Mehanizem transterifikacije v maščobnih kislinah, v mikroalgah, uporablja

The Transterifikacija To je kemična reakcija, ki jo doživljajo estri. Skupino alcoxi estra nadomešča drugo, ki je običajno pod kislino ali osnovnimi pogoji. Te vrste reakcij se izvajajo z mehanizmom, ki je enak mehanizmu ester. Vendar se pogosto zgodi, da se transterifikacija ne izvaja, ko je alkohol terciarni.

Ker gre za reakcijo v ravnovesju, se mora premakniti proti želeni smeri s precejšnjim presežkom alkohola, ki je zaželeno, da bi bil prisoten v končni strukturi ali izločanje druge.

Transterifikacija. CC0

Dejstvo, da je reakcijsko ravnovesje reverzibilno, z enakovrednimi mehanizmi za neposredne in obratne reakcije, pomeni, da je transerifikacija prikazana kot najprimernejši primer za začetek preučevanja nukleofilnih mehanizmov nadomestitve v skupini z acilom, kadar ga katalizira kislina ali a baza.

[TOC]

Mehanizem transterifikacije

Transerifikacijske reakcije običajno katalizirajo kisline ali baza.

V bazah

Ko se uporabi baza kot katalizator, reakcijski mehanizem pomeni preprosto nukleofilno nadomeščanje.

V kislinah

V primeru transerifikacije, ki jo katalizira kislina, je reakcija tudi razdeljena na dva prej imenovana koraka, vendar je pred in po vsakem od njih potreben protonski prenos.

Se pravi, pred nukleofilnim napadom alkohola je pred protonacijo karbonilne skupine in po tem, ko je izvedeno. Podobno je pred izločanjem odhodne skupine s protonacijo tega in ko se konča stopnja izločanja.

Kislinsko katalizirano transsertifikacijo. MIPE/CC BY-SA (https: // CreativeCommons.Org/licence/by-sa/4.0

Ker lahko prejšnji mehanizem ustvari tvorbo karboksilnih kislin z reakcijo karbokacije (produkt protonacije karbonilne skupine) z vodo, ki je prisotna v mediju reakcije, je treba transerifikacijske reakcije, katalizirane s kislino.

Vam lahko služi: kalcijev klorid (cacl2)

V nekaterih primerih se lahko transerifikacija izvaja v nekataliznem okolju. Vendar je to mogoče le v nadkritičnih pogojih (višja temperatura in višji tlak), kar ni ekonomsko izvedljivo.

Transesterifikacija maščobnih kislin

Rastlinska olja iz semen in sadja rastlin sestavljajo predvsem trigliceridi (glicerol trife), ki vključujejo tri dolge verižne maščobne kisline, odgovorne za visoko molekulsko maso, in nizko hlapnost takih olj.

Če jih pošljemo v postopek transseterifikacije z uporabo metanola, se olja pretvorijo v metilne estre treh posameznih maščobnih kislin. Glicerol nastaja tudi kot stranski produkt reakcije.

Alkoholi in katalizatorji

Poleg metanola so drugi alkoholi s kratko verigo, kot so etanol, propanol, butanol in Puntanol. Vendar sta metanol in etanol tisti, ki sta prednost:

• Metanol zaradi posebnih fizikalno -kemijskih lastnosti.
• Etanol, ker je manj strupen in se lahko pojavi iz obnovljivih virov.

Katalizatorji, ki se uporabljajo v reakciji, so lahko kisle ali osnovne. Vendar je običajno, da se postopek izvaja v alkalnem okolju, ker je učinkovitost reakcije večja, poleg tega.

Biodizel

Ker so molekulske mase pridobljenih metilnih estrov približno tretjina molekulske mase prvotnega triglicerida, je njihova nestanovitnost večja in se lahko uporablja v dizelskih motorjih.

Zato mešanica metilnih estrov, pridobljenih iz maščobnih kislin, običajno dobi ime biodizla. Vendar bo njegova sestava odvisna od strukture verig karboksilne kisline, ki tvorijo vsak triglicerid.

Tranterifikacija v mikroalgah

Trigliceride lahko dobite tudi iz mikroalg. Te vrste jih ne samo sintetizirajo naravno, ampak jih tudi shranijo kot rezervo ogljikove energije v svojih celicah, ko se ne morejo več razdeliti.

Vam lahko služi: organske spojine

Prednosti

Glede na rastlinska olja mikroalge ponujajo več prednosti, ko gre za uporabo kot surovina za pridobitev biodizla. Poleg tega, da proizvajajo večjo količino biomase, ker kažejo visoke stopnje rasti, ne predstavljajo konkurence za obdelovalna območja za proizvodnjo hrane.

Mikroalge lahko rastejo v tako neugodnih razmerah, kot so tiste, ki jih najdemo v ne -kulturnih deželah ali svežih in slanih vodnih telesih, kot so ribniki, jezera, morja in oceani.

Gojenje mikroalg v laboratorijski lestvici. CSIRO / Creative Commons Agust 3.0 UNČENT.

Katalizirana transerifikacija kisline

Ker mikroalgae olje vsebuje več prostih maščobnih kislin kot rastlinska olja, ki v osnovnem mediju proizvajajo neželene sekundarne reakcije, je treba postopek sterifikacije izvesti z uporabo kislinskih katalizatorjev pred običajno prehodi.

Glede na to so trdni katalizatorji z velikim potencialom pri prehodu mikroalg. Poleg tega, da se večkrat in zlahka loči od reakcijskega medija, dobimo čisti glicerol brez proizvodov, saj na postopek ne vpliva vlažnost v surovinah in prostih maščobnih kislinah.

Aplikacije Transterifikacija

Tranterifikacija se uporablja predvsem pri proizvodnji biodizla; Pridobljene ne samo gospodarske koristi, ampak se emisije toplogrednih plinov zmanjšajo. Vendar je velika vsestranskost transesterifikacije omogočila njegovo uporabo tako v laboratoriju kot v industriji.

Sinteza estrov

Kadar gre za sintezo estrov, ima transterifikacija običajno več prednosti kot uporaba karboksilnih kislin in alkoholov v določenih primerih.

Estri so topni v večini organskih topil, nekatere karboksilne kisline pa zelo majhno topnost, zaradi česar je težko izvesti homogeno esterifikacijo. Potem je transformacija ester-napeta še posebej uporabna iz komercialno dostopnih in etilnih in etilnih estrov.

Vam lahko služi: učinkovita jedrska obremenitev kalija: kaj je in primeri

Polimerizacija

Tranterifikacija je koristna tudi pri odprtju obroča Lactona, kar ima za posledico nastanek poliestra.

Čeprav proizvodnja polietilen tereftalata (PET) trenutno temelji na neposredni sterifikaciji tereftalne kisline, reakcija transcerifikacije med dimetil tereftalatom in etilen glikolom v proizvodnji, ki se uporablja za uporabo tega poliestera.

Ponavljajoča se enota polietilen tereftalata. LJFA-AG diskuzija / pub domena

Po drugi strani je trancetserifikacija temeljna v industriji barv, saj zdravilo (poliesterifikacija) alkidnih smol omogoča izboljšanje lastnosti slik, na katerih se rastlinska olja uporabljajo kot surovina.

Reference

1. Da Silva, v. T., & Sousa, L. Do. (2013). Katalitično nadgradnjo maščob in rastlinskih olj za proizvodnjo goriv. Vloga katalize za trajnostno proizvodnjo biografov in biokemičnih snovi, 67–92.
2. Makareviciene, v., & Skorupskaite, V. (2019). Transterifikacija mikroalg za proizvodnjo biodizla. Druga in tretja generacija surovin, 469-510.
3. Meneghetti, s. Str., Meneghetti, m. R., & Brito, in. C. (2013). Transterifikacija, aplikacije SOM in proizvodnja biodizla. Navidezna revija za kemijo, 5 (1), 63–73.
4. Nasreen, s., Nafes, m., Qureshi, l. Do., Asad, m. S., Sadiq, a., & Ali, s. D. (2018). Pregled metod katalitične transterifikacije za proizvodnjo biodizla (PP. 93-119). Intehopen.
5. Schucardt, u., Sercheli, r., & Vargas, r. M. (1998). Transerifikacija rastlinskih olj: pregled. Časopis Brazilskega kemijskega društva, 9 (3), 199-210.
6. Smith, m. B. (2020). Marchova napredna organska kemija: reakcije, mehanizmi in struktura (8^th Ed.). Hoboken: John Wiley & Sons.
7. Vyas, a. Str., Verma, j. L., & Subrahmanyam, n. (2010). Pregled procesa proizvodnje slave. Gorivo, 89 (1), 1-9.
8. Wade, l. G. (2013). Organska kemija (8^thEd.). New York. Pearson.