Processo di produzione dell'acido 2,5-furandicarbossilico (FDCA) mediante metodo di ossidazione chimica

Acido 2,5-furandicarbossilico (FDCA) è un composto piattaforma emergente a base biologica nel boom dello sviluppo della chimica verde e della scienza dei materiali. È un sostituto verde dell'acido tereftalico (PTA). FDCA eredita le eccellenti proprietà del PTA. , conferisce inoltre al materiale nuove proprietà di riproducibilità e biodegradabilità. Tra questi, il metodo di ossidazione chimica, come metodo importante per preparare l'FDCA, ha attirato molta attenzione grazie alla sua elevata efficienza e controllabilità.

1. Il nucleo della preparazione dell'FDCA mediante il metodo di ossidazione chimica consiste nell'utilizzare un ossidante per ossidare l'intermedio chiave 5-idrossimetilfurfurale (HMF) in FDCA sotto l'azione di un catalizzatore. In questo processo, la selezione dell'ossidante, la progettazione del catalizzatore e l'ottimizzazione delle condizioni di reazione sono fattori chiave che determinano resa, selettività e costo.

2. Nei metodi di ossidazione chimica, gli ossidanti comunemente usati includono ossigeno, perossido di idrogeno, permanganato di potassio, ecc. L'ossigeno, come ossidante ecologico ed economico, presenta vantaggi significativi nella produzione industriale. Poiché la capacità ossidante dell'ossigeno è relativamente debole, di solito deve essere utilizzato insieme a un catalizzatore efficiente per ottenere una conversione efficiente dell'HMF in FDCA.

3. I catalizzatori svolgono un ruolo vitale nei metodi di ossidazione chimica. Possono ridurre l'energia di attivazione della reazione di ossidazione e aumentare la velocità di reazione. Possono anche promuovere selettivamente la formazione di prodotti target e inibire la formazione di sottoprodotti, migliorando così la qualità del prodotto. selettività e purezza. Attualmente, i ricercatori hanno sviluppato una varietà di catalizzatori per la preparazione di FDCA, inclusi ossidi metallici (come vanadio, molibdeno, ossidi di tungsteno), catalizzatori di metalli nobili (come platino, palladio, rutenio, ecc.) e catalizzatori non metallici (come come catalizzatori a base di carbonio), questi catalizzatori hanno caratteristiche proprie e mostrano proprietà catalitiche diverse in diverse condizioni di reazione.

4. Oltre alla selezione di ossidanti e catalizzatori, anche l'ottimizzazione delle condizioni di reazione è la chiave per ottenere una preparazione efficiente dell'FDCA. Ciò include il controllo di fattori quali la temperatura di reazione, la pressione, la selezione del solvente e il tempo di reazione. Regolando sistematicamente questi parametri, la resa e la selettività dell'FDCA possono essere massimizzate riducendo i costi di produzione e il consumo energetico.