه کربوکسیل که بسیار شبیه گروه های ترفتالیک اسید چیده شده بودند، به مونومر انتخابی برای پلیمرهای زیستی مانند PEF تبدیل شد. شیمی که موفق به ساخت اسید فوروئیک - اکسیداسیون انتخابی یک فوران آلدئید - شد، همان شیمی است که برای تولید FDCA از HMF مقیاس شده است.

شاخه هیدروژنه شده

هر مولکول پایین دستی حلقه معطر را حفظ نمی کند. هیدروژناسیون هسته فوران را به یک حلقه تتراهیدروفوران اشباع تبدیل می کند و دی اسیدها و دیول ها با پروفایل های انعطاف پذیری و واکنش پذیری متفاوت تولید می کند. 2،5-تتراهیدروفوران دی کربوکسیلیک اسید همتای هیدروژنه FDCA است و جایگاه خود را در مجموعه پلتفرم مولکول ها دارد:

2،5-تتراهیدروفوران دی کربوکسیلیک اسید (THFDCA) همتای هیدروژنه FDCA، تولید شده توسط هیدروژناسیون انتخابی کاتالیزوری، یک حلقه اشباع با انعطاف پذیری متفاوت را ارائه می دهد. این به عنوان یک مونومر زیست پایه برای پلی استرها، پلی آمیدها و پلی یورتان ها به عنوان یک پلت فرم به سمت مقیاس صنعتی حرکت می کند. مشاهده محصول →

برای درک میزان پیشرفت پلت فرم، فناوری انرژی قند ژجیانگ تکمیل شده است کار تایید در خط تولید 100 تنی FDCA - نشانگر گذار از شیمی ادبیات به عرضه صنعتی برنامه ریزی شده برای دی اسیدهای فوران.

موفقیت: مولکول های پلت فرم فوران در حال حاضر به جای نقل قول از مقالات در مقیاس تولید عرضه می شوند. برای خریداران، گفتگو از «آیا این شیمی ممکن است» به «کدام درجه، کدام حجم، کدام شرایط تحویل» تغییر می‌کند.