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石油由来のプラスチックに潜在的に置き換える可能性のある生物砕屑性であるフラノ酸ポリエチレン（PEF）の産生の中心は、2,5-フランディカルボン酸（FDCA）です。FDCAは、水などの伝統的に使用されている溶媒の溶解度が低いバイオマスに由来する化学物質です。したがって、かなりの量のFDCAを可溶化できる溶媒を特定すると、PEFの生産コストが低下する可能性があります。この研究では、FDCA溶解度は、H2O、アセトニトリル（ACN）、γ-バレロラクトン（GVL）、γ-ブチロラクトン（GBL）、エタノール（ETOH）、メタノール（MEOH）、メタノール（MEOH）、ジメチルスホキシド（DMSO）を含む9つの純粋な溶媒で調査されました。Sulfolane（Sulf）、およびTetrahydrofuran（THF）、8つのバイナリ、および3つの三元溶媒ブレンド293 Kでブレンド。DMSOとMEOHを除くすべてのバイナリシステムについて、FDCAの溶解度は純粋な有機溶媒と比較して1.5〜65倍に増加しました。FDCAの溶解度は、純水と比較して少なくとも10倍高かった。具体的には、20/80 W/W H2O/DMSOシステムは、23.1 wt％FDCAを可溶化し、調査対象のバイナリブレンドの中で最も高い、純水よりも190倍の溶解度を発揮しました。20/80 W/W H2O/THFでは、FDCAの溶解度は純水の60倍高かった。DMSO、H2O、およびGVL、THF、または硫黄のいずれかを含む三元ブレンドでは、溶解度は純粋な二次有機成分に比べて少なくとも6.6倍、純水に比べて54倍増加しました。Hansen溶解度パラメーター（HSP）を使用して、相互作用半径（R I、J）は、個々のHSPまたは総溶解度パラメーターよりもFDCA溶解度により強く相関していることがわかりました。MATLABベースの最適化コードが開発され、溶媒ブレンドのR I、J、バイナリおよび三元水性溶媒のFDCA溶解度を最大化することに成功しました。
石油由来のプラスチックに潜在的に置き換える可能性のある生物砕屑性であるフラノ酸ポリエチレン（PEF）の産生の中心は、2,5-フランディカルボン酸（FDCA）です。FDCAは、水などの伝統的に使用されている溶媒の溶解度が低いバイオマスに由来する化学物質です。したがって、かなりの量のFDCAを可溶化できる溶媒を特定すると、PEFの生産コストが低下する可能性があります。この研究では、FDCA溶解度は、H2O、アセトニトリル（ACN）、γ-バレロラクトン（GVL）、γ-ブチロラクトン（GBL）、エタノール（ETOH）、メタノール（MEOH）、メタノール（MEOH）、ジメチルスホキシド（DMSO）を含む9つの純粋な溶媒で調査されました。Sulfolane（Sulf）、およびTetrahydrofuran（THF）、8つのバイナリ、および3つの三元溶媒ブレンド293 Kでブレンド。DMSOとMEOHを除くすべてのバイナリシステムについて、FDCAの溶解度は純粋な有機溶媒と比較して1.5〜65倍に増加しました。FDCAの溶解度は、純水と比較して少なくとも10倍高かった。具体的には、20/80 W/W H2O/DMSOシステムは、23.1 wt％FDCAを可溶化し、調査対象のバイナリブレンドの中で最も高い、純水よりも190倍の溶解度を発揮しました。20/80 W/W H2O/THFでは、FDCAの溶解度は純水の60倍高かった。DMSO、H2O、およびGVL、THF、または硫黄のいずれかを含む三元ブレンドでは、溶解度は純粋な二次有機成分に比べて少なくとも6.6倍、純水に比べて54倍増加しました。Hansen溶解度パラメーター（HSP）を使用して、相互作用半径（R I、J）は、個々のHSPまたは総溶解度パラメーターよりもFDCA溶解度により強く相関していることがわかりました。MATLABベースの最適化コードが開発され、溶媒ブレンドのR I、J、バイナリおよび三元水性溶媒のFDCA溶解度を最大化することに成功しました。
Central to the production of polyethylene furanoate (PEF), a bioplastic that could potentially replace petroleum-derived plastics, is 2,5-furandicarboxylic acid (FDCA). FDCA is a chemical derived from biomass that has low solubility in traditionally used solvents such as water. Thus, identifying solvents that can solubilize significant amounts of FDCA could allow for lower PEF production costs. In this study, FDCA solubility was investigated in nine pure solvents including H2O, acetonitrile (ACN), γ-valerolactone (GVL), γ-butyrolactone (GBL), ethanol (EtOH), methanol (MeOH), dimethyl sulfoxide (DMSO), sulfolane (SULF), and tetrahydrofuran (THF), eight binary, and three ternary solvent blends at 293 K. For all binary systems excluding DMSO and MeOH, the solubility of FDCA increased 1.5-65 times compared to the pure organic solvent, and the FDCA solubility was at least 10 times higher when compared to pure water. Specifically, the 20/80 w/w H2O/DMSO system solubilized 23.1 wt % FDCA, the highest of any binary blend studied, and 190 times more solubility than in pure water. In 20/80 w/w H2O/THF, the FDCA solubility was 60 times higher than pure water. In ternary blends that included DMSO, H2O, and either GVL, THF, or SULF, solubility increased by at least 6.6 times relative to the pure secondary organic component and 54 times relative to pure water. Using Hansen solubility parameters (HSPs), the radius of interaction (R i, j ) was found to be more strongly correlated to FDCA solubility than individual HSPs or the total solubility parameter. A MATLAB-based optimization code was developed and successful in minimizing the R i, j of a solvent blend to maximize FDCA solubility in binary and ternary aqueous solvents.
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