Os cientistas descobriram um novo método para sintetizar furan-2, Ácido 5-dicarboxílico (FDCA) em um alto rendimento a partir de um derivado de glicose de celulose vegetal não alimentar, pavimentando o caminho para a substituição do ácido tereftálico derivado do petróleo por biomateriais em aplicações de garrafas plásticas.

A indústria química está sob pressão para estabelecer procedimentos químicos com eficiência energética que não gerem subprodutos, e usando recursos renováveis ​​sempre que possível. Os cientistas acreditam que se os recursos de plantas não alimentares podem ser usados ​​sem sobrecarregar o meio ambiente, ajudará a sustentar os sistemas sociais existentes.

Foi relatado que vários polímeros úteis podem ser sintetizados a partir de 5- (hidroximetil) furfural (HMF), o biomaterial utilizado neste estudo. Um alto rendimento de FDCA pode ser obtido quando o HMF é oxidado em uma solução diluída com 2% de peso (por cento em peso) com vários catalisadores de metal com suporte. Contudo, um grande obstáculo para a aplicação industrial reside no uso de uma solução concentrada de 10-20 por cento em peso, que é essencial para uma produção eficiente e escalonável de FDCA na indústria química. Quando o HMF foi simplesmente oxidado em uma solução concentrada (10 por cento em peso), o rendimento FDCA foi de apenas cerca de 30 por cento, e uma grande quantidade de subprodutos sólidos foi formada simultaneamente. Isso se deve a reações colaterais complexas induzidas pelo próprio HMF.

No estudo publicado em Angewandte Chemie International Edition , uma equipe de pesquisa Japão-Holanda liderada pelo professor associado Kiyotaka Nakajima na Hokkaido University e o professor Emiel JM Hensen na Eindhoven University of Technology conseguiu suprimir as reações colaterais e produzir FDCA com altos rendimentos de soluções concentradas de HMF (10 ~ 20 por cento em peso) sem - formação de produtos. Especificamente, eles primeiro acetalizaram HMF com 1, 3-propanodiol para proteger grupos formil indutores de subprodutos e, em seguida, oxidar HMF-acetal com um catalisador de Au com suporte.

Cerca de 80 por cento de 1, O 3-propanodiol usado para proteger os grupos formil pode ser reutilizado nas reações subsequentes. Além disso, a melhoria drástica na concentração do substrato reduz a quantidade de solventes usados ​​no processo de produção. Kiyotaka Nakajima diz "É significativo que nosso método possa reduzir o consumo total de energia necessário para processos complexos de processamento para isolar o produto de reação."

“Esses resultados representam um avanço significativo em relação ao estado da arte atual, superando uma limitação inerente da oxidação de HMF a um monômero importante para a produção de biopolímero. O controle da reatividade do grupo formil pode abrir a porta para a produção de produtos químicos básicos a partir de biomateriais à base de açúcar, "diz Kiyotaka Nakajima. Este estudo foi realizado em conjunto com a Mitsubishi Chemical Corporation.

Os cientistas descobriram um novo método para sintetizar furan-2, Ácido 5-dicarboxílico (FDCA) em um alto rendimento a partir de um derivado de glicose de celulose vegetal não alimentar, pavimentando o caminho para a substituição do ácido tereftálico derivado do petróleo por biomateriais em aplicações de garrafas plásticas.

A indústria química está sob pressão para estabelecer procedimentos químicos com eficiência energética que não gerem subprodutos, e usando recursos renováveis ​​sempre que possível. Os cientistas acreditam que se os recursos de plantas não alimentares podem ser usados ​​sem sobrecarregar o meio ambiente, ajudará a sustentar os sistemas sociais existentes.

Foi relatado que vários polímeros úteis podem ser sintetizados a partir de 5- (hidroximetil) furfural (HMF), o biomaterial utilizado neste estudo. Um alto rendimento de FDCA pode ser obtido quando o HMF é oxidado em uma solução diluída com 2% de peso (por cento em peso) com vários catalisadores de metal com suporte. Contudo, um grande obstáculo para a aplicação industrial reside no uso de uma solução concentrada de 10-20 por cento em peso, que é essencial para uma produção eficiente e escalonável de FDCA na indústria química. Quando o HMF foi simplesmente oxidado em uma solução concentrada (10 por cento em peso), o rendimento FDCA foi de apenas cerca de 30 por cento, e uma grande quantidade de subprodutos sólidos foi formada simultaneamente. Isso se deve a reações colaterais complexas induzidas pelo próprio HMF.

No estudo publicado em Angewandte Chemie International Edition , uma equipe de pesquisa Japão-Holanda liderada pelo professor associado Kiyotaka Nakajima na Hokkaido University e o professor Emiel JM Hensen na Eindhove University of Technology conseguiu suprimir as reações colaterais e produzir FDCA com altos rendimentos de soluções concentradas de HMF (10 ~ 20 por cento em peso) sem - formação de produtos. Especificamente, eles primeiro acetalizaram HMF com 1, 3-propanodiol para proteger grupos formil indutores de subprodutos e, em seguida, oxidar HMF-acetal com um catalisador de Au com suporte.

Cerca de 80 por cento de 1, O 3-propanodiol usado para proteger os grupos formil pode ser reutilizado nas reações subsequentes. Além disso, a melhoria drástica na concentração do substrato reduz a quantidade de solventes usados ​​no processo de produção. Kiyotaka Nakajima diz "É significativo que nosso método possa reduzir o consumo total de energia necessário para processos complexos de processamento para isolar o produto de reação."

“Esses resultados representam um avanço significativo em relação ao estado da arte atual, superando uma limitação inerente da oxidação de HMF a um monômero importante para a produção de biopolímero. O controle da reatividade do grupo formil pode abrir a porta para a produção de produtos químicos básicos a partir de biomateriais à base de açúcar, "diz Kiyotaka Nakajima. Este estudo foi realizado em conjunto com a Mitsubishi Chemical Corporation.