PL234627B1 - Sposób epoksydacji limonenu - Google Patents

Sposób epoksydacji limonenu Download PDF

Info

Publication number
PL234627B1
PL234627B1 PL419641A PL41964116A PL234627B1 PL 234627 B1 PL234627 B1 PL 234627B1 PL 419641 A PL419641 A PL 419641A PL 41964116 A PL41964116 A PL 41964116A PL 234627 B1 PL234627 B1 PL 234627B1
Authority
PL
Poland
Prior art keywords
limonene
mol
catalyst
titanium
selectivity
Prior art date
Application number
PL419641A
Other languages
English (en)
Other versions
PL419641A1 (pl
Inventor
Agnieszka Wróblewska
Mariusz Malko
Original Assignee
Univ West Pomeranian Szczecin Tech
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 Univ West Pomeranian Szczecin Tech filed Critical Univ West Pomeranian Szczecin Tech
Priority to PL419641A priority Critical patent/PL234627B1/pl
Publication of PL419641A1 publication Critical patent/PL419641A1/pl
Publication of PL234627B1 publication Critical patent/PL234627B1/pl

Links

Landscapes

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

Description

Opis wynalazku
Przedmiotem wynalazku jest sposób epoksydacji limonenu za pomocą 60% wodnego roztworu nadtlenku wodoru, w obecności katalizatorów tytanowo-silikatowych Ti-MCM-41 i Ti-SBA-15.
Limonen jest tanim związkiem, który można pozyskiwać z biomasy - odpadowe skórki pomarańczy. Jednocześnie jest to także odnawialny surowiec. Do głównych metod pozyskiwania limonenu z odpadowych skórek pomarańczy należą: destylacja z parą wodną, destylacja prosta, ekstrakcja rozpuszczalnikami i tłoczenie na zimno. Zawartość limonenu w olejku pomarańczowym pozyskanym ze skórek pomarańczy jest bardzo wysoka i wynosi około 97%. Limonen ze względu na intensywny zapach stosowany jest do aromatyzowania produktów spożywczych oraz jako komponent zapachowy w perfumach, kosmetykach i środkach do czyszczenia. Ponadto w syntezach chemicznych limonen zastępuje toksyczne rozpuszczalniki chlorowęglowodorowe. Związek ten znalazł zastosowanie jako biodegradowalny, przyjazny środowisku naturalnemu rozpuszczalnik do odtłuszczania powierzchni metalowych przed obróbką przemysłową (stężenie limonenu 30-100%), jako środek czyszczący w przemyśle elektronicznym i drukarskim (stężenie limonenu 50-100%) oraz jako rozpuszczalnik w farbach. Limonen charakteryzuje się niską toksycznością u ssaków, a wysoką u owadów, ma właściwości antygrzybicze i antybakteryjne, stąd jest wykorzystywany w rolnictwie i w weterynarii jak insektycyd i repelent. Szereg związków o właściwościach zapachowych lub wykazujących działanie biologicznie aktywne (mających zastosowanie w medycynie) ma zbliżony do limonenu szkielet węglowy, co powoduje, że związek ten znalazł zastosowanie do ich otrzymywania, często na drodze prostych, jedno- lub dwuetapowych przemian. Do związków tych należą: α-terpineol, karweol, karwon, alkohol perillowy, mentol, 1,2-tlenek limonenu i jego diol (utlenione pochodne limonenu) oraz powstający na drodze odwodornienia limonenu p-cymen. Wszystkie te związki są o wiele cenniejsze niż limonen i mają zastosowanie w przemyśle perfumeryjnym i spożywczym jako składniki kompozycji zapachowych do aromatyzowania kosmetyków, napojów i żywności. Dodatkowo alkohol perillowy wykazuje bardzo silne działanie przeciwnowotworowe.
Znany jest z literatury sposób epoksydacji limonenu za pomocą nadtlenku wodoru z wykorzystaniem katalizatorów tytanowo-silikalitowych i tytanowo-silikatowych, przy czym głównie stosowano w tym procesie katalizatory mezoporowate Ti-MCM-41, Ti-SBA-15 i Ti-MMM-2.
C. Berlini ze współpracownikami (C. Berlini, M. Guidotti, G. Moretti, R. Psaro, N. Ravasio, Catalytic epoxidation of unsaturated alcohols on Ti-MCM-41, Catalysis Today 60 (2000) 219-225) opisał epoksydację limonenu za pomocą wodoronadtlenku t-butylu na dwóch rodzajach katalizatorów tytanowo-silikatowych Ti-MCM-41. Pierwszy był otrzymywany metodą bezpośrednią, tzn. podczas syntezy struktury typu MCM-41 jednocześnie następowało włączanie tytanu do tej struktury, natomiast drugi był otrzymywany metodą „graftingu”, tzn. najpierw otrzymywano strukturę MCM-41, a później wprowadzano do niej tytan stosując roztwór zawierający źródło tytanu. Epoksydację limonenu prowadzono w szklanym reaktorze w temperaturze 85°C, stosując jako rozpuszczalniki acetonitryl i octan etylu. Jako czynnik utleniający stosowano bezwodny roztwór wodoronadtlenku t-butylu w postaci 5M roztworu w dekanie. Stosunek molowy utleniacz/substrat organiczny wynosił 1:1, a ilość katalizatora w stosunku do substratu organicznego wynosiła 30% wag. Czas reakcji wynosił 24 godziny. Prowadząc proces epoksydacji w wyżej wymienionych warunkach w acetonitrylu uzyskano konwersję acetonitrylu 62% mol, natomiast selektywność 1,2-epoksylimonenu wynosiła 79% mol. W octanie etylu konwersja limonenu wynosiła 68% mol, a selektywność 1,2-epoksylimonenu 62% mol.
F. Chiker ze współpracownikami (F. Chiker, F. Launay, J.P. Nogier, J.L. Bonardet, Green epoxidation on Ti-mesoporous catalyst, Environ. Chem. Lett. 1 (2003) 117-120 i F. Chiker, F. Launay, J.P. Nogier, J.L. Bonardet, Green and selective epoxidation of alkenes catalysed by new TiO2-SiO2 SBA mesoporous solids, Green Chem. 5 (2003) 318-322) opisali epoksydację (R)-limonenu na katalizatorze Ti-SBA-15 otrzymanym metodą „graftingu” (w tej metodzie najpierw otrzymywano strukturę SBA-15, a później wprowadzano do niej tytan stosując roztwór zawierający źródło tytanu). Jako czynniki utleniające stosowano nadtlenek wodoru i wodoronadtlenek t-butylu. Reakcję epoksydacji prowadzono w acetonitrylu jako rozpuszczalniku przez 24 godziny. Po zakończeniu reakcji katalizator oddzielano na wirówce, przemywano acetonitrylem i stosowano znowu w procesie epoksydacji. Badania z udziałem nadtlenku wodoru prowadzono w temperaturze 70°C, używając 10 mmoli limonenu i 30 mmoli nadtlenku wodoru (stosunek molowy utleniacz/limonen wynosił 3:1). W badaniach z udziałem nadtlenku wodoru jako utleniacza 1,2-epoksylimonen otrzymywano z selektywnością 100% mol, przy konwersji limonenu 40% mol i efektywności przemiany nadtlenku wodoru do związków organicznych 18% mol. Badania
PL 234 627 B1 z udziałem wodoronadtlenku t-butylu jako utleniacza prowadzono z udziałem 7 mmoli limonenu, 11 mmoli wodoronadtlenku t-butylu (5M roztwór w dekanie) - stosunek molowy utleniacz/limonen wynosił 1,6:1, przez 24 h i w temperaturze 80°C. W tych warunkach selektywność 1,2-epoksylimonenu wynosiła 100% mol, konwersja limonenu była dwa razy wyższa niż podczas badań z udziałem nadtlenku wodoru i wynosiła 97% mol, a efektywność przemiany wodoronadtlenku t-butylu do związków organicznych osiągała wartość 89% mol.
M.V. Cagnoli ze współpracownikami (M.V. Cagnoli, S.G. Casuscelli, A.M. Alvarez, J.F. Bengoa,
N. G. Gallegos, N.M. Samaniego, M.E. Crivello, G.E. Ghione, C.F. Perez, E.R. Herrero, S.G. Marchetti, “Clean” limonene epoxidation using Ti-MCM-41 catalyst, Appl. Catal. A: General 287 (2005) 227-235) opisali epoksydację limonenu na katalizatorze Ti-MCM-41 otrzymanym metodą bezpośrednią. Epoksydację prowadzono w temperaturze 70°C, w reaktorze okresowym wyposażonym w chłodnicę zwrotną, mieszadło magnetyczne i termometr. W reakcji stosowano 40 mg katalizatora, który dodawano do mieszaniny 4,32 mmola limonenu, 2,70 g acetonitrylu (rozpuszczalnik) i 1,17 mmola nadtlenku wodoru (stosowano roztwór wodny nadtlenku wodoru o stężeniu 35% wag.). Stosunek molowy limonen/nadtlenek wodoru wynosił 3,7. Badania prowadzono w czasie od 0,5 h do 8 h. Katalizator po reakcji oddzielano prze odfiltrowanie w temperaturze prowadzenia reakcji i ponownie stosowano w procesie epoksydacji limonenu. W badanym zakresie czasów reakcji konwersja limonenu rosła od 20% mol do około 60% mol, konwersja nadtlenku wodoru od około 32% mol do około 80% mol, a efektywność przemiany nadtlenku wodoru do związków organicznych zmieniała się od około 60% mol do 65-68% mol. W czasie od 0,5 h do 8 h: selektywność przemiany do 1,2- i 8,9-epoksylimonenu zmieniała się od około 65% mol (dla czasu reakcji 0,5 h) do około 60% mol, selektywność do karweolu i karwonu od 40% mol (czas
O, 5 h) do 20% mol (pozostałe czasy reakcji z badanego zakresu), selektywność do diepoksylimonenu od 0% mol (czas 0,5 h) do 10% mol (pozostałe czasy reakcji), a selektywność do glikoli (glikoli epoksydów 1,2- i 8,9-) również od 0% mol do 10% mol.
M.V. Cagnoli ze współpracownikami (M.V. Cagnoli, S.G. Casuscelli, A.M. Alvarez, J.F. Bengoa, N.G. Gallegos, N.M. Samaniego, M.E. Crivello, E.R. Herrero, S.G. Marchetti, Ti-MCM-41 sililation: Development of a simple methodology for its estmation. Silylation effect on the activity and selectivity in the limonene oxidation with H2O2, Catal. Today 107-108 (2005) 397-403) opisali epoksydację limonenu na katalizatorze Ti-MCM-41 otrzymanym metodą bezpośrednią, przy czym katalizator ten po syntezie został poddany sililowaniu za pomocą heksametylodisilazanu w celu zwiększenia jego hydrofobowości. Badania nad epoksydacją limonenu na niesililowanym i sililowanym katalizatorze Ti-MCM-41 prowadzono w szklanym reaktorze w temperaturze 70°C, reaktor był wyposażony w chłodnicę zwrotną, mieszadło magnetyczne i termometr. W reakcji stosowano 50 mg katalizatora, który dodawano do mieszaniny 4,32 mmola limonenu, 65,85 mmola acetonitrylu (rozpuszczalnik) i 1,17 mmola nadtlenku wodoru (stosowano roztwór wodny nadtlenku wodoru o stężeniu 35% wag.). Stosunek molowy limonen/nadtlenek wodoru wynosił 3,7. Badania prowadzono w czasie od 1 h do 7 h. Wyniki pokazały, że sililowany katalizator Ti-MCM-41 był o 50% bardziej aktywny niż niesililowany katalizator Ti-MCM-41, przy czym sililowanie nie zmieniło strukturalnych właściwości tego materiału. Na niesililowanym katalizatorze Ti-MCM-41 dla czasów w zakresie od 1 do 7 h selektywność przemiany do 1,2- i 8,9-epoksylimonenu zmieniała się od 66% mol do 56% mol, selektywność przemiany do karwonu od 10% mol do 12% mol, selektywność przemiany do karweolu od 8% mol do 10% mol, selektywność przemiany do diepoksydu od 9% mol do 14% mol, selektywność przemiany do glikoli od 7% mol do 8% mol, konwersja limonenu od 24% mol do 54% mol, konwersja nadtlenku wodoru od 46% mol do 71% mol, a efektywność przemiany nadtlenku wodoru do związków organicznych od 53% mol do 75% mol. Na sililowanym katalizatorze Ti-MCM-41 dla czasów w zakresie od 1 do 7 h selektywność przemiany do 1,2- i 8,9-epoksylimonenu zmieniała się od 63% mol do 65% mol, selektywność przemiany do karwonu wynosiła 13% mol, selektywność przemiany do karweolu od 9% mol do 10% mol, selektywność przemiany do diepoksydu od 10% mol do 8% mol, selektywność przemiany do glikoli wynosiła 5% mol, konwersja limonenu od 37% mol do 81% mol, konwersja nadtlenku wodoru od 40% mol do 80% mol, a efektywność przemiany nadtlenku wodoru do związków organicznych od 92% mol do 98% mol.
D. Marino ze współpracownikami (D. Marino, N.G. Gallegos, J.F. Bengoa, A.M. Alvarez, M.C. Cagnoli, S.G. Casuscelli, E.R. Herrero, S.G. Marchetti, Ti-MCM-41 catalysts prepared by post-synthesis with H2O2, Catal. Today 107-108 (2005) 397-403) opisali epoksydację limonenu na katalizatorze Ti-MCM-41 otrzymanym metodą mokrej impregnacji (najpierw synteza struktury MCM-41, a później impregnacja tej struktury związkiem będącym źródłem tytanu). Badania nad epoksydacją limonenu na
PL 234 627 B1 impregnowanym katalizatorze Ti-MCM-41 prowadzono w szklanym reaktorze w temperaturze 70°C, reaktor był wyposażony w chłodnicę zwrotną, mieszadło magnetyczne i termometr. W reakcji stosowano 50 mg katalizatora, który dodawano do mieszaniny 4,32 mmola limonenu, 2,7 g acetonitrylu (rozpuszczalnik) i 1,17 mmola nadtlenku wodoru (stosowano roztwór wodny nadtlenku wodoru o stężeniu 35% wag.). Stosunek molowy limonen/nadtlenek wodoru wynosił 3,7. Badania prowadzono w czasie od 1 h do 7 h. Wyniki pokazały, że zmiana sposobu otrzymywania katalizatora Ti-MCM-41 (synteza w wyniku mokrej impregnacji) nie zmieniła praktycznie aktywności katalizatora Ti-MCM-41 (w porównaniu do Ti-MCM-41 otrzymywanego w bezpośredniej syntezie), jedynie zaobserwowano w zależności od badanej próbki katalizatora nieznaczne obniżenie selektywności przemiany do 1,2- i 8,9-epoksydu (wartości dla impregnowanych próbek katalizatora zmieniały się od 43 do 58% mol) i zwiększenie sumarycznej selektywności przemiany do karwonu i karweolu (wartości dla impregnowanych próbek katalizatora zmieniały się od 32 do 22% mol).
A.J. Bonon ze współpracownikami (A.J. Bonon, D. Mandelli, O.A. Kholdeeva, M.V. Barnatova, Y.N. Kozlov, G.B. Shulpis, Oxidation of alkanes and olefins with hydrogen peroxide in acetonitrile solution catalyzed by a mesoporous titanium-silicate Ti-MMM-2, Appl. Catal. A: General 365 (2009) 96-104) prowadził badania nad epoksydacją limonenu na jednym z najnowszych mezoporowatych katalizatorów tytanowo-silikatowych Ti-MMM-2. Epoksydację limonenu prowadzono w temperaturze 60°C, a sumaryczna objętość roztworu reakcyjnego wynosiła 5 ml, jako rozpuszczalnik stosowano acetonitryl. Do reakcji stosowano 2,7 mmola (S)-limonenu, 5,2 mmola nadtlenku wodoru (70% roztwór wodny) - stosunek molowy limonen nadtlenek wodoru wynosił 0,5:1 oraz 9,8 mg katalizatora Ti-MMM-2. Prowadząc w tych warunkach reakcję epoksydacji limonenu autorzy otrzymali dużą ilość produktów, przy czym ilość tworzących się związków epoksydowych była 3 razy większa od ilość pozostałych produktów. Wśród pozostałych produktów przeważał karwon, który tworzył się w znacznej ilości w stosunku do karneolu, ponadto w produktach występował również aldehyd perillowy.
W zgłoszeniu patentowym P 409 652 opisano sposób epoksydacji limonenu za pomocą 60% wodnego roztworu nadtlenku wodoru i w obecności katalizatora tytanowo-silikalitowego TS-1. Katalizator tytanowo-silikalitowy TS-1 stosowano w ilości 3% wag. Proces prowadzono w temperaturach 0-120°C, przy stosunku molowym limonen/utleniacz = 1:2 i w czasie od 0,5 h do 24 h. Rozpuszczalnikiem w procesie był metanol, a jego stężenie w mieszaninie reakcyjnej wynosiło 80% wag. Epoksydację prowadzono pod ciśnieniem atmosferycznym, a surowce wprowadzano do reaktora w następującej kolejności: limonen, metanol, katalizator i na końcu utleniacz. Mikroporowaty katalizator tytanowo-silikalitowy TS-1 stosowany w badaniach nad procesem epoksydacji limonenu przedstawionych w tym zgłoszeniu otrzymano metodą A. Thangaraja i współpracowników (A. Thangaraj, R. Kumar, P. Ratnasamy, Direct catalytic hydroxylation of benzene with hydrogen peroxide over titanium-silicate zeolites, Appl. Catal A: General 57 (1990) L1-L3, A. Thangaraj, R. Kumar, S.P. Mirajkar, P. Rantansamy, Catalytic properties of crystalline titanium silicalites. Synthesis and characterization of titanium-rich zeolites with MFI structure, J. Catal. 130 (1991) 1-8). Zawartość tytanu w otrzymanym katalizatorze TS-1 wynosiła 2,01% wag.
W zgłoszeniu patentowym P 413 145 opisano sposób epoksydacji limonenu za pomocą 60% roztworu nadtlenku wodoru, w obecności katalizatora tytanowo-silikalitowego TS-1 oraz metanolu jako rozpuszczalnika. Katalizator tytanowo-silikalitowy TS-1 stosowano w ilości 4-8% wagowych w mieszaninie reakcyjnej, przy czym proces epoksydacji prowadzony był przy stosunku molowym limonen/utleniacz od 1:1 do 5:1 oraz w czasie od 2 do 11 dni. Stężenie metanolu w mieszaninie reakcyjnej zmieniało się od 85 do 95% wag. Proces epoksydacji limonenu prowadzono w temperaturze 0-140°C i pod ciśnieniem atmosferycznym w aparaturze szklanej. Surowce wprowadzano do reaktora w następującej kolejności: limonen, metanol, katalizator i na końcu utleniacz. Kolbę reakcyjną ogrzewano w łaźni olejowej lub chłodzono w wodzie z lodem do zadanej temperatury reakcji i od tego momentu liczony był czas prowadzenia reakcji. W badaniach użyto mikroporowaty katalizator tytanowo-silikalitowy TS-1 otrzymany metodą A. Thangaraja i współpracowników (A. Thangaraj, R. Kumar, P. Ratnasamy, Direct catalytic hydroxylation of benzene with hydrogen peroxide over titanium-silicate zeolites, Appl. Catal A: General 57 (1990) L1-L3, A. Thangaraj, R. Kumar, S.P. Mirajkar, P. Rantansamy, Catalytic properties of crystalline titanium silicalites. Synthesis and characterization of titanium-rich zeolites with MFI structure, J. Catal. 130 (1991) 1-8). Zawartość tytanu w otrzymanym katalizatorze TS-1 wynosiła 2,01% wag.
W zgłoszeniu patentowym P 413 146 opisano sposób epoksydacji limonenu za pomocą 60% wodnego roztworu nadtlenku wodoru lub roztworu wodoronadtlenku t-butylu w dekanie w obecności katalizatorów tytanowo-silikalitowych. Proces prowadzono pod ciśnieniem autogenicznym, w tempera
PL 234 627 B1 turze 150-160°C, przy stosunku molowym limonen/utleniacz 1:1, w czasie reakcji 3 h, zaś jako katalizatory tytanowo-silikalitowe stosowano katalizatory TS-1, TS-2, Ti-Beta, Ti-MCM-41, Ti-MWW i Ti-SBA-15 w ilości 3% wag. w mieszaninie reakcyjnej. Proces epoksydacji limonenu prowadzono w obecności metanolu jako rozpuszczalnika przy jego stężeniu w mieszaninie reakcyjnej 80% wag. Mieszaninę reakcyjną mieszano z intensywnością 500 obr/min. Stosowano 5M roztwór wodoronadtlenku t-butylu w dekanie. Surowce wprowadzano do autoklawu w następującej kolejności: limonen, metanol, katalizator i na końcu utleniacz. W badanych stosowano katalizatory tytanowo-silikatowe otrzymane według znanych metod. TS-1 otrzymano metodą A. Thangaraja i współpracowników (Thangaraj, A., Kumar, R., Ratnasamy, P. (1990). Direct catalytic hydroxylation of benzene with hydrogen peroxide over titanium-silicate zeolites, Appl. Catal A: Generał 57, L1-L3, Thangaraj, A., Kumar, R., Mirajkar, S.P., Rantansamy, P. (1991). Catalytic properties of crystalline titanium silicalites. Synthesis and characterization of titanium-rich zeolites with MFI structure, J. Catal. 130, 1-8). Katalizator TS-2 otrzymano metodą opisaną przez Reddy'ego i współpracowników (Reddy, J.S., Kumar, R., Ratnasamy, P. (1990). Titanium silicalite-2: Synthesis, characterization and catalytic properties, Appl. Catal. A: General, 58, L1-L4). Ti-Beta otrzymano metodą opisaną przez Camblor'a i współpracowników (Camblor, M.A., Corma,
A. , Perez-Pariente, J. (1993). Synthesis of titanoaluminosilicates isomorphous to zeolite Beta, active as oxidation catalysts, Zeolites, 13, 82-87). Ti-MCM-41 otrzymano metodą opisaną przez Gruna i współpracowników (Grun, M., Unger, K.K., Matsumoto, A., Tsutsumi, K. (1999). Novel pathways for the preparation of mesoporous MCM-41 materials: control of porosity and morphology, Micropor. Mesopor. Mat., 27, 207-216). Katalizator Ti-MWW otrzymano metodą opisaną przez Wu i współpracowników (Wu,
P., Tatsumi, T., Komatsu, T., Yashima, T. (2001). A Novel Titanosilicate with MWW Structure. I. Hydrothermal Synthesis, Elimination of Extraframework Titanium, and Characterizations, J. Phys. Chem.
B, 105 (15), 2897), a Ti-SBA-15 metodą opisaną przez Berube i współpracowników (Berube F, Kleitz F, Kaliaguine S (2008) A comprehensive study of titanium-substituted SBA-15 mesoporous materials prepared by direct synthesis. J Phys Chem C 112, 14403-14411). Zawartość tytanu w stosowanych katalizatorach tytanowo-silikatowych wynosiła odpowiednio: w katalizatorze TS-1 2,01% wag, w katalizatorze TS-2 1,5% wag., w katalizatorze Ti-Beta 1,2% wag., w katalizatorze Ti-MCM-41 1,5% wag., w katalizatorze Ti-MWW 3,22% wag., a w katalizatorze Ti-SBA-15 2,46% wag.
W zgłoszeniu patentowym P 417 821 opisano sposób epoksydacji limonenu za pomocą 5M roztworu wodoronadtlenku t-butylu w dekanie w obecności katalizatorów tytanowo-silikalitowych Ti-MCM-41 i Ti-MWW oraz metanolu jako rozpuszczalnika. Proces prowadzono pod ciśnieniem atmosferycznym w temperaturze 20-80°C lub autogenicznym w temperaturze 90-140°C, przy stosunku molowym limonen/utleniacz 1:1-5:1, w czasie reakcji 6-24 h, przy stężeniu metanolu w mieszaninie reakcyjnej 6090% wag. oraz ilości katalizatora tytanowo-silikalitowego 1-6% wag. w mieszaninie reakcyjnej. Podczas procesu stosowano intensywność mieszania 500 obr/min. Surowce wprowadzano do autoklawu w następującej kolejności: limonen, metanol, katalizator i na końcu utleniacz. W badaniach stosowano katalizatory tytanowo-silikalitowe otrzymane według znanych metod. Katalizator Ti-MCM-41 otrzymano metodą opisaną przez Gruna i współpracowników (Grun, M., Unger, K.K., Matsumoto, A., Tsutsumi, K. (1999). Novel pathways for the preparation of mesoporous MCM-41 materials: control of porosity and morphology, Micropor. Mesopor. Mat., 27, 207-216). Katalizator Ti-MWW otrzymano metodą opisaną przez Wu i współpracowników (Wu, P., Tatsumi, T., Komatsu, T., Yashima, T. (2001). A Novel Titanosilicate with MWW Structure. I. Hydrothermal Synthesis, Elimination of Extraframework Titanium, and Characterizations, J. Phys. Chem. B, 105 (15), 2897). Zawartość tytanu w stosowanych katalizatorach tytanowo-silikat owych wynosiła odpowiednio: w katalizatorze Ti-MCM-41 1,5% wag., a w katalizatorze Ti-MWW 3,22% wag.
Sposób epoksydacji limonenu za pomocą 60% wodnego roztworu nadtlenku wodoru w obecności katalizatorów tytanowo-silikalitowych Ti-MCM-41 i Ti-SBA-15 oraz rozpuszczalnika, charakteryzuje się tym, że proces prowadzi się z użyciem takich rozpuszczalników, jak toluen, acetonitryl, etanol i izopropanol, przy ich stężeniu w mieszaninie reakcyjnej wynoszącym 80% wagowych, w temperaturze 0-120°C. Proces prowadzi się pod ciśnieniem atmosferycznym, przy stosunku molowym limonen/utleniacz 1:1, w czasie reakcji od 15 minut do 48 godzin, z udziałem katalizatorów tytanowo-silikalitowych w ilości 3% wag. w mieszaninie reakcyjnej, stosując intensywność mieszania 500 obr/m in. Surowce wprowadza się do reaktora szklanego w następującej kolejności: limonen, rozpuszczalnik, katalizator i na końcu utleniacz.
W badanych stosowano katalizatory tytanowo-silikatowe otrzymane według znanych metod. Ti-MCM-41 otrzymano metodą opisaną przez Gruna i współpracowników (Grun, M., Unger, K.K., Matsumoto, A., Tsutsumi, K. (1999). Novel pathways for the preparation of mesoporous MCM-41 materials:
PL 234 627 B1 control of porosity and morphology, Micropor. Mesopor. Mat., 27, 207-216), a Ti-SBA-15 metodą opisaną przez Berube i współpracowników (Berube F, Kleitz F, Kaliaguine S (2008) A comprehensive study of titanium-substituted SBA-15 mesoporous materials prepared by direct synthesis. J Phys Chem C 112, 14403-14411). Zawartość tytanu w stosowanych katalizatorach tytanowo-silikatowych wynosiła odpowiednio: w katalizatorze Ti-MCM-41 1,5% wag., a w katalizatorze Ti-SBA-15 2,46% wag.
Dużą zaletą zaproponowanego sposobu epoksydacji jest otrzymywanie w nim wysokich selektywności wybranych produktów (głównie 1,2-epoksylimonenu, karweolu i alkoholu perillowego) w zależności od wybranego rozpuszczalnika oraz wysokich konwersji substratu - limonenu.
Sposób według wynalazku przedstawiono w przykładach wykonania.
P r z y k ł a d 1
Do szklanej kolby trójszyjnej o pojemności 50 cm3, zaopatrzonej w chłodnicę zwrotną i mieszadło magnetyczne wprowadzano substraty w następującej kolejności: 3,004 g limonenu, 16,940 g toluenu, 0,672 g katalizatora Ti-MCM-41 i na końcu utleniacz tzn. 60-proc. roztwór wodny nadtlenku wodoru w ilości 1,222 g. Mieszaninę reakcyjną ochłodzono do temperatury 0°C i w tej temperaturze prowadzono reakcję w czasie od 15 minut do 48 h. Stosunek molowy limonenu do nadtlenku wodoru wynosił 1:1, stężenie toluenu 80% wag., a ilość katalizatora 3% wag. W badanych czasach reakcji od 15 minut do 48 h selektywności produktów zmieniały się następująco: selektywność do 1,2-tlenku limonenu wynosiła 0% mol, selektywność diolu 1,2-tlenku limonenu od 15% mol do 8% mol, selektywność karwonu wynosiła 0% mol, selektywność karweolu od 85% mol do 92% mol i selektywność alkoholu perillowego wynosiła 0% mol. Konwersja limonenu w badanych czasach reakcji rosła od 1 do 3% mol.
P r z y k ł a d 2
Do szklanej kolby trójszyjnej o pojemności 50 cm3, zaopatrzonej w chłodnicę zwrotną i mieszadło magnetyczne wprowadzano substraty w następującej kolejności: 3,012 g limonenu, 16,986 g acetonitrylu, 0,672 g katalizatora Ti-MCM-41 i na końcu utleniacz tzn. 60-proc. roztwór wodny nadtlenku wodoru w ilości 1,236 g. Mieszaninę reakcyjną ogrzano do temperatury 120°C i w tej temperaturze prowadzono reakcję w czasie od 15 minut do 48 h. Stosunek molowy limonenu do nadtlenku wodoru wynosił 1:1, stężenie acetonitrylu 80% wag., a ilość katalizatora 3% wag. W badanych czasach reakcji od 15 minut do 48 h selektywności produktów zmieniały się następująco: selektywność do 1,2-tlenku limonenu od 1% mol do 10% mol, selektywność diolu 1,2-tlenku limonenu od 22% mol do 21% mol, selektywność karwonu od 47% do 35% mol, selektywność karweolu od 29% mol do 35% mol i selektywność alkoholu perillowego wynosiła 0% mol. Konwersja limonenu w badanych czasach reakcji rosła od 9 do 26% m ol. P r z y k ł a d 3
Do szklanej kolby trójszyjnej o pojemności 50 cm3, zaopatrzonej w chłodnicę zwrotną i mieszadło magnetyczne wprowadzano substraty w następującej kolejności: 3,011 g limonenu, 16,941 g etanolu, 0,650 g katalizatora Ti-MCM-41 i na końcu utleniacz tzn. 60-proc. roztwór wodny nadtlenku wodoru w ilości 1,225 g. Mieszaninę reakcyjną ogrzano do temperatury 80°C i w tej temperaturze prowadzono reakcję w czasie od 15 minut do 48 h. Stosunek molowy limonenu do nadtlenku wodoru wynosił 1:1, stężenie etanolu 80% wag., a ilość katalizatora 3% wag. W badanych czasach reakcji od 15 minut do 48 h selektywności produktów zmieniały się następująco: selektywność do 1,2-tlenku limonenu od 35% mol do 49% mol, selektywność diolu 1,2-tlenku limonenu od 9% mol do 17% mol, selektywność karwonu od 13% do 22% mol, selektywność karweolu od 43% mol do 22% mol i selektywność alkoholu perillowego wynosiła 0% mol. Konwersja limonenu w badanych czasach reakcji rosła od 12 do 35% mol. P r z y k ł a d 4
Do szklanej kolby trójszyjnej o pojemności 50 cm3, zaopatrzonej w chłodnicę zwrotną i mieszadło magnetyczne wprowadzano substraty w następującej kolejności: 3,002 g limonenu, 16,941 g izopropanolu, 0,672 g katalizatora Ti-SBA-15 i na końcu utleniacz tzn. 60-proc. roztwór wodny nadtlenku wodoru w ilości 1,222 g. Mieszaninę reakcyjną ogrzano do temperatury 60°C i w tej temperaturze prowadzono reakcję w czasie od 15 minut do 48 h. Stosunek molowy limonenu do nadtlenku wodoru wynosił 1:1, stężenie izopropanolu 80% wag., a ilość katalizatora 3% wag. W badanych czasach reakcji od 15 minut do 48 h selektywności produktów zmieniały się następująco: selektywność do 1,2-tlenku limonenu wynosiła 0% mol, selektywność diolu 1,2-tlenku limonenu od 11 mol do 22% mol, selektywność karwonu od 17% do 20% mol, selektywność karweolu od 46% mol do 44% mol i selektywność alkoholu perillowego od 27% mol do 14,4% mol. Konwersja limonenu w badanych czasach reakcji rosła od 53 do 54% mol.

Claims (3)

  1. Zastrzeżenia patentowe
    1. Sposób epoksydacji limonenu za pomocą 60% wodnego roztworu nadtlenku wodoru w obecności katalizatorów tytanowo-silikalitowych Ti-MCM-41 i Ti-SBA-15 oraz rozpuszczalnika, znamienny tym, że proces prowadzi się z użyciem takich rozpuszczalników, jak toluen, acetonitryl, etanol i izopropanol, przy ich stężeniu w mieszaninie reakcyjnej wynoszącym 80% wagowych, w temperaturze 0-120°C.
  2. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że proces prowadzi się pod ciśnieniem atmosferycznym, przy stosunku molowym limonen/utleniacz 1:1, w czasie reakcji od 15 minut do 48 godzin, z udziałem katalizatorów tytanowo-silikalitowych w ilości 3% wag. w mieszaninie reakcyjnej, stosując intensywność mieszania 500 obr/min.
  3. 3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że surowce wprowadza się do reaktora szklanego w następującej kolejności: limonen, rozpuszczalnik, katalizator i na końcu utleniacz.
PL419641A 2016-12-01 2016-12-01 Sposób epoksydacji limonenu PL234627B1 (pl)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL419641A PL234627B1 (pl) 2016-12-01 2016-12-01 Sposób epoksydacji limonenu

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL419641A PL234627B1 (pl) 2016-12-01 2016-12-01 Sposób epoksydacji limonenu

Publications (2)

Publication Number Publication Date
PL419641A1 PL419641A1 (pl) 2018-06-04
PL234627B1 true PL234627B1 (pl) 2020-03-31

Family

ID=62223374

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PL419641A PL234627B1 (pl) 2016-12-01 2016-12-01 Sposób epoksydacji limonenu

Country Status (1)

Country Link
PL (1) PL234627B1 (pl)

Also Published As

Publication number Publication date
PL419641A1 (pl) 2018-06-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Wu et al. A novel titanosilicate with MWW structure: III. Highly efficient and selective production of glycidol through epoxidation of allyl alcohol with H2O2
US5214168A (en) Integrated process for epoxide production
Wróblewska et al. Epoxidation of allyl alcohol to glycidol over the microporous TS-1 catalyst
CA2137048A1 (en) Integrated process for epoxide production
US8703983B2 (en) Process for producing propylene oxide using a pretreated epoxidation catalyst
Wu et al. Extremely high trans selectivity of Ti-MWW in epoxidation of alkenes with hydrogen peroxide
Corma et al. A New Environmentally Benign Catalytic Process for the Asymmetric Synthesis of Lactones: Synthesis of the Flavouring δ‐Decalactone Molecule
De Baerdemaeker et al. Ti-substituted zeolite Beta: a milestone in the design of large pore oxidation catalysts
Gawarecka et al. Limonene oxidation over Ti-MCM-41 and Ti-MWW catalysts with t-butyl hydroperoxide as the oxidant
Goa et al. Catalytic performance of [Ti, Al]-beta in the alkene epoxidation controlled by the postsynthetic ion exchange
Clerici et al. Oxidation Reactions Catalyzed by Transition‐Metal‐Substituted Zeolites
Přech et al. Nanosponge TS‐1: A Fully Crystalline Hierarchical Epoxidation Catalyst
US8981132B2 (en) Pretreated epoxidation catalyst and a process for producing an olefin therewith
Suh et al. One-pot synthesis of campholenic aldehyde from α-pinene over Ti-HMS catalyst II: effects of reaction conditions
PL228408B1 (pl) Sposób epoksydacji limonenu
PL234627B1 (pl) Sposób epoksydacji limonenu
Tatsumi Metallozeolites and applications in catalysis
PL231516B1 (pl) Sposób utleniania limonenu
Reddy et al. Selective oxidation of n-hexane over a titanium silicate molecular sieve with MEL structure
PL235958B1 (pl) Sposób utleniania limonenu
Wróblewska et al. Epoxidation of allyl alcohol over mesoporous Ti-MCM-41 catalyst
PL236166B1 (pl) Sposób utleniania limonenu do 1,2-epoksylimonenu
TW201244820A (en) Regenerating a titanium silicalite catalyst
Wróblewska et al. The oxidation of limonene at raised pressure and over the various titanium-silicate catalysts
PL227306B1 (pl) Sposób epoksydacji limonenu