Pikolinik Asidin TriOktilAmin (TOA) ile Reaktif Ekstraksiyonu

Transkript

1 Pikolinik Asidin TriOktilAmin (TOA) ile Reaktif Ekstraksiyonu Amaç Fatih Tuyun 1, Hasan Uslu 1*, Selahattin Gökmen 1, Yavuz Yorulmaz 1 1 Beykent Üniversitesi, Mühendislik-Mimarlık Fakültesi, Kimya Mühendisliği Bölümü,34396, Ayazağa, İstanbul hasanuslu@gmail.com, hasanuslu@beykent.edu.tr Özet Bu çalışmada bir karboksilik asit olan pikolinik asitin sulu çözeltilerinden reaktif ekstraktant olan Trioktilamin in (1-oktanol, 1- dekanol, diizobutil keton (DIBK), 2-heksanon, n-oktan ve n-dekan olmak üzere) 6 farklı çözücü kullanılarak farklı hacimlerde 6 adet çözelti hazırlanmış ve inkübatör çalkalayıcıda karıştırma işlemine tabii tutulup fazları ayrılarak pikolinik asidin reaktif ekstraksiyonu gerçekleştirilmiştir. Bütün denemeler 298,15 Kelvin sıcaklığında yapılmış olup yapılan ekstraksiyon çalışması sonucunda en verimli sonucu kerosen çözücüsü vermiştir. Anahtar Kelimeler: Pikolinik asit, reaktif ekstraksiyon, TOA, çözücü Giriş Pikolinik asit nikotinik asidin izomeri, piridinin karboksilik asit türevidir. Pikolinik asit insan vücudundaki krom, çinko, mangan, bakır, demir ve molibden gibi elementlerin kelatlama ajanı olarak kullanılır. Fenil alanin, triptofan ve alkoloid üretimine ve kalsiyumun kantitatif tayinine katılır. [1] HO C O N Pikolinik Asit Pikolinik asit tümörlere karşı koruyucu ve iyileştirici etki göstermektedir. Ticari olarak, pikolinik asit ilaç etken maddelerinin, herbisitlerin ve besin katkı maddelerinin uygulanması için metal tuzlarının sentezi için başlangıç olarak kullanılmaktadır. Aynı zamanda birincil ve ikincil alkollerin oksidasyonunda etkili katalizör olarak ta kullanılmaktadır. [2,3] Karboksilli asitlerin sulu ortamdan etkin bir şekilde ekstraksiyonu için son zamanlarda asit ile kompleks oluşturan reaktanlardan faydalanılması önerilmiştir. Organik asitlerin uzun zincirli aminlerle ekstraksiyonu çok kullanılan bir yöntemdir. Uzun zincirli aminler, asitler için oldukça etkili ekstraktanlardır. Alifatik aminler, fiziksel özelliklerine bağlı olarak organik seyrelticilerde çözünmüş olarak kullanılmalıdır. Bu organik çözücüler aminlerin bazlığını etkiler ve bu yolla aminlerin ekstraksiyon davranışını önemli ölçüde değiştirir. Aminin zincir uzunluğunun, polar ve polar olmayan çözücülerle ekstraksiyon kabiliyetine etkisi araştırıldığında 1-oktanol, 1- hekzanol gibi polar çözücülerde tersiyer aminlerin ekstraksiyon kabiliyetinin zincir uzunluğuyla doğru orantılı olarak arttığı bilinmektedir. [4] Bu çalışmada da pikolinik asidin üçüncül amin olan trioktilamin ile reaktif ekstraksiyonu üzerine farklı çözücü türlerinin etkisi incelenmiştir. Hidrofil yapısı sebebiyle pikolinik asidin klasik çözücü ekstraksiyonu ile sulu ortamlardan ayrılması düşük verimle olmaktadır. Bu duruma çözüm olarak önerilen reaktif ekstraksiyon yöntemi; karboksilli asitlerin su ile faz oluşturabilen bir çözücü ile reaksiyona girerek (kompleks oluşturarak) çözücü fazına geçmesi prensibine dayanmaktadır. Bu amaçla kompleks yapıcı madde olarak genellikle amin bileşikleri kullanılmaktadır. Aminler hem düşük maliyetli bir karışım hazırlamak hem de bunların toksik etkilerini azaltmak amacı ile uygun seyreltici çözücülerle karıştırılarak kullanılırlar. Bu şekilde yapılan ekstraksiyon işlemi fiziksel ekstraksiyon işlemine göre daha etkin bir ayırma yöntemidir.

2 Ekstraksiyon prosesi amin (R 2 NH) ve asit (HA) arasındaki asit-baz kompleks reaksiyonuna dayanır. Reaksiyonun denklemi; HA + *R 3N *(HA).(R 3N) şeklindedir. Bu tip bir reaktif ekstraksiyonu değerlendirmek için kullanılan parametreler dağılma katsayısı (K D ), yükleme değeri (Z) ve ekstraksiyon etkinliği (E) olup, şu şekilde hesaplanmıştır. K = (1) * D C PA/C PA * * Z = C PA/C TOA (2) E = [1 (C /C )].100 (3) PA PA0 Deneysel Çalışmalar Denemelerde kullanılan pikolinik asidin yaklaşık olarak % 8 lik sulu çözeltisi hazırlanmıştır. Ekstraktan olarak kullanılan trioktilamin (TOA) ile 1-oktanol, 1-dekanol, diizobutil keton (DIBK), 2- heksanon, n-oktan ve n-dekan olmak üzere 6 farklı çözücü içerisinde karışımlar hazırlanmıştır. Kullanılan çözeltilerin hepsi saf halde bulunmaktadır. 6 tane 100 ml lik erlen içersine hepsine 5 ml olacak şekilde pikolinik asit konulmuştur. Pikolinik asit konulduktan sonra amin ve çözücü toplamı 5 ml olacak şekilde, amin ½ ml artarak, çözücüler ise ½ ml azalacak şekilde pikolinik asit üzerine eklenmiştir. GFL marka inkübatör çalkalayıcı içersine konulup 2 saat boyunca 298,15 Kelvin de çalkalanmıştır. Literatürde bir maddenin denge dağılımını elde etmek için iki fazın karıştırılması ve ayrılmasında kullanılmak üzere birçok yöntem verilmesine rağmen birçok araştırmacı bir veya daha fazla saat çalkalamayı önermişlerdir. Bu çalışmada yapılan ön denemeler sonucunda denge derişimi elde etmek için gerekli sürenin 2 saat olduğu belirlenmiştir. Karıştırma sonrasında fazların ayrılıp net bir şekilde görülebilmesi için bir süre daha çözeltiler bekletilmiştir. Fazlar net bir şekilde tamamen ayrıldıktan sonra alt faz olarak bulunan su fazındaki asit miktarı literatürde önerildiği şekilde 0,1 N NaOH ile titre edilerek analiz edilmiştir. Su fazının ph ı Mettler Toledo markalı ph metre ile ölçülerek kaydedilmiştir. Sonuçlar ve Tartışma Pikolinik asidin sulu ortam Trioktilamin+seyreltici sistemleri ile ayrılmasına ait sonuçlar Tablo 1 de sunulmuştur.

3 Tablo 1. C TOA : organik fazdaki amin konsantrasyonu, C pa : organik fazdaki asit konsantrasyonu, K D : Dağılma katsayı, Z: Yükleme Değeri, E: Ekstraksiyon etkinliği. Pikolinik asidin alkollerdeki, ketonlardaki ve alifatik hidrokarbonlardaki TOA ile ekstraksiyonu çalışılmıştır. Pikolinik asidin su fazından organik fazına reaktif ekstraksiyonundaki denge verilerinin sonuçlarına ait grafikler Grafik 1-3 te verilmiştir. Çeşitli çözücülerdeki TOA konsantrasyonu mol.l -1 ile mol.l -1 arasında tutulmuştur. Pikolinik asidin başlangıçtaki konsantrasyonu ise mol.l -1 dir. Grafik 1 den TOA in çeşitli çözücülerdeki konsantrasyonu arttıkça ekstraksiyon etkinliğinin de arttığı görülmüştür. Pikolinik asidin en yüksek ekstraksiyon etkinliği 1-oktanol için % 89,199 bulunmuştur. Organik fazdaki asit konsantrasyonu ise 0,001 den 0,609 a kadar TOA konsantrasyonunun artmasıyla arttığı

4 gözlemlenmiştir. Dağılma katsayısı ise 0,001 den 8,259 a TOA in konsantrasyonunun azalmasıyla arttığı gözlemlenmiştir. Pikolinik asitle yapılan çalısmalar sonucunda aminin de organik fazdaki hacimce oranının artması reaktif ektstraksiyonu olumlu bir şekilde etkilediği Tablo 1 den açıkca görülmüştür. En yüksek dağılma katsayılarına bütün çözücülerde en yüksek amin konsantrasyonlarında elde edilmiştir. Bu durum aminlerin asitler için etkili bir ekstraktan olmasının bir sonucudur. Asit ve aminin yapmış olduğu kompleks yapılar yüksek dağılma katsayıları elde edilmesini sağlamıştır. Özellikle 1 oktanol ile % 89 etkinliğe dağılma katsayısında ise 8.2 değerine ulaşılmıştır. Bu asitamin kompleksleşmelerin bir kanıtı niteliğindedir. 100,000 90,000 80,000 70,000 60,000 E 50,000 40,000 30,000 20,000 10,000 0,000 0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 Amin Konsantrasyonu (mol/l) Şekil 1. Farklı çözücülerdeki TOA konsantrasyonu ile ekstraksiyon etkinliği grafiği;, 1-oktanol;, 1- decanol;, 2-octanon;, DIBK;, n-dekan;, n-oktan.

5 1,1 1,0 0,9 0,8 0,7 0,6 Z 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0,0 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 Amin Konsantrasyonu (mol/l) Şekil 2. Farklı çözücülerdeki TOA konsantrasyonu ile yükleme değeri grafiği;, 1-oktanol;, 1-decanol;, 2-octanon;, DIBK;, n-dekan;, n-oktan. 8,5 8,0 7,5 7,0 6,5 6,0 5,5 Dağılma Katsayısı 5,0 4,5 4,0 3,5 3,0 2,5 2,0 1,5 1,0 0,5 0,0 0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 Amin Konsantrasyonu (mol/l) Şekil 3. Farklı çözücülerdeki TOA konsantrasyonu ile dağılma katsayısı grafiği;, 1-oktanol;, 1-decanol;, 2-octanon;, DIBK;, n-dekan;, n-oktan.

6 Grafiklere göre, pikolinik asidin farklı sınıf çözücülerdeki dağılma katsayısı şu sıraya göredir; Öneriler Alkollerde: 1-oktanol > 1-dekanol. Ketonlarda: 2-oktanon > diizobutil keton (DIBK) Alifatik Hidrokarbonlarda: n-dekan > n-oktan Ortamda hiç amin bulunmadığı durumlarda ekstraksiyon etkinliği enfazla yine 1-oktanol çözücüsü ile %16 lara kadar çıkabilmiştir. Buda yine organik yine organik fazda amin kullanılmasının ekstraksiyon etkinliğini arttırdığını göstermektedir. Özellikle yüksek polariteye sahip çözücülerin kullanılması ortamdaki amini daha iyi çözebilmekte ve de organik faza daha fazla asidin geçmesini sağlamaktadır. Kaynaklar 1. Aggett P.J., Fenwick P.K., Kirk H., "An in vitro study of the effect of picolinic acid on metal translocation across lipid bilayers", J. Nutr., 119 (10): , Şenol A., Influence of conventional diluents on amine extraction of picolinic acid, Separation and Purification Technology, Cilt 43, 49-57, İnci, İ., Uslu, H., Investigation of Diluent Effect on Extraction of Citric Acid by Trioctyl Methyl Ammonium Chloride + Organic Solutions, Chem. Eng. Data, 50, , Joglekar, H.G., Rahman, İ., Babu,S., Kulkarni, B.D., Joshi, A.,(2006), Comparative assessment of downstream processing options for lactic acid, Separation and Purification Technology, 52, 1-17.