חומצה גליאוקסיליתהיא תרכובת אורגנית עם נוסחה מולקולרית של C2H2O3, המורכבת מקבוצת אלדהיד (- CHO) וקבוצת קרבוקסיל (- COOH). נוסחת המבנה הפשוטה שלו היא HOCCOOH, CAS 298-12-4, והמשקל המולקולרי הוא 74.04. נוזל שקוף צהוב בהיר. מסיס במים, מסיס מעט באתנול, אתר, בנזן וכדומה. ניתן להשתמש בו לייצור חומרי הדברה כגון גליפוסאט, גליפוסט, אימידקלופריד, קינופוס וגליפוסאט. לחומרי הדברה אלו משמעות רבה לייצור החקלאי ולהגנת הצומח. יכול לשמש לסינתזה של פניצילין דרך הפה, אלנטואין (משמש כחומר ריפוי טוב לפצעי עור, תוסף לקוסמטיקה מתקדמת ומווסת צמיחה של צמחים), p-hydroxyphenylglycine, p-hydroxyphenylacetic acid, חומצה מנדלית, אצטופנון וכו' - חומצה תיאופניל גליקולית, p-hydroxyphenylacetamide (המשמש לייצור תרופות יעילות לטיפול במחלות לב וכלי דם ויתר לחץ דם - אטל) ועוד. זהו חומר גלם כימי אורגני חשוב עם מגוון רחב של יישומים, המערב תחומים רבים כגון תבלינים, רפואה , חומרי הדברה והגנת הסביבה. עם ההתקדמות המתמשכת של המדע והטכנולוגיה וגיוון צרכי היישום, אנו מאמינים שסיכויי היישום של חומצה גליקולית יהיו אפילו רחבים יותר.
(קישור למוצר: https://www.bloomtechz.com/synthetic-chemical/organic-intermediates/glyoxylic-acid-solution-cas-298-12-4.html)
המבנה המולקולרי של חומצה אוקסלית (HOCCOOH) הוא כדלקמן:
גליאוקסילט היא תרכובת אורגנית המכילה שתי קבוצות פונקציונליות (אלדהיד וקרבוקסיל), עם הנוסחה המולקולרית C2H2O3. במבנה המולקולרי של אצטלדהיד, ניתן לראות אטום פחמן המחבר את קבוצות האלדהיד והקרבוקסיל גם יחד. קבוצת האלדהיד מורכבת מאטום פחמן אחד, אטום חמצן אחד ואטום מימן אחד, המסומנים כ-CHO, בעל תכונות מפחיתות. קבוצות קרבוקסיל מורכבות משני אטומי חמצן ואטום פחמן אחד, המסומן כ-COOH, שהוא חומצי.
במבנה של אצטלדהיד, אטום הפחמן המרכזי מחובר לשלושת האטומים האחרים (אטום חמצן אחד ושני אטומי מימן) בצורה של קשר כפול, ויוצר מבנה טטרהדרלי יציב. במקביל, שני אטומי החמצן במולקולת האלדהיד משתתפים ביצירת קשרי קואורדינציה עם אטומים אחרים, כלומר אטום הפחמן בקבוצת האלדהיד ואטום המימן בקבוצת הקרבוקסיל. מבנה זה נותן לאצטאלדהיד השפעות אלקטרוניות ומרחביות חזקות, ובכך משפיע על ביצועי התגובה הכימית שלו.
בנוסף, קיים קשר פרוקסיד (-C=O) במולקולה של גליאוקסילט, שנוצר על ידי חיבור אטומי פחמן ואטומי חמצן בצורה של קשר כפול. הנוכחות של קשר פרוקסיד זה מקנה לאצטאלדהיד תגובתיות כימית גבוהה ומאפשרת לו להשתתף בסוגים שונים של תגובות כימיות, כגון חמצון, הפחתה והאסטריפיקציה.
בסך הכל, המבנה המולקולרי של גליאוקסילט מעניק לו תכונות כימיות ייחודיות ותגובתיות. בתגובות כימיות, אצטלדהיד יכול להפגין תכונות מפחיתות וחומציות, ויכול לעבור סוגים שונים של תגובות עם תרכובות אחרות. זהו תוצר ביניים חשוב בסינתזה של תרכובות אורגניות אחרות.
שיטת תסיסה ביולוגית לסינתזה של גליאוקסילט היא שיטה המנצלת את עקרון התסיסה המיקרוביאלית להמרת גלוקוז או סוכרים אחרים לגליאוקסילט. להלן השלבים המפורטים והמשוואות הכימיות המתאימות לסינתזה של גליאוקסילט בשיטת תסיסה ביולוגית:
1. הכנת הזנים: ראשית, יש צורך להכין את הזן לתסיסה. זני חיידקים נפוצים כוללים שמרים, עובש וכו'. ניתן להשיג זנים אלו באמצעות גידול במעבדה או בידוד מהטבע.
2. הכנת מצע תרבית: לאחר מכן יש צורך להכין מצע תרבית מתאים לגידול חיידקים. מצע תרבות הוא תמיסה או מוצק המכילים מקורות פחמן, מקורות חנקן, מלחים אנאורגניים וכו', המשמשים לספק את חומרי ההזנה הדרושים לצמיחת חיידקים. מקורות פחמן נפוצים כוללים גלוקוז, סוכרוז וכו', בעוד שמקורות חנקן כוללים חומצות אמינו, פפטון וכו'.
3. גידול זרעים: יש לחסן את זני החיידקים המוכנים למצע התרבות לגידול זרעים. מטרת גידול הזרעים היא לאפשר לזן החיידקים לגדול במהירות ולהסתגל לתנאי התסיסה. שלב זה יכול להתבצע במנער טמפרטורה קבועה, השולט בטמפרטורה ובמהירות המתאימים כדי להבטיח צמיחה תקינה של זן החיידקים.
4. תהליך התסיסה: לאחר סיום גידול הזרעים מוסיפים את נוזל הזרע למיכל התסיסה כדי להתחיל בתהליך התסיסה. במיכל התסיסה, נוזל הזרע ומצע התרבית מעורבבים ומגיבים בתנאים מסוימים, וגלויוקסילט נוצר באופן רציף כמוצר מטבולי. במהלך תהליך התסיסה, יש צורך לשלוט בפרמטרים כגון טמפרטורה, pH וחמצן מומס כדי להבטיח את התקדמות התסיסה התקינה ואת יציבות יצירת המוצר.
5. מיצוי מוצר: לאחר סיום התסיסה, יש לחלץ ולטהר את המוצר. שלב זה כולל בדרך כלל מיצוי, זיקוק, התגבשות ושיטות אחרות להפרדת גליאוקסילט ממרק התסיסה וטיהורו.
6. טיפול לאחר: לבסוף, הגליאוקסילט המופק והמטוהר עובר טיפול לאחר, כגון ייבוש, אריזה וכדומה. שלב זה נועד להבטיח את איכות ובטיחות המוצר.
בתהליך סינתזה של גליאוקסילט באמצעות תסיסה ביולוגית, מעורבות שורה של תגובות ביוכימיות. התגובה החשובה ביותר היא חמצון של גלוקוז, המייצר מוצרים כמו גליאוקסילט ופחמן דו חמצני. המשוואה הכימית הספציפית היא כדלקמן:
C6H12O6 + O2→ 2CH3COOH + 2CO2 + 2H2O
תגובה זו מצביעה על כך שגלוקוז מתחמצן לגליאוקסילט ולפחמן דו חמצני תחת פעולתם של מיקרואורגניזמים, תוך שחרור אנרגיה לצמיחה ורבייה של חיידקים.
יש לציין כי סינתזה של גליאוקסילט על ידי תסיסה ביולוגית דורשת תנאי טמפרטורה, pH ותנאי חמצן מומס ספציפיים כדי להבטיח צמיחה תקינה ופעילות מטבולית של מיקרואורגניזמים. יחד עם זאת, על מנת לשפר את התפוקה והטוהר של האצטאלדהיד, יש צורך לייעל ולבקר את הרכב מצע התרבות, תנאי גידול הזרעים והפרמטרים בתהליך התסיסה.
תסיסה ביולוגית היא שיטה סינתטית ידידותית לסביבה ובת קיימא עם סיכויי יישום רחבים. עם זאת, שיטה זו דורשת כמות מסוימת של השקעת זמן ומשאבים כדי לייעל את תנאי התרבות ותסיסה של חיידקים, תוך התייחסות לבעיות טכניות הקשורות למיצוי וטיהור המוצר. לכן, ביישומים מעשיים, יש צורך לשקול ולהעריך באופן מקיף על סמך מצבים ספציפיים.
חומצה גליאוקסילית היא חומר גלם כימי אורגני חשוב עם מגוון רחב של שימושים.
1. משמש לייצור חומצות אמינו ארומטיות:
זה יכול להגיב עם אנילין או אמינים ארומטיים אחרים כדי ליצור חומצות אמינו ארומטיות מתאימות, כגון פנילאלנין וטירוזין.
2. משמש לייצור סודיום גליצין:
זה יכול להגיב עם גליצין כדי לייצר סודיום גליצין, הידוע גם בשם N-hydroxymethylglycine sodium
3. משמש לייצור אנהידריד פוליאקרילי:
זה יכול להגיב עם אתילן גליקול כדי לייצר פוליאנהידריד, הידוע גם בשם polyhydroxyacetate.
4. משמש לייצור אתנולמין:
הוא יכול להגיב עם אתנולמין כדי ליצור גליצין N - (2-הידרוקסיאתיל), אשר לאחר מכן מאציל לייצור אתנולמין.
5. משמש לייצור פירידין-2,6-דיון:
זה יכול להגיב עם פירידין כדי לייצר פירידין-2,6-דיון. פירידין-2,6-דיון הוא תרכובת רב-תכליתית שניתן להשתמש בה להכנת צבעים, תוצרי ביניים פרמצבטיים ופולימרים.
6. משמש לייצור L-serine:
זה יכול להגיב עם מתיל סולפוניל כלוריד ואיסוציאנט כדי לייצר L-serine. L-serine היא חומצת אמינו חשובה בשימוש נרחב בתחומים כמו רפואה, מזון ומזון.