Transterifiseringsmekanisme, i fettsyrer, i mikroalger, bruk

De Overføring Det er en kjemisk reaksjon som estere opplever. Alcoxi -gruppen av esteren erstattes av en annen vanligvis under syre eller grunnleggende forhold. Denne typen reaksjoner utføres gjennom en mekanisme som er identisk med esterens hydrolyse. Imidlertid skjer det ofte at transterifisering ikke utføres når alkohol er tertiær.

Fordi det er en reaksjon i balanse, må den bevege seg mot ønsket retning ved å bruke et betydelig overskudd av alkohol som er ønsket å være til stede i den endelige strukturen eller eliminere den andre.

Overføring. CC0

At reaksjonsbalansen er reversibel, med likeverdige mekanismer for direkte og inverse reaksjoner, innebærer at transterifisering vises som det mest passende eksemplet for å sette i gang studiet av nukleofil substitusjonsmekanismer i acylgruppen når den blir katalysert av en syre eller av en utgangspunkt.

[TOC]

TRANDSIFIKASJONSMEKANCE

Transterifiseringsreaksjoner katalyseres vanligvis av syrer eller base.

I baser

Når en base som katalysator brukes, innebærer reaksjonsmekanismen en enkel nukleofil erstatning.

I syrer

Når det.

Det vil si at det nukleofile alkoholangrepet er forut for protonering av karbonylgruppen, og etter at den er utført, er det nødvendig at disrostasjonen skjer. Tilsvarende er eliminering av den avtroppende gruppen forut for protonering av dette, og når elimineringsstadiet kulminerer, oppstår Devrootonation igjen.

Syrekatalysert transsertifisering. MIPE/CC BY-SA (https: // CreativeCommons.Org/lisenser/by-SA/4.0)

Fordi den forrige mekanismen kan generere dannelse av karboksylsyrer ved reaksjon av karbokasjon (produkt av protonering av karbonylgruppen) med vann som er tilstede i reaksjonsmediet, må transterifiseringsreaksjonene katalysert med syre utføres i fravær av vann.

Kan tjene deg: kalsiumklorid (CaCl2)

I noen tilfeller kan transterifisering utføres i et ikke -katalytisk miljø. Dette er imidlertid bare mulig under superkritiske forhold (høyere temperatur og høyere trykk), som ikke er økonomisk levedyktig.

Fettsyretransesterifisering

Vegetabilske oljer, fra frø og frukt av planter, består hovedsakelig av triglyserider (glyserolbaner) som inkluderer tre lange kjedefettsyrer som er ansvarlige for den høye molekylmassen og den lave volatiliteten til slike oljer.

Ved å sende dem til en transsetifiseringsprosess ved bruk av metanol, blir oljer omdannet til metylestere av de tre individuelle fettsyrene. Glycerol genereres også som et biprodukt av reaksjonen.

Alkoholer og katalysatorer

I tillegg til metanol, andre kortkjedede alkoholer som etanol, propanol, butanol og puntanol. Metanol og etanol er imidlertid preferanse:

• Metanol på grunn av sine spesielle fysisk -kjemiske egenskaper.
• Etanol fordi den er mindre giftig og kan oppstå fra fornybare kilder.

Katalysatorer som brukes i reaksjonen kan være sur eller grunnleggende. Imidlertid er det vanlig at prosessen blir utført i et alkalisk miljø, fordi reaksjonens effektivitet er større, og i tillegg blir mindre skade på utstyret som brukes som et resultat av korrosjon generert.

Biodiesel

Fordi de molekylære massene av de oppnådde metylestere er omtrent en tredjedel av molekylmassen til det opprinnelige triglyseridet, er deres volatilitet større og kan brukes i dieselmotorer.

Derfor får blandingen av metylestere oppnådd fra fettsyrer vanligvis navnet på biodiesel. Imidlertid vil sammensetningen avhenge av strukturen til karboksylsyrekjeder som danner hvert triglyserid.

Transterifisering i mikroalger

Triglyserider kan også fås fra mikroalger. Disse artene syntetiserer dem ikke bare naturlig, men lagrer dem også som en karbonenergireserve i cellene sine når de ikke lenger kan dele.

Kan tjene deg: organiske forbindelser

Fordeler

Når det gjelder vegetabilske oljer, tilbyr mikroalger flere fordeler når det gjelder bruk som råstoff for å oppnå biodiesel. I tillegg til å produsere en større mengde biomasse fordi de viser høye vekstrater, representerer de ikke en konkurranse om dyrkingsområder for matproduksjon.

Mikroalger kan vokse under ugunstige forhold som de som finnes i ikke -dyrkbare land eller friske og salte vannforekomster som dammer, innsjøer, hav og hav.

Mikroalgerdyrking i laboratorieskala. CSIRO / Creative Commons Agust 3.0 uportert.

Katalisert syretransterifisering

Fordi mikroalgerolje inneholder mer frie fettsyrer enn vegetabilske oljer, som produserer ugunstige sekundære reaksjoner i et grunnleggende medium, bør en sterifiseringsprosess utføres ved hjelp av syrekatalysatorer før vanlige overganger.

Gitt dette blir faste katalysatorer presentert med stort potensiale i mikroalgerovergang. I tillegg til å bli brukt flere ganger og enkelt atskilt fra reaksjonsmediet, oppnås ren glyserol uten av -produkter, siden prosessen ikke er påvirket av fuktigheten som er til stede i råvarer og frie fettsyrer.

Applikasjoner av Overføring

Overføring brukes hovedsakelig i biodieselproduksjon; Ikke bare økonomiske fordeler oppnås, men klimagassutslippene reduseres. Imidlertid har den store allsidigheten av transesterifisering tillatt bruk i både laboratoriet og i industrien.

Syntese av estere

Når det gjelder syntese av estere, har transterifisering vanligvis flere fordeler enn bruk av karboksylsyrer og alkoholer i visse spesielle tilfeller.

Esterne er oppløselige i de fleste organiske løsningsmidler, mens noen karboksylsyrer har en veldig liten løselighet, noe som gjør det vanskelig å utføre en homogen forestring. Da er ester-belastningstransformasjonen spesielt nyttig fra de kommersielt tilgjengelige og etiliske og etylestere.

Kan tjene deg: Effektiv kaliumkjernebelastning: Hva er og eksempler

Polymerisasjon

Overtredelse er også nyttig i åpningen av Lactona -ringen som resulterer i dannelsen av en polyester.

Selv om produksjonen av polyetylen -tereftalat (PET) for tiden er basert på direkte sterifisering av tereftallsyre, brukes transcessterifiseringsreaksjonen mellom dimetyltereftalat og etylenglykol i produksjonen å brukes av denne polyesteren.

Repeterende enhet av polyetylen -tereftalat. LJFA-AG Diskusjon / pub-domene

På den annen side er transcessterifisering grunnleggende i malingsindustrien, siden kuren (polyesterifisering) av alquidiske harpikser gjør det mulig å forbedre egenskapene til maleriene der vegetabilske oljer brukes som råstoff.

Referanser

1. Da silva, v. T., & Sousa, l. TIL. (2013). Katalytisk oppgradering av fett og vegetabilske oljer for produksjon av drivstoff. Katalysens rolle for bærekraftig produksjon av biodrivstoff og biokjemikalier, 67-92.
2. Makareviciene, v., & Skorupskaite, V. (2019). Overføring av mikroalger for biodieselproduksjon. Andre og tredje generasjon av råstoffer, 469-510.
3. Meneghetti, s. P., Meneghetti, m. R., & Brito, og. C. (2013). Transterifisering, SOM -applikasjoner og biodieselproduksjon. Virtual Chemistry Magazine, 5 (1), 63-73.
4. Nasreen, s., Nafes, m., Qureshi, l. TIL., Asad, m. S., Sadiq, a., & Ali, S. D. (2018). Gjennomgang av katalytiske transterifiseringsmetoder for biodieselproduksjon (PP. 93-119). Intechopen.
5. Schucardt, u., Sercheli, r., & Vargas, r. M. (1998). TRANDSIFIKASJON AV VEGETABLE OLJER: En gjennomgang. Journal of the Brazilian Chemical Society, 9 (3), 199-210.
6. Smith, m. B. (2020). Marchs avanserte organisk kjemi: reaksjoner, mekanismer og struktur (8^th Ed.). Hoboken: John Wiley & Sons.
7. Vyas, a. P., Verma, J. L., & Subrahmanyam, n. (2010). En gjennomgang av berømmelsesproduksjonsprosessen. Fuel, 89 (1), 1-9.
8. Wade, l. G. (2013). Organisk kjemi (8^thEd.). New York. Pearson.