Глиоксиловая кислотапредставляет собой органическое соединение с молекулярной формулой C2H2O3, состоящее из альдегидной группы (- CHO) и карбоксильной группы (- COOH). Его простая структурная формула — HOCCOOH, CAS 298-12-4, а молекулярная масса — 74,04. Светло-желтая прозрачная жидкость. Растворим в воде, мало растворим в этаноле, эфире, бензоле и т. д. Его можно использовать для производства пестицидов, таких как глифосат, глифосат, имидаклоприд, хинофос и глифосат. Эти пестициды имеют большое значение для сельскохозяйственного производства и защиты растений. Может быть использован для синтеза перорального пенициллина, аллантоина (используется как хорошее заживляющее средство при кожных ранах, добавка к элитной косметике, регуляторов роста растений), п-гидроксифенилглицина, п-гидроксифенилуксусной кислоты, миндальной кислоты, ацетофенона и т. д. Тиофенилгликолевая кислота, п-гидроксифенилацетамид (используется для производства эффективных препаратов для лечения сердечно-сосудистых заболеваний и гипертонии - атель) и др. Это важное органическое химическое сырье, имеющее широкий спектр применения, включающее множество областей, таких как производство специй, медицина. , пестициды и охрана окружающей среды. Мы считаем, что благодаря постоянному прогрессу науки и техники и диверсификации потребностей применения перспективы применения глиоксиловой кислоты станут еще шире.
(Ссылка на продукт: https://www.bloomtechz.com/synthetic-chemical/organic-intermediates/glyoxylic-acid-solution-cas-298-12-4.html)
Молекулярная структура щавелевой кислоты (HOCCOOH) следующая:
Глиоксилат — органическое соединение, содержащее две функциональные группы (альдегидную и карбоксильную) с молекулярной формулой C2H2O3. В молекулярной структуре ацетальдегида можно увидеть атом углерода, соединяющий как альдегидную, так и карбоксильную группы. Альдегидная группа состоит из одного атома углерода, одного атома кислорода и одного атома водорода, обозначаемого как -CHO, который обладает восстановительными свойствами. Карбоксильные группы состоят из двух атомов кислорода и одного атома углерода, обозначаемого -СООН, который является кислым.
В структуре ацетальдегида центральный атом углерода соединен с тремя другими атомами (одним атомом кислорода и двумя атомами водорода) в виде двойной связи, образуя устойчивую тетраэдрическую структуру. При этом оба атома кислорода в молекуле альдегида участвуют в образовании координационных связей с другими атомами, а именно с атомом углерода в альдегидной группе и атомом водорода в карбоксильной группе. Эта структура придает ацетальдегиду сильные электронные и пространственные эффекты, тем самым влияя на характеристики его химической реакции.
Кроме того, в молекуле глиоксилата имеется перекисная связь (-C=O), которая образуется за счет соединения атомов углерода и атомов кислорода в виде двойной связи. Наличие этой пероксидной связи наделяет ацетальдегид высокой химической реакционной способностью и позволяет ему участвовать в различных типах химических реакций, таких как окисление, восстановление и этерификация.
В целом молекулярная структура глиоксилата придает ему уникальные химические свойства и реакционную способность. В химических реакциях ацетальдегид может проявлять восстановительные и кислотные свойства, вступать в различные типы реакций с другими соединениями. Это важный промежуточный продукт в синтезе других органических соединений.
Метод биологической ферментации для синтеза глиоксилата — это метод, в котором используется принцип микробной ферментации для превращения глюкозы или других сахаров в глиоксилат. Ниже приведены подробные этапы и соответствующие химические уравнения синтеза глиоксилата методом биологической ферментации:
1. Подготовка штамма: Во-первых, необходимо подготовить штамм к ферментации. Обычно используемые бактериальные штаммы включают дрожжи, плесень и т. д. Эти штаммы можно получить путем лабораторного культивирования или выделения из природы.
2. Приготовление питательной среды: Далее необходимо подготовить питательную среду, пригодную для роста бактерий. Культуральная среда представляет собой раствор или твердое вещество, содержащее источники углерода, источники азота, неорганические соли и т. д., используемые для обеспечения питательными веществами, необходимыми для роста бактерий. Обычные источники углерода включают глюкозу, сахарозу и т. д., а источники азота — аминокислоты, пептон и т. д.
3. Выращивание семян: инокулируют подготовленные бактериальные штаммы в культуральную среду для выращивания семян. Целью выращивания семян является обеспечение быстрого роста бактериального штамма и его адаптации к условиям ферментации. Этот этап можно проводить в шейкере с постоянной температурой, контролируя соответствующую температуру и скорость, чтобы обеспечить нормальный рост бактериального штамма.
4. Процесс ферментации: после завершения выращивания семян семенная жидкость добавляется в бродильный резервуар, чтобы начать процесс ферментации. В ферментационном резервуаре семенная жидкость и культуральная среда смешиваются и реагируют при определенных условиях, при этом в качестве продукта метаболизма постоянно образуется глиоксилат. В процессе ферментации необходимо контролировать такие параметры, как температура, pH и растворенный кислород, чтобы обеспечить нормальный ход ферментации и стабильность образования продукта.
5. Экстракция продукта. После завершения ферментации продукт необходимо экстрагировать и очистить. Этот этап обычно включает экстракцию, дистилляцию, кристаллизацию и другие методы отделения глиоксилата от ферментационного бульона и его очистки.
6. Последующая обработка. Наконец, экстрагированный и очищенный глиоксилат подвергается последующей обработке, такой как сушка, упаковка и т. д. Этот этап предназначен для обеспечения качества и безопасности продукта.
В процессе синтеза глиоксилата посредством биологической ферментации участвует ряд биохимических реакций. Наиболее важной реакцией является окисление глюкозы, в результате которого образуются такие продукты, как глиоксилат и углекислый газ. Конкретное химическое уравнение выглядит следующим образом:
C6H12O6 + O2→ 2CH3COOH + 2CO2 + 2H2O
Эта реакция указывает на то, что под действием микроорганизмов глюкоза окисляется до глиоксилата и углекислого газа, высвобождая при этом энергию для роста и размножения микробов.
Следует отметить, что синтез глиоксилата путем биологической ферментации требует определенных условий температуры, рН и растворенного кислорода для обеспечения нормального роста и метаболической активности микроорганизмов. При этом для повышения выхода и чистоты ацетальдегида необходимо оптимизировать и контролировать состав питательной среды, условия выращивания семян и параметры процесса ферментации.
Биологическая ферментация – экологически чистый и устойчивый синтетический метод с широкими перспективами применения. Однако этот метод требует определенного количества времени и ресурсов для оптимизации бактериальной культуры и условий ферментации, а также решения технических проблем, связанных с экстракцией и очисткой продукта. Поэтому в практических приложениях необходимо всесторонне рассматривать и оценивать исходя из конкретных ситуаций.
Глиоксиловая кислота является важным органическим химическим сырьем, имеющим широкий спектр применения.
1. Используется для производства ароматических аминокислот:
Он может реагировать с анилином или другими ароматическими аминами с образованием соответствующих ароматических аминокислот, таких как фенилаланин и тирозин.
2. Используется для производства глицина натрия:
Он может реагировать с глицином с образованием глицина натрия, также известного как N-гидроксиметилглицин натрия.
3. Используется для производства полиакрилового ангидрида:
Он может реагировать с этиленгликолем с образованием полиангидрида, также известного как полигидроксиацетат.
4. Используется для производства этаноламина:
Он может реагировать с этаноламином с образованием N-(2-гидроксиэтил)глицина, который затем ацилируется с образованием этаноламина.
5. Используется для производства пиридина-2,6-диона:
Он может реагировать с пиридином с образованием пиридина-2,6-диона. Пиридин-2,6-дион – универсальное соединение, которое можно использовать для приготовления красителей, фармацевтических промежуточных продуктов и полимеров.
6. Используется для производства L-серина:
Он может реагировать с метилсульфонилхлоридом и изоцианатом с образованием L-серина. L-серин — важная аминокислота, широко используемая в таких областях, как медицина, продукты питания и корма.