La biomasa, que consiste principalmente en aceite vegetal y lignocelulosa, es una de las fuentes sostenibles más potenciales de materias primas de carbono para combustibles de transporte y procesamiento químico de valor agregado.
La conversión catalítica de aceites vegetales/lignocelulosa y sus derivados relacionados ha adquirido un enfoque significativo en la valorización de la biomasa. Se han producido varios métodos complejos que involucran secado, hidrólisis, hidrogenación, oxidación, esterificación, éter, amina, Diels-Alder, condensación de Aldol, condensación de Knoevenagel y acetalización para la valorización de aceites vegetales/derivados de lignocelulosa en biocombustibles y productos químicos de valor agregado.
Específicamente, la acetalización se ha defendido como un método interesante en la valorización de la biomasa porque sirve tanto como un enfoque de protección para mejorar la selectividad del producto como una herramienta de síntesis para aditivos de combustible de acetal renovable. Un grupo de investigadores informó sobre los desarrollos recientes con respecto a la aplicación de la estrategia de acetilación en la valorización de la biomasa. Su investigación ha sido publicada en Química industrial y materiales. el 28 de junioy2023.
El desarrollo de estrategias eficaces y selectivas es fundamental para la valorización de los derivados del aceite vegetal/lignocelulosa. En esta revisión, discutimos sistemáticamente el progreso reciente en la aplicación de la estrategia de acetilación en la valorización de la biomasa. Los avances recientes en el desarrollo de sistemas catalíticos para la acetilación de compuestos furanoicos de base biológica y etilenglicol/glicerol se resumen y analizan sistemáticamente, con énfasis en la vía de reacción, la relación entre las estructuras del catalizador y su rendimiento, y el mecanismo de catálisis relevante. Además, se destaca la aplicación de una estrategia de acetilación para proteger los grupos/funciones carbonilo de la estructura del diol para mejorar la selectividad de los productos objetivo en la despolimerización de la lignina, la oxidación del 5-hidroximetilfurfural, la deshidratación del sorbitol y la hidrogenación de la xilosa. También proporcionamos una descripción general de los desafíos pendientes en esta área..
La acetilación, una reacción reversible bien conocida entre compuestos carbonílicos y alcoholes, generalmente requiere un aumento en uno de los reactivos para forzar la finalización de la acetilación reversible. Sin embargo, los estudios sobre la recuperación del exceso de reactivo después de la reacción son escasos. Además, la separación y purificación de acetales/cicloacetales merece mucha atención. Se espera que la corrección o el diseño de un sistema de reacción de dos fases adecuado para esta transformación recupere el exceso de sustrato y/o separe el producto de acetal..
Un acetal de cinco miembros (es decir, 1,3-dioxano) y un acetal de seis miembros (es decir, 1,3-dioxano) están disponibles a partir de los acetales de compuestos furánicos y glicerol. Sin embargo, lograr la síntesis selectiva de 1,3-dioxano o 1,3-dioxano sigue siendo un gran desafío. El diseño de catalizadores estructuralmente ajustables o la selección de disolventes adecuados puede brindar la oportunidad de lograr la síntesis selectiva de 1,3-dioxolano o 1,3-dioxano. Además, el uso de glicerol crudo, procedente de la producción de biodiésel, para la acetilación es más factible económicamente y debe investigarse el efecto de las impurezas en la reacción de acetilación..
Changzhi Li, Profesor, Instituto de Física Química de Dalian, Academia de Ciencias de China
Actualmente, los estudios disponibles para detallar los complejos mecanismos catalíticos de acetilación de compuestos furanoicos y etilenglicol/glicerol son muy escasos. Por lo tanto, se debe dedicar más esfuerzo a la comprensión fundamental del mecanismo de catálisis a través del cálculo de la teoría funcional de la densidad y las mediciones espectrales in situ.
La síntesis de un solo producto con alta selectividad durante la valorización de derivados de biomasa es muy desafiante debido a la presencia de múltiples grupos funcionales (p. ej., C = O, C = C y CO) en las partículas de biomasa. Aprovechando el hecho de que la acetilación es una reacción reversible y los acetales/ciclobloques formados son estables/de baja reactividad en medios base, la acetilación como estrategia de protección del grupo carbonilo merece una mayor promoción en la valorización de la biomasa, como la hidrogenación exclusiva de C=C en múltiples compuestos Las funciones son de base biológica dejando el grupo C=O sin reducir. En esta revisión, nuestro objetivo principal es brindar a los lectores los avances de investigación más recientes, precisos y oportunos sobre la aplicación de la estrategia de acetilación en la valorización de la biomasa..
Changzhi Li, Profesor, Instituto de Física Química de Dalian, Academia de Ciencias de China
El grupo de estudio estaba formado por Jian He, Li Bai, Huazhong Yu y Shima Liu de la Universidad de Jishu en China; y Qian Qiang, Wentao Su y Changzhi Li del Instituto de Física Química de Dalian, Academia china de ciencias.
Este trabajo cuenta con el apoyo financiero del Programa Nacional de Investigación y Desarrollo Clave de China, la Fundación Nacional de Ciencias Naturales de China y la Fundación Provincial de Ciencias Naturales de Hunan de China.
Referencia de la revista:
él, c. y otros. (2023) Estrategia de acetilación en valorización de biomasa: una revisión. Química y materiales industriales.. dx.doi.org/10.1039/D3IM00050H.
fuente: https://english.cas.cn/
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