Abstract :
[en] Since 5-(hydroxymethyl)furfural (HMF) has been labelled as the “sleeping giant” of the bio-based platform-chemical realm, numerous investigations have been devoted to the exploitation of this versatile molecule and its endless chemical transformations into novel monomers for producing bio-based polymers. However, beyond 2,5-furandicarboxylic acid (2,5-FDCA), little attention has been devoted to key aspects that deserve being addressed before bringing forward other HMF-derivatives into the bio-based plastic market, i.e., procedures, scaling-up of the syntheses, products’ purification, physical-thermal properties, and above all green metrics (sustainability/greenness of procedures). This critical review focuses on the most investigated derivatives of HMF beyond 2,5-FDCA, assessing their exploitation as monomers for bio-based polymers. HMF-derived compounds have been classified according to their functionalities, i.e., aldehyde-, diol-, polyol-, amine-, acid-, ester-,carbonate-, acrylate-, and epoxy-based monomers. The related synthetic approaches are discussed, evaluating the sustainability of the procedures reported so far, based on green metrics such as the environmental factor (E-factor) and the process mass intensity (PMI). For each family of HMF derivatives, their use as monomers for the synthesis of bio-based polymers has been addressed, taking into consideration the efficiency of the polymerisation reactions, the physical-chemical and thermal properties of the resulting bio-based polymers, as well as their biodegradability if applicable. The overall picture that emerges is that much has been achieved for the synthesis of furan monomers; however, many obstacles still need to be overcome prior to massively introducing these compounds into the bio-based plastic market. Hopefully, the data reported in this review will shed light on the goals achieved so far, and on some critical issues that must still be tackled in the short- or medium-term for a more sustainable and however efficient industrial process.
[fr] Depuis que le 5-(hydroxyméthyl)furfural (HMF) a été étiqueté comme le "géant endormi" du royaume des produits chimiques de plate-forme biologique, de nombreuses recherches ont été consacrées à l'exploitation de cette molécule polyvalente et à ses transformations chimiques infinies en nouveaux monomères pour produire des polymères biosourcés. Cependant, au-delà de l'acide 2,5-furandicarboxylique (2,5-FDCA), peu d'attention a été accordée aux aspects clés qui méritent d'être abordés avant de proposer d'autres dérivés de HMF sur le marché des plastiques biosourcés, c'est-à-dire les procédures, l'agrandissement des syntheses, la purification des produits, les propriétés physico-thermiques, et surtout les mesures environnementales (durabilité/écologie des procédures). Cette revue critique se concentre sur les dérivés de HMF les plus étudiés au-delà de 2,5-FDCA, évaluant leur exploitation en tant que monomères pour les polymères biosourcés. Les composés dérivés de HMF ont été classés selon leurs fonctionnalités, c'est-à-dire les monomères à base d'aldéhyde, diol, polyol, amine, acide, ester, carbonate, acrylate et époxy. Les approches synthétiques correspondantes sont discutées, évaluant la durabilité des procédures rapportées jusqu'à présent, en fonction des mesures environnementales telles que le facteur environnemental (E-factor) et l'intensité de masse du processus (PMI). Pour chaque famille de dérivés de HMF, leur utilisation en tant que monomères pour la synthèse de polymères biosourcés a été abordée, en tenant compte de l'efficacité des réactions de polymérisation, des propriétés physico-chimiques et thermiques des polymères biosourcés résultants, ainsi que de leur biodégradabilité si applicable. L'image globale qui émerge est que beaucoup a été accompli pour la synthèse de monomères de furanne ; cependant, de nombreux obstacles doivent encore être surmontés avant d'introduire massivement ces composés sur le marché des plastiques biosourcés. Espérons que les données rapportées dans cette revue éclaireront les objectifs atteints jusqu'à présent, ainsi que certains problèmes critiques qui doivent encore être abordés à court ou moyen terme pour un processus industriel plus durable et cependant efficace.
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