Obtención del hidroximetil

ABSTRACTO

5-hidroximetilfurfural (HMF) es un compuesto plataforma renovable clave para la producción de combustibles y productos químicos intermedios. Se estudió la producción de 5-hidroximetilfurfural (HMF) por deshidratación fructosa usando H 3 PO 4 como catalizador, en el sistema orgánico / agua con diferentes disolventes (acetona, 2-butanol y éter etílico). El efecto de la concentración de la concentración de fructosa, la temperatura y el ácido se investigó en un medio de acetona / agua. El aumento en la concentración de fructosa favorece la formación de productos de condensación y productos de rehidratación se ve favorecida a alta concentración de ácido. Los disolventes mostraron un rendimiento similar cuando la relación de volumen de orgánica a fase acuosa era de 1: 1, pero cuando esta relación aumenta a 2: 1, el rendimiento obtenido con éter HMF fue mucho menor. Además NaCl a la fase acuosa promovió la extracción de HMF a la fase orgánica, con un rendimiento de HMF 80% en el caso de 2: medio 1 de acetona / agua.

Palabras clave: 5-hidroximetilfurfural; La deshidratación; La fructosa; Sistema bifásico; Salazón de salida

INTRODUCCIÓN

El interés en los recursos renovables como materias primas químicas ha crecido considerablemente en los últimos años. La producción de productos químicos finos, precursores de polímeros y materias primas gasolina derivada de la biomasa puede contribuir a disminuir nuestra actual dependencia de fuentes de energía no renovables. Derivados furánicos se pueden utilizar como materiales de partida para los nuevos productos, así como para la sustitución de productos químicos derivados del petróleo, el establecimiento de un nuevo conjunto de compuestos químicos basados ​​en biomasa ( Tong et al ., 2010 ). En particular, 5-hidroximetilfurfural (HMF) ha sido considerada un importante químico plataforma en una biorrefinería, ya que es un precursor para la producción de diversos plásticos de alto volumen y los biocombustibles ( Boisen et al , 2009. ; Bozell y Petersen, 2010; Corma et al ., 2007 ). HMF es un compuesto versátil y multi-funcional se utiliza como intermedio para polímeros, productos farmacéuticos, productos químicos finos, combustibles líquidos y para la síntesis de dialdehídos, éteres, alcoholes aminoácidos y otros derivados orgánicos ( Boisen et al , 2009. ; Tong et al ., 2010 ).

A pesar del perfil de aplicación versátil de productos químicos intermedios HMFderived, HMF aún no se produce a escala industrial, principalmente debido a los altos costos de producción ( Zakrzewska et al ., 2011 ). HMF se puede conseguir por deshidratación catalizada por ácido de diferentes hidratos de carbono tales como fructosa, glucosa, sacarosa, celulosa o inulina ( Rosatella et al ., 2011 ). Glucosa, que es el más abundante y el monosacárido más barata, se ha considerado como el material de alimentación preferido para la producción de HMF. Sin embargo, HMF se produce normalmente a partir de glucosa con bajos rendimientos, que se atribuye a la estructura de anillo piranósido estable de glucosa ( Hu et al ., 2012 ). Por lo tanto, las tecnologías actuales, en general, incluyen una etapa de isomerización adicional de glucosa a fructosa, ya que la deshidratación de la fructosa en HMF se lleva a cabo con una mejor selectividad y tasas más altas ( Chheda et al , 2007. ; Grande et al ., 2012 ). La etapa de isomerización puede hacerse ya sea enzimáticamente o mediante el uso de bases acuosas o catalizadores sólidos, tales como hidrotalcitas, zeolitas y diferentes óxidos.

Producción de HMF eficiente requiere la minimización de reacciones secundarias que producen polímeros solubles e insolubles y rehidratación HMF a ácidos levulınico y fórmico ( Corma et al , 2007. ; romana-Leshkov et al ., 2006 ; Chheda et al , 2007. ; romana-Leshkov y Dumesic, 2009 ). La deshidratación de la fructosa en agua pura usando ácidos sólidos o minerales es generalmente no selectivo debido a la degradación de HMF a través de reacciones de rehidratación. Diferentes estrategias se han utilizado en la síntesis de HMF para disminuir la formación de subproductos. El uso de disolventes apróticos, tales como dimetilsulfóxido (DMSO), ha sido investigada por muchos autores para suprimir las reacciones secundarias no deseadas y generar altos rendimientos de HMF (Romano-Leshkov et al ., 2006 ; Chheda et al , 2007. ; Musau y Munavu , 1987 ). Sin embargo, la separación de HMF de estos disolventes de alto punto de punto de ebullición es difícil, lo que lleva a la degradación térmica del producto HMF. Algunos resultados interesantes se han presentado en la deshidratación de los hidratos de carbono en los líquidos iónicos, que tienen propiedades únicas, tales como la presión de vapor despreciable y la estabilidad térmica comparativa ( Van Putten et al , 2013. ; Zakrzewska et al , 2011. ). Sin embargo, los altos costos de los líquidos iónicos, los datos limitados sobre la toxicidad y la complicada separación HMF y purificación todavía limitan su aplicación industrial.

Sistemas bifásicos, en el que se añade un disolvente orgánico inmiscible con agua para extraer continuamente HMF de la fase acuosa, ofrecen una ventaja importante en que el producto se separa de los reactantes y productos intermedios de reacción y con ello se protege contra las reacciones de degradación ( Boisen et al . , 2009 ; Chheda et al ., 2007 ; Romano-Leshkov et al ., 2006 ; Van Putten et al , 2013. ). Esta extracción se desplaza la reacción de equilibrio para favorecer la producción de HMF. Sin embargo, este método requiere una gran cantidad de disolvente debido a la alta solubilidad en agua y HMF pobre reparto en la fase orgánica. Roman-Leshkov et al . (2006) informaron de un sistema de reacción de dos fases con HCl como catalizador. En ese DMSO trabajo y poli (1-vinil-2-pirrolidina) (PVP) se añadieron a la fase acuosa para suprimir las reacciones secundarias no deseadas y HMF se extrajo de forma continua en una fase orgánica de metilisobutilcetona (MIBK) modificado con 2-butanol a mejorar el reparto de la solución acuosa reactiva. Se informó que una selectividad HMF 80% a 90% de conversión se logró para solución de fructosa 30% en peso a 180 ° C.

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