กระบวนการผลิตกรด 2, 5- Furandicarboxylic (FDCA) โดยวิธีออกซิเดชันทางเคมี

กรด 2,5-ฟูรันดิคาร์บอกซิลิก (FDCA) เป็นสารประกอบแพลตฟอร์มชีวภาพที่เกิดขึ้นใหม่ในการพัฒนาที่กำลังเฟื่องฟูในด้านเคมีสีเขียวและวัสดุศาสตร์ เป็นสารทดแทนสีเขียวสำหรับกรดเทเรฟทาลิก (PTA) FDCA สืบทอดคุณสมบัติอันดีเยี่ยมของ PTA ยังทำให้วัสดุมีคุณสมบัติใหม่ในการทำซ้ำและความสามารถในการย่อยสลายทางชีวภาพ วิธีออกซิเดชันทางเคมีซึ่งเป็นวิธีสำคัญในการเตรียม FDCA ได้รับความสนใจอย่างมากเนื่องจากมีประสิทธิภาพและสามารถควบคุมได้สูง

1. แกนหลักของการเตรียม FDCA โดยวิธีการออกซิเดชันทางเคมีคือการใช้สารออกซิแดนท์เพื่อออกซิไดซ์ตัวกลางสำคัญ 5-Hydroxymethylfurfural (HMF) ให้เป็น FDCA ภายใต้การกระทำของตัวเร่งปฏิกิริยา ในกระบวนการนี้ การเลือกสารออกซิแดนท์ การออกแบบตัวเร่งปฏิกิริยา และการปรับสภาวะปฏิกิริยาให้เหมาะสมเป็นปัจจัยสำคัญที่กำหนดผลผลิต ความสามารถในการเลือกสรร และต้นทุน

2. ในวิธีการออกซิเดชันทางเคมี สารออกซิไดซ์ที่ใช้กันทั่วไป ได้แก่ ออกซิเจน ไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ โพแทสเซียมเปอร์แมงกาเนต ฯลฯ ออกซิเจนในฐานะที่เป็นสารออกซิแดนท์ที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมและประหยัด มีข้อได้เปรียบที่สำคัญในการผลิตทางอุตสาหกรรม เนื่องจากความสามารถในการออกซิไดซ์ของออกซิเจนค่อนข้างอ่อนแอ จึงมักจะต้องใช้ร่วมกับตัวเร่งปฏิกิริยาที่มีประสิทธิภาพเพื่อให้การแปลง HMF เป็น FDCA มีประสิทธิภาพ

3. ตัวเร่งปฏิกิริยามีบทบาทสำคัญในวิธีการออกซิเดชันทางเคมี พวกเขาสามารถลดพลังงานกระตุ้นของปฏิกิริยาออกซิเดชันและเพิ่มอัตราการเกิดปฏิกิริยา พวกเขายังสามารถคัดเลือกส่งเสริมการก่อตัวของผลิตภัณฑ์เป้าหมายและยับยั้งการก่อตัวของผลพลอยได้ ซึ่งจะช่วยปรับปรุงคุณภาพของผลิตภัณฑ์ หัวกะทิและความบริสุทธิ์ ปัจจุบัน นักวิจัยได้พัฒนาตัวเร่งปฏิกิริยาที่หลากหลายสำหรับการเตรียม FDCA รวมถึงออกไซด์ของโลหะ (เช่นวานาเดียม โมลิบดีนัม ทังสเตนออกไซด์) ตัวเร่งปฏิกิริยาโลหะมีตระกูล (เช่นแพลทินัม แพลเลเดียม รูทีเนียม ฯลฯ) และตัวเร่งปฏิกิริยาที่ไม่ใช่โลหะ (เช่น ในฐานะตัวเร่งปฏิกิริยาที่มีคาร์บอน) ตัวเร่งปฏิกิริยาเหล่านี้มีลักษณะเฉพาะของตัวเองและแสดงคุณสมบัติตัวเร่งปฏิกิริยาที่แตกต่างกันภายใต้สภาวะการทำปฏิกิริยาที่แตกต่างกัน

4. นอกเหนือจากการเลือกสารออกซิแดนท์และตัวเร่งปฏิกิริยาแล้ว การปรับสภาวะปฏิกิริยาให้เหมาะสมยังเป็นกุญแจสำคัญในการบรรลุการเตรียม FDCA ที่มีประสิทธิภาพ ซึ่งรวมถึงการควบคุมอุณหภูมิของปฏิกิริยา ความดัน การเลือกตัวทำละลาย และเวลาในการทำปฏิกิริยา ด้วยการปรับพารามิเตอร์เหล่านี้อย่างเป็นระบบ คุณจะสามารถเพิ่มผลผลิตและความสามารถในการเลือกสรรของ FDCA ได้สูงสุด ในขณะเดียวกันก็ลดต้นทุนการผลิตและการใช้พลังงาน