Description
Hydroxyméthylfurfural / HMF CAS 67-47-0
Le 5-hydroxyméthylfurfural est une matière première chimique importante. Il contient un groupe aldéhyde et un groupe hydroxyméthyle dans sa molécule et peut être utilisé pour la synthèse de nombreux composés utiles et de nouveaux matériaux polymères, y compris des produits pharmaceutiques, des plastiques résineux, des additifs pour carburant diesel, etc., par hydrogénation, déshydrogénation oxydative, estérification, halogénation, polymérisation, hydrolyse et autres réactions chimiques. En particulier, les polyesters PEF d'origine biologique basés sur l'acide furanedicarboxylique ont démontré de nombreuses propriétés supérieures à celles du PET (polyéthylène téréphtalate) d'origine pétrolière.
Standard
| Objet | Spécifications |
| Apparence | Solide brun et jaune |
| Point de fusion | 28-34 °C |
| Point d'ébullition | 114-116 °C à 1mm Hg |
| Densité | 1,243g/mL à 25 °C |
Application :
Il peut être utilisé dans les emballages plastiques dégradables, les matériaux fonctionnels spéciaux, les tensioactifs, les arômes et parfums et d'autres industries chimiques ou pharmaceutiques.
Package:25kgs/tambour
Stockage :
Sensible à l'air, à la lumière et à la chaleur, il absorbe fortement l'humidité.
Scellé et stocké à basse température (<0 ℃).
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Progrès de la recherche sur l'application des catalyseurs à la protection de l'environnement
1. Définition des catalyseurs de protection de l'environnement Les catalyseurs de protection de l'environnement désignent les catalyseurs utilisés pour protéger et améliorer le milieu environnant en traitant les substances toxiques et dangereuses de manière directe ou indirecte, en les rendant inoffensives ou en les réduisant afin de protéger et d'améliorer le milieu environnant. Les catalyseurs de protection de l'environnement peuvent être considérés comme tous les catalyseurs bénéfiques à la protection de l'environnement au sens large, y compris les processus de synthèse catalytique qui ne veulent pas ou ne produisent pas de sous-produits nocifs ; au sens étroit, il s'agit des types de catalyseurs impliqués dans l'amélioration de l'effet de serre, l'appauvrissement de la couche d'ozone, l'élargissement du champ d'application des pluies acides et la pollution des masses d'eau. Les catalyseurs environnementaux sont divisés en catalyseurs directs et indirects. Par exemple, le catalyseur utilisé pour éliminer les oxydes d'azote (NOX) des gaz d'échappement appartient à la catégorie des catalyseurs directs, tandis que le catalyseur utilisé pour inhiber la production de NOX dans le processus de combustion appartient à la catégorie des catalyseurs indirects.
2.1 Catalyseurs pour les véhicules à mélange pauvre Lorsque les moteurs diesel fonctionnent en mélange pauvre, le rapport air/carburant (rapport air/carburant) des moteurs à essence est supérieur à 17:1, voire plus. À ce moment-là, la puissance du moteur peut être considérablement améliorée, ce qui réduit les émissions de CO, d'hydrocarbures et de CO2, mais les émissions de NOx augmentent considérablement. Pour les catalyseurs à métaux précieux à trois effets actuellement en vogue, un rapport air-carburant aussi élevé dépasse la plage de fonctionnement normale et ne permet donc pas d'améliorer efficacement la réduction des NOx. Par conséquent, il convient de développer de nouveaux catalyseurs automobiles capables d'améliorer la conversion des NOx dans des conditions de mélange pauvre, et la réduction catalytique des NOx dans des conditions de mélange pauvre a suscité l'intérêt des chercheurs. Une fois que ce catalyseur aura fait l'objet de recherches fructueuses, il sera largement utilisé dans les véhicules équipés de moteurs diesel et de moteurs à essence pauvres en pétrole.
2.2 Recherche sur la désulfuration des gaz de combustion La meilleure méthode de désulfuration des gaz de combustion est la réduction catalytique sélective du SO2 en soufre élémentaire. Cette méthode permet non seulement d'éliminer la source de pollution par le SO2 dans les gaz de combustion, mais aussi de récupérer le produit, c'est-à-dire le soufre élémentaire solide, qui est non seulement facile à transporter, mais qui peut aussi être réutilisé. À l'heure actuelle, la plupart des méthodes de réduction catalytique sélective du SO2 en soufre élémentaire en sont au stade de la recherche. Les problèmes sont l'interférence de l'excès d'oxygène dans les gaz de combustion avec le processus de réduction et l'empoisonnement du catalyseur.
2.3 Traitement par oxydation catalytique des eaux usées organiques non dégradables à forte concentration Avec le développement des industries pharmaceutiques, chimiques et des colorants, il y a de plus en plus d'eaux usées non dégradables à forte concentration, qui se caractérisent par une forte toxicité des polluants, une forte concentration de polluants, une biodégradation difficile et une forte teneur en sels inorganiques. L'oxydation chimique est l'une des méthodes les plus efficaces pour traiter ces eaux usées. À l'heure actuelle, la technologie d'oxydation catalytique par voie humide à haute efficacité est un sujet de recherche populaire. Cette méthode permet d'oxyder directement les polluants organiques présents dans l'eau ou d'oxyder les polluants organiques à grosses molécules présents dans l'eau en polluants organiques à petites molécules, afin d'améliorer la biochimie des eaux usées. Le traitement biochimique permet de mieux éliminer les polluants organiques présents dans l'eau. Cette méthode est couramment utilisée pour augmenter l'oxydation catalytique des polluants organiques. Les oxydants peuvent être utilisés : l'air, le peroxyde d'hydrogène, l'ozone, l'hypochlorite de sodium, le dioxyde de chlore et d'autres oxydants. La clé de cette méthode est le développement de catalyseurs d'oxydation non homogènes très efficaces.
2.4 Types de catalyseurs de protection de l'environnement et utilisation dans la situation actuelle Il existe de nombreux types de problèmes environnementaux sur la terre, et les problèmes qui doivent être résolus d'urgence à l'heure actuelle sont : l'effet de serre, la destruction de la couche d'ozone, l'extension du champ d'application des pluies acides, l'émission de métaux lourds et d'autres polluants environnementaux, la réduction des forêts tropicales humides et la désertification des sols, etc. Les trois premiers sont les problèmes les plus importants dans le monde. Les trois premiers de ces problèmes sont causés par des substances chimiques émises dans l'atmosphère. Par exemple, le dioxyde de carbone (CO2), le méthane (CH4) et l'oxyde nitreux (N2O) sont tous liés à l'effet de serre, le fréon et le N2O détruisent la couche d'ozone, et le dioxyde de soufre (SO2) et le NOX sont les principaux facteurs de la formation des pluies acides et du smog photochimique, qui peuvent être éliminés ou réduits principalement par des méthodes chimiques. En raison de la faible quantité de réactifs impliqués dans le processus d'émission des polluants susmentionnés, de la température de réaction trop élevée ou trop basse et du temps de contact entre les réactifs et le catalyseur particulièrement court, etc., les catalyseurs environnementaux, comparés aux catalyseurs utilisés dans d'autres réactions chimiques, sont plus difficiles à produire et ont des exigences plus élevées en matière d'activité, de sélectivité et de durabilité des catalyseurs.
2.5 Nouveaux catalyseurs pour la protection de l'environnement
2.5.1 Matériaux silicatés L'argile naturelle telle que la montmorillonite a une structure de type tamis moléculaire et constitue un support de catalyseur et un bon adsorbant pour le traitement des ions de métaux lourds dans les eaux usées. Elle est largement utilisée comme support de catalyseurs de protection de l'environnement tels que la purification des gaz d'échappement des automobiles, la désulfuration des gaz de combustion, la dénitrification et la combustion catalytique des déchets organiques.
2.5.2 Le TiO2 est un semi-conducteur de type N doté d'une bonne conductivité photosensible, souvent utilisé comme support de catalyseur. Aujourd'hui, le TiO2 est largement utilisé comme photocatalyseur et catalyseur d'électrode. Le verre, les carreaux, les meubles et les rideaux autonettoyants recouverts de TiO2 actif catalysent et purifient automatiquement l'air intérieur sous l'irradiation de la lumière et du soleil.
2.5.3 Le processus biocatalytique est généralement basé sur des matières biologiques non toxiques et inoffensives en tant que matières premières, qui peuvent réagir à température et pression ambiantes, et le processus est simple. Les biocatalyseurs sont des catalyseurs verts idéaux en raison de leur taux de conversion élevé, de leur spécificité élevée, de leur faible taux de sous-produits et de leur utilisation répétée. 2.5.4 Le liquide ionique à température ambiante peut être utilisé à la fois comme catalyseur acide et comme solvant vert. Avec les avantages d'une production facile, d'une faible toxicité, d'un prix bas, d'une incombustibilité, d'une performance réglable, etc., il est prévu qu'il s'agisse d'un catalyseur respectueux de l'environnement ayant le potentiel de provoquer une révolution dans l'industrie chimique et offrant de bonnes perspectives d'application industrielle.
Contexte
La consommation massive de combustibles fossiles et les préoccupations environnementales croissantes obligent à rechercher des ressources énergétiques plus durables. La biomasse lignocellulosique est une ressource de carbone non comestible largement disponible dans le monde qui peut être convertie en énergie renouvelable et en produits chimiques de grande valeur, et les produits chimiques issus de la biomasse peuvent remplacer la grande majorité des produits pétrochimiques. Parmi eux, la conversion catalytique des composés de la plateforme 5-hydroxyméthylfurfural (HMF) dérivés de la biomasse a été un domaine populaire pour l'utilisation à haute valeur de la biomasse lignocellulosique au cours des dernières années.HMF a de multiples groupes fonctionnels et est sujet à de multiples réactions secondaires au cours du processus de conversion, ce qui affecte la qualité des produits chimiques. Par conséquent, la conception et la préparation de systèmes catalytiques verts efficaces pour convertir l'HMF en une variété de produits chimiques à haute valeur ajoutée, de carburants liquides et d'additifs en cassant/fonctionnalisant sélectivement les groupes fonctionnels spécifiques de l'HMF est la clé pour réaliser l'utilisation à haute valeur ajoutée de l'HMF.
En savoir plus
Oxydation de l'HMF Tout d'abord, les auteurs ont résumé les principaux produits générés par l'oxydation de l'HMF et ont principalement examiné trois produits d'oxydation de l'HMF : le 2,5 dicarbonylfurane (DFF), l'acide 5-hydroxyméthyl-2 furane carboxylique (HMFCA) et l'acide 2,5 dicarboxylique furane (FDCA). Les auteurs ont systématiquement présenté les systèmes catalytiques pour l'oxydation sélective du HMF en vue de la préparation des trois principaux produits susmentionnés, en examinant les effets des catalyseurs à base de métaux nobles et non précieux, ainsi que l'acidité et l'alcalinité du solvant de réaction sur la sélectivité des produits, respectivement. Ensuite, les mécanismes de réaction du HMF pour la préparation du DFF, du HMFCA et du FDCA ont été résumés. En outre, la production à grande échelle de produits chimiques de grande valeur préparés à partir de l'oxydation de l'HMF est partiellement discutée, en particulier la préparation du FDCA, et son analyse technico-économique est présentée.
Fig. 1 Le HMF peut être oxydé en de nombreux composés obtenus à partir de sources pétrolières
Fig. 2 Mécanisme d'oxydation possible du HMF en DFF sur ZnFe1.65Ru0.35O4. (Énergie et combustibles, 2017, 31, 533-541.)
Fig. 3 Mécanisme d'oxydation du HMF en HMFCA sur un catalyseur AgO en présence de H2O2. (ACS Sustain. Chem. Eng., 2020, 8, 8486-8495.)
Fig. 4 Mécanisme d'oxydation du HMF en FDCA sur du Mn troué2O3 nanoflocons. (ChemSusChem, 2020, 13, 548-555)
Hydrogénation du HMF Tout d'abord, il est résumé que le HFM peut être hydrogéné pour obtenir une large gamme de produits chimiques de grande valeur, qui peuvent être utilisés comme carburants ou additifs pour carburants et dont les propriétés ne sont pas inférieures à celles des produits pétrochimiques. L'article se concentre sur la préparation du DHMF, du DHMTHF et du DMF par hydrogénation du HMF, puis résume les effets des catalyseurs à base de métaux nobles, de métaux non précieux et de catalyseurs bimétalliques, la nature des supports et l'effet des solvants sur les produits de l'hydrogénation du HMF. En raison de la maturité croissante de l'HMF en DMF, la préparation à grande échelle de DMF à base de biomasse est possible. Dans cet article, des exemples de préparation à grande échelle de DMF sont également présentés et leurs aspects technico-économiques sont analysés, ce qui indique que le DMF à base de biomasse a de bonnes perspectives d'application industrielle.
Fig. 5 Un certain nombre de produits chimiques sont issus de l'hydrogénation sélective ou de l'hydrogénolyse du HMF.
Condensation de l'hydroxyaldol Afin d'augmenter la chaîne de carbone de l'HMF et d'améliorer la valeur de l'HMF, le groupe aldéhyde de l'HMF peut être utilisé pour augmenter la chaîne par condensation de l'hydroxyaldol, puis par hydrodésoxygénation afin d'obtenir des carburants alcanes de haute qualité. Cet article présente les types de condensation d'hydroxyaldol qui peuvent se produire dans l'HMF et prend comme exemple la réaction de condensation d'hydroxyaldol entre l'HMF et l'acétone pour synthétiser des alcanes en C9, C12 et C15. Les catalyseurs pour la condensation de l'hydroxyaldol de l'HMF sont également résumés.
Fig. 6 Condensation aldolique avec l'acétone suivie d'une hydrogénation et d'une hydrogénolyse.
Réactions de réhydratation Cet article décrit tout d'abord le mécanisme de la réaction de réhydratation qui se produit dans l'HMF pour produire de l'acide acétylpropionique et de l'acide formique. L'acide acétylpropionique (LA) est une autre molécule importante de la plate-forme de biomasse, le système catalytique pour la conversion de HMF en LA est principalement présenté, et les voies de conversion de LA en d'autres produits chimiques importants sont brièvement résumées.GVL est également une molécule importante de la plate-forme de biomasse, qui peut être obtenue par la conversion de HMF, et les voies de conversion de GVL en d'autres produits chimiques sont également brièvement résumées.
7 Mécanisme de Horvat pour la décomposition du HMF en présence d'acide. (Énergie et combustibles, 2011, 25, 4745-4755.)
Ammoniation Les produits ammoniaqués de l'HMF peuvent être utilisés comme intermédiaires importants dans les domaines chimique et pharmaceutique. Dans cet article, une vue d'ensemble systématique de la réaction d'ammonification de l'HMF est donnée, avec une référence particulière aux types de catalyseurs dans la réaction d'ammonification de l'HMF et à l'effet des différentes amines. En outre, les auteurs résument les progrès récents des réactions de polymérisation, d'éthérification et de décarboxylation de l'HMF.
7 Mécanisme de Horvat pour la décomposition du HMF en présence d'acide. (Énergie et combustibles, 2011, 25, 4745-4755.)
Ammoniation Les produits ammoniaqués de l'HMF peuvent être utilisés comme intermédiaires importants dans les domaines chimique et pharmaceutique. Dans cet article, une vue d'ensemble systématique de la réaction d'ammonification de l'HMF est donnée, avec une référence particulière aux types de catalyseurs dans la réaction d'ammonification de l'HMF et à l'effet des différentes amines. En outre, les auteurs résument les progrès récents des réactions de polymérisation, d'éthérification et de décarboxylation de l'HMF. 
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