PL233634B1 - Sposob wytwarzania katalizatora do utleniania limonenu - Google Patents

Sposob wytwarzania katalizatora do utleniania limonenu Download PDF

Info

Publication number
PL233634B1
PL233634B1 PL416570A PL41657016A PL233634B1 PL 233634 B1 PL233634 B1 PL 233634B1 PL 416570 A PL416570 A PL 416570A PL 41657016 A PL41657016 A PL 41657016A PL 233634 B1 PL233634 B1 PL 233634B1
Authority
PL
Poland
Prior art keywords
limonene
catalyst
oxidation
carried out
matrix
Prior art date
Application number
PL416570A
Other languages
English (en)
Other versions
PL416570A1 (pl
Inventor
Agnieszka Wroblewska
Beata Michalkiewicz
Alicja Gawarecka
Piotr Miadlicki
Jaroslaw Serafin
Original Assignee
Zachodniopomorski Univ Technologiczny W Szczecinie
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Zachodniopomorski Univ Technologiczny W Szczecinie filed Critical Zachodniopomorski Univ Technologiczny W Szczecinie
Priority to PL416570A priority Critical patent/PL233634B1/pl
Publication of PL416570A1 publication Critical patent/PL416570A1/pl
Publication of PL233634B1 publication Critical patent/PL233634B1/pl

Links

Landscapes

  • Catalysts (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Description

Opis wynalazku
Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania katalizatora do utleniania limonenu.
Z polskiego zgłoszenia patentowego P 409677 znany jest sposób epoksydacji limonenu, w którym jako katalizator stosuje się nanoporowaty materiał węglowy otrzymany z melasy, w którym jako faza aktywna zostało zastosowane żelazo. Nanoporowaty kompozytowy materiał węglowy otrzymany z melasy zawierał żelazo w ilości od 0,01-50% masowych. W zgłoszeniu P 412905 przedstawiono sposób utleniania limonenu na węglach aktywnych otrzymany w wyniku aktywacji węgla kamiennego kwasem siarkowym, stosowanych jako katalizator. Takie węgle aktywne charakteryzują się obecnością grup sulfonowych na powierzchni, które sprzyjają utlenianiu limonenu. Z polskiego zgłoszenia patentowego P 411146 znany jest sposób epoksydacji limonenu w temperaturze 70°C, za pomocą nadtlenku wodoru lub wodoronadtlenku t-butylu jako utleniaczy z wykorzystaniem katalizatorów opartych na komercyjnych węglach aktywnych: WGEuro, WG12, FP-V i CWZ-22, w których jako faza aktywna zostało zastosowane żelazo. Zawartość żelaza w katalizatorze wahała się w granicach od 0,01-45% masowych. Z polskiego zgłoszenia patentowego P 414162 znany jest sposób utleniania limonenu na komercyjnych węglach aktywnych EuroPh, WG12, FP-V i CWZ-2. W wyniku reakcji utleniania limonenu w temperaturze 60-70°C za pomocą nadtlenku wodoru lub wodoronadtlenku t-butylu otrzymywano 1,2-epoksylimonen, diol 1,2-epoksylimonenu, alkoholu perillowego, karwon i karweol w zależności od użytego utleniacza i katalizatora. Z polskiego zgłoszenia patentowego P 416 144 znany jest sposób utleniania limonenu na komercyjnych węglach aktywnych modyfikowanych plazmą. Stosując takie katalizatory można otrzymać dwukrotnie wyższą selektywność przemiany do karweolu i alkoholu perilowego w stosunku do niemodyfikowanego EuroPh oraz zahamować tworzenie się diolu 1,2-epoksylimonenu i karwonu.
Skórki pomarańczy są bardzo cennym odpadem z przemysłu produkującego soki owocowe, mogłyby być zastosowane jako pasza dla zwierząt, ale lepszą drogą ich zagospodarowania jest ich rozdrobnienie mechaniczne po dodaniu odpowiedniej ilości wody i poddanie tak otrzymanej, gęstej zawiesiny destylacji z wodą. Jako destylat otrzymuje się dwie warstwy: organiczną i wodną, które się bardzo dobrze rozdzielają. Warstwa organiczna zawiera w 97-99% (w zależności od użytego surowca) limonenu, który może być bezpośrednio użyty do syntez w chemii organicznej lub w przemyśle perfumeryjnym i kosmetycznym jako środek zapachowy. Pulpa pomarańczowa, to jest pozostałość po wydestylowaniu limonenu z rozdrobnionych mechanicznie w wodzie skórek pomarańczy, jest bardzo cennym odpadem. Może ona być na przykład zastosowana w syntezie nanoporowatych węgli. W zgłoszeniu patentowym P 416376 ujawniono sposób otrzymywania mikro- i mezoporowatych materiałów węglowych polegający na mieszaniu materiału węglowego z krzemionką w roli matrycy, suszeniu materiału i jego karbonizacji, usunięciu matrycy krzemowej, płukaniu i suszeniu otrzymanego materiału, który charakteryzuje się tym, że jako materiał węglowy stosuje się suchą pulpę pomarańczową uzyskaną po wydestylowaniu limonenu z rozdrobnionych skórek pomarańczy, do której dodaje się wodę do pierwszego zwilżenia. Pulpę pomarańczową miesza się z krzemionką w stosunku masowym od 0,1 do 25. Karbonizację prowadzi się w temperaturze 400-1000°C. Proces prowadzi się w obecności aktywatora w postaci KOH lub NaOH, w stosunku masowym do suchej pulpy od 0,2 do 2. Matrycę usuwa się stosując roztwór zawierający 7% masowych kwasu fluorowodorowego, następnie materiał płucze się wodą do uzyskania odczynu obojętnego.
Nieoczekiwanie okazało się, że materiały uzyskane sposobem według zgłoszenia patentowego P 416376 po zaimpregnowaniu ich żelazem katalizują proces utleniania limonenu.
Sposób wytwarzania katalizatora do utleniania limonenu, według wynalazku, charakteryzuje się tym, że miesza się krzemionkę w roli matrycy i materiał węglowy w postaci suchej pulpy pomarańczowej uzyskanej po wydestylowaniu limonenu z rozdrobnionych skórek pomarańczy, do której dodaje się wodę do pierwszego zwilżenia. Pulpę pomarańczową miesza się z krzemionką w stosunku masowym od 0,1 do 25, następnie suszy się materiał i poddaje karbonizacji, usuwa się matrycę krzemową i płucze się otrzymany materiał. Następnie otrzymany materiał miesza się Fe(NO3>H2O i wodą, a otrzymaną zawiesinę poddaje się działaniu fal ultradźwiękowych, następnie suszy się i kalcynuje w temperaturze 350-1000°C w atmosferze gazu inertnego takiego jak azot lub dowolny gaz szlachetny uzyskując mezoporowaty materiał węglowy impregnowany żelazem o jego zawartości 0,1-10% masowych. Karbonizację prowadzi się w temperaturze 400-1000°C.
Otrzymywanie katalizatora prowadzi się w obecności aktywatora w postaci KOH lub NaOH, w stosunku masowym do suchej pulpy od 0,2 do 2.
PL 233 634 B1
Matrycę krzemionkową usuwa się stosując 7% masowych kwas fluorowodorowy, następnie materiał płucze się wodą do uzyskania odczynu obojętnego.
Zaletą rozwiązania jest wykorzystanie katalizatora na bazie odpadu, którym jest pulpa pomarańczowa - pozostałość podestylacyjna, po wydestylowaniu limonenu z rozdrobnionych skórek pomarańczy. Skórki pomarańczy, które same są odpadem, ale jednocześnie służą jako cenne źródło naturalnego limonenu, są więc tutaj nie tylko źródłem surowca do procesu utleniania, ale również same stanowią cenny surowiec do otrzymania katalizatora do utleniania tego surowca (limonenu).
Sposób według wynalazku przedstawiono w przykładach wykonania, przy czym przykłady 1-4 ilustrują wytwarzanie katalizatora, a przykłady 5-7 ilustrują utlenianie limonenu na katalizatorze według wynalazku.
P r z y k ł a d I
Jako matrycę stosowano krzemionkę w postaci mikrokulek o średnicy 360 nm otrzymanych powszechnie znaną metodą (Nanoscale. 2011, 3(4),1632). Źródłem węgla była sucha pulpa pomarańczowa. Do suchego prekursora węgla dodano wody do tzw. „pierwszego zwilżenia” czy „początkowej wilgotności” i zmieszano z matrycą krzemionkową (stosunek masowy pulpa:krzemionka =17,5). Materiał suszono w temperaturze 80°C przez 2 godziny, następnie w 160°C przez okres 16h. Karbonizację prowadzono w temperaturze 750°C. Matrycę krzemową usuwano stosując kąpiel w kwasie HF (7% mas.) przez 24h. Kwas wypłukano wodą destylowaną do uzyskania obojętnego odczynu przesączu. Materiał suszono w temp 200°C przez 12h. W ten sposób otrzymany mezoporowaty węgiel zmieszano z Fe(NO3>H2O w stosunku masowym 20:1 i dodano wodę. Stosunek masowy Fe(NO3>H2O:H2O wynosił 7. Zawiesinę mieszano mieszadłem magnetycznym przez 1 h. Następnie poddano działaniu fal ultradźwiękowych przez 1 h. Stały materiał suszono przez 24 h w temperaturze 100°C i kalcynowano przez 1 h w temperaturze 550°C w atmosferze azotu. Zawartość żelaza w tym katalizatorze wynosiła 1% mas.
P r z y k ł a d II
Postępowano podobnie jak w przykładzie I z tą różnicą, że jako matrycę stosowano krzemionkę w postaci cząstek o średnicy 7 nm (Aerosil 300), stosunek masowy suchej pulpy do krzemionki wynosił 0,1, karbonizację prowadzono w temperaturze 400°C, a Fe(NO3>H2O zastosowano w takiej ilości aby otrzymać katalizator zawierający 0,1% mas. Fe. Kalcynację prowadzono w temperaturze 350°C w atmosferze argonu.
P r z y k ł a d III
Postępowano podobnie jak w przykładzie I z tą różnicą, że jako matrycę stosowano krzemionkę w postaci cząstek o średnicy 14 nm (Aerosil 150), stosunek masowy suchej pulpy do krzemionki wynosił 25, karbonizację prowadzono w temperaturze 1000°C, a Fe(NO3>H2O zastosowano w takiej ilości aby otrzymać katalizator zawierający 10% mas. Fe. Kalcynację prowadzono w temperaturze 1000°C w atmosferze argonu.
P r z y k ł a d IV
Postępowano podobnie jak w przykładzie I z tą różnicą, stosunek masowy suchej pulpy do krzemionki wynosił 10, karbonizację prowadzono w temperaturze 800°C, a Fe(NO3>H2O zastosowano w takiej ilości aby otrzymać katalizator zawierający 4% mas. Fe. Kalcynację prowadzono w temperaturze 650°C.
P r z y k ł a d V
Utlenianie limonenu na katalizatorze z przykładu I prowadzono w ten sposób, że do wkładki teflonowej naważono najpierw kolejno: 0,255g katalizatora, 4,307g metanolu, 1,003g limonenu oraz 1,173g 60% roztworu wodnego nadtlenku wodoru. Następnie wkładkę z odważonymi surowcami umieszczono w autoklawie stalowym. Utlenianie prowadzono w temperaturze 140°C przez 6 godzin. Po reakcji mieszaninę poreakcyjną odwirowywano w celu oddzielania katalizatora. Roztwór poreakcyjny poddawano analizom metoda chromatografii gazowej oraz oznaczano również n ie przereagowany nadtlenku wodoru metodą jodometryczną. Selektywności otrzymanych produktów były następujące: 1,2-epoksylimonen 0% mol, diol 1,2-epoksylimonenu 17% mol, karwon 10% mol, karweol 30% mol i alkohol perillowy 43% mol. Konwersja limonenu wyniosła 50% mol, a efe ktywna konwersja nadtlenku wodoru wynosiła 26% mol.
P r z y k ł a d VI
Utlenianie limonenu na katalizatorze z przykładu II prowadzono w ten sposób, że do wkładki teflonowej naważono najpierw kolejno: 0,268g katalizatora, 4,289g metanolu, 1,005g limonenu oraz 1,174g 60% roztworu wodnego nadtlenku wodoru. Następnie wkładkę z odważonymi surowcami
PL 233 634 B1 umieszczono w autoklawie stalowym. Utlenianie prowadzono w temperaturze 100°C przez 6 godzin. Po reakcji mieszaninę poreakcyjną odwirowywano w celu oddzielania katalizatora. Roztwór poreakcyjny poddawano analizom metodą chromatografii gazowej oraz oznaczano również nie przereagowany nadtlenku wodoru metodą jodometryczną. Selektywności otrzymanych produktów były następujące: 1,2-epoksylimonen 0% mol, diol 1,2-epoksylimonenu 12% mol, karwon 0% mol, karweol 35% mol i alkohol perillowy 53% mol. Konwersja limonenu wyniosła 10% mol, a efektywna konwersja nadtlenku wodoru wynosiła 12% mol.
P r z y k ł a d VII
Utlenianie limonenu na katalizatorze z przykładu III prowadzono w ten sposób, że do wkładki teflonowej naważono najpierw kolejno: 0,245g katalizatora, 4,293g metanolu, 1,020g limonenu oraz 1,181 g 60% roztworu wodnego nadtlenku wodoru. Następnie wkładkę z odważonymi surowcami umieszczono w autoklawie stalowym. Utlenianie prowa dzono w temperaturze 140°C przez 24 godziny. Po reakcji mieszaninę poreakcyjną odwirowywano w celu oddzielania katalizatora. Roztwór poreakcyjny poddawano analizom metodą chromatografii gazowej oraz oznaczano rów nież nie przereagowany nadtlenek wodoru metodą jodometryczną. Selektywności otrzymanych produktów były następujące: 1,2-epoksylimonen 0% mol, diol 1,2-epoksylimonenu 31% mol, karwon 6% mol, karweol 25% mol i alkohol perillowy 38% mol. Konwersja limonenu wyniosła 50% mol, a efektywna konwersja nadtlenku wodoru wynosiła 26% mol.

Claims (4)

  1. Zastrzeżenia patentowe
    1. Sposób wytwarzania katalizatora do utleniania limonenu, znamienny tym, że miesza się krzemionkę w roli matrycy i materiał węglowy w postaci suchej pulpy pomarańczowej uzyskanej po wydestylowaniu limonenu z rozdrobnionych skórek pomarańczy, do której dodaje się wodę do pierwszego zwilżenia, przy czym pulpę pomarańczową miesza się z krzemionką w stosunku masowym od 0,1 do 25, następnie suszy się materiał i poddaje karbonizacji, usuwa się matrycę krzemową i płucze się otrzymany materiał, następnie miesza się go z Fe(NOs)3-H2O i wodą, a otrzymaną zawiesinę poddaje się działaniu fal ultradźwiękowych, następnie suszy się i kalcynuje w temperaturze 350-1000°C w atmosferze gazu inertnego uzyskując mezoporowaty materiał węglowy impregnowany żelazem o jego zawartości 0,1-10% masowych.
  2. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że karbonizację prowadzi się w temperaturze 400-1000°C.
  3. 3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że proces prowadzi się w obecności aktywatora w postaci KOH lub NaOH, w stosunku masowym do suchej pulpy od 0,2 do 2.
  4. 4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że matrycę usuwa się stosując 7% masowych kwas fluorowodorowy, następnie materiał płucze się wodą do uzyskania odczynu obojętnego.
PL416570A 2016-03-22 2016-03-22 Sposob wytwarzania katalizatora do utleniania limonenu PL233634B1 (pl)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL416570A PL233634B1 (pl) 2016-03-22 2016-03-22 Sposob wytwarzania katalizatora do utleniania limonenu

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL416570A PL233634B1 (pl) 2016-03-22 2016-03-22 Sposob wytwarzania katalizatora do utleniania limonenu

Publications (2)

Publication Number Publication Date
PL416570A1 PL416570A1 (pl) 2017-09-25
PL233634B1 true PL233634B1 (pl) 2019-11-29

Family

ID=59897550

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PL416570A PL233634B1 (pl) 2016-03-22 2016-03-22 Sposob wytwarzania katalizatora do utleniania limonenu

Country Status (1)

Country Link
PL (1) PL233634B1 (pl)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2024156331A1 (en) * 2023-01-23 2024-08-02 Symrise Ag A fragrance composition

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2024156331A1 (en) * 2023-01-23 2024-08-02 Symrise Ag A fragrance composition

Also Published As

Publication number Publication date
PL416570A1 (pl) 2017-09-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Wang et al. Graphene oxide: an effective acid catalyst for the synthesis of polyoxymethylene dimethyl ethers from methanol and trioxymethylene
Ahmad et al. Graphene-based carbocatalysts for carbon–carbon bond formation
JP5360719B2 (ja) スルホン酸基含有炭素質材料からなる固体酸触媒の製造方法およびその用途
JP6017386B2 (ja) 水熱合成法により調製した金属添加SiO2−MgO触媒によるエタノールからのブタジエン合成法
An et al. Conversion of furfuryl alcohol to levulinic acid in aqueous solution catalyzed by shell thickness-controlled arenesulfonic acid-functionalized ethyl-bridged organosilica hollow nanospheres
CN104529707B (zh) 利用碳基固体酸催化松节油一步水合合成松油醇的方法
Zeynizadeh et al. Strongly proton exchanged montmorillonite K10 (H+-Mont) as a solid acid catalyst for highly efficient and environmental benign synthesis of biscoumarins via tandem Knoevenagel–Michael reaction
JP6483861B2 (ja) 金属複合物触媒、その製造方法及びd,l−メントールの製造における活用
Miranda et al. Sulfonated graphenes: Efficient solid acid catalyst for the glycerol valorization
CN105037270A (zh) 一种用二氧化硅负载杂多酸催化合成尿囊素方法
EP3110784A1 (en) Synthesis of diketone compounds from carbohydrates
Jafarpour et al. A synergistic effect of a cobalt Schiff base complex and TiO 2 nanoparticles on aerobic olefin epoxidation
CN103212437A (zh) 一种制备钛基催化剂及合成环氧丙烷和过氧化二异丙苯的方法
PL233634B1 (pl) Sposob wytwarzania katalizatora do utleniania limonenu
PL231515B1 (pl) Sposób utleniania limonenu
CN104945353B (zh) 一种减少副产物的烯烃环氧化反应方法
Chang et al. Highly selective oxidation of diphenylmethane to benzophenone over Co/MCM-41
KR20140041434A (ko) 알디톨 아세탈의 제조방법
Okumura et al. Active and reusable catalyst in the Friedel–Crafts alkylation derived from a heteropoly acid
CN110724116B (zh) 一种邻二醇化合物的制备方法及生产系统
JP4325335B2 (ja) クメンの製造方法
CN112403521B (zh) 一种多酸催化剂及制备方法和在酚类化合物制备中的应用
CN1307167C (zh) 环氧丙烷的回收方法
CN106632148B (zh) 一种制备环氧丙烷的装置及方法
CN100540543C (zh) 生产氧化丙烯的方法