Transterificatiemechanisme, in vetzuren, in microalgen, gebruikt

De Transterificatie Het is een chemische reactie die esters ervaren. De Alcoxi -groep van de ester wordt vervangen door een andere, meestal onder zure of basisomstandigheden. Dit soort reacties worden uitgevoerd door een mechanisme dat identiek is aan dat van esterhydrolyse. Het gebeurt echter vaak dat transterificatie niet wordt uitgevoerd wanneer alcohol tertiair is.

Omdat het een reactie in balans is, moet het naar de gewenste richting gaan met behulp van een aanzienlijke overmaat aan alcohol die gewenst is om aanwezig te zijn in de uiteindelijke structuur of de andere te elimineren.

Transterificatie. CC0

Het feit dat de reactiebalans omkeerbaar is, met equivalente mechanismen voor directe en inverse reacties, impliceert dat transterificatie wordt aangetoond als het meest geschikte voorbeeld om de studie van nucleofiele substitutiemechanismen in de acylgroep te initiëren wanneer deze wordt gekatalyseerd door een zuur of door een baseren.

[TOC]

Transterificatiemechanisme

Transterificatiereacties worden meestal gekatalyseerd door zuren of basis.

In bases

Wanneer een basis als katalysator wordt gebruikt, impliceert het reactiemechanisme een eenvoudige nucleofiele vervanging.

In zuren

In het geval van getransterificatie gekatalyseerd door een zuur, wordt de reactie ook verdeeld in de twee eerder genoemde stappen, maar een protonenoverdracht is vereist voor en na elk van deze.

Dat wil zeggen, de nucleofiele aanval van alcohol wordt voorafgegaan door de protonatie van de carbonylgroep en nadat deze is uitgevoerd, is het noodzakelijk dat de disrostatie optreedt. Evenzo wordt de eliminatie van de uitgaande groep voorafgegaan door de protonatie hiervan en, zodra de eliminatiefase culmineert, vindt de devrootonatie opnieuw plaats.

Zuur gekatalyseerde transsertificatie. Mipe/cc by-sa (https: // creativeCommons.Org/licenties/by-sa/4.0)

Omdat het vorige mechanisme de vorming van carbonzuren kan genereren door een reactie van carbocatie (product van de protonatie van de carbonylgroep) met water aanwezig in het medium van de reactie, moeten de getransterificatiereacties die worden gekatalyseerd door zuur worden uitgevoerd in afwezigheid van water.

Kan u van dienst zijn: calciumchloride (CACL2)

In sommige gevallen kan transterificatie worden uitgevoerd in een niet -katalytische omgeving. Dit is echter alleen mogelijk in superkritische omstandigheden (hogere temperatuur en hogere druk), wat niet economisch levensvatbaar is.

Vetzuurverwijzing

Groenteoliën, uit zaden en vruchten van planten, worden voornamelijk gevormd door triglyceriden (glycerol -trifes) die drie vetzuren met lange ketens omvatten die verantwoordelijk zijn voor de hoge moleculaire massa en de lage volatiliteit van dergelijke oliën.

Door ze in te dienen bij een transseterificatieproces met behulp van methanol, worden oliën omgezet in de methylesters van de drie individuele vetzuren. Glycerol wordt ook gegenereerd als een bijproduct van de reactie.

Alcoholen en katalysatoren

Naast methanol, andere alcoholen met korte ketens zoals ethanol, propanol, butanol en puntanol. Methanol en ethanol zijn echter die van voorkeur:

• Methanol vanwege de specifieke fysicochemische eigenschappen.
• Ethanol omdat het minder giftig is en kan optreden uit hernieuwbare bronnen.

Katalysatoren die in de reactie worden gebruikt, kunnen zuur of basic zijn. Het is echter gebruikelijk dat het proces wordt uitgevoerd in een alkalische omgeving, omdat de efficiëntie van de reactie groter is en bovendien minder schade aan de gebruikte apparatuur als gevolg van corrosie wordt gegenereerd.

Biodiesel

Omdat de moleculaire massa's van de verkregen methylesters ongeveer een derde van de moleculaire massa van het oorspronkelijke triglyceride zijn, is hun volatiliteit groter en kan ze worden gebruikt in dieselmotoren.

Daarom ontvangt het mengsel van methylesters verkregen uit vetzuren meestal de naam van biodiesel. De samenstelling ervan hangt echter af van de structuur van carbonzuurketens die elk triglycerid vormen.

Transterificatie in microalgen

Triglyceriden kunnen ook worden verkregen uit microalgen. Deze soorten synthetiseren ze niet alleen op natuurlijke wijze, maar bewaren ze ook als een koolstofartsenreserve in hun cellen wanneer ze niet langer kunnen delen.

Kan u van dienst zijn: organische verbindingen

Voordelen

Met betrekking tot plantaardige oliën bieden microalgen verschillende voordelen als het gaat om gebruik als grondstof om biodiesel te verkrijgen. Naast het produceren van een grotere hoeveelheid biomassa omdat ze hoge groeipercentages vertonen, vertegenwoordigen ze geen concurrentie voor teeltgebieden voor voedselproductie.

Microalgen kunnen groeien in nadelige omstandigheden als die gevonden in niet -te cultiabele landen of verse en zoute waterlichamen zoals vijvers, meren, zeeën en oceanen.

Microalgenteelt op laboratoriumschaal. CSIRO / Creative Commons Agust 3.0 Onporteerd.

Gekataliseerde zuurtransterificatie

Omdat microalgenolie meer vrije vetzuren bevat dan plantaardige oliën, die nadelige secundaire reacties produceert in een basismedium, moet een sterificatieproces worden uitgevoerd met behulp van zure katalysatoren vóór gebruikelijke overgangen.

Gezien dit worden vaste katalysatoren gepresenteerd met een groot potentieel in microalgenovergang. Naast dat ze meerdere keren worden gebruikt en gemakkelijk gescheiden worden van het reactiemedium, wordt pure glycerol verkregen zonder door -producten, omdat het proces niet wordt beïnvloed door de vochtigheid in grondstoffen en vrije vetzuren.

Toepassingen van de Transterificatie

Transterificatie wordt voornamelijk gebruikt bij de productie van biodiesel; Niet alleen worden economische voordelen verkregen, maar de uitstoot van broeikasgassen wordt verminderd. De grote veelzijdigheid van omestering heeft echter het gebruik ervan in zowel het laboratorium als in de industrie mogelijk gemaakt.

Synthese van esters

Als het gaat om de synthese van esters, heeft transterificatie meestal meer voordelen dan het gebruik van carbonzuren en alcoholen in bepaalde specifieke gevallen.

De esters zijn oplosbaar in de meeste organische oplosmiddelen, terwijl sommige carbonzuren een zeer kleine oplosbaarheid hebben, waardoor het moeilijk is om een ​​homogene verestering uit te voeren. Dan is de ester-rektransformatie met name nuttig van de in de handel verkrijgbare en ethilische en ethylesters.

Kan u van dienst zijn: Effectieve kalium nucleaire belasting: wat is en voorbeelden

Polymerisatie

Transterificatie is ook nuttig bij de opening van de Lactona -ring die resulteert in de vorming van een polyester.

Hoewel de productie van polyethyleentereftalaat (PET) momenteel is gebaseerd op de directe sterificatie van het tereftallinezuur, is de transcessermede reactie tussen dimethylterefhtalaat en ethyleenglycol in productie die vroeger werd gebruikt in deze polyester.

Repetitieve eenheid van polyethyleentereftalaat. LJFA-AG Diskusion / Pub Domain

Aan de andere kant is transcesssterificatie van fundamenteel belang in de verfindustrie, omdat de remedie (polyesterificatie) van alquidische harsen het mogelijk maakt om de eigenschappen van de schilderijen te verbeteren waarin plantaardige oliën worden gebruikt als grondstof.

Referenties

1. Da silva, v. T., & Sousa, l. NAAR. (2013). Katalytische upgraing van vetten en plantaardige oliën voor de productie van brandstoffen. De rol van katalyse voor de duurzame productie van bio-fuels en bio-chemicaliën, 67-92.
2. Makareviciene, v., & Skorupskaite, V. (2019). Transterificatie van microalgen voor biodieselproductie. Tweede en derde generatie grondstoffen, 469-510.
3. Meneghetti, s. P., Meneghetti, m. R., & Brito, en. C. (2013). Transterificatie, SOM -toepassingen en productie van biodiesel. Virtual Chemistry Magazine, 5 (1), 63-73.
4. Nasreen, s., Nafes, m., Qureshi, L. NAAR., Asad, m. S., Sadiq, a., & Ali, s. D. (2018). Beoordeling van katalytische transterificatiemethoden voor de productie van biodiesel (PP. 93-119). Intechopen.
5. Schucardt, u., Sercheli, r., & Vargas, r. M. (1998). Transterificatie van plantaardige oliën: een overzicht. Journal of the Brazilian Chemical Society, 9 (3), 199-210.
6. Smith, m. B. (2020). March's Advanced Organic Chemistry: Reactionions, Mechanismen en Structure (8^e ED.)). Hoboken: John Wiley & Sons.
7. Vyas, a. P., Verma, J. L., & Subrahmanyam, n. (2010). Een recensie over het productieproces van Fame. Brandstof, 89 (1), 1-9.
8. Wade, l. G. (2013). Organische chemie (8^eED.)). New York. Pearson.