Từ cấu tạo hóa học ta thấy dầu thực vật có khả năng tham gia nhiều phản ứng hóa học đặc trưng cho các nhóm định chức este và liên kết đôi trên mạch. Ngoài các phản ứng đó dầu thực vật còn có thể tham gia một số phản ứng đặc trưng cho nhóm định chức khác có trên mạch như dầu ve có thể tham gia các phản ứng đặc trưng cho nhóm hydroxyl. Các phản ứng đặc trưng của dầu thực vật là:
- Phản ứng của nhóm este
+ Phản ứng điều chế các axit béo và glyxerin + Phản ứng trao đổi este
- Phản ứng của liên kết đôi
Nguyễn Thị Loan-K33D Khoa Hóa Học 23 Mỗi loại dầu thực vật đều có thành phần và cấu tạo hóa học các axit béo đặc trưng khác nhau. Các axit này có thể có một hay nhiều liên kết đôi. Chúng có thể ở dạng liên hợp hoặc không liên hợp. Cũng giống như các hợp chất không no khác, các liên kết đôi trên mạch của dầu thực vật có khả năng tham gia các loại phản ứng sau:
+ Phản ứng cộng + Phản ứng cộng Diels- Alder + Phản ứng trùng hợp + Phản ứng tạo vòng Croman
+ Phản ứng đồng trùng hợp + Phản ứng oxy hóa + Phản ứng epoxy hóa
Phản ứng epoxy hóa liên kết đôi có thể thực hiện theo nhiều cách:
• Cho HOCl tác dụng với liên kết đôi, sau đó dùng kiềm dư để tạo vòng epoxy.
CH CH
CH CH + CH CH + +
O
HOCl NaOH NaCl H2O
OH Cl
Do hiệu suất thấp, phản ứng này chỉ được sử dụng trong phòng thí nghiệm.
• Epoxy hóa bằng các peraxit hữu cơ: Phản ứng có thể thực hiện theo phương pháp 1 giai đoạn (trực tiếp) hoặc phương pháp 2 giai đoạn (gián tiếp).
Phương pháp 2 giai đoạn: Đầu tiên tạo ra các peraxit, sau đó cho tác dụng với các hợp chất không no.
Phương pháp 1 giai đoạn: Cho trực tiếp H2O2, axit hữu cơ và các hợp chất không no đồng thời vào môi trường phản ứng. Phương pháp này hiện đang được áp dụng rộng rãi trong công nghiệp.
O
+ +
C O
H2O2 O H2O RCOOH
R H
Nguyễn Thị Loan-K33D Khoa Hóa Học 24 O
O +
+ C
C C
O O
O O
O
R
H H O H
O R
R
Trong môi trường axit có thể xảy ra mở vòng epoxy
CH
CH CH O CH
CH
CH +
+
O CH
O OH
H+ C+H
X-
OH C+H CH
OH X
Dầu thực vật epoxy hóa có nhiều tính năng kĩ thuật quí, có thể biến đổi theo nhiều hướng khác nhau tạo nên sản phẩm có nhiều ứng dụng đa dạng.
Khi epoxi hóa dầu thực vật bằng peraxit axetic (PA) ở 50C trong môi trường đồng thể, ở tỉ lệ (mol) PA/liên kết đôi = 1/1, lượng liên kết đôi của dầu đậu và dầu ve đã chuyển hóa gần hết sau 2giờ phản ứng. Nồng độ của liên kết đôi và PA tăng đồng thời thúc đẩy phản ứng mở vòng các nhóm epoxy vừa mới tạo thành và các phản ứng phụ. Do đó trên thực tế hàm lượng nhóm epoxy trên mạch của dầu đậu, dầu ve và dầu hạt cao su chỉ đạt 65% so với lí thuyết.
Epoxy hóa dầu thực vật bằng peraxit focmic (PF) được tiến hành ở 500C – 710C trong môi trường dị thể. PF tạo thành In situ và là tác nhân epoxy hóa liên kết đôi trên mạch dầu. Khi tăng nhiệt độ phản ứng trong khoảng 50 – 710C sự chuyển hóa liên kết đôi cũng như phản ứng mở vòng các nhóm epoxy tạo thành và các phản ứng phụ khác tăng lên rõ rệt. Ở khoảng nhiệt độ đó gần như toàn bộ lượng liên kết đôi của dầu đậu, dầu ve hay dầu hạt cao su có thể chuyển hóa trong thời gian từ 120 – 150 phút. Khi tiến hành epoxy hóa với tỉ lệ 3,1; 2,55; 2,2
Nguyễn Thị Loan-K33D Khoa Hóa Học 25 mol H2O2/ mol dầu ở 600C có thể đạt hàm lượng epoxy trên mạch dầu cao hơn ở 500C, 710C tức là từ 50% đến 65% so với lí thuyết.
Dầu thực vật epoxy hóa được dùng làm chất ổn định trong một số loại polyme có chứa clo như PVC, Perclovinyl,… Khi bị chiếu sáng các polyme này tạo ra HCl có tác dụng thúc đẩy sự già hóa. Dùng dầu thực vật epoxy hóa có thể làm giảm đáng kể quá trình tự xúc tác do HCl tạo thành tác dụng với nhóm epoxy trên mạch dầu.
- Phản ứng của nhóm hydroxyl ancol
Nhóm hydroxyl ancol trong dầu thực vật có đầy đủ tính chất của các nhóm hydroxyl thông thường. Tùy thuộc vào bản chất của các loại axit béo trong phân tử triglyxerit dầu thực vật có thể có hoặc không có nhóm hydroxyl. Trong các phản ứng biến đổi, nhóm hydroxyl thường tham gia phản ứng este hóa, ete hóa:
R1 CH
OH
HO C O
R1 CH
O C O
H2O +
+ t0,xt
OH + HO t0,xt O + H2O