211service.com
Zaļie ķīmiķi sintezē vanilīnu no zāģu skaidām
Pieprasījums pēc vaniļas aromatizētājiem pat par desmit pret vienu pārsniedz piedāvājumu no dabīgām vaniļas pākstīm. Tāpēc ir liela interese atrast lētus un vienkāršus veidus, kā sintezēt vanilīnu, fenola aldehīdu, kas ir šī aromatizētāja aktīvā sastāvdaļa.
Viena ilgstoša pieeja ir vanilīna iegūšana no lignīna, koksnes celulozes biopolimēra un līdz ar to viens no visizplatītākajiem organiskajiem polimēriem uz planētas. Lietoto grāmatu veikalos mēdz patīkami smaržot, jo papīrā esošais lignīns sadalās vanilīnā. Astoņdesmitajos gados aptuveni 60% no pasaules sintētiskā vanilīna tika iegūti no lignīna atkritumiem, ko ražoja viena papīra rūpnīca Kanādā.
Tomēr ar šo pieeju ir problēma. Komerciālais lignīna oksidēšanas process balstās uz nātrija hidroksīda un nātrija sulfīda maisījumu, ko sauc par balto šķidrumu, kas ir spēcīga bāze un ļoti kodīgs. Šī procesa blakusprodukti vēlāk ir jāneitralizē ar stiprām skābēm. Līdz ar to vanilīna ražošana šādā veidā ir tik kaitīga videi, ka mūsdienās to izmanto reti.
Ir jāizvairās arī no citām pieejām, kas ietver organiskos šķīdinātājus, jo šie šķīdinātāji ir viegli uzliesmojoši un toksiski un rada ievērojamu vides apdraudējumu.
Tā vietā ķīmiķi mēdz sintezēt vanilīnu, izmantojot zaļāku, bet dārgāku procesu, kura pamatā ir naftas ķīmijas materiāls gvajakols.
Neskatoties uz to, pastāv plaša interese par videi draudzīgu veidu, kā iegūt vanilīnu no lignīna, jo tas var būt tik lēts.
Šodien Ahmads Šamsuri un D. K. Abdullahs no Putras Universitātes Malaizijas saka, ka ir atklājuši videi draudzīgu veidu, kā oksidēt lignīnu vanilīnā, kas var mainīt vanilīna sintēzes ekonomiku.
Viņu metode ir balstīta uz salīdzinoši jaunu jonu šķidrumu, sāļu, kas pastāv šķidrā stāvoklī, ķīmiju. Šie šķidrumi sastāv no anjoniem un katjoniem, kas, būdami saistīti, spēj arī brīvi pārvietoties šķidrā stāvoklī.
Lielākā daļa jonu šķidrumu ir ļoti toksiski. Taču pēdējos gados ķīmiķi ir sākuši spēlēties ar versijām ar anjoniem un katjoniem, kas ir daudz mazāk reaģējoši un tādējādi mazāk kaitīgi.
Viens no tiem ir 1,3-dimetilimidazolija metilsulfāts – relatīvi labdabīga viela, kas istabas temperatūrā ir šķidra.
Šamsuri un Abdulla sāka ar lignīnu, ko viņi ieguva no vietējās kokzāģētavas, kas apstrādāja gumijas kokus. Viņi izšķīdināja lignīnu 1,3-dimetilimidazolija metilsulfātā un pēc tam caur šķidrumu izpūta skābekli. Visbeidzot, filtrējot maisījumu, viņi atdala vanilīnu un visus citus oksidācijas blakusproduktus.
Viņu veiktās šī filtrāta analīzes rezultāti ir interesanti. Šamsuri un Abdulla izmantoja gan Furjē transformācijas infrasarkano staru analīzi, gan augstspiediena šķidruma hromatogrāfiju, lai noteiktu vanilīna klātbūtni šajā materiālā.
Tas ir svarīgi, jo tas parāda jonu šķidrumu potenciālu aizstāt videi kaitīgos procesus ar daudz zaļākiem. Patiešām, zaļās ķīmijas kustība klusi maina veidu, kā ķīmiskā rūpniecība veic savu darbu, un šajā procesā sper milzīgus soļus, palīdzot saglabāt planētu. Tas ir viens no izcilākajiem mūsdienu zinātnes stāstiem.
Iespējams, ka turpmākā vanilīna ražošana būs tikai neliela daļa no tā.
Atsauce: arxiv.org/abs/1306.2442 : provizorisks pētījums par lignīna oksidēšanos no gumijas koksnes līdz vanilīnam jonu šķidrā vidē