Γλυοξυλικό οξύείναι μια οργανική ένωση με μοριακό τύπο C2H2O3, που αποτελείται από μια ομάδα αλδεΰδης (- CHO) και μια ομάδα καρβοξυλίου (- COOH). Ο απλός δομικός τύπος του είναι HOCCOOH, CAS 298-12-4 και το μοριακό του βάρος είναι 74,04. Ανοιχτό κίτρινο διαφανές υγρό. Διαλυτό στο νερό, ελαφρώς διαλυτό σε αιθανόλη, αιθέρα, βενζόλιο κ.λπ. Μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την παραγωγή φυτοφαρμάκων όπως glyphosate, glyphosate, imidacloprid, quinophos και glyphosate. Αυτά τα φυτοφάρμακα έχουν μεγάλη σημασία για τη γεωργική παραγωγή και την φυτοπροστασία. Μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη σύνθεση πενικιλίνης από το στόμα, αλλαντοΐνης (χρησιμοποιείται ως καλός επουλωτικός παράγοντας για δερματικές πληγές, πρόσθετο για καλλυντικά υψηλής ποιότητας και ρυθμιστές ανάπτυξης φυτών), π-υδροξυφαινυλογλυκίνη, π-υδροξυφαινυλοξικό οξύ, αμυγδαλικό οξύ, ακετοφαινόνη κ.λπ. Θειοφαινυλογλυκολικό οξύ, p-hydroxyphenylacetamide (χρησιμοποιείται για την παρασκευή αποτελεσματικών φαρμάκων για τη θεραπεία καρδιαγγειακών παθήσεων και υπέρτασης - atel) κ.λπ. Είναι μια σημαντική οργανική χημική πρώτη ύλη με ένα ευρύ φάσμα εφαρμογών, που περιλαμβάνει πολλαπλούς τομείς όπως μπαχαρικά, ιατρική , φυτοφάρμακα και προστασία του περιβάλλοντος. Με τη συνεχή πρόοδο της επιστήμης και της τεχνολογίας και τη διαφοροποίηση των αναγκών εφαρμογής, πιστεύουμε ότι οι προοπτικές εφαρμογής του Γλυοξυλικού οξέος θα είναι ακόμη ευρύτερες.
(Σύνδεσμος προϊόντος: https://www.bloomtechz.com/synthetic-chemical/organic-intermediates/glyoxylic-acid-solution-cas-298-12-4.html)
Η μοριακή δομή του οξαλικού οξέος (HOCCOOH) είναι η εξής:
Το γλυοξυλικό είναι μια οργανική ένωση που περιέχει δύο λειτουργικές ομάδες (αλδεΰδη και καρβοξυλικό), με μοριακό τύπο C2H2O3. Στη μοριακή δομή της ακεταλδεΰδης, μπορεί να φανεί ένα άτομο άνθρακα που συνδέει και τις δύο ομάδες αλδεΰδης και καρβοξυλίου. Η ομάδα αλδεΰδης αποτελείται από ένα άτομο άνθρακα, ένα άτομο οξυγόνου και ένα άτομο υδρογόνου, που συμβολίζεται ως -CHO, το οποίο έχει αναγωγικές ιδιότητες. Οι ομάδες καρβοξυλίου αποτελούνται από δύο άτομα οξυγόνου και ένα άτομο άνθρακα, που συμβολίζεται ως -COOH, το οποίο είναι όξινο.
Στη δομή της ακεταλδεΰδης, το κεντρικό άτομο άνθρακα συνδέεται με τα άλλα τρία άτομα (ένα άτομο οξυγόνου και δύο άτομα υδρογόνου) με τη μορφή διπλού δεσμού, σχηματίζοντας μια σταθερή τετραεδρική δομή. Ταυτόχρονα, και τα δύο άτομα οξυγόνου στο μόριο της αλδεΰδης συμμετέχουν στο σχηματισμό δεσμών συντονισμού με άλλα άτομα, δηλαδή το άτομο άνθρακα στην ομάδα αλδεΰδης και το άτομο υδρογόνου στην ομάδα καρβοξυλίου. Αυτή η δομή δίνει στην ακεταλδεΰδη ισχυρά ηλεκτρονικά και χωρικά αποτελέσματα, επηρεάζοντας έτσι την απόδοση της χημικής αντίδρασης.
Επιπλέον, υπάρχει ένας δεσμός υπεροξειδίου (-C=O) στο μόριο του γλυοξυλικού, ο οποίος σχηματίζεται από τη σύνδεση ατόμων άνθρακα και ατόμων οξυγόνου με τη μορφή διπλού δεσμού. Η παρουσία αυτού του δεσμού υπεροξειδίου προσδίδει στην ακεταλδεΰδη υψηλή χημική αντιδραστικότητα και της επιτρέπει να συμμετέχει σε διάφορους τύπους χημικών αντιδράσεων, όπως οξείδωση, αναγωγή και εστεροποίηση.
Συνολικά, η μοριακή δομή του γλυοξυλικού του προσδίδει μοναδικές χημικές ιδιότητες και αντιδραστικότητα. Στις χημικές αντιδράσεις, η ακεταλδεΰδη μπορεί να παρουσιάσει αναγωγικές και όξινες ιδιότητες και μπορεί να υποστεί διάφορους τύπους αντιδράσεων με άλλες ενώσεις. Είναι σημαντικό ενδιάμεσο στη σύνθεση άλλων οργανικών ενώσεων.
Η μέθοδος βιολογικής ζύμωσης για τη σύνθεση γλυοξυλικού είναι μια μέθοδος που χρησιμοποιεί την αρχή της μικροβιακής ζύμωσης για τη μετατροπή της γλυκόζης ή άλλων σακχάρων σε γλυοξυλικό. Ακολουθούν τα λεπτομερή βήματα και οι αντίστοιχες χημικές εξισώσεις για τη σύνθεση γλυοξυλικού με μέθοδο βιολογικής ζύμωσης:
1. Παρασκευή στελέχους: Αρχικά, είναι απαραίτητο να προετοιμάσετε το στέλεχος για ζύμωση. Τα κοινά χρησιμοποιούμενα βακτηριακά στελέχη περιλαμβάνουν μαγιά, μούχλα κ.λπ. Αυτά τα στελέχη μπορούν να ληφθούν μέσω εργαστηριακής καλλιέργειας ή απομόνωσης από τη φύση.
2. Παρασκευή μέσου καλλιέργειας: Στη συνέχεια, είναι απαραίτητο να παρασκευαστεί ένα μέσο καλλιέργειας κατάλληλο για βακτηριακή ανάπτυξη. Ένα μέσο καλλιέργειας είναι ένα διάλυμα ή στερεό που περιέχει πηγές άνθρακα, πηγές αζώτου, ανόργανα άλατα κ.λπ., που χρησιμοποιείται για την παροχή των θρεπτικών συστατικών που απαιτούνται για την ανάπτυξη βακτηρίων. Οι κοινές πηγές άνθρακα περιλαμβάνουν τη γλυκόζη, τη σακχαρόζη κ.λπ., ενώ οι πηγές αζώτου περιλαμβάνουν τα αμινοξέα, την πεπτόνη κ.λπ.
3. Καλλιέργεια σπόρων: Εμβολιάστε τα παρασκευασμένα βακτηριακά στελέχη στο μέσο καλλιέργειας για καλλιέργεια σπόρων. Ο σκοπός της καλλιέργειας σπόρων είναι να επιτρέψει στο βακτηριακό στέλεχος να αναπτυχθεί γρήγορα και να προσαρμοστεί στις συνθήκες ζύμωσης. Αυτό το βήμα μπορεί να πραγματοποιηθεί σε αναδευτήρα σταθερής θερμοκρασίας, ελέγχοντας την κατάλληλη θερμοκρασία και ταχύτητα για να διασφαλιστεί η κανονική ανάπτυξη του βακτηριακού στελέχους.
4. Διαδικασία ζύμωσης: Αφού ολοκληρωθεί η καλλιέργεια των σπόρων, το υγρό των σπόρων προστίθεται στη δεξαμενή ζύμωσης για να ξεκινήσει η διαδικασία ζύμωσης. Στη δεξαμενή ζύμωσης, το υγρό των σπόρων και το μέσο καλλιέργειας αναμειγνύονται και αντιδρούν υπό ορισμένες συνθήκες και το γλυοξυλικό παράγεται συνεχώς ως μεταβολικό προϊόν. Κατά τη διαδικασία ζύμωσης, είναι απαραίτητος ο έλεγχος παραμέτρων όπως η θερμοκρασία, το pH και το διαλυμένο οξυγόνο για να διασφαλιστεί η κανονική πρόοδος της ζύμωσης και η σταθερότητα της παραγωγής προϊόντος.
5. Εκχύλιση προϊόντος: Μετά την ολοκλήρωση της ζύμωσης, το προϊόν πρέπει να εκχυλιστεί και να καθαριστεί. Αυτό το βήμα συνήθως περιλαμβάνει εκχύλιση, απόσταξη, κρυστάλλωση και άλλες μεθόδους διαχωρισμού γλυοξυλικού από τον ζωμό ζύμωσης και καθαρισμού του.
6. Μετά την επεξεργασία: Τέλος, το εκχυλισμένο και καθαρισμένο γλυοξυλικό υποβάλλεται σε μετεπεξεργασία, όπως στέγνωμα, συσκευασία κ.λπ. Αυτό το βήμα είναι να διασφαλιστεί η ποιότητα και η ασφάλεια του προϊόντος.
Στη διαδικασία σύνθεσης γλυοξυλικού μέσω βιολογικής ζύμωσης, εμπλέκονται μια σειρά βιοχημικών αντιδράσεων. Η πιο σημαντική αντίδραση είναι η οξείδωση της γλυκόζης, η οποία παράγει προϊόντα όπως γλυοξυλικό και διοξείδιο του άνθρακα. Η συγκεκριμένη χημική εξίσωση έχει ως εξής:
C6H12O6 + O2→ 2CH3COOH + 2CO2 + 2H2O
Αυτή η αντίδραση δείχνει ότι η γλυκόζη οξειδώνεται σε γλυοξυλικό και διοξείδιο του άνθρακα υπό τη δράση μικροοργανισμών, ενώ απελευθερώνει ενέργεια για μικροβιακή ανάπτυξη και αναπαραγωγή.
Πρέπει να σημειωθεί ότι η σύνθεση γλυοξυλικού με βιολογική ζύμωση απαιτεί συγκεκριμένες συνθήκες θερμοκρασίας, pH και διαλυμένου οξυγόνου για να διασφαλιστεί η κανονική ανάπτυξη και μεταβολική δραστηριότητα των μικροοργανισμών. Ταυτόχρονα, για να βελτιωθεί η απόδοση και η καθαρότητα της ακεταλδεΰδης, είναι απαραίτητο να βελτιστοποιηθεί και να ελέγχεται η σύνθεση του μέσου καλλιέργειας, οι συνθήκες καλλιέργειας σπόρων και οι παράμετροι κατά τη διαδικασία ζύμωσης.
Η βιολογική ζύμωση είναι μια φιλική προς το περιβάλλον και βιώσιμη συνθετική μέθοδος με ευρείες προοπτικές εφαρμογής. Ωστόσο, αυτή η μέθοδος απαιτεί συγκεκριμένο χρόνο και επένδυση πόρων για τη βελτιστοποίηση των συνθηκών βακτηριακής καλλιέργειας και ζύμωσης, ενώ επίσης αντιμετωπίζονται τεχνικά ζητήματα που σχετίζονται με την εκχύλιση και τον καθαρισμό του προϊόντος. Ως εκ τούτου, σε πρακτικές εφαρμογές, είναι απαραίτητο να εξετάζεται και να αξιολογείται διεξοδικά με βάση συγκεκριμένες καταστάσεις.
Το γλυοξυλικό οξύ είναι μια σημαντική οργανική χημική πρώτη ύλη με ευρύ φάσμα χρήσεων.
1. Χρησιμοποιείται για την παραγωγή αρωματικών αμινοξέων:
Μπορεί να αντιδράσει με ανιλίνη ή άλλες αρωματικές αμίνες για να δημιουργήσει αντίστοιχα αρωματικά αμινοξέα, όπως φαινυλαλανίνη και τυροσίνη.
2. Χρησιμοποιείται για την παραγωγή γλυκίνης νατρίου:
Μπορεί να αντιδράσει με τη γλυκίνη για να παράγει γλυκίνη νατρίου, επίσης γνωστή ως N-hydroxymethylglycine sodium
3. Χρησιμοποιείται για την παραγωγή πολυακρυλικού ανυδρίτη:
Μπορεί να αντιδράσει με την αιθυλενογλυκόλη για να παράγει πολυανυδρίτη, γνωστό και ως πολυυδροξυοξικό.
4. Χρησιμοποιείται για την παραγωγή αιθανολαμίνης:
Μπορεί να αντιδράσει με την αιθανολαμίνη για να δημιουργήσει Ν - (2-υδροξυαιθυλ) γλυκίνη, η οποία στη συνέχεια ακυλιώνεται για να παράγει αιθανολαμίνη.
5. Χρησιμοποιείται για την παραγωγή πυριδίνης-2,6-διόνης:
Μπορεί να αντιδράσει με την πυριδίνη για να παράγει πυριδίνη-2,6-διόνη. Η πυριδίνη-2,6-διόνη είναι μια ευέλικτη ένωση που μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την παρασκευή χρωστικών, φαρμακευτικών ενδιάμεσων προϊόντων και πολυμερών.
6. Χρησιμοποιείται για την παραγωγή L-σερίνης:
Μπορεί να αντιδράσει με το μεθυλοσουλφονυλοχλωρίδιο και το ισοκυανικό για να παράγει L-σερίνη. Η L-σερίνη είναι ένα σημαντικό αμινοξύ που χρησιμοποιείται ευρέως σε τομείς όπως η ιατρική, τα τρόφιμα και οι ζωοτροφές.