hrvatski

Fotokatalitička oskidacija furo- i tienostilbena upotrebom mangan-porfirina u mikroreaktoru

Fotokemija uključuje procese u kojima svjetlost uz fotokatalizatore rezultira sintezom različitih fotokemijskih proizvoda. Posebno su interesantne fotokemijske reakcije u kojima se kao katalizatori koriste kompleksi porfirina s određenim metalima (najčešće porfirin mangana). Korištenjem tih katalizatora pod utjecajem svjetlosti, reaktivna dvostruka veza supstrata puca što rezultira stvaranjem novih produkata fotooksidacije, koji se često karakteriziraju kao epoksidi, alkoholi ili derivati formila. Kako bi se poboljšala učinkovitost fotokemijskih procesa, u današnje vrijeme se konvencionalni šaržni reaktori sve više zamjenjuju protočnim reaktorima. Mikroreaktori su jedan od tipova protočnih reaktora čija je glavna karakteristika mikro-dimenzija (maksimalni promjer kanala do 500 μm). Protočni sustav i mikrodimenzije donose poboljšanja u mnogim segmentima provedbe fotokemijskih reakcija, kao što su učinkovito i brzo miješanje faza, bolji prijenos topline, preciznija kontrola vremena zadržavanja, homogena upotreba zračenja svjetlom u cijeloj reakcijskoj smjesi, sigurnost procesa i potencijalno jednostavnije uvećanje procesa. U ovom istraživanju su kao fotokatalizatori korišteni anionski i kationski mangan(III) porfirini u reakciji s furanom ili tiofenom kao supstratima. Reakcije su prvo provedene u šaržnom reaktoru gdje je potpuna konverzija supstrata postignuta nakon 2 sata za furostilben, odnosno 16 sati za supstrat tienostilbena. Pri tome je uočeno stvaranje epoksidnih ili hidroksilnih derivata kao glavnih proizvoda na reaktivnim dvostrukim vezama prstenova oba supstrata ili na slobodnoj dvostrukoj vezi ostalih manjih proizvoda reakcije fotooksidacije. Korak naprijed u razvoju i intenzifikaciji procesa napravljen je zamjenom šaržnog reaktora s mikroreaktorom. Ukupno su ispitana četiri različita cijevna mikroreaktora te su dobiveni rezultati uspoređeni s rezultatima procesa fotooksidacije provedenog u šaržnom reaktoru. Pokazalo se da su sve reakcije značajno ubrzane korištenjem mikroreaktora gdje je potpuna konverzija furostilbenskog supstrata postignuta za vrijeme zadržavanja od 0, 7 min, a tienostilbenskog supstrata za 3, 5 min. Kako bi se dobilo više informacija o kinetičkom mehanizmu fotokemijske pretvorbe oba odabrana supstrata, procijenjene su brzine reakcije i za procese provedene u šaržnom reaktoru (11 pokusa) i za pokuse provedene u mikroreaktoru (4 pokusa) te je pokazano da sve istražene reakcije slijede kinetiku prvog reda. Usporedbom konstanti brzina kemijske reakcije pokazano je da je furil derivat reaktivniji od tienila dok su reakcije u kojima je bio prisutan kationski katalizator bile sporije od reakcija provedenih s anionskim katalizatorom

fotokemija, fotokatalizator, heterostilbeni, protočni sustav, mikroreaktor

nije evidentirano