Los científicos han descubierto un método novedoso para sintetizar furano-2, Ácido 5-dicarboxílico (FDCA) en un alto rendimiento a partir de un derivado de glucosa de celulosa vegetal no alimentaria, allanando el camino para reemplazar el ácido tereftálico derivado del petróleo con biomateriales en aplicaciones de botellas de plástico.

La industria química está bajo presión para establecer procedimientos químicos energéticamente eficientes que no generen subproductos, y el uso de recursos renovables siempre que sea posible. Los científicos creen que si los recursos de plantas no alimentarias se pueden utilizar sin poner una carga para el medio ambiente, ayudará a sostener los sistemas sociales existentes.

Se ha informado que se pueden sintetizar varios polímeros útiles a partir de 5- (hidroximetil) furfural (HMF), el biomaterial utilizado en este estudio. Se puede obtener un alto rendimiento de FDCA cuando el HMF se oxida en una solución diluida al 2 por ciento en peso (por ciento en peso) con varios catalizadores metálicos soportados. Sin embargo, Un obstáculo importante para la aplicación industrial radica en el uso de una solución concentrada del 10 al 20 por ciento en peso, que es esencial para la producción eficiente y escalable de FDCA en la industria química. Cuando el HMF simplemente se oxidó en una solución concentrada (10 por ciento en peso), el rendimiento de FDCA fue solo alrededor del 30 por ciento, y se formó simultáneamente una gran cantidad de subproductos sólidos. Esto se debe a reacciones secundarias complejas inducidas por el propio HMF.

En el estudio publicado en Edición internacional Angewandte Chemie , un equipo de investigación Japón-Holanda dirigido por el profesor asociado Kiyotaka Nakajima en la Universidad de Hokkaido y el profesor Emiel JM Hensen en la Universidad de Tecnología de Eindhoven logró suprimir las reacciones secundarias y producir FDCA con altos rendimientos a partir de soluciones concentradas de HMF (10 ~ 20 por ciento en peso) sin -formación de productos. Específicamente, primero acetalizaron HMF con 1, 3-propanodiol para proteger los grupos formilo inductores de subproductos y luego oxidó HMF-acetal con un catalizador de Au soportado.

Aproximadamente el 80 por ciento de 1, El 3-propanodiol utilizado para proteger los grupos formilo se puede reutilizar para las reacciones posteriores. Además, La mejora drástica en la concentración del sustrato reduce la cantidad de solventes utilizados en el proceso de producción. Kiyotaka Nakajima dice:"Es significativo que nuestro método pueda reducir el consumo total de energía requerido para los complejos procesos de procesamiento para aislar el producto de reacción".

"Estos resultados representan un avance significativo sobre el estado actual de la técnica, superando una limitación inherente de la oxidación de HMF a un monómero importante para la producción de biopolímeros. El control de la reactividad del grupo formilo podría abrir la puerta a la producción de productos químicos básicos a partir de biomateriales a base de azúcar, ", dice Kiyotaka Nakajima. Este estudio se llevó a cabo en conjunto con Mitsubishi Chemical Corporation.

Los científicos han descubierto un método novedoso para sintetizar furano-2, Ácido 5-dicarboxílico (FDCA) en un alto rendimiento a partir de un derivado de glucosa de celulosa vegetal no alimentaria, allanando el camino para reemplazar el ácido tereftálico derivado del petróleo con biomateriales en aplicaciones de botellas de plástico.

La industria química está bajo presión para establecer procedimientos químicos energéticamente eficientes que no generen subproductos, y el uso de recursos renovables siempre que sea posible. Los científicos creen que si los recursos de plantas no alimentarias se pueden utilizar sin poner una carga para el medio ambiente, ayudará a sostener los sistemas sociales existentes.

Se ha informado que se pueden sintetizar varios polímeros útiles a partir de 5- (hidroximetil) furfural (HMF), el biomaterial utilizado en este estudio. Se puede obtener un alto rendimiento de FDCA cuando el HMF se oxida en una solución diluida al 2 por ciento en peso (por ciento en peso) con varios catalizadores metálicos soportados. Sin embargo, Un obstáculo importante para la aplicación industrial radica en el uso de una solución concentrada del 10 al 20 por ciento en peso, que es esencial para la producción eficiente y escalable de FDCA en la industria química. Cuando el HMF simplemente se oxidó en una solución concentrada (10 por ciento en peso), el rendimiento de FDCA fue solo alrededor del 30 por ciento, y se formó simultáneamente una gran cantidad de subproductos sólidos. Esto se debe a reacciones secundarias complejas inducidas por el propio HMF.

En el estudio publicado en Edición internacional Angewandte Chemie , un equipo de investigación Japón-Holanda dirigido por el profesor asociado Kiyotaka Nakajima en la Universidad de Hokkaido y el profesor Emiel JM Hensen en la Universidad de Tecnología de Eindhove logró suprimir las reacciones secundarias y producir FDCA con altos rendimientos a partir de soluciones concentradas de HMF (10 ~ 20 por ciento en peso) sin -formación de productos. Específicamente, primero acetalizaron HMF con 1, 3-propanodiol para proteger los grupos formilo inductores de subproductos y luego oxidó HMF-acetal con un catalizador de Au soportado.

Aproximadamente el 80 por ciento de 1, El 3-propanodiol utilizado para proteger los grupos formilo se puede reutilizar para las reacciones posteriores. Además, La mejora drástica en la concentración del sustrato reduce la cantidad de solventes utilizados en el proceso de producción. Kiyotaka Nakajima dice:"Es significativo que nuestro método pueda reducir el consumo total de energía requerido para los complejos procesos de procesamiento para aislar el producto de reacción".

"Estos resultados representan un avance significativo sobre el estado actual de la técnica, superando una limitación inherente de la oxidación de HMF a un monómero importante para la producción de biopolímeros. El control de la reactividad del grupo formilo podría abrir la puerta a la producción de productos químicos básicos a partir de biomateriales a base de azúcar, ", dice Kiyotaka Nakajima. Este estudio se llevó a cabo en conjunto con Mitsubishi Chemical Corporation.