Les scientifiques ont découvert une nouvelle méthode pour synthétiser le furane-2, Acide 5-dicarboxylique (FDCA) à haut rendement à partir d'un dérivé du glucose de la cellulose végétale non alimentaire, ouvrant la voie au remplacement de l'acide téréphtalique dérivé du pétrole par des biomatériaux dans les applications de bouteilles en plastique.

L'industrie chimique est sous pression pour mettre en place des procédés chimiques économes en énergie qui ne génèrent pas de sous-produits, et en utilisant des ressources renouvelables dans la mesure du possible. Les scientifiques pensent que si les ressources des plantes non alimentaires peuvent être utilisées sans peser sur l'environnement, il contribuera à soutenir les systèmes sociaux existants.

Il a été rapporté que divers polymères utiles peuvent être synthétisés à partir du 5-(hydroxyméthyl)furfural (HMF), le biomatériau utilisé dans cette étude. Un rendement élevé en FDCA peut être obtenu lorsque le HMF est oxydé dans une solution diluée à moins de 2 % en poids (pourcentage en poids) avec divers catalyseurs métalliques supportés. Cependant, un obstacle majeur à l'application industrielle réside dans l'utilisation d'une solution concentrée de 10 à 20 % en poids, ce qui est essentiel pour une production efficace et évolutive de FDCA dans l'industrie chimique. Lorsque HMF a été simplement oxydé dans une solution concentrée (10 pour cent en poids), le rendement FDCA n'était que d'environ 30 pour cent, et une grande quantité de sous-produits solides s'est formée simultanément. Cela est dû aux réactions secondaires complexes induites par le HMF lui-même.

Dans l'étude publiée dans Angewandte Chemie Édition Internationale , une équipe de recherche Japon-Pays-Bas dirigée par le professeur agrégé Kiyotaka Nakajima à l'Université d'Hokkaido et le professeur Emiel JM Hensen à l'Université de technologie d'Eindhoven a réussi à supprimer les réactions secondaires et à produire du FDCA avec des rendements élevés à partir de solutions concentrées de HMF (10 ~ 20 pour cent en poids) sans -formation des produits. Spécifiquement, ils ont d'abord acétalisé HMF avec 1, 3-propanediol pour protéger les groupes formyle induisant des sous-produits, puis HMF-acétal oxydé avec un catalyseur Au supporté.

Environ 80 pour cent de 1, Le 3-propanediol utilisé pour protéger les groupes formyle peut être réutilisé pour les réactions ultérieures. En outre, une amélioration drastique de la concentration du substrat réduit la quantité de solvants utilisés dans le processus de production. Kiyotaka Nakajima déclare :« Il est important que notre méthode puisse réduire la consommation totale d'énergie requise pour les processus de traitement complexes afin d'isoler le produit de réaction. »

« Ces résultats représentent une avancée significative par rapport à l'état de l'art actuel, surmonter une limitation inhérente à l'oxydation du HMF en un monomère important pour la production de biopolymères. Le contrôle de la réactivité du groupe formyle pourrait ouvrir la porte à la production de produits chimiques de base à partir de biomatériaux à base de sucre, ", explique Kiyotaka Nakajima. Cette étude a été menée conjointement avec Mitsubishi Chemical Corporation.

Les scientifiques ont découvert une nouvelle méthode pour synthétiser le furane-2, Acide 5-dicarboxylique (FDCA) à haut rendement à partir d'un dérivé du glucose de la cellulose végétale non alimentaire, ouvrant la voie au remplacement de l'acide téréphtalique dérivé du pétrole par des biomatériaux dans les applications de bouteilles en plastique.

L'industrie chimique est sous pression pour mettre en place des procédés chimiques économes en énergie qui ne génèrent pas de sous-produits, et en utilisant des ressources renouvelables dans la mesure du possible. Les scientifiques pensent que si les ressources des plantes non alimentaires peuvent être utilisées sans peser sur l'environnement, il contribuera à soutenir les systèmes sociaux existants.

Il a été rapporté que divers polymères utiles peuvent être synthétisés à partir du 5-(hydroxyméthyl)furfural (HMF), le biomatériau utilisé dans cette étude. Un rendement élevé en FDCA peut être obtenu lorsque le HMF est oxydé dans une solution diluée à moins de 2 % en poids (pourcentage en poids) avec divers catalyseurs métalliques supportés. Cependant, un obstacle majeur à l'application industrielle réside dans l'utilisation d'une solution concentrée de 10 à 20 % en poids, ce qui est essentiel pour une production efficace et évolutive de FDCA dans l'industrie chimique. Lorsque HMF a été simplement oxydé dans une solution concentrée (10 pour cent en poids), le rendement FDCA n'était que d'environ 30 pour cent, et une grande quantité de sous-produits solides s'est formée simultanément. Cela est dû aux réactions secondaires complexes induites par le HMF lui-même.

Dans l'étude publiée dans Angewandte Chemie Édition Internationale , une équipe de recherche Japon-Pays-Bas dirigée par le professeur agrégé Kiyotaka Nakajima à l'Université d'Hokkaido et le professeur Emiel JM Hensen à l'Université de technologie d'Eindhove a réussi à supprimer les réactions secondaires et à produire du FDCA avec des rendements élevés à partir de solutions concentrées de HMF (10 ~ 20 pour cent en poids) sans -formation des produits. Spécifiquement, ils ont d'abord acétalisé HMF avec 1, 3-propanediol pour protéger les groupes formyle induisant des sous-produits, puis HMF-acétal oxydé avec un catalyseur Au supporté.

Environ 80 pour cent de 1, Le 3-propanediol utilisé pour protéger les groupes formyle peut être réutilisé pour les réactions ultérieures. En outre, une amélioration drastique de la concentration du substrat réduit la quantité de solvants utilisés dans le processus de production. Kiyotaka Nakajima déclare :« Il est important que notre méthode puisse réduire la consommation totale d'énergie requise pour les processus de traitement complexes afin d'isoler le produit de réaction. »

« Ces résultats représentent une avancée significative par rapport à l'état de l'art actuel, surmonter une limitation inhérente à l'oxydation du HMF en un monomère important pour la production de biopolymères. Le contrôle de la réactivité du groupe formyle pourrait ouvrir la porte à la production de produits chimiques de base à partir de biomatériaux à base de sucre, ", explique Kiyotaka Nakajima. Cette étude a été menée conjointement avec Mitsubishi Chemical Corporation.