ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑ ΟΞΙΝΗΣ ΚΑΤΑΛΥΣΗΣ

Η διαδικασία της μετεστεροποίησης καταλύεται από οξέα κατά Bronsted, κατά προτίμηση από σουλφονικό και θειικό οξύ. Αυτοί οι καταλύτες δίνουν πολύ υψηλές αποδόσεις, αλλά οι αντιδράσεις είναι αργές, απαιτώντας θερμοκρασίες επάνω από 100°C και περισσότερο χρόνο από 3 ώρες για να φθάσουν σε πλήρη μετατροπή.

Μελέτες έδειξαν (Freedman, B.; Pryde, E.H.; Mounts, T.L. J. Am. Oil Chem. Soc. 1984, 61, 1638.) , ότι η μεθανόλυση του ελαίου σόγιας, παρουσία 1 mol% H2SO4, με μοριακή αναλογία ελαίου- αλκοόλης 1:30 σε 65°C, παίρνει 50 ώρες για να φθάσει στην πλήρη μετατροπή του φυτικού ελαίου (> 99%), ενώ η βουτανόλυση (σε 117°C) και η αιθανόλυση (σε 78°C), που χρησιμοποιούν τις ίδιες ποσότητες καταλύτη και αλκοόλης, παίρνει 3 και 18 ώρες, αντίστοιχα.

Η μοριακή αναλογία ελαίου- αλκοόλης είναι ένας από τους κύριους παράγοντες που επηρεάζει τη μετεστεροποίηση. Περίσσεια αλκοόλης ευνοεί τον σχηματισμό των προϊόντων. Αφ΄ ετέρου, υπερβολική ποσότητα αλκοόλης καθιστά την παραλαβή της γλυκερίνης δύσκολη, έτσι ώστε η ιδανική αναλογία ελαίου- αλκοόλης πρέπει να καθοριστεί εμπειρικά, εξετάζοντας κάθε διαδικασία χωριστά.

Ο μηχανισμός της μετεστεροποίησης των φυτικών ελαίων με καταλύτη οξύ παρουσιάζεται παρακάτω, για μονογλυκερίδια. Εντούτοις, μπορεί να επεκταθεί για δι- και τριγλυκερίδια.

Η πρωτονίωση του καρβονυλίου του εστέρα οδηγεί στο καρβοκατιόν ΙΙ που, μετά από μια πυρηνόφιλη προσβολή της αλκοόλης, παράγει την τετραεδρική ενδιάμεση μορφή ΙΙΙ, η οποία αποβάλλει τη γλυκερίνη για να διαμορφώσει τον νέο εστέρα IV, και να αναπαραγάγει τον καταλύτη H+.

Σύμφωνα με αυτόν τον μηχανισμό, μπορούν να σχηματιστούν καρβοξυλικά οξέα από την αντίδραση του καρβοκατιόντος ΙΙ με την παρουσία νερού στο μίγμα της αντίδρασης. Αυτό προϋποθέτει ότι η μετεστεροποίηση με όξινη κατάλυση πρέπει να πραγματοποιηθεί απουσία ύδατος, προκειμένου να αποφευχθεί ο ανταγωνιστικός σχηματισμός των καρβοξυλικών οξέων που μειώνουν την παραγωγή του αλκυλεστέρα.

   

ΔΙΧΗΝΕΤ 2004©