Вплив каталізаторів на реакції між три- і діетаноламінами та етилолеатом

Abstract

Алканоламіди та естераміни є вихідними матеріалами для одержання поверхнево-активних речовин, миючих та косметичних засобів, фармацевтичних препаратів, барвників. Досліджено закономірності взаємодії етилолеату та суміші три- та діетаноламінів (вміст діетаноламіну – 21 мас.%) у присутності каталізаторів Бренстеда та Льюїса. Як каталізатори застосовували катіоніт КУ-2-8, аніоніт АВ-17-8 та гідроксид калію, оксалат нікелю, катіоніт КУ-2-8 з іммобілізованими іонами Ni²⁺ та цей іоніт, додатково оброблений 0,1 М розчином лугу протягом 1 год, а також птолуенсульфонат олова (ІІ). Для зміщення рівноваги реакції трансестерифікації процес вели в нестаціонарних умовах з відгонкою з реакційної суміші утвореного етанолу. Встановлено що досліджені каталізатори за незначним винятком характеризуються відносно низькою швидкістю перетворення реагентів. Показано, що ефективність дії катіоніту КУ-2-8 в Н-формі дуже залежить від температури та, більшою мірою, від мольного співвідношення етилолеату і три- та діетаноламінів. Дослідження впливу співвідношення реагентів дало змогу зробити припущення, що процеси масообміну суттєво позначаються на показниках реакції між етилолеатом і етаноламінами. Показано, що за однакових умов близьку до катіоніту КУ-2-8 каталітичну активність виявляють аніоніт АВ-17-8 та п-толуенсульфонат олова (ІІ). Модифікація катіоніту КУ-2-8 іммобілізацією іонів нікелю дещо покращує його каталітичні властивості, а подальша обробка одержаного каталізатора розчином лугу навіть дещо зменшує конверсію етилолеату. Встановлено, що найвищу активність як каталізатор реакції між етилолеатом та три- і діетаноламінами виявляє оксалат нікелю. Такий ефект можна пояснити високими електроноакцепторними властивостям оксалат-аніону, який зменшує електронну густину на катіоні Ni²⁺ . Як наслідок у присутності цього каталізатора конверсія естеру становить 21,9 %. Отримані результати дали змогу зробити висновок про потенційну перспективність застосування катіоніту КУ-2-8 у Н-формі та оксалату нікелю як каталізаторів реакції між етилолеатом і три- та діетаноламінами.Alkanolamides and ester amines are raw materials for manufacturing surfactants, detergents and cosmetics, pharmaceuticals, and dyes. We investigated the regularities of the interaction between ethyl oleate and a mixture of tri- and diethanolamines (diethanolamine content was 21 wt.%) in the presence of Brønsted and Lewis catalysts. The cation exchange resin KU-2-8, anion exchange resin AB-17-8, potassium hydroxide, nickel oxalate, cation exchange resin KU-2-8 with immobilized Ni²⁺ ions, cation exchange resin KU-2-8 with immobilized Ni²⁺ ions treated with a 0.1 M alkali solution within 1 hour, and tin (II) ptoluenesulfonate were used as catalysts. The reaction was carried out in non-stationary conditions with the formed ethanol distillation from the reaction mixture to shift the transesterification reaction equilibrium. It was established that the studied catalysts, with a few exceptions, are characterized by a relatively low rate of reagent conversion. It is shown that the effectiveness of cation exchange resin KU-2-8 in the H-form depends significantly on the temperature and, to a greater extent, on the ethyl oleate and triand diethanolamines molar ratio. The study of the reagent ratio influence made it possible to assume that mass transfer processes significantly affect the parameters of ethyl oleate and ethanolamines interaction. It is shown that, under the same conditions, catalytic activity similar to cation exchange resin KU-2-8 is exhibited by anion exchange resin AB-17-8 and tin (II) ptoluenesulfonate. Modifying cation exchange resin KU-2-8 by immobilized nickel ions improves its catalytic properties, and subsequent treatment of the obtained catalyst with an alkali solution even slightly reduces the conversion of ethyl oleate. It was established that nickel oxalate exhibits the highest activity as a catalyst for the reaction between ethyl oleate and tri- and diethanolamines. This effect can be explained by the high electron-accepting properties of the oxalate anion, which reduces the electron density of the Ni2+ cation. As a result, in the presence of this catalyst, the ester conversion is 21.9%. The obtained results made it possible to conclude the potential prospects of using cation exchange resin KU-2-8 in H-form and nickel oxalate as catalysts for ethyl oleate and tri- and diethanolamines interaction.