Глиоксилова киселинае органично съединение с молекулна формула C2H2O3, състоящо се от алдехидна група (- CHO) и карбоксилна група (- COOH). Простата му структурна формула е HOCCOOH, CAS 298-12-4, а молекулното тегло е 74,04. Светложълта прозрачна течност. Разтворим във вода, слабо разтворим в етанол, етер, бензен и др. Може да се използва за производство на пестициди като глифозат, глифозат, имидаклоприд, хинофос и глифозат. Тези пестициди са от голямо значение за земеделското производство и растителната защита. Може да се използва за синтезиране на перорален пеницилин, алантоин (използван като добър заздравяващ агент за кожни рани, добавка за висококачествена козметика и регулатори на растежа на растенията), р-хидроксифенилглицин, р-хидроксифенилоцетна киселина, бадемова киселина, ацетофенон и др. Тиофенил гликолова киселина, p-хидроксифенилацетамид (използван за производство на ефективни лекарства за лечение на сърдечно-съдови заболявания и хипертония - atel) и др. Това е важна органична химическа суровина с широк спектър от приложения, включващи множество области като подправки, лекарства , пестициди и опазване на околната среда. С непрекъснатия прогрес на науката и технологиите и диверсификацията на нуждите от приложения, ние вярваме, че перспективите за приложение на глиоксиловата киселина ще бъдат още по-широки.
(Продуктова връзка: https://www.bloomtechz.com/synthetic-chemical/organic-intermediates/glyoxylic-acid-solution-cas-298-12-4.html)
Молекулярната структура на оксаловата киселина (HOCCOOH) е следната:
Глиоксилатът е органично съединение, съдържащо две функционални групи (алдехид и карбоксил), с молекулна формула C2H2O3. В молекулярната структура на ацеталдехида може да се види въглероден атом, свързващ както алдехидната, така и карбоксилната група. Алдехидната група се състои от един въглероден атом, един кислороден атом и един водороден атом, означен като -CHO, който има редуциращи свойства. Карбоксилните групи са съставени от два кислородни атома и един въглероден атом, означен като -COOH, който е киселинен.
В структурата на ацеталдехида централният въглероден атом е свързан с другите три атома (един кислороден атом и два водородни атома) под формата на двойна връзка, образувайки стабилна тетраедрична структура. В същото време и двата кислородни атома в алдехидната молекула участват в образуването на координационни връзки с други атоми, а именно въглеродния атом в алдехидната група и водородния атом в карбоксилната група. Тази структура придава на ацеталдехида силни електронни и пространствени ефекти, като по този начин влияе върху неговата химическа реакция.
В допълнение, в молекулата на глиоксилата има пероксидна връзка (-C=O), която се образува чрез свързване на въглеродни атоми и кислородни атоми под формата на двойна връзка. Наличието на тази пероксидна връзка придава на ацеталдехида висока химическа реактивност и му позволява да участва в различни видове химични реакции, като окисление, редукция и естерификация.
Като цяло молекулярната структура на глиоксилата му придава уникални химични свойства и реактивност. При химически реакции ацеталдехидът може да проявява редуциращи и киселинни свойства и може да претърпи различни видове реакции с други съединения. Той е важен междинен продукт в синтеза на други органични съединения.
Методът на биологична ферментация за синтезиране на глиоксилат е метод, който използва принципа на микробна ферментация за превръщане на глюкоза или други захари в глиоксилат. Следват подробните стъпки и съответните химични уравнения за синтеза на глиоксилат чрез метод на биологична ферментация:
1. Подготовка на щама: Първо е необходимо да подготвите щама за ферментация. Често използваните бактериални щамове включват дрожди, плесен и др. Тези щамове могат да бъдат получени чрез лабораторно култивиране или изолиране от природата.
2. Приготвяне на културална среда: След това е необходимо да се подготви културална среда, подходяща за бактериален растеж. Културалната среда е разтвор или твърдо вещество, съдържащо източници на въглерод, източници на азот, неорганични соли и т.н., използвани за осигуряване на хранителните вещества, необходими за растежа на бактериите. Обичайните източници на въглерод включват глюкоза, захароза и др., докато източниците на азот включват аминокиселини, пептон и др.
3. Култивиране на семена: Инокулирайте подготвените бактериални щамове в хранителната среда за култивиране на семена. Целта на култивирането на семена е да даде възможност на бактериалния щам да расте бързо и да се адаптира към условията на ферментация. Тази стъпка може да се извърши в шейкър с постоянна температура, като се контролира подходящата температура и скорост, за да се осигури нормален растеж на бактериалния щам.
4. Процес на ферментация: След като култивирането на семената приключи, течността от семена се добавя към ферментационния резервоар, за да започне процеса на ферментация. Във ферментационния резервоар зародишната течност и културалната среда се смесват и реагират при определени условия, а глиоксилатът непрекъснато се генерира като метаболитен продукт. По време на процеса на ферментация е необходимо да се контролират параметри като температура, рН и разтворен кислород, за да се осигури нормалното протичане на ферментацията и стабилността на генерирането на продукта.
5. Извличане на продукта: След приключване на ферментацията, продуктът трябва да бъде извлечен и пречистен. Тази стъпка обикновено включва екстракция, дестилация, кристализация и други методи за отделяне на глиоксилат от ферментационния бульон и пречистването му.
6. Последваща обработка: Накрая, извлеченият и пречистен глиоксилат се подлага на последваща обработка, като сушене, опаковане и т.н. Тази стъпка е да се гарантира качеството и безопасността на продукта.
В процеса на синтезиране на глиоксилат чрез биологична ферментация са включени редица биохимични реакции. Най-важната реакция е окислението на глюкозата, което произвежда продукти като глиоксилат и въглероден диоксид. Специфичното химично уравнение е както следва:
C6H12O6 + O2→ 2CH3COOH + 2CO2 + 2H2O
Тази реакция показва, че глюкозата се окислява до глиоксилат и въглероден диоксид под действието на микроорганизми, като същевременно освобождава енергия за микробен растеж и репродукция.
Трябва да се отбележи, че синтезът на глиоксилат чрез биологична ферментация изисква специфични условия на температура, рН и разтворен кислород, за да се осигури нормален растеж и метаболитна активност на микроорганизмите. В същото време, за да се подобри добивът и чистотата на ацеталдехида, е необходимо да се оптимизира и контролира съставът на културалната среда, условията на култивиране на семена и параметрите по време на процеса на ферментация.
Биологичната ферментация е екологично чист и устойчив синтетичен метод с широки перспективи за приложение. Този метод обаче изисква определено време и инвестиция на ресурси за оптимизиране на бактериалната култура и условията на ферментация, като същевременно се решават технически проблеми, свързани с извличането и пречистването на продукта. Следователно в практическите приложения е необходимо цялостно разглеждане и оценка въз основа на конкретни ситуации.
Глиоксиловата киселина е важна органична химическа суровина с широк спектър от приложения.
1. Използва се за производството на ароматни аминокиселини:
Той може да реагира с анилин или други ароматни амини, за да генерира съответните ароматни аминокиселини, като фенилаланин и тирозин.
2. Използва се за производство на натриев глицин:
Той може да реагира с глицин, за да произведе натриев глицин, известен също като N-хидроксиметилглицин натрий
3. Използва се за производство на полиакрилен анхидрид:
Той може да реагира с етилен гликол, за да произведе полианхидрид, известен също като полихидроксиацетат.
4. Използва се за производство на етаноламин:
Той може да реагира с етаноламин, за да генерира N-(2-хидроксиетил) глицин, който след това се ацилира, за да се получи етаноламин.
5. Използва се за производството на пиридин-2,6-дион:
Може да реагира с пиридин, за да произведе пиридин-2,6-дион. Пиридин-2,6-дион е универсално съединение, което може да се използва за получаване на багрила, фармацевтични междинни продукти и полимери.
6. Използва се за производството на L-серин:
Той може да реагира с метилсулфонил хлорид и изоцианат, за да произведе L-серин. L-серинът е важна аминокиселина, широко използвана в области като медицина, храни и фуражи.