Kyselina glyoxylováje organická sloučenina s molekulovým vzorcem C2H2O3, sestávající z aldehydové skupiny (-CHO) a karboxylové skupiny (-COOH). Jeho jednoduchý strukturní vzorec je HOCCOOH, CAS 298-12-4 a molekulová hmotnost je 74,04. Světle žlutá průhledná kapalina. Rozpustný ve vodě, mírně rozpustný v ethanolu, éteru, benzenu atd. Lze jej použít k výrobě pesticidů, jako je glyfosát, glyfosát, imidakloprid, chinophos a glyfosát. Tyto pesticidy mají velký význam pro zemědělskou výrobu a ochranu rostlin. Může být použit k syntéze perorálního penicilinu, alantoinu (používaný jako dobrý prostředek na hojení kožních ran, přísada do špičkové kosmetiky a regulátory růstu rostlin), p-hydroxyfenylglycin, kyselina p-hydroxyfenyloctová, kyselina mandlová, acetofenon atd. Kyselina thiofenylglykolová, p-hydroxyfenylacetamid (využívá se k výrobě účinných léků pro léčbu kardiovaskulárních onemocnění a hypertenze - atel) aj. Jde o významnou organickou chemickou surovinu s širokým spektrem aplikací, zahrnující více oblastí jako koření, lékařství pesticidy a ochrana životního prostředí. S neustálým pokrokem vědy a techniky a diverzifikací aplikačních potřeb věříme, že aplikační vyhlídky kyseliny glyoxylové budou ještě širší.
(Odkaz na produkt: https://www.bloomtechz.com/synthetic-chemical/organic-intermediates/glyoxylic-acid-solution-cas-298-12-4.html)
Molekulární struktura kyseliny šťavelové (HOCCOOH) je následující:
Glyoxylát je organická sloučenina obsahující dvě funkční skupiny (aldehyd a karboxyl) s molekulovým vzorcem C2H2O3. V molekulární struktuře acetaldehydu lze vidět atom uhlíku spojující jak aldehydové, tak karboxylové skupiny. Aldehydová skupina se skládá z jednoho atomu uhlíku, jednoho atomu kyslíku a jednoho atomu vodíku, označovaného jako -CHO, který má redukční vlastnosti. Karboxylové skupiny se skládají ze dvou atomů kyslíku a jednoho atomu uhlíku, označovaných jako -COOH, který je kyselý.
Ve struktuře acetaldehydu je centrální atom uhlíku spojen s dalšími třemi atomy (jeden atom kyslíku a dva atomy vodíku) ve formě dvojné vazby, čímž vzniká stabilní čtyřstěnná struktura. Zároveň se oba atomy kyslíku v molekule aldehydu podílejí na tvorbě koordinačních vazeb s jinými atomy, a to atomem uhlíku v aldehydové skupině a atomem vodíku v karboxylové skupině. Tato struktura dává acetaldehydu silné elektronické a prostorové efekty, čímž ovlivňuje jeho chemické reakce.
V molekule glyoxylátu je navíc peroxidová vazba (-C{1}}O), která vzniká spojením atomů uhlíku a atomů kyslíku ve formě dvojné vazby. Přítomnost této peroxidové vazby propůjčuje acetaldehydu vysokou chemickou reaktivitu a umožňuje mu účastnit se různých typů chemických reakcí, jako je oxidace, redukce a esterifikace.
Celkově vzato, molekulární struktura glyoxylátu mu dává jedinečné chemické vlastnosti a reaktivitu. Při chemických reakcích může acetaldehyd vykazovat redukční a kyselé vlastnosti a může podléhat různým typům reakcí s jinými sloučeninami. Je důležitým meziproduktem při syntéze dalších organických sloučenin.
Biologická fermentační metoda pro syntézu glyoxylátu je metoda, která využívá principu mikrobiální fermentace k přeměně glukózy nebo jiných cukrů na glyoxylát. Níže jsou uvedeny podrobné kroky a odpovídající chemické rovnice pro syntézu glyoxylátu metodou biologické fermentace:
1. Příprava kmene: Nejprve je nutné připravit kmen pro fermentaci. Mezi běžně používané bakteriální kmeny patří kvasinky, plísně atd. Tyto kmeny lze získat laboratorní kultivací nebo izolací z přírody.
2. Příprava kultivačního média: Dále je nutné připravit kultivační médium vhodné pro růst bakterií. Kultivační médium je roztok nebo pevná látka obsahující zdroje uhlíku, zdroje dusíku, anorganické soli atd., které se používají k poskytování živin potřebných pro růst bakterií. Mezi běžné zdroje uhlíku patří glukóza, sacharóza atd., zatímco zdroje dusíku zahrnují aminokyseliny, pepton atd.
3. Kultivace semen: Připravené bakteriální kmeny naočkujte do kultivačního média pro kultivaci semen. Účelem kultivace semen je umožnit bakteriálnímu kmeni rychlý růst a přizpůsobení se podmínkám fermentace. Tento krok lze provádět v třepačce s konstantní teplotou, která kontroluje vhodnou teplotu a rychlost, aby se zajistil normální růst bakteriálního kmene.
4. Fermentační proces: Po dokončení kultivace semen se do fermentační nádrže přidá kapalina ze semen, aby se zahájil proces fermentace. Ve fermentační nádrži se očkovací kapalina a kultivační médium mísí a reagují za určitých podmínek a kontinuálně vzniká glyoxylát jako metabolický produkt. Během fermentačního procesu je nutné kontrolovat parametry, jako je teplota, pH a rozpuštěný kyslík, aby byl zajištěn normální průběh fermentace a stabilita tvorby produktu.
5. Extrakce produktu: Po dokončení fermentace je třeba produkt extrahovat a vyčistit. Tento krok obvykle zahrnuje extrakci, destilaci, krystalizaci a další metody k oddělení glyoxylátu z fermentačního bujónu a jeho čištění.
6. Následná úprava: Nakonec je extrahovaný a vyčištěný glyoxylát podroben následné úpravě, jako je sušení, balení atd. Tento krok má zajistit kvalitu a bezpečnost produktu.
V procesu syntézy glyoxylátu prostřednictvím biologické fermentace se účastní řada biochemických reakcí. Nejdůležitější reakcí je oxidace glukózy, při které vznikají produkty jako glyoxylát a oxid uhličitý. Specifická chemická rovnice je následující:
C6H12O6 + O2→ 2CH3COOH + 2CO2 + 2H2O
Tato reakce ukazuje, že glukóza se působením mikroorganismů oxiduje na glyoxylát a oxid uhličitý, přičemž se uvolňuje energie pro mikrobiální růst a reprodukci.
Je třeba poznamenat, že syntéza glyoxylátu biologickou fermentací vyžaduje specifické podmínky teploty, pH a rozpuštěného kyslíku, aby byl zajištěn normální růst a metabolická aktivita mikroorganismů. Zároveň je pro zlepšení výtěžku a čistoty acetaldehydu nutné optimalizovat a kontrolovat složení kultivačního média, podmínky kultivace semen a parametry během fermentačního procesu.
Biologická fermentace je ekologická a udržitelná syntetická metoda s širokými perspektivami použití. Tato metoda však vyžaduje určité množství času a investic do zdrojů k optimalizaci podmínek bakteriální kultury a fermentace a zároveň řeší technické problémy související s extrakcí a čištěním produktu. Proto je v praktických aplikacích nutné komplexně zvažovat a hodnotit na základě konkrétních situací.
Kyselina glyoxylová je důležitou organickou chemickou surovinou s širokým spektrem použití.
1. Používá se k výrobě aromatických aminokyselin:
Může reagovat s anilinem nebo jinými aromatickými aminy za vzniku odpovídajících aromatických aminokyselin, jako je fenylalanin a tyrosin.
2. Používá se k výrobě glycinu sodného:
Může reagovat s glycinem za vzniku glycinu sodného, také známého jako N-hydroxymethylglycin sodný
3. Používá se k výrobě anhydridu kyseliny polyakrylové:
Může reagovat s ethylenglykolem za vzniku polyanhydridu, známého také jako polyhydroxyacetát.
4. Používá se k výrobě ethanolaminu:
Může reagovat s ethanolaminem za vzniku N-(2-hydroxyethyl)glycinu, který je následně acylován za vzniku ethanolaminu.
5. Používá se k výrobě pyridinu-2,6-dionu:
Může reagovat s pyridinem za vzniku pyridin-2,6-dionu. Pyridin-2,6-dion je všestranná sloučenina, kterou lze použít k přípravě barviv, farmaceutických meziproduktů a polymerů.
6. Používá se k výrobě L-serinu:
Může reagovat s methylsulfonylchloridem a isokyanátem za vzniku L-serinu. L-serin je důležitá aminokyselina široce používaná v oblastech, jako je medicína, potraviny a krmiva.