Mechanizmus transterifikácie v mastných kyselinách, v mikro rias, používa

Ten Priechod Je to chemická reakcia, ktorú estery zažívajú. Skupina alcoxi esteru je nahradená inou obvykle za kyslých alebo základných podmienok. Tieto typy reakcií sa vykonávajú pomocou mechanizmu identické s mechanizáciou hydrolýzy esteru. Často sa však stáva, že transterifikácia sa nevykonáva, keď je alkohol terciárny.

Pretože je to reakcia v rovnováhe, musí sa posunúť smerom k požadovanému smeru pomocou značného prebytku alkoholu, ktorý je požadovaný, aby bol prítomný v konečnej štruktúre alebo eliminuje druhú.

Priechod. Cc0

Skutočnosť, že reakčná rovnováha je reverzibilná, s ekvivalentnými mechanizmami priamych a inverzných reakcií, naznačuje, že transterifikácia je ukázaná ako najvhodnejší príklad na začatie štúdie nukleofilných substitučných mechanizmov v acylovej skupine, keď je katalyzovaná kyselinou alebo a základňa.

[TOC]

Transterifikačný mechanizmus

Transterifikačné reakcie sú zvyčajne katalyzované kyselinami alebo bázou.

Na základni

Ak sa použije základňa ako katalyzátor, reakčný mechanizmus znamená jednoduchú nukleofilnú náhradu.

V kyselinách

V prípade transterifikácie katalyzovanej kyselinou je reakcia tiež rozdelená na dva predtým pomenované kroky, ale pred a po každom z nich sa vyžaduje prenos protónov, ale pred a po každom z nich je potrebný.

To znamená, že nukleofilnému útoku alkoholu predchádza protonácia karbonylovej skupiny a po jeho vykonaní je potrebné, aby dôjde k rozrušeniu. Podobne aj eliminácii odchádzajúcej skupiny predchádza protonácia tohto a akonáhle eliminačná fáza vyvrcholí, devrootonácia sa znova vyskytne.

Kyselina katalyzovaná transsertifikácia. MIPE/CC BY-SA (https: // creativeCommons.Org/licencie/By-SA/4.0)

Pretože predchádzajúci mechanizmus môže generovať tvorbu karboxylových kyselín reakciou karbokácie (produkt protonácie karbonylovej skupiny) s vodou prítomnou v médiu reakcie, musia sa transterifikačné reakcie katalyzované kyselinou vykonávať v neprítomnosti vody.

Môže vám slúžiť: chlorid vápenatý (CACL2)

V niektorých prípadoch sa môže transterifikácia vykonávať v ne -katalytickom prostredí. Je to však možné iba v superkritických podmienkach (vyšší teplota a vyšší tlak), čo nie je ekonomicky životaschopné.

Transesterifikácia mastných kyselín

Rastlinné oleje, zo semien a ovocia rastlín, sa tvoria hlavne triglyceridmi (trifes glycerolu), ktoré zahŕňajú tri mastné kyseliny s dlhým reťazcom zodpovedné za vysokú molekulovú hmotu a nízku volatilitu takýchto olejov.

Tým, že ich predloží proces transseterifikácie pomocou metanolu, sa oleje premenia na metylestery troch jednotlivých mastných kyselín. Glycerol sa tiež vytvára ako vedľajší produkt reakcie.

Alkoholy a katalyzátory

Okrem metanolu, ďalšie alkoholy s krátkym reťazcom, ako sú etanol, propanol, butanol a puntanol. Metanol a etanol sú však preferencie:

• Metanol kvôli jeho konkrétnym fyzikálno -chemickým vlastnostiam.
• Etanol, pretože je menej toxický a môže sa vyskytnúť z obnoviteľných zdrojov.

Katalyzátory použité v reakcii môžu byť kyslé alebo základné. Je však bežné, že proces sa vykonáva v alkalickom prostredí, pretože účinnosť reakcie je vyššia a navyše je generované menšie poškodenie zariadenia použitého v dôsledku korózie.

Bionafta

Pretože molekulárne hmotnosti získaných metylesterov sú približne jedna tretina molekulárnej hmotnosti pôvodného triglyceridu, ich volatilita je väčšia a môže sa použiť v dieselových motoroch.

Preto zmes metylesterov získaných z mastných kyselín zvyčajne dostáva názov bionafty. Jeho zloženie však bude závisieť od štruktúry reťazcov karboxylových kyselín, ktoré tvoria každú triglycerid.

Transterifikácia v mikro rias

Triglyceridy sa dajú získať aj z mikro rias. Tieto druhy ich nielen syntetizujú prirodzene, ale tiež ich ukladajú ako rezerva na uhlíkovú energiu vo svojich bunkách, keď už nemôžu rozdeliť.

Môže vám slúžiť: organické zlúčeniny

Výhody

Pokiaľ ide o rastlinné oleje, mikro riasy ponúkajú niekoľko výhod, pokiaľ ide o použitie ako surovina na získanie bionafty. Okrem výroby väčšieho množstva biomasy, pretože vykazujú vysoké miery rastu, nepredstavujú konkurenciu o kultivačné oblasti pre výrobu potravín.

Mikro riasy môžu rásť v takých nepriaznivých podmienkach, aké sa nachádzajú v nekultivovateľných krajinách alebo čerstvých a slaných vodných útvaroch, ako sú rybníky, jazerá, moria a oceány.

Pestovanie mikro rias v laboratórnom meradle. CSIRO / Creative Commons Agust 3.0 Neprepísaný.

Katalizovaná kyslá transterifikácia

Pretože olej z mikro rias obsahuje viac voľných mastných kyselín ako rastlinné oleje, ktoré vytvárajú nepriaznivé sekundárne reakcie v základnom médiu, pred obvyklými prechodmi by sa mal vykonávať sterifikačný proces pomocou kyslých katalyzátorov.

Vzhľadom na to sú solídne katalyzátory prezentované s veľkým potenciálom pri prechode mikro rias. Okrem toho, že sa používa niekoľkokrát a ľahko sa oddeľuje od reakčného média, čistý glycerol sa získava bez produktov, pretože tento proces nie je ovplyvnený vlhkosťou prítomným v surovinách a voľných mastných kyselinách.

Aplikácie Priechod

Transterifikácia sa používa hlavne pri výrobe bionafty; Získajú sa nielen ekonomické prínosy, ale znížia sa aj emisie skleníkových plynov. Veľká všestrannosť transesterifikácie však umožnila jej použitie v laboratóriu aj v priemysle.

Syntéza esterov

Pokiaľ ide o syntézu esterov, transterifikácia má zvyčajne viac výhod ako použitie karboxylových kyselín a alkoholov v niektorých konkrétnych prípadoch.

Estery sú rozpustné vo väčšine organických rozpúšťadiel, zatiaľ čo niektoré karboxylové kyseliny majú veľmi malú rozpustnosť, čo sťažuje vykonávanie homogénnej esterifikácie. Potom je transformácia esteru-krutý obzvlášť užitočná z komerčne dostupných a etilických a etylesterov.

Môže vám slúžiť: Efektívne jadrové zaťaženie draslíka: Čo je a príklady

Polymerizácia

Transterifikácia je tiež užitočná pri otváraní kruhu Lactona, čo vedie k tvorbe polyesteru.

Aj keď produkcia polyetylénového tereftalátu (PET) je v súčasnosti založená na priamej sterifikácii kyseliny tereftalovej, transcesterifikačná reakcia medzi dimetyltereftalátom a etylénglykolom vo výrobe sa použila na použitie tohto polyesteru.

Opakovaná jednotka polyetylénového tereftalátu. LJFA-AG Diskusion / Pub Doména

Na druhej strane, transcesterifikácia je v maliarskom priemysle zásadná, pretože vyliečenie (polyesterifikácia) alquidických živíc umožňuje zlepšiť vlastnosti obrazov, v ktorých sa rastlinné oleje používajú ako surovina.

Odkazy

1. Da Silva, V. Tón., & Sousa, L. Do. (2013). Katalytické vzostupy tukov a rastlinných olejov na výrobu palív. Úloha katalýzy trvalo udržateľnej výroby biologických palív a biologických škôl, 67-92.
2. Makarevicine, v., & Skorupskaite, V. (2019). Transterifikácia mikro rias na výrobu bionafty. Druhá a tretia generácia surovín, 469-510.
3. Meneghetti, s. P., Meneghetti, m. R., & Brito a. C. (2013). Transterifikácia, SOM aplikácie a výroba bionafty. Časopis Virtual Chemistry, 5 (1), 63-73.
4. Nasreen, s., Nafes, m., Qureshi, L. Do., Asad, m. Siež., Sadiq, a., & Ali, s. D. (2018). Prehľad metód katalytickej transterifikácie na výrobu bionafty (str. 93-119). Intechopen.
5. Schucardt, u., Sercheli, r., & Vargas, r. M. (1998). Prenos rastlinných olejov: prehľad. Journal of Brazílska chemická spoločnosť, 9 (3), 199-210.
6. Smith, m. B. (2020). March's Advanced Organic Chemistry: reakcie, mechanizmy a štruktúra (8^th edimatizovať.). Hoboken: John Wiley a synovia.
7. Vyas, a. P., Verma, J. L., & Subrahmanyam, n. (2010). Preskúmanie procesu výroby slávy. Palivo, 89 (1), 1-9.
8. Wade, L. G. (2013). Organická chémia (8^thedimatizovať.). New York. Pearson.