Glioksilna kislinaje organska spojina z molekulsko formulo C2H2O3, sestavljena iz aldehidne skupine (- CHO) in karboksilne skupine (- COOH). Njegova preprosta strukturna formula je HOCCOOH, CAS 298-12-4, molekulska masa pa je 74,04. Svetlo rumena prozorna tekočina. Topen v vodi, rahlo topen v etanolu, etru, benzenu itd. Lahko se uporablja za proizvodnjo pesticidov, kot so glifosat, glifosat, imidakloprid, kinofos in glifosat. Ti pesticidi so zelo pomembni za kmetijsko pridelavo in varstvo rastlin. Lahko se uporablja za sintezo peroralnega penicilina, alantoina (uporablja se kot dobro sredstvo za celjenje kožnih ran, dodatek za visokokakovostno kozmetiko in regulatorje rasti rastlin), p-hidroksifenilglicina, p-hidroksifenilocetne kisline, mandljeve kisline, acetofenona itd. Tiofenil glikolna kislina, p-hidroksifenilacetamid (uporablja se za proizvodnjo učinkovitih zdravil za zdravljenje bolezni srca in ožilja in hipertenzije - atel) itd. Je pomembna organska kemična surovina s širokim spektrom uporabe, ki vključuje več področij, kot so začimbe, medicina , pesticidi in varstvo okolja. Z nenehnim napredkom znanosti in tehnologije ter diverzifikacijo potreb po uporabi verjamemo, da bodo možnosti uporabe glioksilne kisline še širše.
(Povezava do izdelka: https://www.bloomtechz.com/synthetic-chemical/organic-intermediates/glyoxylic-acid-solution-cas-298-12-4.html)
Molekularna struktura oksalne kisline (HOCCOOH) je naslednja:
Glioksilat je organska spojina, ki vsebuje dve funkcionalni skupini (aldehidno in karboksilno) z molekulsko formulo C2H2O3. V molekularni strukturi acetaldehida lahko vidimo ogljikov atom, ki povezuje tako aldehidno kot karboksilno skupino. Aldehidno skupino sestavljajo en atom ogljika, en atom kisika in en atom vodika, označen kot -CHO, ki ima redukcijske lastnosti. Karboksilne skupine so sestavljene iz dveh atomov kisika in enega atoma ogljika, označenega kot -COOH, ki je kisel.
V strukturi acetaldehida je osrednji atom ogljika povezan z ostalimi tremi atomi (enim atomom kisika in dvema atomoma vodika) v obliki dvojne vezi, ki tvori stabilno tetraedrsko strukturo. Hkrati oba atoma kisika v molekuli aldehida sodelujeta pri nastajanju koordinacijskih vezi z drugimi atomi, in sicer atom ogljika v aldehidni skupini in atom vodika v karboksilni skupini. Ta struktura daje acetaldehidu močne elektronske in prostorske učinke, kar vpliva na učinkovitost njegove kemične reakcije.
Poleg tega je v molekuli glioksilata peroksidna vez (-C=O), ki nastane s povezavo atomov ogljika in atomov kisika v obliki dvojne vezi. Prisotnost te peroksidne vezi daje acetaldehidu visoko kemično reaktivnost in mu omogoča sodelovanje v različnih vrstah kemičnih reakcij, kot so oksidacija, redukcija in esterifikacija.
Na splošno mu daje molekularna struktura glioksilata edinstvene kemične lastnosti in reaktivnost. V kemičnih reakcijah lahko acetaldehid kaže redukcijske in kisle lastnosti ter je lahko podvržen različnim vrstam reakcij z drugimi spojinami. Je pomemben intermediat pri sintezi drugih organskih spojin.
Metoda biološke fermentacije za sintezo glioksilata je metoda, ki uporablja princip mikrobne fermentacije za pretvorbo glukoze ali drugih sladkorjev v glioksilat. Sledijo podrobni koraki in ustrezne kemijske enačbe za sintezo glioksilata z metodo biološke fermentacije:
1. Priprava seva: Najprej je treba sev pripraviti za fermentacijo. Pogosto uporabljeni bakterijski sevi vključujejo kvasovke, plesni itd. Te seve je mogoče pridobiti z laboratorijsko kultivacijo ali izolacijo iz narave.
2. Priprava gojišča: Nato je treba pripraviti gojišče, primerno za rast bakterij. Gojišče je raztopina ali trdna snov, ki vsebuje vire ogljika, dušika, anorganske soli itd., ki se uporablja za zagotavljanje hranil, potrebnih za rast bakterij. Pogosti viri ogljika vključujejo glukozo, saharozo itd., medtem ko viri dušika vključujejo aminokisline, pepton itd.
3. Gojenje semena: Pripravljene seve bakterij inokulirajte v gojišče za gojenje semena. Namen gojenja semena je omogočiti bakterijskemu sevu hitro rast in prilagoditev na pogoje fermentacije. Ta korak se lahko izvede v stresalniku s konstantno temperaturo, pri čemer se nadzoruje ustrezna temperatura in hitrost, da se zagotovi normalna rast bakterijskega seva.
4. Postopek fermentacije: Ko je gojenje semen končano, se semenska tekočina doda v fermentacijsko posodo, da se začne proces fermentacije. V fermentacijski posodi se semenska tekočina in gojišče mešata in reagirata pod določenimi pogoji, glioksilat pa nenehno nastaja kot presnovni produkt. Med postopkom fermentacije je treba nadzorovati parametre, kot so temperatura, pH in raztopljeni kisik, da se zagotovi normalen potek fermentacije in stabilnost nastajanja produkta.
5. Ekstrakcija izdelka: Po končani fermentaciji je treba izdelek ekstrahirati in prečistiti. Ta korak običajno vključuje ekstrakcijo, destilacijo, kristalizacijo in druge metode za ločevanje glioksilata iz fermentacijske juhe in njeno čiščenje.
6. Naknadna obdelava: Na koncu je ekstrahiran in prečiščen glioksilat podvržen naknadni obdelavi, kot je sušenje, pakiranje itd. Ta korak je namenjen zagotavljanju kakovosti in varnosti izdelka.
V procesu sinteze glioksilata z biološko fermentacijo je vključena vrsta biokemičnih reakcij. Najpomembnejša reakcija je oksidacija glukoze, pri kateri nastanejo produkti, kot sta glioksilat in ogljikov dioksid. Posebna kemijska enačba je naslednja:
C6H12O6 + O2→ 2CH3COOH + 2CO2 + 2H2O
Ta reakcija kaže, da se glukoza pod delovanjem mikroorganizmov oksidira v glioksilat in ogljikov dioksid, pri tem pa se sprošča energija za rast in razmnoževanje mikrobov.
Opozoriti je treba, da sinteza glioksilata z biološko fermentacijo zahteva specifične pogoje temperature, pH in raztopljenega kisika, da se zagotovi normalna rast in presnovna aktivnost mikroorganizmov. Hkrati je za izboljšanje donosa in čistosti acetaldehida potrebno optimizirati in nadzorovati sestavo gojišča, pogoje gojenja semen in parametre med postopkom fermentacije.
Biološka fermentacija je okolju prijazna in trajnostna sintetična metoda s širokimi možnostmi uporabe. Vendar pa ta metoda zahteva določeno količino časa in naložb v vire za optimizacijo pogojev bakterijske kulture in fermentacije, hkrati pa obravnava tehnične težave, povezane z ekstrakcijo in čiščenjem produkta. Zato je v praktičnih aplikacijah potrebno celovito obravnavanje in ocenjevanje na podlagi specifičnih situacij.
Glioksilna kislina je pomembna organska kemična surovina s širokim spektrom uporabe.
1. Uporablja se za proizvodnjo aromatskih aminokislin:
Lahko reagira z anilinom ali drugimi aromatskimi amini, da ustvari ustrezne aromatske aminokisline, kot sta fenilalanin in tirozin.
2. Uporablja se za proizvodnjo natrijevega glicina:
Lahko reagira z glicinom, da proizvede natrijev glicin, znan tudi kot natrijev N-hidroksimetilglicin
3. Uporablja se za proizvodnjo poliakrilnega anhidrida:
Lahko reagira z etilen glikolom, da proizvede polianhidrid, znan tudi kot polihidroksiacetat.
4. Uporablja se za proizvodnjo etanolamina:
Lahko reagira z etanolaminom, da nastane N-(2-hidroksietil) glicin, ki se nato acilira, da nastane etanolamin.
5. Uporablja se za proizvodnjo piridin-2,6-diona:
Lahko reagira s piridinom, da nastane piridin-2,6-dion. Piridin-2,6-dion je vsestranska spojina, ki se lahko uporablja za pripravo barvil, farmacevtskih intermediatov in polimerov.
6. Uporablja se za proizvodnjo L-serina:
Lahko reagira z metilsulfonil kloridom in izocianatom, da proizvede L-serin. L-serin je pomembna aminokislina, ki se pogosto uporablja na področjih, kot so medicina, hrana in krma.