ดีคาร์บอกซิเลชันของกรดไขมันด้วยตัวเร่งปฏิกิริยาโลหะของเหลวไอออนิก

Abstract

การลดลงของทรัพยากรปิโตรเลียมและความกังวลเกี่ยวกับปัญหาสิ่งแวดล้อมที่เกิดจากการใช้พลังงานมากเกินไปกระตุ้นให้เกิดการค้นหาแหล่งพลังงานทางเลือกอื่น แนวทางแก้ปัญหาหนึ่งคือชีวมวลที่สามารถพบได้ทั่วไปในซากพืชและสัตว์ กรดไขมันเป็นส่วนประกอบของชีวมวลที่เป็นตัวเลือกที่น่าสนใจในฐานะแหล่งพลังงานหมุนเวียนเนื่องจากสามารถเปลี่ยนโครงสร้างให้กลายเป็นสารประกอบไฮโดรคาร์บอนสายยาวได้ผ่านปฏิกิริยาดีคาร์บอกซิเลชัน อย่างไรก็ตาม ดีคาร์บอกซิเลชันของกรดไขมันไปเป็นแอลเคนต้องใช้พลังงานสูง และมีปัญหาเรื่องประสิทธิภาพและความเลือกจำเพาะต่ำ ในงานวิจัยนี้มุ่งพัฒนาระบบตัวเร่งปฏิกิริยาใหม่เพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพในการทำปฏิกิริยาดีคาร์บอกซิเลชันของกรดไขมันโดยใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาแพลเลเดียมร่วมกับของเหลวไอออนิก (Pd/IL) โดยได้ศึกษาการเปลี่ยนกรดสเตียริกไปเป็นเอ็น-เฮปตะเดคเคนที่เร่งด้วยแพลเลเดียมในกรณีที่ไม่มีหรือมีของเหลวไอออนิก โดยใช้อัตราส่วนของ กรดสเตียริก:แพลเลเดียม:ของเหลวไอออนิก เท่ากับ 100:1:100 โดยมวลเป็นแบบจำลอง พบว่าการใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาแพลเลเดียมในรูปแบบต่างๆ เพียงอย่างเดียวจะทำให้เกิดปฏิกิริยาดีคาร์บอกซิเลชันได้ไม่ดีที่อุณหภูมิ 300 °C ผลการวิเคราะห์ด้วยเทคนิคแก๊สโครมาโตกราฟี-เฟลมไอออไนซ์เซชันแสดงให้เห็นว่าตัวเร่งปฏิกิริยา Pd(OAc)2 สามารถเปลี่ยนกรดสเตียริกได้เพียง 68.3% และให้ความเลือกจำเพาะต่อการเกิดเฮปตะเดเคนเพียง 2.3% และเมื่อมีของเหลวไอออนิก [BMIM]PF6 อยู่ด้วย โดยค่าการเปลี่ยนเพิ่มขึ้นอย่างมากเป็น 92.7% อีกทั้งความเลือกจำเพาะเพิ่มเป็น 89.5% ภายใต้ภาวะที่เหมาะสม การใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาแพลเลเดียมในรูปอื่น ๆ ร่วมกับของเหลวไอออนิก [BMIM]PF6 หรือการใช้ตัวเร่งปฏิกิริยา Pd(OAc)2 ร่วมกับของเหลวไอออนิกชนิดอื่นๆ พบว่ายังให้ผลลัพธ์ที่ไม่ค่อยดีนัก แต่ในทุกกรณีก็ยังจะให้ค่าการเปลี่ยนและความเลือกจำเพาะที่ดีกว่าการใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาแพลเลเดียมเพียงอย่างเดียว ระบบนี้ไม่จำเป็นต้องทำภายใต้บรรยากาศไฮโดรเจนหรือใช้ตัวทำละลายอื่น ดังนั้นตัวเร่งปฏิกิริยาแพลเลเดียมร่วมกับของเหลวไอออนิกจึงเป็นตัวเร่งปฏิกิริยาใหม่ที่มีศักยภาพสำหรับการทำปฏิกิริยาดีคาร์บอกซิเลชันของกรดไขมันที่มีประสิทธิภาพสูง