Magyar Tudomá • 2010 03 • Horváth István Tamá
›› GAMMA VALEROLAKTON, УСТОЙЧИВАТА ХИМИЧЕСКА ПРОМИШЛЕНОСТ
Въпреки че 170 000 милиона тона биомаса се произвеждат на Земята всяка година в резултат на фотосинтеза, в момента се използват само около 3% от това. В същото време нараства интересът към рециклируемите ресурси, тъй като много монозахариди се превръщат в монозахариди от индустриално важни съединения на основата на биомаса, целулоза, нишесте или други полизахариди. Важно е да се отбележи, че традиционните суровини (въглища, нефт, природен газ) са триизмерни, т.е. площадката е обширна. Поради това те се съхраняват в големи количества на малки места. От друга страна, земеделските насаждения се разширяват в две посоки, така че едно и също количество суровина може да бъде произведено на много по-голяма площ. Суровините от растителен произход имат непрекъснат характер и са достъпни само за определена част от годината. Промишленото производство и търсенето, от друга страна, са непрекъснати във времето и не е възможно предлагането на суровини да зависи от сезона и времето. Друг проблем е, че значителна част от суровините от растителен произход са и суровините на хранителната промишленост, така че използването им - например поради внезапен растеж - може да предизвика затруднения в снабдяването с храни (2007).
Тъй като последните петдесет години показаха, че подходяща течност, като петрола, може да служи както като източник на енергия, така и като суровина за съединения на основата на въглерод, бъдещата химическа индустрия също трябва да се основава на нова устойчива течност. За течности и не газообразни или твърди материали, тъй като това е най-лесно да се съхранява и транспортира.
Идеалният устойчив флуид е подходящ както за производство на енергия, така и за производство на продукти на основата на въглерод. Той може да бъде произведен от суровини от растителен произход и може лесно и безопасно да се съхранява и транспортира в големи количества. Той има ниска точка на топене (да се използва в студено време), висока точка на кипене (да се използва при топло време и ниски емисии) и има характерна и лесно разпознаваема миризма или мирис (за да стане лесно забележим). във вода (поради естествено разлагане) и, ако е възможно, не трябва да реагира лесно с вода и кислород. Не на последно място е важно да не се смесват химически няколко съединения, тъй като концентрацията на дадено съединение е много по-лесна за измерване, контрол и регулиране, отколкото може да се направи със смес от съединения (Horváth et al., 2008). Стаята може да бъде изложена на течности (Маса 1) може би физическите и химичните свойства на гама-валеролактон (GVL) са най-подходящи за устойчивост (Horváth et al., 2008).
Важно е да се отбележи, че GVL се среща в плодовете, има приятен аромат и често се използва като добавка в хранителната индустрия. Експериментално показахме, че парното налягане на GVL е значително по-ниско от това на другите възможни течности. Ако GVL се хидролизират лесно в присъствието на вода, образуваната гама-хидроксипентанова киселина може да причини проблеми с корозията по време на съхранение и транспорт. За щастие това не трябва да се има предвид, тъй като може да се докаже чрез GC-MS метод, че гама-хидроксипентанова киселина не се образува в присъствието на вода дори след месеци и дори обратима хидролиза на GVL не се открива при 60 g, ако 18 G oC се разбърква. Ние също така показахме, че GVL не образува пероксиди под въздуха, в затворено стъкло, когато светлината е изключена, така че може да се съхранява безопасно за дълго време и да се транспортира на големи разстояния (Horváth et al., 2008).
Хидрогенирането на захароза във воден разтвор беше изследвано в присъствието на каталитичната система H2SO4-RuCl3-NaI-P [m-SO3Na-C6H4] 3. Докато D-сорбитолът се използва в разтвор на сярна киселина, левулинова киселина, мравчена киселина и гама-валеролактон се образуват в по-плътна кисела среда (HCl или H2SO4) среда (Mehdi et al., 2003). Също така показахме, че този катализатор може да се използва за получаване на гама-валеролактон от левулинова киселина със 100% конверсия (Mehdi et al., 2008). В литературата няма пример, че левулиновата киселина може да се хидрира до гама-валеролактон чрез трансферно хидрогениране при хомогенни каталитични условия. Значението на трансферното хидрогениране се крие във факта, че вместо водород в газообразно състояние, други молекули донори на водород служат като източници на водород. Такъв донор на водород може да бъде мравчена киселина или нейната натриева сол. Мравчена киселина е продукт на левулинова киселина, образувана по време на дехидратацията на захарозата. По този начин, чрез трансферно хидрогениране, левулиновата киселина от въглехидратите може да бъде хидрогенирана с мравчена киселина, образувана от същия въглехидрат. В присъствието на катализатора 6C6) Ru (bpy) H2O> 4 2-> беше възможно да се превърне левулинова киселина, за да се образува гама-валеролактон чрез хомогенно трансферно хидрогениране с 50% добив (Mehdi et al., 2008).