Превращение целлюлозы в 5-гидроксиметилфурфураль представляет собой
трехстадийный процесс. Он включает в себя гидролиз целлюлозы до глюкозы,
изомеризацию глюкозы до фруктозы и дегидратацию фруктозы до
5-гидроксиметилфурфураля. Самым сложным в процессе является преобразование глюкозы в фруктозу, это невозможно сделать без катализатора. Для
решения проблемы исследователи использовали фенилборную кислоту в
комбинации с хлоридом магния и минеральными кислотами, получив при этом
5-гидроксиметилфурфураль с выходом 54%, этот выход сравним с выходом
5-гидроксиметилфурфураля, который можно достичь с помощью
металлокомплексных катализаторов. Сама по себе фенилборная кислота
проявляет каталитическую активность, однако эффективность каталитической
системы увеличивается в присутствии хлорида магния и минеральных
кислот.
Несмотря на то, что для высокой конверсии целлюлозы нужна
значительная загрузка фенилбороната, катализатор может быть
регенерирован просто за счет добавления воды, что позволяет
экстрагировать фенилбороновую кислоту и хлорид магния, при этом
каталитическая активность системы борорганического соединения
сохраняется.
Для проверки эффективности метода в качестве источника целлюлозы
исследователи использовали хлопок, бумажные полотенца и газеты. Выход
5-гидроксиметилфурфураля колебался в пределах 18-40%, в зависимости от
степени чистоты целлюлозы. Рэйнс отмечает, что хотя в этом случае выходы
5-гидроксиметилфурфураля был чуть ниже, результаты показывают, что
новый метод может применяться для переработки обычных бытовых отходов в
биотопливо и другие полезные вещества.
Фукуока, директор центра исследования
каталитических процессов из Университета Хоккайдо считает, что главное преимущество метода менее токсичные органокатализаторы, по сравнению с токсичными солями хрома, которые ранее применялись для получения 5-гидроксиметилфурфураль из целлюлозы.
|
