Luận văn nghiên cứu tổng hợp canxi gluconat bằng quá trình oxy hóa chọn lọc glucozơ sử dụng xúc tác Pt và Ag MCM-41

Canxi gluconat, một hợp chất quan trọng trong lĩnh vực dược phẩm, được biết đến với công thức hóa học Ca(C6H11O7)2·H2O. Hợp chất này tồn tại dưới dạng bột hoặc hạt nhỏ màu trắng, không mùi, dễ tan trong nước nóng và được sử dụng rộng rãi như một loại thuốc bổ sung canxi. Canxi gluconat chứa khoảng 9% canxi, giúp cơ thể dễ dàng hấp thụ. Sản lượng tiêu thụ hàng năm của canxi gluconat trên toàn cầu đạt khoảng 4000-6000 tấn, chủ yếu được sản xuất từ các quá trình sinh học như Aspergillus niger và Penicillium chrysogenum. Việc bổ sung canxi là rất cần thiết để phòng ngừa và điều trị các bệnh liên quan đến thiếu canxi, như còi xương ở trẻ em và nhuyễn xương ở người lớn. Nghiên cứu gần đây cũng chỉ ra rằng canxi gluconat có khả năng sinh ra kháng thể đối với bệnh ung thư ruột kết và trực tràng, mở ra hướng đi mới trong việc ứng dụng hợp chất này trong y học.

Quá trình oxy hóa chọn lọc glucozơ là một trong những phương pháp quan trọng để sản xuất axit gluconic và các muối gluconat. Phương pháp này có thể được thực hiện bằng nhiều cách, bao gồm sử dụng xúc tác enzym và xúc tác kim loại. Xúc tác enzym, như glucozơ oxidaza, cho phép quá trình diễn ra với độ chọn lọc cao hơn, tạo ra sản phẩm chính là axit gluconic mà không tạo ra nhiều sản phẩm phụ không mong muốn. Ngược lại, các phương pháp oxy hóa cổ điển thường sử dụng các chất oxy hóa mạnh như KMnO4 hoặc HNO3, dẫn đến hiệu suất thấp và khó khăn trong việc tách sản phẩm. Việc sử dụng xúc tác kim loại quý như Pt và Ag trong quá trình oxy hóa glucozơ đã được nghiên cứu và cho thấy tiềm năng lớn trong việc cải thiện hiệu suất và độ chọn lọc của phản ứng. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng hệ xúc tác Pt/C có thể tạo ra axit gluconic với hiệu suất cao, trong khi xúc tác Ag cũng được sử dụng để sản xuất các sản phẩm hữu ích khác.

Canxi gluconat có nhiều ứng dụng trong lĩnh vực y dược, đặc biệt là trong việc điều trị các bệnh liên quan đến thiếu canxi. Hợp chất này được sử dụng như một loại thuốc bổ sung canxi, giúp phòng ngừa và điều trị các triệu chứng như co giật, chậm lớn và biến dạng xương. Ngoài ra, canxi gluconat còn được sử dụng trong điều trị hạ canxi huyết, đặc biệt là trong các trường hợp cần tăng nhanh nồng độ ion canxi trong máu. Hơn nữa, nghiên cứu gần đây cho thấy canxi gluconat có khả năng sinh ra kháng thể đối với bệnh ung thư ruột kết, mở ra hướng đi mới trong việc ứng dụng hợp chất này trong điều trị ung thư. Việc sử dụng canxi gluconat tiêm cũng được khuyến cáo trong các trường hợp ngộ độc etylen glycol, giúp giải độc hiệu quả. Tóm lại, canxi gluconat không chỉ là một hợp chất bổ sung dinh dưỡng mà còn có tiềm năng lớn trong việc điều trị nhiều bệnh lý nghiêm trọng.

Nghiên cứu về quá trình oxy hóa chọn lọc glucozơ không chỉ có ý nghĩa trong việc phát triển các sản phẩm hóa học có giá trị mà còn góp phần vào việc tìm kiếm nguồn nguyên liệu hóa học xanh. Việc chuyển hóa glucozơ thành axit gluconic và các muối gluconat thông qua các phương pháp oxy hóa chọn lọc giúp giảm thiểu sự phụ thuộc vào các nguồn nguyên liệu hóa thạch không tái sinh. Hơn nữa, với sự phát triển của công nghệ xúc tác, việc sử dụng các hệ xúc tác dị thể như Pt và Ag MCM-41 có thể cải thiện đáng kể hiệu suất và độ chọn lọc của quá trình oxy hóa. Điều này không chỉ mang lại lợi ích kinh tế mà còn góp phần bảo vệ môi trường, tạo ra các sản phẩm an toàn và thân thiện với sức khỏe con người. Do đó, nghiên cứu này có thể mở ra nhiều cơ hội mới trong lĩnh vực hóa học và dược phẩm, đồng thời thúc đẩy sự phát triển bền vững trong ngành công nghiệp.