Uvod

5-Хидроксиметилфурфурал (5-ХМФ) је обећавајуће органско једињење добијено из обновљивих извора, које добија значајну пажњу у зеленој хемији и одрживом развоју. Као важан хемијски интермедијер, 5-ХМФ има огроман потенцијал у производњи енергије, фармацеутском развоју и синтези материјала високих перформанси. Овај чланак истражује основна својства, методе синтезе и индустријску примену 5-ХМФ, истовремено пружајући увид у његове будуће изгледе у различитим индустријама.

Основна својства и синтеза 5-хидроксиметилфурфурала

5-ХМФ има хемијску формулу Ц6Х6О3 и припада класи ароматичних алдехида. Поседује високу хемијску реактивност због своје алдехидне групе и структуре ароматичног прстена. Његова тачка топљења је 132°Ц, са тачком кључања од 276°Ц, и растворљив је у многим растварачима, што га чини разноврсним хемијским интермедијером.

Примарне методе синтезе за 5-ХМФ укључују реакције дехидратације шећера као што су глукоза и фруктоза или каталитичку конверзију из лигноцелулозне биомасе. Према Росателла ет ал. (2011), оптимизација катализатора и реакционих услова је кључна за побољшање приноса и ефикасности производње 5-ХМФ. Иако је синтеза у лабораторијским размерама направила значајан напредак, остају изазови у повећању производње због питања као што су стабилност катализатора и трошкови производње.

Примена 5-хидроксиметилфурфурала у енергетском сектору

У енергетском сектору, 5-ХМФ се сматра вредним обновљивим ресурсом. Може се трансформисати у различите облике енергије као што су биодизел и алкохоли. Према Уммартиотин и Пецхиен (2016), 5-ХМФ се може претворити у 2,5-фурандикарбоксилну киселину (ФДЦА), кључни грађевински блок за биопластику, која има растућу потражњу на тржишту.

Штавише, 5-ХМФ се може подвргнути хидрогенацији да би се произвео етанол или друга биогорива, нудећи одрживу алтернативу традиционалним фосилним горивима. Комбинација 5-ХМФ и технологија конверзије биомасе представља прилику за унапређење економије са ниским садржајем угљеника и развој обновљиве енергије.

5-Хидрокиметхилфурфурал ин Пхармацеутицал Девелопмент

5-ХМФ такође показује велики потенцијал у фармацеутским применама. Његови деривати показују значајну биоактивност, укључујући антиинфламаторна и антиканцерогена својства. Фан ет ал. (2019) су известили да деривати 5-ХМФ показују одличну цитотоксичност и антиканцерогене ефекте, посебно у лечењу канцера и неуродегенеративних болести, показујући велико обећање као терапеутски агенси.

Деривати 5-ХМФ имају јак афинитет за интеракцију са биолошким макромолекулима као што су протеини и ДНК, што их чини идеалним кандидатима за терапије усмерене на лекове. Уз даља истраживања, 5-ХМФ би могао постати кључна компонента у развоју нових фармацеутских третмана.

Примене 5-хидроксиметилфурфурала у материјалима високих перформанси

У области материјала високих перформанси, 5-ХМФ има значајно обећање. Са повећањем еколошких прописа, потражња за материјалима на бази био је у порасту. 5-ХМФ се може користити за синтетизацију биоразградиве пластике као што су полимлечна киселина (ПЛА) и поливинил алкохол (ПВА), који се широко користе у амбалажи, пољопривреди и медицинској примени.

Према Самиру и др. (2022), 5-ХМФ се не користи само у производњи биоразградиве пластике, већ такође игра кључну улогу у премазима високих перформанси, лепковима и композитним материјалима. Ови материјали помажу у смањењу зависности од производа на бази нафте, промовишући развој циркуларне економије и одрживе производне праксе.

Тржишни изгледи и изазови

Тржишни изгледи за 5-ХМФ су обећавајући, посебно у енергетској, фармацеутској индустрији и индустрији материјала. Као што су приметили Росенфелд ет ал. (2020), са сталним напретком у производној технологији, очекује се да 5-ХМФ постане централна компонента у индустрији хемикалија на бази биологије. Међутим, остаје неколико изазова у његовој комерцијализацији, првенствено у контроли трошкова производње и обезбеђивању стабилности катализатора.

Да би се покренуло широко усвајање 5-ХМФ, будућа истраживања би требало да се фокусирају на смањење трошкова производње, повећање ефикасности катализатора и побољшање стабилности реакције. Штавише, обезбеђивање економске и еколошке одрживости производног процеса биће од кључног значаја за његов дугорочни успех у индустријској примени.

Zakljucak

5-Хидроксиметилфурфурал (5-ХМФ) је свестран и зелени хемијски интермедијер са широком применом у различитим индустријама, укључујући енергетику, фармацеутске производе и материјале високих перформанси. Како глобална потражња за одрживим решењима расте, 5-ХМФ је спреман да игра кључну улогу у покретању нискоугљеничних економија и зелене хемије. Док изазови у производњи великих размера остају, технолошки напредак у каталитичким процесима и оптимизацији реакција нуде обећавајуће путеве за комерцијализацију 5-ХМФ-а. Како се истраживања настављају, 5-ХМФ ће се вероватно појавити као кључна хемикалија у конверзији обновљивих ресурса, зеленој хемији и развоју лекова.

Ако имате било каквих питања о креозоту или другим хемијским растворима, слободно посетите наш   или контактирајте наш професионални тим, бићемо срећни да вам пружимо подршку.

Референце:

• Росателла АА, Симеонов СП, Фраде РФМ, ет ал. 5-Хидроксиметилфурфурал (ХМФ) као градивна платформа: биолошка својства, синтеза и синтетичке примене [Ј]. Зелена хемија, 2011, 13(4): 754-793.https://doi.org/10.1039/C0GC00401D

• Уммартиотин С, Пецхиен Ц. Стратегије за развој и имплементацију материјала на бази биологије као ефикасних обновљивих извора енергије: Свеобухватан преглед технологије адсорбента [Ј]. Реневабле анд Сустаинабле Енерги Ревиевс, 2016, 62: 654-664.http://dx.doi.org/10.1016/j.rser.2016.04.066

• Самир А, Асхоур ФХ, Хаким ААА, ет ал. Недавни напредак у биоразградивим полимерима за одрживе примене[Ј]. Нпј Материалс Деградатион, 2022, 6(1): 68.https://doi.org/10.1038/s41529-022-00277-7

• Росенфелд Ц, Коннертх Ј, Саилер-Кронлацхнер В, ет ал. Тренутна ситуација изазовног развоја производње хидроксиметилфурфурала[Ј]. ЦхемСусЦхем, 2020, 13(14): 3544-3564.дои.орг/10.1002/цссц.202000581

• Fан В, Верриер Ц, Куенеау И, ет ал. 5-Хидроксиметилфурфурал (ХМФ) у органској синтези: преглед његове недавне примене према финим хемикалијама [Ј]. Актуелна органска синтеза, 2019, 16(4): 583-614.https://doi.org/10.2174/1570179416666190412164738