Design a syntéza acidických iontových kapalin jako katalyzátorů pro esterifikaci a jejich katalytická aktivita

Jiřina KOUTECKÁ

Bachelor's thesis

Design and synthesis of acidic ionic liquids as catalysts for esterification and their catalytic activity

Abstract:

V této bakalářské práci jsou popisovány postupy syntézy několika iontových kapalin funkcionalizovaných sulfonovými skupinami s různým počtem katalytických skupin sulfonových kyselin a různou lipofilitou jako potenciální hybridní homo heterogenní katalyzátory pro esterifikaci mastných kyselin recyklovaných z odpadního oleje bioetanolem, čtyři z nich nebyly doposud popsány v literatuře. Původním plánem byla příprava tří navržených struktur, ale na základě sloupcové chromatografie bylo nakonec docíleno syntézy dalších dvou nových látek. Připravené iontové kapaliny byly následně plně charakterizovány spektrálními daty a teplotou tání. Iontové kapaliny jsou díky svým unikátním vlastnostem slibnými katalyzátory pro esterifikaci při výrobě bionafty. Z tohoto důvodu byla dále vyzkoušena jejich katalytická aktivita při esterifikační reakci včetně optimalizace reakčních podmínek. Všechny tyto katalyzátory na bázi iontových kapalin vykázaly katalytickou aktivitu pro modelovou syntézu bionafty esterifikací olejové kyseliny a ethanolu za mírných reakčních podmínek. Reakce za mikrovlnného ohřevu poskytly vynikající konverze za velmi krátkou reakční dobu. Kromě toho experimentální výsledky také ukázaly, že se dají snadno oddělit z reakční směsi a recyklovat pro opakované využití. Na základě výsledků provedených reakcí byly vybrány ty látky, které měly nejpříznivější potenciál.

Abstract:

This thesis describes methods for the synthesis of several sulfonic acid group functionalized ionic liquids with different numbers of sulfonic acid catalytic groups and lipophilicity as potential hybrid homo-heterogeneous catalysts for esterification of fatty acids recycled from waste oil by bioethanol, four of them have not been described in the literature. The original plan was to prepare the three proposed structures, but on the basis of column chromatography, the synthesis of two other new substances was finally achieved. The prepared ionic liquids were then fully characterized by spectral data and melting point. Due to their unique properties, ionic liquids are promising catalysts for esterification in biodiesel production. For this reason, their catalytic activity in the esterification reaction was further tested, including the optimization of the reaction conditions. All of these ionic liquid catalysts showed catalytic activity for model biodiesel synthesis by esterification of oleic acid and ethanol under mild reaction conditions. Microwave reactions provided excellent conversions in a very short reaction time. In addition, the experimental results also showed that it could be easily separated from the reaction mixture and recycled for reuse. Based on the results of the reactions, the substances with the most favorable potential were selected.

Keywords

iontové kapaliny, esterifikace, mastné kyseliny, biopalivo, syntéza, TLC, chromatografie

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 28. 4. 2022

Accessible from:: 31. 12. 2999

Thesis defence

• Supervisor: RNDr. Thu Huong Nguyen Thi, Ph.D.

JAN EVANGELISTA PURKYNĚ UNIVERSITY IN ÚSTÍ NAD LABEM

Faculty of Science

Bachelor programme / field:
Chemistry / Toxicology and Hazardous Waste Analysis