गामा-वेलेरोलैक्टोन: Difference between revisions

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gamma-Valerolactone[1]
Skeletal formula of γ-valerolactone
Ball-and-stick model of the γ-valerolactone molecule
Names
IUPAC name
5-Methyloxolan-2-one
Other names
  • 5-Methyldihydrofuran-2(3H)-one,
  • 4-Pentanolide,
  • 4-Valerolactone,
  • 4-Pentalactone,
  • 4-Hydroxypentanoic acid lactone
Identifiers
3D model (JSmol)
80420
ChEBI
ChEMBL
ChemSpider
EC Number
  • 203-569-5
UNII
UN number 1224
  • InChI=1S/C5H8O2/c1-4-2-3-5(6)7-4/h4H,2-3H2,1H3 checkY
    Key: GAEKPEKOJKCEMS-UHFFFAOYSA-N checkY
  • InChI=1/C5H8O2/c1-4-2-3-5(6)7-4/h4H,2-3H2,1H3
    Key: GAEKPEKOJKCEMS-UHFFFAOYAX
  • CC1CCC(=O)O1
Properties
C5H8O2
Molar mass 100.116
Appearance colorless liquid
Density 1.0546 g/mL (20 °C) [2]
Melting point −31 °C (−24 °F; 242 K)
Boiling point 205 °C (401 °F; 478 K)[2]
>=100 mg/mL
1.4333 (20 °C) [2]
Thermochemistry
-461.3 kJ·mol−1
-2649.6 kJ·mol−1
Hazards[3]
GHS labelling:
GHS07: Exclamation mark
Warning
H319
NFPA 704 (fire diamond)
2
2
0
Flash point 81 °C (178 °F; 354 K)
Except where otherwise noted, data are given for materials in their standard state (at 25 °C [77 °F], 100 kPa).
checkY verify (what is checkY☒N ?)

γ-वेलेरोलैक्टोन (जीवीएल) रासायनिक सूत्र C5H8O2 के साथ कार्बनिक यौगिक होता है | यह रंगहीन तरल अत्यधिक सामान्य लैक्टोन में से होता है। जीवीएल चिरल है लेकिन सामान्यतौर पर रेसमेट के रूप में उपयोग किया जाता है। यह सेल्यूलोसिक बायोमास से आसानी से प्राप्त होता है और संभावित ईंधन और हरित विलायक होता है।

जीवीएल गामा-हाइड्रॉक्सीवेलेरिक अम्ल γ-हाइड्रॉक्सीवेलेरिक अम्ल (जीएचवी) के लिए दवा के रूप में व्यवहार करता है, यह गामा-हाइड्रॉक्सीब्यूट्रिक अम्ल γ-हाइड्रॉक्सीब्यूट्रिक अम्ल (जीएचबी) के समान प्रभाव वाली दवा होता है, चूकि इसकी तुलना में इसकी क्षमता कम होता है।[4] क्योंकि जीएचबी को दुनिया के कई हिस्सों में नियंत्रित किया जाता है, यद्यपि जीवीएल को नहीं, जीवीएल ने जीएचबी के कानूनी विकल्प के रूप में लोकप्रियता हासिल होता है।[4][5]

संश्लेषण

जीवीएल का उत्पादन लेवुलिनिकअम्ल से होता है,जो हैक्सोस से प्राप्त होता है। एक विशिष्ट प्रक्रिया में, सेल्युलोसिक बायोमास, जैसे मकई स्टोवर, सॉग्रास, या लकड़ी, को अम्ल उत्प्रेरक का उपयोग करके ग्लूकोज और अन्य शर्करा में हाइड्रोलाइज किया जाता है। इसके बाद परिणामी ग्लूकोज को फॉर्मिक अम्ल और लेवुलिनिक अम्ल प्राप्त करने के लिए हाइड्रोक्सीमिथाइलफुरफुरल के माध्यम से निर्जलित किया जा सकता है, जो मध्यवर्ती फ़्यूरान में चक्रित होता है, जिसे फिर गामा-वेलेरोलैक्टोन में हाइड्रोजनीकृत किया जा सकता है, जिसका तरल ईंधन के रूप में संभावित अनुप्रयोग होता है।[6]

Cyclization of levulinic acid.svg

संभावित अनुप्रयोग

जीवीएल की पहचान एक संभावित हरित विलायक के रूप में की गई थी। इसकी हर्बल गंध के कारण इसका उपयोग इत्र और स्वाद उद्योगों में किया जाता है।[7] यह डेल्टा-वेलेरोलैक्टोन होता है| δ-वेलेरोलैक्टोन का एक संरचनात्मक आइसोमर होता है।

संभावित ईंधन

चूंकि यह ग्लूकोज से आसानी से प्राप्त होता है, जीवीएल को लंबे समय से एक संभावित हरित ईंधन के रूप में पहचाना गया था।[8] जीवीएल ग्लूकोज की 97% ऊर्जा बरकरार रखता है और इसे गैसोलीन में स्वयं मिश्रित किया जा सकता है जहां यह इथेनॉल/गैसोलीन मिश्रण की तुलना में कार्य करता है।[9][10] चूकि,पारंपरिक दहन इंजनों में उपयोग के लिए सम्मिश्रण सीमाओं के कारण, जीवीएल को तरल [[एल्केन]] (या अल्केन्स) में परिवर्तित करना अत्यधिक कुशल हो सकता है। इस प्रक्रिया में पहला कदम पेंटेनोइक अम्ल का मिश्रण प्राप्त करने के लिए जीवीएल का रिंग-ओपनिंग है। फिर ब्यूटेन और CO2 का उत्पादन करने के लिए इन अम्लों का डिकार्बोजाइलेशन किया जा सकता है | ये रूपांतरण जिओलाइट उत्प्रेरक के साथ किए जा सकते हैं।[11] इस धारा के निर्जलित होने के बाद, उत्पादों को गैसोलीन और अन्य ईंधन अनुप्रयोगों के लिए लक्षित उच्च आणविक द्रव्यमान वाले एल्कीन प्राप्त करने के लिए एक सामान्य अम्ल-उत्प्रेरक की उपस्थिति में ऊंचे दबाव पर ऑलिगोमेराइज़ किया जा सकता है।[12]

जीवीएल को एक व्यावहारिक जैव ईंधन बनाने का मुख्य लाभ यह है कि इसका उत्पादन अपेक्षाकृत सस्ता होता है। सस्ते कच्चे माल का उपयोग करके, इस जैव ईंधन का उत्पादन 2-3 यूएस डॉलर/गैलन के बीच कीमतों पर किया जा सकता है।[9]जीवीएल को परिवहन ईंधन सक्षम एल्केन्स में बदलने के लिए केवल दो प्रवाह रिएक्टर, दो चरण विभाजक और जलीय जीवीएल खाद्य वितरण के लिए सरल पंपिंग व्यवस्था वाली प्रणाली की आवश्यकता होती है। चूँकि कीमती धातु उत्प्रेरकों के उपयोग की आवश्यकता नहीं होती है, इससे ईंधन उत्पादन की कुल कीमत भी कम हो जाती है।[11]

बायोमास-व्युत्पन्न ईंधन का संभावित उत्पादन

अपने आप में संभावित ईंधन के रूप में इसके मूल्य के अतिरिक्त, गामा-वेलेरोलैक्टोन ने उच्च पैदावार पर मकई अत्यधिक उपज और लकड़ी से घुलनशील कार्बोहाइड्रेट के प्रयोगशाला-स्तरीय थर्मोकैटलिटिक उत्पादन में वादा दिखाया होता है। बायोमास पानी, तनु सल्फ्यूरिक अम्ल और गामा-वेलेरोलैक्टोन के विलायक मिश्रण में प्रतिक्रिया करता है, जो स्वयं बायोमास से प्राप्त होता है। गामा-वेलेरोलैक्टोन लिग्निन सहित कच्चे माल के पूर्ण घुलनशीलता द्वारा मोनोसेकेराइड में थर्मोकैटलिटिक हाइड्रोलिसिस को बढ़ावा देता है। नमक या तरल कार्बन डाइऑक्साइड के विलयकरोधी मिश्रण द्वारा सैकेराइड उत्पादों को लैक्टोन से पानी के घोल में पुनः प्राप्त किया जा सकता है। उत्पाद का उपयोग उच्च उपज पर फ्यूरान या इथेनॉल के उत्पादन के लिए फीडस्टॉक के रूप में किया जा सकता है, चूकि गामा-वेलेरोलैक्टोन उत्प्रेरक चक्र में वापस आ जाता है।[13]

झिल्ली निर्माण

गामा-वेलेरोलैक्टोन का अध्ययन किया गया था और बहुलक झिल्ली के निर्माण के लिए डोप समाधान तैयार करने की क्षमता दिखाई गई थी। पारंपरिक विलायक की विषाक्तता के कारण, हाल के वर्षों में हरे विलायक की जांच की गई थी।[14] अपने पर्यावरण के अनुकूल प्रोफ़ाइल के कारण, गामा-वेलेरोलैक्टोन ने सह-विलायक के रूप में पॉलीसल्फ़ोन झिल्ली बनाने की क्षमता दिखाई गई थी।[15]

यह भी देखें

  • δ-वेलेरोलैक्टोन
  • वैलेरिक अम्ल
  • 1,4-ब्यूटेनडिओल (1,4-बीडी)
  • γ-ब्यूटिरोलैक्टोन (जीबीएल)

संदर्भ

  1. ↑ NIH National Toxicology Program
  2. ↑ 2.0 2.1 2.2 Baird, Zachariah Steven; Uusi-Kyyny, Petri; Pokki, Juha-Pekka; Pedegert, Emilie; Alopaeus, Ville (6 Nov 2019). "Vapor Pressures, Densities, and PC-SAFT Parameters for 11 Bio-compounds". International Journal of Thermophysics. 40 (11): 102. Bibcode:2019IJT....40..102B. doi:10.1007/s10765-019-2570-9.
  3. ↑ "Summary of Classification and Labelling". Retrieved 5 December 2021.
  4. ↑ 4.0 4.1 Andresen-Streichert H, Jungen H, Gehl A, Müller A, Iwersen-Bergmann S (2013). "गामा-वेलेरोलैक्टोन का अवशोषण--मानव मूत्र के नमूनों में गामा-हाइड्रॉक्सीवेलेरिक एसिड का पता लगाना". J Anal Toxicol. 37 (4): 250–4. doi:10.1093/jat/bkt013. PMID 23486087.
  5. ↑ Fred Smith (31 December 2004). फॉरेंसिक ड्रग विश्लेषण की हैंडबुक. Academic Press. pp. 462–. ISBN 978-0-08-047289-8.
  6. ↑ Huber, George W.; Iborra, Sara; Corma, Avelino (2006). "Synthesis of Transportation Fuels from Biomass: Chemistry, Catalysts, and Engineering". Chemical Reviews. 106 (9): 4044–4098. doi:10.1021/cr068360d. PMID 16967928.
  7. ↑ GoodScentsCompany.com
  8. ↑ Huber, G. W.; Corma, Avelino (2007). "बायोमास से ईंधन के उत्पादन के लिए जैव और तेल रिफाइनरियों के बीच तालमेल". Angewandte Chemie International Edition. 46 (38): 7184–7201. doi:10.1002/anie.200604504. PMID 17610226.
  9. ↑ 9.0 9.1 Savage, Neil (2011). "Fuel Options: The Ideal Biofuel". Nature. 474 (7352): S9–S11. doi:10.1038/474S09a. PMID 21697843.
  10. ↑ Horváth, I. T.; Mehdi, H.; Fábos, V.; Boda, L.; Mika, L. T. (2008). "γ-Valerolactone—a sustainable liquid for energy and carbon-based chemicals". Green Chemistry. 10 (2): 238–242. doi:10.1039/b712863k.
  11. ↑ 11.0 11.1 Bond, Jesse Q.; Alonso, David Martin; Wang, Dong; West, Ryan M.; Dumesic, James A. (2010). "Integrated Catalytic Conversion of γ-Valerolactone to Liquid Alkenes for Transportation Fuels". Science. 327 (5969): 1110–1114. Bibcode:2010Sci...327.1110B. doi:10.1126/science.1184362. PMID 20185721. S2CID 41894655.
  12. ↑ Mantilla, A.; et al. (2005). "Oligomerization of isobutene on sulfated titania: Effect of reaction conditions on selectivity". Catalysis Today. 107–108: 707–712. doi:10.1016/j.cattod.2005.07.153.
  13. ↑ Luterbacher, Jeremy S.; Rand, Jacqueline M.; David; Alonso, Martin; Han, Jeehoon; Youngquist, J. Tyler; Maravelias, Christos T.; Pfleger, Brian F.; Dumesic, James A.; et al. (2014). "बायोमास-व्युत्पन्न गामा-वेलेरोलैक्टोन का उपयोग करके बायोमास से गैर-एंजाइमेटिक चीनी उत्पादन". Science. 343 (6168): 277–280. Bibcode:2014Sci...343..277L. doi:10.1126/science.1246748. PMID 24436415. S2CID 206552724.
  14. ↑ Figoli, A.; Marino, T.; Simone, S.; Di Nicolò, E.; Li, X.-M.; He, T.; Tornaghi, S.; Drioli, E. (2014-07-03). "Towards non-toxic solvents for membrane preparation: a review". Green Chemistry (in English). 16 (9): 4034. doi:10.1039/c4gc00613e. ISSN 1463-9262.
  15. ↑ Dong, Xiaobo; Shannon, Halle D.; Escobar, Isabel C. (January 2018), "Investigation of PolarClean and Gamma-Valerolactone as Solvents for Polysulfone Membrane Fabrication", Green Polymer Chemistry: New Products, Processes, and Applications (in English), American Chemical Society, pp. 385–403, doi:10.1021/bk-2018-1310.ch024, ISBN 978-0841233898


बाहरी संबंध

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