Получение ценных органических и полимерных материалов на основе оксикислот природного происхождения

В результате фотосинтеза природа производит 170 миллиардов тонн биомассы в год, 75 % которой относится к классу углеводов. Не более 5% этих соединений используются человеком для пищевых и непищевых целей [Roper, H. Starch-Starke 2002, 54, 89]. Углеводы биомассы являются наиболее доступными возобновляемыми ресурсами, и в настоящее время рассматриваются как сырье для зеленой химии будущего [Lichtenthaler, F. W.; Peters, S. C. R. Chim. 2004, 7, 65]. В промышленных масштабах глюкоза производится из крахмала путем ферментативного гидролиза, при этом основным источником крахмала является кукуруза. Ежегодно производимая кукуруза содержит углеродный эквивалент 500 миллионов баррелей сырой нефти, то есть около двух третей того, что ежегодно расходуется на производство химикатов. Ферментативным путем глюкоза может быть также преобразована в ряд органических кислот, в том числе молочную, янтарную, 3-гидроксипропановую, каждая из которых, в свою очередь, дает начало широкому спектру ценных продуктов органического синтеза. Таким образом, разработка и реализация научных подходов к химической переработке относительно простых органических веществ растительного происхождения, представляющих собой исходные вещества для получения ценных органических соединений и новых материалов на их основе, является актуальной научной проблемой. Её решение обеспечит достижение целей устойчивого развития за счет принципов зеленой химии и использования возобновляемых природных ресурсов. В ходе выполнения научного исследования планируется разработка способов получения ценных органических соединений и новых материалов на их основе в рамках следующих процессов органического синтеза: 1. Межмолекулярная дегидратация молочной кислоты с образованием циклического димера – лактида с последующей каталитической полимеризацией последнего для получения полилактида и его сополимеров. 2. Олиго- и полимеризация 2-гидроксипропановой (молочной), 3-гидроксипропановой, янтарной кислот для получения соответствующих биосовместимых гомо- и гетерополимеров. 3. Дегидратирование молочной кислоты для получения акриловой кислоты, ацетальдегида, 2,3-пентандиона. 4. Гидрирование молочной кислоты и ее сложных эфиров для получения пропиленгликоля (1,2-пропандиол). 5. Дегидратирование 3-гидроксипропановой кислоты и ее эфиров с образованием акриловой кислоты либо соответствующих акрилатов. 6. Гидрирование 3-гидроксипропановой кислоты с образованием 1,3-пропандиола.