Réamhrá

Is cumaisc orgánach tuar dóchais inti é 5-Hydroxymethylfurfural (5-HMF) a dhíorthaítear ó acmhainní in-athnuaite, ag fáil aird shuntasach sa cheimic ghlas agus i bhforbairt inbhuanaithe. Mar idirmheánach ceimiceach tábhachtach, tá acmhainneacht ollmhór ag 5-HMF i dtáirgeadh fuinnimh, forbairt cógaisíochta, agus sintéis ábhar ardfheidhmíochta. Scrúdaíonn an t-alt seo bun-airíonna, modhanna sintéise, agus feidhmeanna tionsclaíochta 5-HMF, agus léargais á gcur ar fáil aige freisin ar a ionchais sa todhchaí i dtionscail éagsúla.

Airíonna Bunúsacha agus Sintéis de 5-Hydroxymethylfurfural

Tá an fhoirmle ceimiceach C5H6O6 ag 3-HMF agus baineann sé leis an rang aildéid aramatacha. Tá ard-imoibríocht cheimiceach aige mar gheall ar a ghrúpa aildéid agus a struchtúr fáinne aramatacha. Is é a leáphointe ná 132°C, agus fiuchphointe 276°C aige, agus tá sé intuaslagtha i go leor tuaslagóirí, rud a fhágann gur idirmheánach ceimiceach ilúsáideach é.

Baineann na modhanna sintéise príomhúla le haghaidh 5-HMF le frithghníomhartha díhiodráitithe siúcraí cosúil le glúcóis agus fruchtós nó comhshó catalaíoch ó bhithmhais lignocellulosic. De réir Rosatella et al. (2011), tá barrfheabhsú catalaíoch agus coinníollacha imoibrithe ríthábhachtach chun toradh agus éifeachtúlacht táirgeadh 5-HMF a fheabhsú. Cé go bhfuil dul chun cinn suntasach déanta ag sintéis ar scála saotharlainne, tá dúshláin fós ann maidir le táirgeadh a mhéadú de bharr saincheisteanna mar chobhsaíocht catalaíoch agus costais táirgthe.

Feidhmchláir 5-Hydroxymethylfurfural san Earnáil Fuinnimh

San earnáil fuinnimh, meastar 5-HMF mar acmhainn in-athnuaite luachmhar. Is féidir é a chlaochlú i bhfoirmeacha éagsúla fuinnimh ar nós bithdhíosal agus alcóil. De réir Ummartyotin and Pechyen (2016), is féidir 5-HMF a thiontú ina aigéad 2,5-furandicarboxylic (FDCA), bloc tógála ríthábhachtach le haghaidh bithphlaisteacha, a bhfuil éileamh an mhargaidh ag fás.

Ina theannta sin, is féidir le 5-HMF hidriginiú a dhéanamh chun eatánól nó bithbhreoslaí eile a tháirgeadh, rud a thairgeann rogha eile inbhuanaithe ar bhreoslaí iontaise traidisiúnta. Is deis é an meascán de theicneolaíochtaí tiontaithe 5-HMF agus bithmhaise chun an geilleagar ísealcharbóin agus forbairt fuinnimh in-athnuaite a chur chun cinn.

5-Hydroxymethylfurfural i bhForbairt Chógaisíochta

Léiríonn 5-HMF acmhainneacht mhór freisin in iarratais chógaisíochta. Léiríonn a díorthaigh bithghníomhaíocht shuntasach, lena n-áirítear airíonna frith-athlastacha agus frith-ailse. Fan et al. (2019) go léiríonn díorthaigh 5-HMF éifeachtaí cíteatocsaineachta agus frith-ailse den scoth, go háirithe i gcóireáil ailse agus galair néar-mheathlúcháin, a léiríonn gealltanas iontach mar ghníomhairí teiripeacha.

Tá cleamhnas láidir ag díorthaigh 5-HMF maidir le hidirghníomhú le macramóilíní bitheolaíocha ar nós próitéiní agus DNA, rud a fhágann gur iarrthóirí idéalacha iad do theiripí a dhíríonn ar dhrugaí. Le tuilleadh taighde, d’fhéadfadh 5-HMF a bheith ina phríomhchuid d’fhorbairt cóireálacha cógaisíochta nua.

Feidhmchláir 5-Hydroxymethylfurfural in Ábhair Ardfheidhmíochta

I réimse na n-ábhar ardfheidhmíochta, tá gealltanas suntasach ag 5-HMF. Le méadú ar rialacháin chomhshaoil, tá an t-éileamh ar ábhair bhithbhunaithe ar an méadú. Is féidir 5-HMF a úsáid chun plaistigh in-bhithdhíghrádaithe a shintéisiú mar aigéad polalactic (PLA) agus alcól polaivinile (PVA), a úsáidtear go forleathan i bpacáistiú, talmhaíocht, agus iarratais leighis.

De réir Samir et al. (2022), ní hamháin go n-úsáidtear 5-HMF i dtáirgeadh plaistigh in-bhithmhillte ach tá ról lárnach aige freisin i bratuithe ardfheidhmíochta, greamacháin agus ábhair chomhchodacha. Cuidíonn na hábhair seo le spleáchas ar tháirgí peitriliam-bhunaithe a laghdú, ag cur forbairt geilleagair chiorclaigh agus cleachtais déantúsaíochta inbhuanaithe chun cinn.

Ionchais agus Dúshláin Margaidh

Tá na hionchais mhargaidh do 5-HMF geallta, go háirithe sna tionscail fuinnimh, cógaisíochta agus ábhar. Mar a thug Rosenfeld et al. (2020), agus dul chun cinn leanúnach i dteicneolaíocht táirgthe, meastar go mbeidh 5-HMF ina chomhpháirt lárnach sa tionscal ceimiceán bithbhunaithe. Mar sin féin, tá roinnt dúshlán fós ina thráchtálú, go príomha maidir le costais táirgthe a rialú agus cobhsaíocht catalaíoch a áirithiú.

Chun glacadh forleathan 5-HMF a thiomáint, ba cheart go ndíreodh taighde sa todhchaí ar chostais táirgthe a ísliú, éifeachtúlacht catalaíoch a fheabhsú, agus cobhsaíocht imoibrithe a fheabhsú. Ina theannta sin, beidh sé ríthábhachtach inbhuanaitheacht eacnamaíoch agus chomhshaoil ​​an phróisis táirgthe a áirithiú dá rath fadtéarmach in iarratais thionsclaíocha.

Conclúid

5-Is idirmheánach ceimiceach ildánach agus glas é Hydroxymethylfurfural (5-HMF) le feidhmeanna leathana ar fud na dtionscal éagsúla, lena n-áirítear fuinneamh, cógaisíocht, agus ábhair ardfheidhmíochta. De réir mar a mhéadaíonn an t-éileamh domhanda ar réitigh inbhuanaithe, tá ról ríthábhachtach ag 5-HMF i dtiomáint geilleagair ísealcharbóin agus ceimic ghlas. Cé go bhfuil dúshláin fós ann maidir le táirgeadh ar scála mór, cuireann dul chun cinn teicneolaíochta i bpróisis catalaíoch agus barrfheabhsú imoibrithe cosáin gealltanais do thráchtálú 5-HMF. De réir mar a leanann an taighde ar aghaidh, is dócha go dtiocfaidh 5-HMF chun cinn mar phríomhcheimiceach maidir le comhshó acmhainní in-athnuaite, ceimic ghlas, agus forbairt drugaí.

Má tá aon cheist agat faoi creosote nó réitigh cheimiceacha eile, bíodh leisce ort cuairt a thabhairt ar ár láithreán gréasáin nó déan teagmháil lenár bhfoireann ghairmiúil, beidh áthas orainn tacaíocht a thabhairt duit.

Tagairtí:

• Rosatella AA, Simeonov SP, Frade RFM, et al. 5-Hidroxymethylfurfural (HMF) mar ardán bloc tógála: Airíonna bitheolaíocha, sintéis agus feidhmeanna sintéiseacha[J]. Ceimic ghlas, 2011, 13(4): 754-793.https://doi.org/10.1039/C0GC00401D

• Ummartyotin S, Pechyen C. Straitéisí chun ábhair bhithbhunaithe a fhorbairt agus a chur chun feidhme mar acmhainní in-athnuaite éifeachtacha fuinnimh: Athbhreithniú cuimsitheach ar theicneolaíocht asaithe[J]. Athbhreithnithe ar Fhuinneamh In-athnuaite agus Inbhuanaithe, 2016, 62: 654-664.http://dx.doi.org/10.1016/j.rser.2016.04.066

• Samir A, Ashour FH, Hakim AAA, et al. Dul chun cinn le déanaí i bpolaiméirí in-bhithmhillte le haghaidh feidhmeanna inbhuanaithe[J]. Npj Díghrádú Ábhair, 2022, 6(1): 68.https://doi.org/10.1038/s41529-022-00277-7

• Rosenfeld C, Konnerth J, Sailer-Kronlachner W, et al. Staid reatha na forbartha dúshlánach ar scála suas ar tháirgeadh hidroxymethylfurfural[J]. ChemSusChem, 2020, 13(14): 3544-3564.doi.org/10.1002/cssc.202000581

• Fan W, Verrier C, Queneau Y, et al. 5-Hidroxymethylfurfural (HMF) i sintéis orgánach: athbhreithniú ar a fheidhmchláir le déanaí i leith ceimiceán mín[J]. Sintéis orgánach reatha, 2019, 16(4): 583-614.https://doi.org/10.2174/1570179416666190412164738