การศึกษาเชิงทฤษฎีของแอลดอลคอนเดนเซชันระหว่างเฟอร์ฟิวรัลกับ 2-บิวทาโนนบนออกไซด์ผสมแมกนีเซียม-อะลูมิเนียม

Abstract

หนึ่งในความท้าทายของการสังเคราะห์เชื้อเพลิงชีวภาพจากชีวมวลคือความสามารถเข้าใจสมบัติของตัวเร่งปฏิกิริยาเพื่อออกแบบโครงสร้าง พัฒนาประสิทธิภาพและความเลือกจำเพาะในการเร่งปฏิกิริยา งานวิจัยนี้ศึกษากลไลการเกิดปฏิกิริยาแอลดอลคอนเดนเซชันระหว่างเฟอร์ฟิวรัลกับ 2-บิวทาโนนบนออกไซด์ผสมแมกนีเซียม-อะลูมิเนียมวัฏภาคแบบสปิเนล (spinel MgAl2O4) ด้วยทฤษฎีฟังก์ชันนอลความหนาแน่นที่ระดับ M06-2X/6-31G ขั้นตอนในการเกิดปฏิกิริยาประกอบด้วย อีโนไลซันของ 2-บิวทาโนน การเติมเฟอร์ฟิวรัล และการขจัดน้ำ ปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นมีสองเส้นทางโดยเกิดผ่านตำแหน่งเมทิลและเมทิลีนของอีโนเลตไอออนของ 2-บิวทาโนน ได้ผลิตภัณฑ์สุดท้ายเป็นสารประกอบคาร์บอนิลไม่อิ่มตัวโครงสร้างโซ่ตรงและโซ่กิ่ง ตามลำดับ จากผลการคำนวณพบว่าปฏิกิริยาการเติมเฟอร์ฟิวรัลเป็นขั้นตอนควบคุมอัตราการเกิดปฏิกิริยา ปฏิกิริยาอีโนไลซันของ 2-บิวทาโนนและการเติมเฟอร์ฟิวรัลที่ตำแหน่งเมทิลีนเกิดขึ้นได้เร็วกว่าตำแหน่งเมทิล ซึ่งสัมพันธ์กับค่าพลังงานก่อกัมมันต์ที่ต่ำกว่า เมื่อเปรียบเทียบผลการคำนวณที่ได้กับงานวิจัยก่อนหน้าบนแมกนีเซียมออกไซด์ (MgO) พบว่าปฏิกิริยาอีโนไลเซชันของ 2-บิวทาโนนบน MgAl2O4 เกิดขึ้นได้เร็วกว่า MgO ข้อมูลที่ได้ทำให้เข้าใจกลไกการเกิดปฏิกิริยาแอลดอลคอนเดนเซชันและอาจใช้เป็นแนวทางพัฒนาตัวเร่งปฏิกิริยาให้เหมาะสม