Nové iontové kapaliny funkcionalizované sulfonovými kyselinami: syntéza a katalytická účinnost při výrobě bionafty hodnocená pomocí kvantitativní ¹H NMR analýzy

Nová vědecká publikace s názvem „Novel Sulfonic Acid-Functionalized Ionic Liquids: Synthesis and Catalytic Performance in Biodiesel Production via Quantitative ¹H-NMR Analysis“, která vznikla na katedře chemie PřF UJEP, se zaměřuje na syntézu nových iontových kapalin na bázi benzimidazolu, jejich charakterizaci a hodnocení katalytické účinnosti při esterifikaci kyseliny olejové ethanolem. Výroba bionafty představuje jednu z možností, jak snížit závislost dopravy na fosilních palivech a rozšířit využívání obnovitelných zdrojů energie. Důležitým krokem při jejím získávání je esterifikace volných mastných kyselin s alkoholy, která vyžaduje přítomnost vhodného katalyzátoru. Tradiční kyselé katalyzátory však mohou způsobovat korozi výrobních zařízení a komplikovat následné čištění produktu. Významná pozornost je proto věnována vývoji nových katalytických systémů, které umožňují efektivní průběh reakce a současně nabízejí možnost opakovaného použití.

V rámci studie byly připraveny čtyři nové iontové kapaliny funkcionalizované sulfonovými kyselinami, které se lišily délkou alkylového řetězce. Jejich katalytická aktivita byla porovnávána také s dříve připraveným analogem. Ke sledování průběhu esterifikace a stanovení výtěžku ethyl-oleátu, jedné ze složek bionafty, byla využita kvantitativní protonová nukleární magnetická rezonanční spektroskopie (¹H NMR). Tato analytická metoda umožnila přesně vyhodnotit složení reakčních směsí a sledovat závislost katalytické účinnosti na molekulární struktuře iontových kapalin.

Výsledky prokázaly, že délka alkylového řetězce významně ovlivňuje aktivitu katalyzátoru. Nejvyšší účinnosti dosáhla iontová kapalina s jedenáctiuhlíkatým alkylovým řetězcem (C11), která umožnila získat 99% výtěžek ethyl-oleátu během 45 minut při teplotě 102 °C. Tento výsledek souvisí s vhodnou rovnováhou mezi lipofilními vlastnostmi molekuly a sterickými překážkami, které mohou omezovat kontakt reagujících látek. Významným zjištěním byla také vysoká stabilita katalyzátoru, jehož účinnost se výrazně nesnížila ani po deseti po sobě jdoucích cyklech použití.

Studie přináší nové poznatky o vztahu mezi molekulární strukturou iontových kapalin a jejich katalytickými vlastnostmi. Zároveň ukazuje, že vhodně navržené iontové kapaliny mohou představovat perspektivní, opakovaně použitelné katalyzátory pro efektivnější a udržitelnější výrobu bionafty.

Nguyen Thi T. H., Koutecká J., Kaule P. and Vrtoch L., Novel Sulfonic Acid-Functionalized Ionic Liquids: Synthesis and Catalytic Performance in Biodiesel Production via Quantitative ¹H-NMR Analysis, Catalysis Letters, Vol. 156, No. 5, 2026, 122, ISSN 1011-372X, https://doi.org/10.1007/s10562-026-05340-5.

Další vědecké úspěchy na katedře chemie.