Cyflwyniad

Mae 5-Hydroxymethylfurfural (5-HMF) yn cymysgedd organol gwerthfawr sy'n dod o adnoddau atgenadwy, a ddangosir yn llwyr yn y maes o dechnoleg gwyrdd a datblygu cytundebol. Fel cyfanfyd cyffredinol gymysgeddol pwysig, mae'r potensial helaeth i 5-HMF yn y cynhyrchu o energi, datblygu medicynau, a chynhyrchu materialedd uchel-perfformiad. Mae'r erthygl hon yn archwilio priodoleddau sylfaenol, dulliau synu ac arbrofiadau diwydiannol o 5-HMF, gan ddarparu hefyd golwg ar ei gyfle dyfodol mewn diwylliant wahanol.

Priodoleddau Sylfaenol a Synu 5-Hydroxymethylfurfural

Mae geni chemegol 5-HMF yn C6H6O3 ac mae'n perthyn i rhanbarth aldehydau aromatig. Mae'n mynd â chyfrifoldeb chemegol uchel o ddeiwng i'w grŵp aldehydus a'i strwythur cylch aromatig. Mae ei pwynt tanio yn 132°C, gyda phwynt gwario o 276°C, ac mae'n datodlon mewn nifer o ddatodion, sy'n ei wneud yn cannoedd cyfanfyd gymysgeddol.

Y ffyrdd cynhyrchu brif ar gyfer 5-HMF ynghylch yw ymatebion didrodd o sgwarod, megis gliws a frukws, neu newid catalwdig o bwyso llignoceluloegol. Yn ôl Rosatella et al. (2011), mae datblygu'r gymorthion a phrydau'r ymatebion yn allweddol i wella'r cynnyrch a threfnus y cynhyrchu 5-HMF. Er bod gynhyrchu ar lyfiant y labarawr wedi gwneud camau cyffredinol, mae heriau yn parhau wrth i'w wneud fwy o'i radd oherwydd problemau megis ddiogelu'r gymorthion a chostyngiad y cynhyrchu.

Defnyddion 5-Hydroxymethylfurfural yn y Sector Gynllun

Yn y sector gynllun, penderfynir mai 5-HMF yw adnodd atgyweiriol arwerthadwy. Gall ei wnewid i amrywiad o ffurfiau gynllun megis biodiwel ac alcoholeon. Yn ôl Ummartyotin a Pechyen (2016), gall 5-HMF ei droi i 2,5-furandicarboxylic acid (FDCA), unwaith adeiladu allweddol ar gyfer bioplastebau sy'n cael gohebiaeth cymdeithasol yn ymrwymedig.

Yn ogystal, gall 5-HMF ddatrys hydrogeniadau i gynhyrchu etanol neu eraill o fiofrydiau bio, yn cynnig amgenydd arferol i dderfynau fossil. Mae'r cyfuno o 5-HMF a thechnolegau trosglwyddo biomass yn cynrychioli cyfle i ymestyn i'r economi is-carbon a datblygu energi adnewyddiol.

5-Hydroxymethylfurfural yn Datblygu Feddygol

Mae hefyd 5-HMF yn dangos potensial wael i'w defnydd mewn ymatebion feddygol. Mae eu hanhysbyseiriau yn mynd i'r afael â pherthynas gymhleth bio, gan gynnwys brosiectau chwithiant a phrosiectau cancerr. Adroddodd Fan et al. (2019) bod anhysbyseiriau 5-HMF yn dangos cytotoxegethaeth arbennig a phrosiectau cancerr, yn enwedig wrth gyflwyno triniaethau cancerr a phroblemau neurodegredol, yn dangos potensial da fel agwnt therapiadol.

Mae derfynau 5-HMF yn myndod â chysondeb cryf i ymgysylltu â meicrobioceddfeydd byw fel prôteinau a DNA, gan eu gwneud yn agosion i gymryd rhan mewn therapiadau targedig gwasanaethol. Gyda chwilio bellach, allai 5-HMF ddi-wneud rhan fuddugol o ddatblygu traethadau feddygol newydd.

Defnyddiadau 5-Hydroxymethylfurfural yn Ymhlith Materiau Uchel-perfformiad

Yn y maes o materiau uchel-perfformiad, mae 5-HMF yn cynnig cyfraniad sylweddol. Gydag unedau amgylchedd yn cynyddu, mae'r gofyn am materion bio-grefus yn codi. Gellir defnyddio 5-HMF i synhwyro plastigau bwrw-degradadol megis polylactic acid (PLA) a polyvinyl alcohol (PVA), sy'n cael eu defnyddio'n eang yn y camdriniaeth, amaeth, a chymal iechyd.

Yn ôl Samir et al. (2022), mae 5-HMF yn cael ei ddefnyddio ddim ond ar gyfer cynhyrchu plastigau sy'n dealladwy ac fe allai hefyd chwarae rôl allweddol yn ymddygiadau uchel-perfformiad, adhesyfau a materialedd cymysgedd. Mae'r materialedd hyn yn helpu leihau arferthad ar warwynau petroliwm, gan hyrwyddo datblygu economi gweddill a phrydniaethau cynaliadwy.

Prospectus a Throseddau Marget

Mae prospectus y farchnad i 5-HMF yn arwyr, yn enwedig yn y diwydiant gynllun, feddygaethau a materialedd. Gan nodi gan Rosenfeld et al. (2020), trwy ddatblygiadau parhau yn y technoleg cynhyrchu, mae 5-HMF yn cael ei ddisgrifio fel elfen canolog yn y diwydiant cemeg bio-gynhwysol. Ond mae sawl her yn aros yn ei gymmerciad cyffredinol, yn bennaf yn ystyried gostyngiadau cynhyrchu a chynnal cryfder catalyst.

Er mwyn hyrwyddo cynnydd cyffredinol 5-HMF, dylai ymchwil yn y dyfodol canolbwyntio ar isafu costau cynhyrchu, wella effeithlonrwydd y gangen, a gwella diogelu'r ymateb. Rydych hefyd yn rhaid sicrhau bod cynaliadwyedd economaidd a threftadaeth amgylcheddol y broses cynhyrchu'n hanfodol i'w llwyddiant hir-termin yn ymgysylltiadau diwydiannol.

Casgliad

5- Mae Hydroxymethylfurfural (5-HMF) yn debygol ac yn gyfarpar gref â chyfeiriadau llygad eang o fewn fannau amrywiol, gan gynnwys ynni, cemeg, a materialedd uchel-perfformiad. Gan ddod i'r cais blynyddol dros ddatrysiadau dirwynol yn ehangu, mae 5-HMF yn barod i chwarae rôl allweddol yn drychu economiâu is-carbon a chemeg gwyn. Er enghraifft, mae heriau yn y cynhyrchu ar lefel fawr yn parhau, mae datblygiadau technolegol yn y brosesau gangenol a chywiro'r ymateb yn cynnig llwybrau tebygion i gyfrannu 5-HMF i'r byd busnes. Wrth i'r ymchwil parhau, mae'n debyg y bydd 5-HMF yn dod i ffwrdd fel un o'r cemegau allweddol mewn tynnu i law adnoddau dirwyr, chemeg gwyn, a datblygu meddygol.

Os oes gennych unrhyw gwestiynau am creosot neu ddyfynion cemegol eraill, gallwch ymweld â'n  Cyfanfan  neu cysylltu â'n tîm proffesiynol, byddwn yn falch i gefnogi chi.

Cyfeiriadau:

• Rosatella A A, Simeonov S P, Frade R F M, et al. 5-Hydroxymethylfurfural (HMF) fel ardal adeiladu: priodoleddau biologol, syniessu a chyflwyniadau syniessu[J]. Green chemistry, 2011, 13(4): 754-793. https://doi.org/10.1039/C0GC00401D

• Ummartyotin S, Pechyen C. Strategaethau ar gyfer datblygu a chynnal cynnyrch bio fel adnoddion newyddiol effeithiol o energi: adolygiad llawn ar thechnoleg adsorbent[J]. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 2016, 62: 654-664. http://dx.doi.org/10.1016/j.rser.2016.04.066

• Samir A, Ashour F H, Hakim A A A, et al. Datblygiadau diweddar mewn polimerau cyfrannol ar gyfer defnyddiadau cytserol[J]. Npj Materials Degradation, 2022, 6(1): 68. https://doi.org/10.1038/s41529-022-00277-7

• Rosenfeld C, Konnerth J, Sailer‐Kronlachner W, et al. Sefyllfa presennol o ddatblygu mewn maint fawr o gyfrannu i safonau hydroxymethylfurfural[J]. ChemSusChem, 2020, 13(14): 3544-3564. doi.org\/10.1002\/cssc.202000581

• F an W, Verrier C, Queneau Y, et al. 5-Hydroxymethylfurfural (HMF) yn y synhesig organol: adolygiad o'i gymhelliadau diweddar i ffioedd cemegol[J]. Current organic synthesis, 2019, 16(4): 583-614. https://doi.org/10.2174/1570179416666190412164738