Glyoxylic acidje organsko jedinjenje sa molekulskom formulom C2H2O3, koje se sastoji od aldehidne grupe (- CHO) i karboksilne grupe (- COOH). Njegova jednostavna strukturna formula je HOCCOOH, CAS 298-12-4, a molekulska težina je 74,04. Svijetlo žuta prozirna tekućina. Rastvorljiv u vodi, slabo rastvorljiv u etanolu, eteru, benzenu itd. Može se koristiti za proizvodnju pesticida kao što su glifosat, glifosat, imidakloprid, kinofos i glifosat. Ovi pesticidi su od velikog značaja za poljoprivrednu proizvodnju i zaštitu bilja. Može se koristiti za sintetiziranje oralnog penicilina, alantoina (koristi se kao dobro sredstvo za zacjeljivanje rana na koži, aditiv za vrhunsku kozmetiku i regulatora rasta biljaka), p-hidroksifenilglicina, p-hidroksifeniloctene kiseline, bademove kiseline, acetofenona itd. Tiofenil glikolna kiselina, p-hidroksifenilacetamid (koristi se za proizvodnju efikasnih lijekova za liječenje kardiovaskularnih bolesti i hipertenzije – atel) itd. Važna je organska hemijska sirovina sa širokim spektrom primjena, uključujući više polja kao što su začini, medicina , pesticide i zaštitu životne sredine. Uz kontinuirani napredak nauke i tehnologije i diversifikaciju potreba primjene, vjerujemo da će izgledi za primjenu glioksilne kiseline biti još širi.
(Link proizvoda: https://www.bloomtechz.com/synthetic-chemical/organic-intermediates/glyoxylic-acid-solution-cas-298-12-4.html)
Molekularna struktura oksalne kiseline (HOCCOOH) je sljedeća:
Glioksilat je organsko jedinjenje koje sadrži dve funkcionalne grupe (aldehid i karboksil), sa molekulskom formulom C2H2O3. U molekularnoj strukturi acetaldehida može se vidjeti atom ugljika koji povezuje aldehidnu i karboksilnu grupu. Aldehidna grupa se sastoji od jednog atoma ugljika, jednog atoma kisika i jednog atoma vodika, označenog kao -CHO, koji ima redukcijska svojstva. Karboksilne grupe se sastoje od dva atoma kiseonika i jednog atoma ugljika, označenog kao -COOH, što je kiselo.
U strukturi acetaldehida, centralni atom ugljika je povezan sa ostala tri atoma (jedan atom kisika i dva atoma vodika) u obliku dvostruke veze, formirajući stabilnu tetraedačku strukturu. Istovremeno, oba atoma kisika u molekuli aldehida sudjeluju u formiranju koordinacijskih veza s drugim atomima, odnosno atomom ugljika u aldehidnoj grupi i atomom vodika u karboksilnoj grupi. Ova struktura daje acetaldehidu jake elektronske i prostorne efekte, čime utiče na njegovu hemijsku reakciju.
Osim toga, postoji i peroksidna veza (-C=O) u molekulu glioksilata, koja nastaje povezivanjem atoma ugljika i atoma kiseonika u obliku dvostruke veze. Prisustvo ove peroksidne veze daje acetaldehidu visoku hemijsku reaktivnost i omogućava mu da učestvuje u različitim vrstama hemijskih reakcija, kao što su oksidacija, redukcija i esterifikacija.
Sve u svemu, molekularna struktura glioksilata daje mu jedinstvena hemijska svojstva i reaktivnost. U hemijskim reakcijama, acetaldehid može pokazati redukciona i kisela svojstva, te može biti podvrgnut raznim vrstama reakcija s drugim spojevima. Važan je međuprodukt u sintezi drugih organskih jedinjenja.
Metoda biološke fermentacije za sintezu glioksilata je metoda koja koristi princip mikrobne fermentacije za pretvaranje glukoze ili drugih šećera u glioksilat. Slijede detaljni koraci i odgovarajuće hemijske jednadžbe za sintezu glioksilata metodom biološke fermentacije:
1. Priprema soja: Prvo, potrebno je pripremiti soj za fermentaciju. Često korišteni sojevi bakterija uključuju kvasac, plijesan, itd. Ovi sojevi se mogu dobiti laboratorijskim uzgojem ili izolacijom iz prirode.
2. Priprema podloge za kulturu: Zatim je potrebno pripremiti podlogu pogodnu za rast bakterija. Podloga za kulturu je otopina ili čvrsta supstanca koja sadrži izvore ugljika, izvore dušika, neorganske soli, itd., koji se koriste za obezbjeđivanje hranjivih tvari potrebnih za rast bakterija. Uobičajeni izvori ugljika uključuju glukozu, saharozu, itd., dok izvori dušika uključuju aminokiseline, pepton itd.
3. Uzgoj sjemena: Inokulirajte pripremljene bakterijske sojeve u podlogu za uzgoj sjemena. Svrha uzgoja sjemena je omogućiti soju bakterija da brzo raste i prilagodi se uvjetima fermentacije. Ovaj korak se može izvesti u mućkalici s konstantnom temperaturom, kontrolirajući odgovarajuću temperaturu i brzinu kako bi se osigurao normalan rast bakterijskog soja.
4. Proces fermentacije: Nakon što je kultivacija sjemena završena, sjemenska tekućina se dodaje u rezervoar za fermentaciju kako bi započeo proces fermentacije. U rezervoaru za fermentaciju, sjemenska tekućina i podloga za kulturu se miješaju i reagiraju pod određenim uvjetima, a glioksilat se kontinuirano stvara kao metabolički proizvod. Tokom procesa fermentacije potrebno je kontrolirati parametre kao što su temperatura, pH i otopljeni kisik kako bi se osigurao normalan napredak fermentacije i stabilnost stvaranja proizvoda.
5. Ekstrakcija proizvoda: Nakon što je fermentacija završena, proizvod treba ekstrahovati i pročistiti. Ovaj korak obično uključuje ekstrakciju, destilaciju, kristalizaciju i druge metode za odvajanje glioksilata iz fermentacijske juhe i njegovo pročišćavanje.
6. Naknadna obrada: Konačno, ekstrahovani i prečišćeni glioksilat se podvrgava naknadnoj obradi, kao što je sušenje, pakovanje, itd. Ovaj korak je da se osigura kvalitet i bezbednost proizvoda.
U procesu sinteze glioksilata putem biološke fermentacije uključen je niz biohemijskih reakcija. Najvažnija reakcija je oksidacija glukoze, koja proizvodi produkte kao što su glioksilat i ugljični dioksid. Specifična hemijska jednačina je sljedeća:
C6H12O6 + O2→ 2CH3COOH + 2CO2 + 2H2O
Ova reakcija pokazuje da se glukoza pod djelovanjem mikroorganizama oksidira u glioksilat i ugljični dioksid, a pritom oslobađa energiju za rast i reprodukciju mikroba.
Treba napomenuti da sinteza glioksilata biološkom fermentacijom zahtijeva određenu temperaturu, pH i uslove otopljenog kisika kako bi se osigurao normalan rast i metabolička aktivnost mikroorganizama. Istovremeno, u cilju poboljšanja prinosa i čistoće acetaldehida, potrebno je optimizirati i kontrolisati sastav podloge za uzgoj, uslove uzgoja sjemena i parametre tokom procesa fermentacije.
Biološka fermentacija je ekološki prihvatljiva i održiva sintetička metoda sa širokim mogućnostima primjene. Međutim, ova metoda zahtijeva određenu količinu vremena i ulaganja u resurse kako bi se optimizirala kultura bakterija i uvjeti fermentacije, dok se također rješavaju tehnički problemi vezani za ekstrakciju i prečišćavanje proizvoda. Stoga je u praktičnim primjenama potrebno sveobuhvatno razmatrati i vrednovati na osnovu konkretnih situacija.
Glioksilna kiselina je važna organska hemijska sirovina sa širokim spektrom upotrebe.
1. Koristi se za proizvodnju aromatičnih aminokiselina:
Može reagirati s anilinom ili drugim aromatičnim aminima kako bi se stvorile odgovarajuće aromatične aminokiseline, kao što su fenilalanin i tirozin.
2. Koristi se za proizvodnju natrijum glicina:
Može da reaguje sa glicinom da proizvede natrijum glicin, takođe poznat kao N-hidroksimetilglicin natrijum
3. Koristi se za proizvodnju poliakrilnog anhidrida:
Može reagirati s etilen glikolom i proizvesti polianhidrid, također poznat kao polihidroksiacetat.
4. Koristi se za proizvodnju etanolamina:
Može da reaguje sa etanolaminom da stvori N-(2-hidroksietil) glicin, koji se zatim aciluje da bi se dobio etanolamin.
5. Koristi se za proizvodnju piridina-2,6-diona:
Može reagirati s piridinom i proizvesti piridin-2,6-dion. Piridin-2,6-dion je svestrano jedinjenje koje se može koristiti za pripremu boja, farmaceutskih intermedijera i polimera.
6. Koristi se za proizvodnju L-serina:
Može reagovati sa metilsulfonil hloridom i izocijanatom da bi proizveo L-serin. L-serin je važna aminokiselina koja se široko koristi u oblastima kao što su medicina, hrana i hrana za životinje.