Glioksilo rūgštisyra organinis junginys, kurio molekulinė formulė yra C2H2O3, susidedantis iš aldehido grupės (-CHO) ir karboksilo grupės (-COOH). Jo paprasta struktūrinė formulė yra HOCCOOH, CAS 298-12-4, o molekulinė masė yra 74,04. Šviesiai geltonas skaidrus skystis. Tirpsta vandenyje, šiek tiek tirpsta etanolyje, eteryje, benzene ir kt. Jis gali būti naudojamas pesticidams, tokiems kaip glifosatas, glifosatas, imidaklopridas, chinofosas ir glifosatas, gaminti. Šie pesticidai yra labai svarbūs žemės ūkio gamybai ir augalų apsaugai. Gali būti naudojamas sintetinant geriamąjį peniciliną, alantoiną (naudojamą kaip gerą odos žaizdų gydymo priemonę, aukščiausios klasės kosmetikos priedą ir augalų augimo reguliatorius), p-hidroksifenilgliciną, p-hidroksifenilacto rūgštį, migdolų rūgštį, acetofenoną ir kt. Tiofenilglikolio rūgštis, p-hidroksifenilacetamidas (naudojamas gaminant veiksmingus vaistus širdies ir kraujagyslių ligoms bei hipertenzijai gydyti – atel) ir kt. Tai svarbi organinė cheminė žaliava, turinti platų panaudojimo spektrą, apimanti daugybę sričių, pavyzdžiui, prieskonių, medicinos. , pesticidai ir aplinkos apsauga. Nuolat tobulėjant mokslui ir technologijoms bei įvairėjant pritaikymo poreikiams, manome, kad glioksilio rūgšties panaudojimo perspektyvos bus dar platesnės.
(Produkto nuoroda: https://www.bloomtechz.com/synthetic-chemical/organic-intermediates/glyoxylic-acid-solution-cas-298-12-4.html)
Oksalo rūgšties (HOCCOOH) molekulinė struktūra yra tokia:
Glioksilatas yra organinis junginys, turintis dvi funkcines grupes (aldehidą ir karboksilo), kurio molekulinė formulė C2H2O3. Acetaldehido molekulinėje struktūroje galima pamatyti anglies atomą, jungiantį ir aldehido, ir karboksilo grupes. Aldehido grupę sudaro vienas anglies atomas, vienas deguonies atomas ir vienas vandenilio atomas, žymimas -CHO, kuris turi redukuojančių savybių. Karboksilo grupes sudaro du deguonies atomai ir vienas anglies atomas, žymimas -COOH, kuris yra rūgštus.
Acetaldehido struktūroje centrinis anglies atomas yra sujungtas su kitais trimis atomais (vienu deguonies atomu ir dviem vandenilio atomais) dvigubos jungties pavidalu, sudarydamas stabilią tetraedrinę struktūrą. Tuo pačiu metu abu aldehido molekulės deguonies atomai dalyvauja formuojant koordinacinius ryšius su kitais atomais, būtent anglies atomu aldehido grupėje ir vandenilio atomu karboksilo grupėje. Ši struktūra suteikia acetaldehidui stiprų elektroninį ir erdvinį poveikį, taip paveikdamas jo cheminės reakcijos veikimą.
Be to, glioksilato molekulėje yra peroksido jungtis (-C=O), kuri susidaro jungiantis anglies atomams ir deguonies atomams dvigubos jungties pavidalu. Šios peroksido jungties buvimas suteikia acetaldehidui didelį cheminį reaktyvumą ir leidžia jam dalyvauti įvairiose cheminėse reakcijose, tokiose kaip oksidacija, redukcija ir esterifikacija.
Apskritai glioksilato molekulinė struktūra suteikia jam unikalių cheminių savybių ir reaktyvumo. Vykstant cheminėms reakcijoms acetaldehidas gali turėti redukuojančių ir rūgštinių savybių, taip pat gali būti įvairių tipų reakcijos su kitais junginiais. Tai svarbus tarpinis produktas kitų organinių junginių sintezėje.
Biologinės fermentacijos metodas glioksilatui sintetinti – tai metodas, kai naudojamas mikrobinės fermentacijos principas, siekiant paversti gliukozę ar kitus cukrus į glioksilatą. Toliau pateikiami išsamūs glioksilato sintezės biologinės fermentacijos metodu žingsniai ir atitinkamos cheminės lygtys:
1. Kamieno paruošimas: Pirmiausia reikia paruošti štamą fermentacijai. Dažniausiai naudojamos bakterijų padermės yra mielės, pelėsiai ir kt. Šios padermės gali būti gaunamos auginant laboratorijoje arba izoliuojant nuo gamtos.
2. Kultūrinės terpės paruošimas: Toliau reikia paruošti bakterijų auginimui tinkamą mitybinę terpę. Auginimo terpė yra tirpalas arba kieta medžiaga, kurioje yra anglies šaltinių, azoto šaltinių, neorganinių druskų ir kt., naudojama maistinėms medžiagoms, reikalingoms bakterijoms augti, aprūpinti. Įprasti anglies šaltiniai yra gliukozė, sacharozė ir kt., o azoto šaltiniai yra aminorūgštys, peptonas ir kt.
3. Sėklų auginimas: paruoštas bakterijų padermes pasėkite į auginimo terpę sėkloms auginti. Sėklų auginimo tikslas – leisti bakterijų štamui greitai augti ir prisitaikyti prie fermentacijos sąlygų. Šis veiksmas gali būti atliekamas pastovios temperatūros purtykloje, kontroliuojant tinkamą temperatūrą ir greitį, kad būtų užtikrintas normalus bakterijų padermės augimas.
4. Fermentacijos procesas: užbaigus sėklų auginimą, sėklų skystis įpilamas į fermentacijos baką, kad prasidėtų fermentacijos procesas. Fermentacijos rezervuare sėklų skystis ir auginimo terpė sumaišomi ir reaguoja tam tikromis sąlygomis, o glioksilatas nuolat susidaro kaip medžiagų apykaitos produktas. Norint užtikrinti normalią fermentacijos eigą ir produkto susidarymo stabilumą, fermentacijos proceso metu būtina kontroliuoti tokius parametrus kaip temperatūra, pH ir ištirpęs deguonis.
5. Produkto ekstrahavimas: pasibaigus fermentacijai, produktą reikia ekstrahuoti ir išvalyti. Šis etapas paprastai apima ekstrahavimą, distiliavimą, kristalizavimą ir kitus metodus, skirtus glioksilatui atskirti nuo fermentacijos sultinio ir jį išvalyti.
6. Vėlesnis apdorojimas: galiausiai ekstrahuotas ir išgrynintas glioksilatas papildomai apdorojamas, pvz., džiovinamas, supakuojamas ir tt Šiuo žingsniu siekiama užtikrinti produkto kokybę ir saugą.
Glikoksilato sintezės procese biologinės fermentacijos būdu vyksta daugybė biocheminių reakcijų. Svarbiausia reakcija yra gliukozės oksidacija, kurios metu susidaro tokie produktai kaip glioksilatas ir anglies dioksidas. Konkreti cheminė lygtis yra tokia:
C6H12O6 + O2→ 2CH3COOH + 2CO2 + 2H2O
Ši reakcija rodo, kad veikiant mikroorganizmams gliukozė oksiduojama į glioksilatą ir anglies dioksidą, išskirdama energiją mikrobų augimui ir dauginimuisi.
Pažymėtina, kad glioksilato sintezei biologinės fermentacijos būdu reikia specifinės temperatūros, pH ir ištirpusio deguonies sąlygų, kad būtų užtikrintas normalus mikroorganizmų augimas ir metabolinis aktyvumas. Tuo pačiu, siekiant pagerinti acetaldehido derlių ir grynumą, būtina optimizuoti ir kontroliuoti auginimo terpės sudėtį, sėklų auginimo sąlygas ir parametrus fermentacijos procese.
Biologinė fermentacija yra aplinkai nekenksmingas ir tvarus sintetinis metodas, turintis plačias taikymo perspektyvas. Tačiau šis metodas reikalauja tam tikro laiko ir išteklių investicijų, kad būtų optimizuotos bakterijų kultūros ir fermentacijos sąlygos, taip pat sprendžiami techniniai klausimai, susiję su produkto ekstrahavimu ir gryninimu. Todėl praktikoje būtina visapusiškai apsvarstyti ir įvertinti remiantis konkrečiomis situacijomis.
Glioksilo rūgštis yra svarbi organinė cheminė žaliava, plačiai naudojama.
1. Naudojamas aromatinėms aminorūgštims gaminti:
Jis gali reaguoti su anilinu ar kitais aromatiniais aminais, kad susidarytų atitinkamos aromatinės aminorūgštys, tokios kaip fenilalaninas ir tirozinas.
2. Naudojamas natrio glicinui gaminti:
Jis gali reaguoti su glicinu, kad susidarytų natrio glicinas, dar žinomas kaip N-hidroksimetilglicino natris.
3. Naudojamas poliakrilo anhidridui gaminti:
Jis gali reaguoti su etilenglikoliu, kad susidarytų polianhidridas, dar žinomas kaip polihidroksiacetatas.
4. Naudojamas etanolaminui gaminti:
Jis gali reaguoti su etanolaminu, kad susidarytų N- (2-hidroksietil) glicinas, kuris vėliau acilinamas ir susidaro etanolaminas.
5. Naudojamas piridino-2,6-diono gamybai:
Jis gali reaguoti su piridinu, kad susidarytų piridinas-2,6-dionas. Piridino-2,6-dionas yra universalus junginys, kuris gali būti naudojamas dažams, farmaciniams tarpiniams produktams ir polimerams gaminti.
6. Naudojamas L-serino gamybai:
Jis gali reaguoti su metilsulfonilchloridu ir izocianatu, kad susidarytų L-serinas. L-serinas yra svarbi aminorūgštis, plačiai naudojama tokiose srityse kaip medicina, maistas ir pašarai.