Meccanismo di transterificazione, negli acidi grassi, nelle microalghe, usi

IL Transterificazione È una reazione chimica che gli esteri sperimentano. Il gruppo Alcoxi dell'estere è sostituito da un altro di solito in condizioni di base o di base. Questi tipi di reazioni vengono eseguiti attraverso un meccanismo identico a quello dell'idrolisi estere. Tuttavia, accade spesso che la transterificazione non viene effettuata quando l'alcol è terziario.

Poiché è una reazione in equilibrio, deve spostarsi verso la direzione desiderata usando un considerevole eccesso di alcol che si desidera essere presente nella struttura finale o eliminare l'altro.

Transterificazione. CC0

Il fatto che l'equilibrio della reazione sia reversibile, con meccanismi equivalenti per le reazioni dirette e inverse, implica che la transterificazione è mostrata come esempio più appropriato per iniziare lo studio dei meccanismi di sostituzione nucleofila nel gruppo acilico quando è catalizzata da un acido o da un base.

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Meccanismo di transterificazione

Le reazioni di transterificazione sono generalmente catalizzate da acidi o base.

Nelle basi

Quando viene utilizzata una base come catalizzatore, il meccanismo di reazione implica una semplice sostituzione nucleofila.

In acidi

Nel caso della transterificazione catalizzata da un acido, la reazione è anche divisa nei due passaggi precedentemente denominati, ma è richiesto un trasferimento di protoni prima e dopo ciascuno di questi.

Cioè, l'attacco nucleofilo di alcol è preceduto dalla protonazione del gruppo carbonil. Allo stesso modo, l'eliminazione del gruppo in uscita è preceduta dalla protonazione di questo e, una volta culmina la fase di eliminazione, la devrootonazione si riprende.

Transertificazione catalizzata con acido. MIPE/CC BY-SA (https: // creativeCommons.Org/licenze/by-sa/4.0)

Poiché il meccanismo precedente può generare la formazione di acidi carbossilici mediante reazione del carbocalizzazione (prodotto della protonazione del gruppo carbonil.

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In alcuni casi, la transterificazione può essere effettuata in un ambiente non catalitico. Tuttavia, ciò è possibile solo in condizioni supercritiche (temperatura più elevata e una pressione più elevata), il che non è economicamente praticabile.

Transesterificazione degli acidi grassi

Gli oli vegetali, da semi e frutti di piante, sono principalmente costituiti da trigliceridi (trifei di glicerolo) che includono tre acidi grassi a catena a catena a lungo responsabili dell'alta massa molecolare e la bassa volatilità di tali oli.

Inviandoli a un processo di transseterificazione usando il metanolo, gli oli vengono convertiti negli esteri metilici dei tre singoli acidi grassi. Il glicerolo è anche generato come sottoprodotto della reazione.

Alcoli e catalizzatori

Oltre al metanolo, altri alcoli a catena corta come etanolo, propanolo, butanolo e puntanolo. Tuttavia, metanolo ed etanolo sono quelli di preferenza:

• Metanolo a causa delle sue particolari proprietà fisico.
• Etanolo perché è meno tossico e può verificarsi da fonti rinnovabili.

I catalizzatori usati nella reazione possono essere acidi o basilari. Tuttavia, è comune che il processo venga eseguito in un ambiente alcalino, poiché l'efficienza della reazione è maggiore e, inoltre, si generano meno danni alle apparecchiature utilizzate a seguito della corrosione.

Biodiesel

Poiché le masse molecolari degli esteri metilici ottenuti sono circa un terzo della massa molecolare del trigliceride originale, la loro volatilità è maggiore e può essere utilizzata nei motori diesel.

Pertanto, la miscela di esteri metilici ottenuti dagli acidi grassi di solito riceve il nome del biodiesel. Tuttavia, la sua composizione dipenderà dalla struttura delle catene di acido carbossilico che formano ogni trigliceride.

Transterificazione nelle microalghe

I trigliceridi possono anche essere ottenuti dalle microalghe. Queste specie non solo le sintetizzano naturalmente, ma le conservano anche come una riserva di energia del carbonio all'interno delle loro cellule quando non possono più dividere.

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Vantaggi

Per quanto riguarda gli oli vegetali, le microalghe offrono diversi vantaggi quando si tratta di materia prima per ottenere biodiesel. Oltre a produrre una maggiore quantità di biomassa perché mostrano alti tassi di crescita, non rappresentano una concorrenza per le aree di coltivazione per la produzione alimentare.

Le microalghe possono crescere in condizioni avverse come quelle che si trovano in terre non coltivabili o corpi idrici freschi e salati come stagni, laghi, mari e oceani.

Coltivazione di microalghe in scala di laboratorio. CSIRO / Creative Commons Agust 3.0 non preportato.

Transterificazione acida catalizzata

Poiché l'olio di microalghe contiene più acidi grassi liberi rispetto agli oli vegetali, che producono reazioni secondarie avverse in un mezzo di base, un processo di sterilazione dovrebbe essere effettuato usando catalizzatori acidi prima delle normali transizioni.

Detto questo, i catalizzatori solidi sono presentati con grande potenziale nella transizione di microalghe. Oltre ad essere utilizzato più volte e facilmente separati dal mezzo di reazione, il glicerolo puro viene ottenuto senza prodotti, poiché il processo non è influenzato dall'umidità presente nelle materie prime e acidi grassi liberi.

Applicazioni del Transterificazione

La transterificazione è utilizzata principalmente nella produzione di biodiesel; Non solo i benefici economici sono ottenuti, ma le emissioni di gas serra sono ridotte. Tuttavia, la grande versatilità della transesterificazione ha permesso il suo utilizzo sia in laboratorio che nell'industria.

Sintesi di esteri

Quando si tratta della sintesi di esteri, la transterificazione di solito ha più vantaggi rispetto all'uso di acidi carbossilici e alcoli in alcuni casi particolari.

Gli esteri sono solubili nella maggior parte dei solventi organici, mentre alcuni acidi carbossilici hanno una solubilità molto piccola, il che rende difficile eseguire un'esterificazione omogenea. Quindi la trasformazione di deformazione estere è particolarmente utile dagli esteri etilici ed etilici disponibili in commercio ed etilici.

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Polimerizzazione

La transterificazione è anche utile nell'apertura dell'anello Lactona che si traduce nella formazione di un poliestere.

Sebbene la produzione di polietilene tereftalato (PET) sia attualmente basata sulla sterilizzazione diretta dell'acido tereftallico, la reazione di transcessterificazione tra dimetil tereftalato e glicole etilenico in produzione era utilizzata per essere utilizzata da questo poliestere.

Unità ripetitiva di polietilene tereftalato. Dominio Diskusion / Pub LJFA-Ag

D'altra parte, la transcessterificazione è fondamentale nel settore della vernice, poiché la cura (poliesterificazione) delle resine alquidiche consente di migliorare le proprietà dei dipinti in cui gli oli vegetali vengono utilizzati come materie prime.

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