PL238750B1 - Sposób izomeryzacji karwonu - Google Patents

Sposób izomeryzacji karwonu Download PDF

Info

Publication number
PL238750B1
PL238750B1 PL431753A PL43175319A PL238750B1 PL 238750 B1 PL238750 B1 PL 238750B1 PL 431753 A PL431753 A PL 431753A PL 43175319 A PL43175319 A PL 43175319A PL 238750 B1 PL238750 B1 PL 238750B1
Authority
PL
Poland
Prior art keywords
carvone
catalyst
minutes
isomerization
carvacrol
Prior art date
Application number
PL431753A
Other languages
English (en)
Other versions
PL431753A1 (pl
Inventor
Agnieszka Wróblewska
Monika Retajczyk
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 PL431753A priority Critical patent/PL238750B1/pl
Publication of PL431753A1 publication Critical patent/PL431753A1/pl
Publication of PL238750B1 publication Critical patent/PL238750B1/pl

Links

Landscapes

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

Abstract

Przedmiotem zgłoszenia jest sposób izomeryzacji karwonu, w obecności katalizatora, pod ciśnieniem atmosferycznym, który charakteryzuje się tym, że jako katalizator stosuje się katalizator tytanowo-silikatowy Ti-SBA-16, w ilości 5 - 15% wagowych w mieszaninie reakcyjnej. Proces izomeryzacji prowadzi się w temperaturze 190 - 210°C, w czasie od 60 do 360 minut. Stosuje się intensywność mieszania 500 obr./min. Do reaktora wprowadza się w pierwszej kolejności karwon, a później katalizator.

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób izomeryzacji karwonu, w wyniku której otrzymuje się jako główny produkt karwakrol.
Karwakrol jest głównym składnikiem olejku eterycznego uzyskiwanego z oregano, może on stanowić nawet 60% olejku eterycznego pozyskiwanego z tej rośliny. Ponadto karwakrol występuje w dużych ilościach w macierzance, lebiodce, tymianku, kminku i w oleju z czarnuszki siewnej. Związek ten jest określany jako bezpieczny dodatek do żywności dzięki swoim znakomitym właściwościom przeciwbakteryjnym. Znalazł on też liczne zastosowania w medycynie dzięki swojej wysokiej aktywności przeciwdrobnoustrojowej. Karwakrol silnie działa na ziarniaki S. Aureus oraz na pałeczki E. Coli. Badania wykazały, że związek ten oraz jego pochodne działają silnie przeciwko bakteriom Mycobacterium tuberculosis, które wywołują gruźlicę.
Inne działania farmakologiczne karwakrolu są następujące: pobudza ośrodki naczynioworuchowe, przyspiesza oddychanie, działa moczopędnie, przeciwskurczowo, przeciwbólowo, przeciwrobaczo, napotnie i żółciopędnie. Zastosowany miejscowo działa rozgrzewająco, przeciwbólowo i odkażająco. Ponadto związek ten niszczy bakterie ropne.
K. D. Raner ze współpracownikami (J. Org. Chem. 1995, 60, 2456-2460) przeprowadził izomeryzację karwonu w rektorze mikrofalowym. Reakcja była prowadzono w obecności kwasu p-toluenosulfonowego jako katalizatora, natomiast jako rozpuszczalnik stosowano chlorobenzenu i dioksanu. Temperatura reakcji wynosiła 180°C, ciśnienie 330 kPa, a czas reakcji 35 minut. Produkt (karwakrol) otrzymano z wydajnością 85%.
D. J. Kalita ze współpracownikami (J. Chem. Research (S), 1999, 404-405) również otrzymywali karwakrol przy użyciu promieniowania mikrofalowego. Surowcem był karwon, katalizatorem jod. Badano w tym artykule wpływ jodu na reakcję bezwodnika kwasu octowego z ketonami. W typowej syntezie 5 mmoli karwonu mieszano z 15 mmolami bezwodnika kwasu octowego i 0,5 mmolami (10%) jodu, a następnie naświetlano promieniami mikrofalowymi w zwykłej kuchence mikrofalowej przez 5 minut, stosując niski poziom mocy. Tą metodą udało się osiągnąć wydajność karwakrolu 85%.
W opisie patentowym CN105523897 został opisany sposób izomeryzacji karwonu w autoklawie, w obecności montmorylonitu jako katalizatora. Izomeryzację prowadzono w obecności organicznego rozpuszczalnika (ksylen, chlorobenzen, anizol), w temperaturze 130-160°C, przy stosunku wagowym montmorylonit:karwon od 25-100:500-1000 i stosunku wagowym rozpuszczalnik organiczny:karwon 50-500:500:2000. Sposób izomeryzacji polegał na tym, ze katalizator (montmorylonit) dodawano do rozpuszczalnika (stosując intensywne mieszanie), całość ogrzewano do temperatury 130-160°C i na końcu dodawano kroplami karwon. Po reakcji katalizator oddzielano, roztwór poddawano destylacji w celu wydestylowania karwakrolu. Tą metodą udało się osiągnąć wydajność karwakrolu 99%.
Z publikacji S. Zheng ze współpracownikami (Advanced Synthesis & Catalysis 113, 2015, 1-12) znany jest sposób izomeryzacji karwonu w obecności układu katalitycznego PTCl4/TBSOTf (TBSOTf trifluorometanosulfonian tert-butylodimetylosililu) w toluenie. Reakcja była prowadzona w temperaturze 80°C, przez 6 h, a karwakrol tworzył się z wydajnością 87%.
R. F. Valeev ze współpracownikami (Russian Journal of Organic Chemistry, 47(9), 2011, 1287-1292) opisał otrzymywanie karwakrolu z karwonu. Reakcję prowadzono w temperaturze 4°C, w obecności (CH3)3SiCl (trimetylochlorosilan), trietyloaminy i jodku sodu. Rozpuszczalnikiem był acetonitryl. Karwakrol tworzył się z wydajnością 67%.
W. A. Kjonaas ze współpracownikami (Journal of Chemical Education, 82(12), 2005, 1813-1814) prowadzili izomeryzację karwonu do karwakrolu w obecności kwasu siarkowego. Sposób ten polegał na tym, że 1 ml karwonu i 10 ml 6M H2SO4 ogrzewano pod chłodnicą zwrotną przez 35 minut. Później mieszaninę poreakcyjną poddawano analizie chromatograficznej. W tej metodzie karwakrol tworzył się z wydajnością 60-80%.
C. Gozzize ze współpracownikami (React. Kinet. Catal. Lett. 97, 2009, 301-306) prowadził izomeryzację karwonu w obecności kwasu siarkowego, montmorylonitu KSF, żywicy Dowex 50WX4-200 (forma H) i Amberlystu 15 (forma H). Izomeryzacja w obecności kwasu siarkowego polegała na tym, że 250 ml kwasu dodawano do karwonu (25 ml) stosując intensywne mieszanie, a później mieszaninę ogrzewano pod chłodnicą zwrotną (100°C) przez 0,5 h. Potem mieszaninę poddawano ekstrakcji eterem naftowym. Ekstrakty neutralizowano 10% roztworem wodnym NaHCO3, suszono i destylowano pod próżnią. Izomeryzacje z udziałem katalizatorów stałych (montmorylonitu KSF, żywicy Dowex 50WX4-200 (forma H) i Amberlystu 15 (forma H)) prowadzono w ten sposób, że 15 g katalizatora do
PL 238 750 B1 dawano do 25 ml karwonu i poddawano całość mieszaniu. Mieszaninę ogrzewano do temperatury 75°C przez 1 minutę (Amberlyst 15 (forma H)), 110 minut i 420 minut (żywica Dowex 50WX4-200 (forma H)) i 10 lub 275 minut (montmorylonit KSF). Na katalizatorze Amberlyst 15 (forma H) uzyskano wydajność karwakrolu wynoszącą 100%, na żywicy Dowex 50WX4-200 (forma H) otrzymano odpowiednio 0,4 i 70% wydajności tego związku, a na montmorylonicie (forma H) odpowiednio 81 i 91%.
W zgłoszeniu patentowym P.428476 opisano sposób izomeryzacji karwonu, w obecności klinoptylolitu jako katalizatora, przy czym klinoptylolit miał postać proszku o średnim rozmiarze cząstek wynoszącym 50 mikronów i stosowano go w ilości 5-15% wagowych w mieszaninie reakcyjnej. Reakcję izomeryzacji prowadzono pod ciśnieniem atmosferycznym, w temperaturze 190-210°C, w czasie od 60 do 360 minut i przy intensywności mieszania 500 obr./min. W badaniach stosowano klinoptylolit o składzie: 71,0% wagowy SiO2, 11,8% wagowy AI2O3, 0,10% wagowy TiO2, 1,7% wagowy Fe2O3, 0,4% wagowy Na2O, 2,4% wagowy K2O, 3,4% wagowy CaO i 1,4% wagowy MgO. Do reaktora wprowadzano w pierwszej kolejności karwon, a później katalizator. W badanych opisanych w tym zgłoszeniu udało się osiągnąć selektywność karwakrolu około 89% mol, przy konwersji karwonu wynoszącej 100% mol.
Katalizatory Ti-SBA-16 to stosunkowo nowa grupa katalizatorów otrzymywanych na drodze syntezy hydrotermalnej lub metodą impregnacji i przy zastosowaniu jako templatów trójblokowych kopolimerów. Struktura porów Ti-SBA-16 przypisana jest pod strukturę typu Im3m. W strukturze tej każdy z mezoporów połączony jest z ośmioma innymi mezoporami, a nie - tak jak w starszych materiałach mezoporowatych - siecią wąskich, równoległych, jednokierunkowych kanałów. Duże rozmiary porów Ti-SBA-16 pozwalają na swobodniejszy transport wielkocząsteczkowych reagentów. Ponadto struktura ta posiada grubsze ściany porów, co korzystnie wpływa na stabilność termiczną otrzymanego katalizatora.
Do tej pory w literaturze nie opisano zastosowania katalizatora Ti-SBA-16 w procesie izomeryzacji karwonu. W badaniach zastosowano katalizator Ti-SBA-16 otrzymany metodą przez impregnację (metodą opisaną przez F. Kleitz, D. Liu, G. M. Anilkumar, Large cage face-centered-cubic Fm3m mesoporous silica: synthesis and structure, 2003, Journal Physical Chemistry, 107, 14296-14300). Katalizator otrzymany tą metodą zawierał 9,7% wag. tytanu. Tytan stanowi centrum aktywne katalizatora, a w tej metodzie otrzymywania katalizatora te centra aktywne znajdują się tylko na powierzchni katalizatora.
Sposób izomeryzacji karwonu, według wynalazku, w obecności katalizatora, pod ciśnieniem atmosferycznym, charakteryzuje się tym, że jako katalizator stosuje się katalizator tytanowo-silikatowy Ti-SBA-16, w ilości 5-15% wagowych w mieszaninie reakcyjnej. Proces izomeryzacji prowadzi się w temperaturze 190-210°C, w czasie od 60 do 360 minut. Stosuje się intensywność mieszania 500 obr./min. Do reaktora wprowadza się w pierwszej kolejności karwon, a później katalizator.
Zaletą sposobu izomeryzacji według wynalazku jest otrzymywanie w nim wysokich selektywności karwakrolu sięgających 99% (temperatura 210°C, ilość katalizatora 5 i 10% wag., czas reakcji 60 do 360 minut), przy konwersji karwonu sięgającej 58% mol. Możliwe jest również w tym procesie osiągnięcie wysokiej konwersji karwonu sięgającej 81-85% mol, przy czym obniżeniu ulega wówczas selektywność przemiany do karwakrolu do 56-60% mol. Substrat stosowany do izomeryzacji - karwon może być pozyskiwany z odpadowych części kminku (suszonych łodyg i liści), dlatego jest on tanim i łatwo dostępnym surowcem.
Sposób według wynalazku przedstawiono w przykładach wykonania.
P r z y k ł a d 1
Do reaktora szklanego o pojemości 25 cm3, który był zaopatrzony w chłodnicę zwrotną i mieszadło magnetyczne z funkcją grzania wprowadzano 5,000 g karwonu oraz 0,250 g katalizatora Ti-SBA-16. Reaktor umieszczano w łapie, a następnie zanurzano w łaźni olejowej i włączano mieszanie (500 obr./min). Proces izomeryzacji karwonu badano w temperaturze 190°C, przy zawartości katalizatora 5% wag. oraz dla następujących czasów reakcji: 60 minut, 120 minut, 180 minut, 240 minut i 360 minut. Analizy ilościowe wykonywano metodą GC, aparatem FOCUS firmy Thermo, wyposażonym w detektor płomieniowo-jonizacyjny i kolumnę kapilarną Rtx-WAX. W badanym zakresie czasów reakcji selektywność karwakrolu malała nieznacznie od 99 do 97% mol, a wydajność tego związku rosła od 3 do 6% mol. Konwersja karwonu w miarę wydłużania czasu reakcji rosła od 3 do 7% mol.
P r z y k ł a d 2
Do reaktora szklanego o pojemości 25 cm3, który był zaopatrzony w chłodnicę zwrotną i mieszadło magnetyczne z funkcją grzania wprowadzano 5,000 g karwonu oraz 0,75 g katalizatora Ti-SBA-16. Reaktor umieszczano w łapie, a następnie zanurzano w łaźni olejowej i włączano miesza
PL 238 750 B1 nie (500 obr./min). Proces izomeryzacji karwonu badano w temperaturze 190°C, przy zawartości katalizatora 15% wag. oraz dla następujących czasów reakcji: 60 minut, 120 minut, 180 minut, 240 minut i 360 minut. Analizy ilościowe wykonywano metodą GC, aparatem FOCUS firmy Thermo, wyposażonym w detektor płomieniowo-jonizacyjny i kolumnę kapilarną Rtx-WAX. W badanym zakresie czasów reakcji selektywność karwakrolu malała od 92 do 50% mol, a wydajność tego związku rosła od 19 do 68% mol. Konwersja karwonu w miarę wydłużania czasu reakcji rosła od 26 do 84% mol.
P r z y k ł a d 3
Do reaktora szklanego o pojemości 25 cm3, który był zaopatrzony w chłodnicę zwrotną i mieszadło magnetyczne z funkcją grzania wprowadzano 5,000 g karwonu oraz 0,25 g katalizatora Ti-SBA-16. Reaktor umieszczano w łapie, a następnie zanurzano w łaźni olejowej i włączano mieszanie (500 obr./min). Proces izomeryzacji karwonu badano w temperaturze 210°C, przy zawartości katalizatora 5% wag. oraz dla następujących czasów reakcji: 60 minut, 120 minut, 180 minut, 240 minut i 360 minut. Analizy ilościowe wykonywano metodą GC, aparatem FOCUS firmy Thermo, wyposażonym w detektor płomieniowo-jonizacyjny i kolumnę kapilarną Rtx-WAX. W badanym zakresie czasów reakcji selektywność karwakrolu wynosiła około 98% mol, a wydajność tego związku rosła od 12 do 28% mol. Konwersja karwonu w miarę wydłużania czasu reakcji rosła od 12 do 29% mol.

Claims (4)

1. Sposób izomeryzacji karwonu w obecności katalizatora, pod ciśnieniem atmosferycznym, znamienny tym, że jako katalizator stosuje się katalizator Ti-SBA-16, w ilości 5-15% wagowych w mieszaninie reakcyjnej, proces prowadzi się w temperaturze 190-210°C, w czasie od 60 minut do 360 minut.
2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że stosuje się katalizator Ti-SBA-16 zawierający 9,7% wagowych tytanu.
3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że proces prowadzi się stosując intensywność mieszania 500 obr./min.
4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że do reaktora wprowadza się w pierwszej kolejności karwon, a później katalizator.
PL431753A 2019-11-12 2019-11-12 Sposób izomeryzacji karwonu PL238750B1 (pl)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL431753A PL238750B1 (pl) 2019-11-12 2019-11-12 Sposób izomeryzacji karwonu

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL431753A PL238750B1 (pl) 2019-11-12 2019-11-12 Sposób izomeryzacji karwonu

Publications (2)

Publication Number Publication Date
PL431753A1 PL431753A1 (pl) 2021-05-17
PL238750B1 true PL238750B1 (pl) 2021-09-27

Family

ID=75882824

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PL431753A PL238750B1 (pl) 2019-11-12 2019-11-12 Sposób izomeryzacji karwonu

Country Status (1)

Country Link
PL (1) PL238750B1 (pl)

Also Published As

Publication number Publication date
PL431753A1 (pl) 2021-05-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Gutsche et al. Calixarenes. 19. Syntheses procedures for p-tert-butylcalix [4] arene
CN109912462B (zh) 一种循环微反应器中合成十二烷基苯磺酸的方法
Narayanan et al. Characterization and catalytic reactivity of mordenite–investigation of selective oxidation of benzyl alcohol
Cardoso et al. Friedel–Crafts acylation of anisole with acetic anhydride over silica-supported heteropolyphosphotungstic acid (HPW/SiO2)
Patil et al. Regioselective nitration of o-xylene to 4-nitro-o-xylene using nitric acid over solid acid catalysts
Kumbar et al. Tungstophosphoric acid supported on titania: A solid acid catalyst in benzylation of phenol with benzylalcohol
PL238750B1 (pl) Sposób izomeryzacji karwonu
Gou et al. Improved performance of mesoporous HZSM-5 designed with selective deactivation of external surface acidity in the isomerization of styrene oxide
WO2014185205A1 (ja) 固体リン酸触媒、及びそれを用いたトリオキサンの製造方法
US4026901A (en) Conversion of 4-lower alkyloxazole-5-carboxamide to 4-lower alkyl-5-cyanooxazoles
Mokhtar et al. Ethanol to hydrocarbons using silver substituted polyoxometalates: physicochemical and catalytic study
Ghiaci et al. Internal versus external surface active sites in ZSM-5 zeolite: Part 1. Fries rearrangement catalyzed by modified and unmodified H3PO4/ZSM-5
US2297520A (en) Process for the production of
Bai et al. Room Temperature, Metal-Free, Regioselective Arylselenation of Anilines Using Diselenides as Selenium Source
PL236556B1 (pl) Sposób izomeryzacji karwonu
CN108190905A (zh) Kl分子筛催化剂的制备方法及其应用
CN112279756A (zh) 1,2,4-苯三酚氧化为(羟基)苯二醌类化合物的合成方法
JP5263754B2 (ja) 環状ケトンの製造方法
Satam et al. Selective procedure for the conversion of alcohols into alkyl iodides with SO42-/ZrO2 and NaI at room temperature
CN102658191B (zh) 一种用于环己酮肟液相贝克曼重排制取己内酰胺的催化剂
PL235283B1 (pl) Sposób utleniania α-pinenu w obecności katalizatora TS-1
CN116715563B (zh) 沸石催化二苯甲醇类化合物合成二苯甲烷类化合物和二苯甲酮类化合物的方法
Vignaud et al. An expeditious, solvent-free synthesis of meso-arylporphyrins using activated charcoal as a catalyst
CN119100958B (zh) 一种采用ts-1分子筛制备4-甲砜基苯乙酮和/或4-甲亚砜基苯乙酮的方法
Procopio et al. An eco-sustainable erbium (III) triflate catalyzed formation and cleavage of tert-butyl ethers