PL244677B1 - Sposób utleniania alfa-pinenu w obecności katalizatora węglowego - Google Patents

Sposób utleniania alfa-pinenu w obecności katalizatora węglowego Download PDF

Info

Publication number
PL244677B1
PL244677B1 PL440192A PL44019222A PL244677B1 PL 244677 B1 PL244677 B1 PL 244677B1 PL 440192 A PL440192 A PL 440192A PL 44019222 A PL44019222 A PL 44019222A PL 244677 B1 PL244677 B1 PL 244677B1
Authority
PL
Poland
Prior art keywords
pinene
catalyst
temperature
hours
oxidation
Prior art date
Application number
PL440192A
Other languages
English (en)
Other versions
PL440192A1 (pl
Inventor
Agnieszka Wróblewska
Jadwiga Grzeszczak
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 PL440192A priority Critical patent/PL244677B1/pl
Publication of PL440192A1 publication Critical patent/PL440192A1/pl
Publication of PL244677B1 publication Critical patent/PL244677B1/pl

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C35/00Compounds having at least one hydroxy or O-metal group bound to a carbon atom of a ring other than a six-membered aromatic ring
    • C07C35/02Compounds having at least one hydroxy or O-metal group bound to a carbon atom of a ring other than a six-membered aromatic ring monocyclic
    • C07C35/08Compounds having at least one hydroxy or O-metal group bound to a carbon atom of a ring other than a six-membered aromatic ring monocyclic containing a six-membered rings
    • C07C35/18Compounds having at least one hydroxy or O-metal group bound to a carbon atom of a ring other than a six-membered aromatic ring monocyclic containing a six-membered rings with unsaturation at least in the ring
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J21/00Catalysts comprising the elements, oxides, or hydroxides of magnesium, boron, aluminium, carbon, silicon, titanium, zirconium, or hafnium
    • B01J21/18Carbon
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C35/00Compounds having at least one hydroxy or O-metal group bound to a carbon atom of a ring other than a six-membered aromatic ring
    • C07C35/22Compounds having at least one hydroxy or O-metal group bound to a carbon atom of a ring other than a six-membered aromatic ring polycyclic, at least one hydroxy group bound to a condensed ring system
    • C07C35/23Compounds having at least one hydroxy or O-metal group bound to a carbon atom of a ring other than a six-membered aromatic ring polycyclic, at least one hydroxy group bound to a condensed ring system with hydroxy on a condensed ring system having two rings
    • C07C35/28Compounds having at least one hydroxy or O-metal group bound to a carbon atom of a ring other than a six-membered aromatic ring polycyclic, at least one hydroxy group bound to a condensed ring system with hydroxy on a condensed ring system having two rings the condensed ring system containing seven carbon atoms
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C45/00Preparation of compounds having >C = O groups bound only to carbon or hydrogen atoms; Preparation of chelates of such compounds
    • C07C45/27Preparation of compounds having >C = O groups bound only to carbon or hydrogen atoms; Preparation of chelates of such compounds by oxidation
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C47/00Compounds having —CHO groups
    • C07C47/20Unsaturated compounds having —CHO groups bound to acyclic carbon atoms
    • C07C47/225Unsaturated compounds having —CHO groups bound to acyclic carbon atoms containing rings other than six-membered aromatic rings
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C49/00Ketones; Ketenes; Dimeric ketenes; Ketonic chelates
    • C07C49/587Unsaturated compounds containing a keto groups being part of a ring
    • C07C49/613Unsaturated compounds containing a keto groups being part of a ring polycyclic
    • C07C49/617Unsaturated compounds containing a keto groups being part of a ring polycyclic a keto group being part of a condensed ring system
    • C07C49/623Unsaturated compounds containing a keto groups being part of a ring polycyclic a keto group being part of a condensed ring system having two rings
    • C07C49/627Unsaturated compounds containing a keto groups being part of a ring polycyclic a keto group being part of a condensed ring system having two rings the condensed ring system containing seven carbon atoms
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07DHETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D301/00Preparation of oxiranes
    • C07D301/02Synthesis of the oxirane ring
    • C07D301/03Synthesis of the oxirane ring by oxidation of unsaturated compounds, or of mixtures of unsaturated and saturated compounds
    • C07D301/04Synthesis of the oxirane ring by oxidation of unsaturated compounds, or of mixtures of unsaturated and saturated compounds with air or molecular oxygen
    • C07D301/06Synthesis of the oxirane ring by oxidation of unsaturated compounds, or of mixtures of unsaturated and saturated compounds with air or molecular oxygen in the liquid phase

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)
  • Processing Of Solid Wastes (AREA)
  • Catalysts (AREA)

Abstract

Przedmiotem zgłoszenia jest sposób utleniania alfa-pinenu w obecności katalizatora węglowego, według zgłoszenia, prowadzi się je pod ciśnieniem atmosferycznym, w temperaturze nie niższej niż 80°C, z intensywnością mieszania 500 obrotów/minutę, przy czym do reaktora wprowadza się w pierwszej kolejności alfa-pinen, później katalizator, na samym końcu doprowadza się tlen przez bełkotkę przepływ tlenu 40 ml/minutę. Istota zgłoszenia polega na tym, że utlenianie prowadzi się w temperaturze od 80 - 140°C, w czasie od 1 do 24 godzin, w mieszaninie reakcyjnej w ilości 0,1-1,5% wagowych, zaś jako katalizator węglowy stosuje się katalizator otrzymany przez aktywację chemiczną roztworem KOH i karbonizację odpadowego materiału roślinnego w postaci szyszek sosny. Aby otrzymać katalizator węglowy szyszki sosny rozdrabnia się wstępnie za pomocą noża, a później mieli, a rozdrobniony materiał suszy się następnie w temperaturze 60°C przez 8 dni. Później prowadzi się impregnację materiału nasyconym roztworem KOH przez 3 godziny w temperaturze pokojowej, po czym zaimpregnowany materiał suszy się w temperaturze 200°C przez 19 godzin. Po suszeniu materiał rozciera się w moździerzu i prowadzi się jego karbonizację w temperaturach: 700, 750, 800, 850, 900, 950 lub 1000°C i w atmosferze azotu (przepływ 18 l/h), następnie otrzymany materiał rozciera się w moździerzu. Po czym, w celu wymycia produktów rozkładu wodorotlenku potasu, płucze się materiał wodą destylowaną, IM roztworem HCl i ponownie wodą aż do uzyskania odczynu obojętnego, potem materiał suszy się w temperaturze 200°C przez 19 godzin otrzymując produkt w postaci czarnego proszku, o składzie zależnym od temperatury karbonizacji.

Description

Opis wynalazku
Przedmiotem wynalazku jest sposób utleniania alfa-pinenu w obecności katalizatora węglowego. Alfa-pinen (związek należący do grupy monoterpenów) jest głównym składnikiem terpentyny. Cena alfapinenu jest stosunkowo niska. Uważa się go za surowiec odnawialny o wielkim potencjale w produkcji leków, perfum i aromatów spożywczych.
W opisie patentowym PL235283 opisano proces utlenienia α-pinenu w obecności katalizatora TS-1 za pomocą tlenu cząsteczkowego. W procesie tym głównym produktem reakcji przy dłuższych czasach reakcji był werbenol. Katalizatory TS-1 otrzymano metodą hydrotermalną opisaną przez A. Thangaraja i in. (Direct catalytic hydroxylation of benzene with hydrogen peroxide over titaniumsilicalite zeolites, Appl. Catal. 57 (1990) L1-L3). Otrzymano 4 katalizatory TS-1 o następującej zawartości tytanu: TS-1 40:1 o zawartości tytanu 3,08% wag, TS-1 30:1 o zawartości tytanu 3,39% wag., TS-1 20:1 o zawartości tytanu 5,42% wag. i TS-1 10:1 o zawartości tytanu 9,92% wag. Przy czym najbardziej aktywny w procesie utleniania α-pinenu okazał się katalizator TS-1 20:1 o zawartości tytanu 5,42% wag. Utlenianie w obecności katalizatora TS-1 prowadzono pod ciśnieniem atmosferycznym i z intensywnością mieszania 500 obr/minutę. Katalizator TS-1 stosowano w ilości 1% wag. w mieszaninie reakcyjnej, przy czym proces prowadzon o w atmosferze tlenu, który był podawany z butli z szybkością 20 ml/min. Proces utleniania przebiegał w temperaturze 80°C i w czasie od 3 do 24 godzin. Do reaktora szklanego wprowadzano najpierw α-pinen, a później katalizator. W polskim zgłoszeniu patentowym P.424690 opisano sposób utleniania alfa-pinenu w obecności katalizatora, pod ciśnieniem atmosferycznym, w atmosferze powietrza, z intensywnością mieszania 500 obr/minutę, w którym stosowano katalizator TS-1 (katalizator o takiej samej strukturze co ZSM-5, ale zawierający w swoim składzie tytan) o zawartości tytanu od 3,08 do 9,92% wag., w ilości od 0,25 do 10% wag. w mieszaninie reakcyjnej, przy czym proc es prowadzono w temperaturze 60-140°C i w czasie od 0,25 do 72 godzin. Do reaktora szklanego wprow adzano w pierwszej kolejności α-pinen, a później katalizator. Głównym produktem reakcji był tlenek α-pinenu, oprócz niego w większych ilościach tworzyły się: werbenol, werbenon, karweol, myrtenol, myrtenal i aldehyd kamfoleinowy. W polskim zgłoszeniu pate ntowym P.430504 opisano sposób utleniania α-pinenu w obecności katalizatora TS-1 o zawartości tytanu 5,42% wag., pod ciśnieniem atmosferycznym, z intensywnością mieszania 500 obr/minutę i za pomocą tlenu podawanego z butli przez bełkotkę szklaną bezpośrednio pod powierzchnię roztworu reakcyjnego. Katalizator TS-1 stosowano w ilości od 1,1% wag. do 5% wag. w mieszaninie reakcyjnej, przy czym tlen podawano z szybkością 40 ml/min. Proces prowadzono w temperaturze 75-100°C i w czasie reakcji od 6 do 48 godzin. Do reaktora szklanego wprowadzano w pierwszej kolejności α-pinen, a później katalizator, natomiast na końcu rozpoczynano podawanie tlenu z butli przez bełkotkę szklaną. W opisywanym sposobie utleniania α-pinenu przy dłuższych czasach reakcji (24 h i 48 h) możliwe było otrzymanie wysokich selektywności przemiany do werbenonu (38% mol i 43% mol), przy jednocześnie wysokiej konwersji α-pinenu (90% mol i 99% mol).
Z opisu polskiego zgłoszenia patentowego P.437859 znane jest zastosowanie do utleniania alfa-pinenu katalizatora węglowego zawierającego żelazo. Katalizator ten uzyskiwano przez aktywację chemiczną roztworem KOH i karbonizację odpadowego materiału roślinnego w postaci skórek pomarańczy w pierwszym etapie i modyfikację żelazem z użyciem FeCh do H3PO4 w drugim etapie.
Katalizatory węglowe otrzymywane przez karbonizację materiałów roślinnych, często odpadowych, cieszą się obecnie bardzo dużym zainteresowaniem naukowców, między innymi ze względu na możliwość ich stosowania w charakterze katalizatorów w syntezach w chemii organicznej. Problemem technicznym do rozwiązania jest zagospodarowanie odpadowych surowców pochodzenia naturalnego (szyszki sosny), które mogą stanowić cenny materiał wyjściowy do produkcji katalizatorów węglowych, które można wykorzystać w reakcji utleniania alfa-pinenu oraz zmniejszenie ilości etapów obróbki materiału odpadowego w celu uzyskania aktywnego katalizatora węglowego (otrzymanie aktywnego katalizatora bez konieczności stosowania etapu impregnacji solami metali powierzchni katalizatora).
Sposób utleniania alfa-pinenu w obecności katalizatora węglowego, według wynalazku, prowadzi się je pod ciśnieniem atmosferycznym, w temperaturze nie niższej niż 80°C, z intensywnością mieszania 500 obrotów/minutę, przy czym do reaktora wprowadza się w pierwszej kolejności alfapinen, później katalizator, na samym końcu doprowadza się tlen przez bełkotkę przepływ tlenu ml/minutę. Istota wynalazku polega na tym, że utlenianie prowadzi się w temperaturze od 80-140°C, w czasie od 1 do 24 godzin, w mieszaninie reakcyjnej w ilości 0,1-1,5% wagowych, zaś jako katalizator węglowy stosuje się katalizator otrzymany przez aktywację chemiczną roztworem KOH i karbonizację odpadowego materiału roślinnego w postaci szyszek sosny. Aby otrzymać katalizator węglowy szyszki sosny rozdrabnia się wstępnie za pomocą noża, a później mieli, a rozdrobniony materiał suszy się następnie w temperaturze 60°C przez 8 dni. Później prowadzi się impregnację materiału nasyconym roztworem KOH (na 20 gramów szyszek stosuje się 26 ml KOH) przez 3 godziny w temperaturze pokojowej, po czym zaimpregnowany materiał suszy się w temperaturze 200°C przez 19 godzin. Po suszeniu materiał rozciera się w moździerzu i prowadzi się jego karbonizację w temperaturach: 700, 750, 800, 850, 900, 950 lub 1000°C i w atmosferze azotu (przepływ 18 l/h), następnie otrzymany materiał rozciera się w moździerzu. Po czym, w celu wymycia produktów rozkładu wodorotlenku potasu, płucze się materiał wodą destylowaną, 1M roztworem HCl (100 ml roztworu HCl na 2 g materiału) i ponownie wodą aż do uzyskania odczynu obojętnego, potem materiał suszy się w temperaturze 200°C przez 19 godzin otrzymując produkt w postaci czarnego proszku, o składzie zależnym od temperatury karbonizacji.
Zaletą sposobu według wynalazku jest zastosowanie w procesie utleniania alfa-pinenu katalizatorów pochodzenia naturalnego, dzięki czemu można zagospodarować szyszki sosny, zalegające w polskich lasach. Szyszki sosny stanowią tanią i odtwarzalną biomasę. Otrzymane z ich wykorzystaniem materiały węglowe mogą być stosowane nie tylko jako katalizatory heterogeniczne w reakcjach z udziałem substratów organicznych ale również jako materiały do magazynowania energii, czy jako adsorbenty w procesach przemysłowych. Katalizatory węglowe zastosow ane jako katalizatory heterogeniczne w reakcjach mogą być wielokrotnie zawracane do procesu, bez lub po etapie regeneracji. Procesy organiczne, w których te katalizatory mogą znaleźć zastosowanie to głównie procesy utleniania i izomeryzacji. Można w nich otrzymywać cenne związki dla medycyny, a także dla przemysłu kosmetycznego, perfumeryjnego, spożywczego i do produkcji polimerów. Zastosowanie w procesie utleniania alfa-pinenu katalizatorów węglowych pozwala na uzyskanie wysokiej selektywności przemiany do tlenku alfa-pinenu (do 41% mol) oraz werbenolu i werbenonu (odpowiednio do: 23 i 40% mol). Ponadto, po zastosowaniu odpowiedniego katalizatora (katalizatory węglowe otrzymane podczas karbonizacji w temperaturach 850 i 950°C), możliwe jest osiągnięcie około 97-99% konwersji alfa-pinenu dla czasu reakcji wynoszącego 24 h. Dodatkową zaletą tych katalizatorów węglowych jest ich odnawialność i stosunkowo niska cena w porównaniu na przykład z syntetycznymi, zeolitowymi katalizatorami heterogenicznymi. W procesie utleniania alfapinenu stosuje się reaktory szklane, które są tańsze niż wykonane np. ze stali nierdzewnej, a samo utlenianie jest prowadzone pod ciśnieniem atmosferycznym i nie wymaga użycia aparatury ciśnieniowej, np. autoklawów.
Sposób według wynalazku przedstawiono w przykładach wykonania.
Przykład 1
W procesie utleniania alfa-pinenu wykorzystano katalizator węglowy otrzymany przez aktywację chemiczną roztworem KOH i karbonizację odpadowego materiału roślinnego w postaci szyszek sosny, jako katalizator węglowy stosuje się katalizator otrzymany przez aktywację chemiczną roztworem KOH i karbonizację odpadowego materiału roślinnego w postaci szyszek sosny. Aby otrzymać katalizator węglowy szyszki sosny rozdrabnia się wstępnie za pomocą noża, a później mieli, a rozdrobniony materiał suszy się następnie w temperaturze 60°C przez 8 dni. Później prowadzi się impregnację materiału nasyconym roztworem KOH (na 20 gramów szyszek stosuje się 26 ml KOH)) przez 3 godziny w temperaturze pokojowej, po czym zaimpregnowany materiał suszy się w temperaturze 200°C przez 19 godzin. Po suszeniu materiał rozciera się w moździerzu i prowadzi się jego karbonizację w temperaturach: 700, 750, 800, 850, 900, 950 i 1000°C i w atmosferze azotu (przepływ 18 l/h), następnie otrzymany materiał rozciera się w moździerzu. Po czym, w celu wymycia produktów rozkładu wodorotlenku potasu, płucze się materiał wodą destylowaną, 1M roztworem HCl (100 ml roztworu HCl na 2 g materiału) i ponownie wodą aż do uzyskania odczynu obojętnego, potem materiał suszy się w temperaturze 200°C przez 19 godzin otrzymując produkt w postaci czarnego proszku, o składzie zależnym od temperatury karbonizacji.
Skład katalizatorów otrzymanych tą metodą przedstawiono w tabeli poniżej (oznaczenia metodą XRF) (sposób oznaczania próbki katalizatora węglowego: PC_temperatura karbonizacji (PC-pine cones).
PL 244677 Β1
katalizator Si [% wag.] Cl [% wag.] K r% wag.] Ca Γ% wag.] Fe Γ% wag.]
PC 700 0,322 0,351 0,286 0,274 0,079
PC 750 0,664 0,091 0,634 0,246 0,031
PC 800 0,246 0,482 1,056 0,289 0,033
PC 850 0,375 0,145 0,627 0,201 0,799
PC 900 0,214 0,333 1,576 0,153 0,079
PC 950 0,474 0,379 1,731 0,499 0,089
PC 1000 0,232 0,636 4,543 0,166 0,054
Przykład 2
Katalizator węglowy PC_700 został zsyntezowany jak w przykładzie I i zastosowano go do utleniania a-pinenu.
Proces prowadzono w reaktorze szklanym o pojemności 25 cm3, który był zaopatrzony w chłodnicę zwrotną, mieszadło magnetyczne z funkcją grzejną oraz sterownik temperatury (±1°C), a także bełkotkę szklaną do podawania tlenu. Do reaktora wprowadzano 9,881 g a-pinenu (98% Aldrich) oraz 0,051 g katalizatora PC_700, którego zawartość w mieszaninie reakcyjnej wynosiła 0,5% wag. Reakcję prowadzono w temperaturze 80°C, w czasie 1 h, przy przepływie tlenu 40 ml/min. i przy szybkości mieszania 500 obr./min. Mieszaninę poreakcyjną oddzielano od katalizatora na wirówce laboratoryjnej. Następnie, w celu przygotowania próbki do analizy ilościowej, mieszaninę poreakcyjną w ilości około 0,250 g rozcieńczano w 0,750 g acetonu. Analizę jakościową i ilościową mieszanin poreakcyjnych wykonywano metodą chromatografii gazowej (GC) aparatem FOCUS firmy Thermo z kolumną RTX-1701, wyposażonym w detektor płomieniowo-jonizacyjny. Warunki prowadzenia analiz były następujące: izotermicznie w temp. 50°C przez 2 minuty, wzrost temperatury z szybkością 6°C/min do 120°C, izotermicznie w temp. 120°C przez 4 minuty, następnie wzrost temperatury z szybkością 15°C/min do 240°C, temperatura dozownika 200°C, a przepływ gazu nośnego 1,2 ml/min. Analiza ilościowa prowadzona była z wykorzystaniem metody normalizacji wewnętrznej.
Dla każdej z przeprowadzonych syntez sporządzono bilans masowy, uwzględniający takie funkcje procesu jak: konwersja α-pinenu oraz selektywności odpowiednich produktów. W badanych warunkach uzyskano następujące wartości selektywności głównych produktów: tlenek a-pinenu 16% mol, werbenol 8% mol, werbenon 10% mol, myrtenal 2% mol, myrtenol 2% mol, a konwersja α-pinenu wyniosła 3% mol.
Przykład 3
Katalizator węglowy PC_850 został zsyntezowany jak w przykładzie pierwszym i zastosowano go do utleniania a-pinenu.
Proces prowadzono w reaktorze szklanym o pojemności 25 cm3, który był zaopatrzony w chłodnicę zwrotną, mieszadło magnetyczne z funkcją grzejną oraz sterownik temperatury (±1°C), a także bełkotkę szklaną do podawania tlenu. Do reaktora wprowadzano 9,819 g a-pinenu (98% Aldrich) oraz 0,051 g katalizatora PC_850, którego zawartość w mieszaninie reakcyjnej wynosiła 0,5% wag. Reakcję prowadzono w temperaturze 80°C, w czasie 1 h, przy przepływie tlenu 40 ml/min. i przy szybkości mieszania 500 obr./min. Mieszaninę poreakcyjną oddzielano od katalizatora na wirówce laboratoryjnej. Następnie, w celu przygotowania próbki do analizy ilościowej, mieszaninę poreakcyjną w ilości około 0,250 g rozcieńczano w 0,750 g acetonu. Analizę jakościową i ilościową mieszanin poreakcyjnych wykonywano metodą chromatografii gazowej (GC) aparatem FOCUS firmy Thermo z kolumną RTX-1701, wyposażonym w detektor płomieniowo-jonizacyjny. Warunki prowadzenia analiz były następujące: izotermicznie w temp. 50°C przez 2 minuty, wzrost temperatury z szybkością 6°C/min do 120°C, izotermicznie wtemp. 120°C przez 4 minuty, następnie wzrost temperatury z szybkością 15°C/min do240°C, temperatura dozownika 200°C, a przepływ gazu nośnego 1,2 ml/min. Analiza ilościowa prowadzona była z wykorzystaniem metody normalizacji wewnętrznej.
Dla każdej z przeprowadzonych syntez sporządzono bilans masowy, uwzględniający takie funkcje procesu jak: konwersja α-pinenu oraz selektywności odpowiednich produktów. W badanych warunkach uzyskano następujące wartości selektywności głównych produktów: tlenek a-pinenu 23% mol, werbenol 21% mol, werbenon 17% mol, myrtenal 2% mol, myrtenol 3% mol, a konwersja a-pinenu wyniosła 35% mol.
Przykład 4
Katalizator węglowy PC_900 został zsyntezowany jak w przykładzie pierwszym i zastosowano go do utleniania a-pinenu.
Proces prowadzono w reaktorze szklanym o pojemności 25 cm3, który był zaopatrzony w chłodnicę zwrotną, mieszadło magnetyczne z funkcją grzejną oraz sterownik temperatury (±1°C), a także bełkotkę szklaną do podawania tlenu. Do reaktora wprowadzano 9,928 g a-pinenu (98% Aldrich) oraz 0,0112 g katalizatora PC_900, którego zawartość w mieszaninie reakcyjnej wynosiła 0,1% wag. Reakcję prowadzono w temperaturze 120°C, w czasie 1 h, przy przepływie tlenu 40 ml/min. i przy szybkości mieszania 500 obr./min. Mieszaninę poreakcyjną oddzielano od katalizatora na wirówce laboratoryjnej. Następnie, w celu przygotowania próbki do analizy ilościowej, mieszaninę poreakcyjną w ilości około 0,250 g rozcieńczano w 0,750 g acetonu. Analizę jakościową i ilościową mieszanin poreakcyjnych wykonywano metodą chromatografii gazowej (GC) aparatem FOCUS firmy Thermo z kolumną RTX-1701, wyposażonym w detektor płomieniowo-jonizacyjny. Warunki prowadzenia analiz były następujące: izotermicznie w temp. 50°C przez 2 minuty, wzrost temperatury z szybkością 6°C/min do 120°C, izotermicznie w temp. 120°C przez 4 minuty, następnie wzrost temperatury z szybkością 15°C/min do 240°C, temperatura dozownika 200°C, a przepływ gazu nośnego 1,2 ml/min. Analiza ilościowa prowadzona była z wykorzystaniem metody normalizacji wewnętrznej.
Dla każdej z przeprowadzonych syntez sporządzono bilans masowy, uwzględniający takie funkcje procesu jak: konwersja a-pinenu oraz selektywności odpowiednich produktów. W badanych warunkach uzyskano następujące wartości selektywności głównych produktów: tlenek a-pinenu 32% mol, werbenol 18% mol, werbenon 11% mol, myrtenal 2% mol, myrtenol 4% mol, a konwersja a-pinenu wyniosła 22% mol.
Przykład 5
Katalizator węglowy PC_950 został zsyntezowany jak w przykładzie pierwszym i zastosowano go do utleniania a-pinenu.
Proces prowadzono w reaktorze szklanym o pojemności 25 cm3, który był zaopatrzony w chłodnicę zwrotną, mieszadło magnetyczne z funkcją grzejną oraz sterownik temperatury (±1°C), a także bełkotkę szklaną do podawania tlenu. Do reaktora wprowadzano 9,828 g a-pinenu (98% Aldrich) oraz 0,1511 g katalizatora PC_950, którego zawartość w mieszaninie reakcyjnej wynosiła 1,5% wag. Reakcję prowadzono w temperaturze 120°C, w czasie 1 h, przy przepływie tlenu 40 ml/min. i przy szybkości mieszania 500 obr./min. Mieszaninę poreakcyjną oddzielano od katalizatora na wirówce laboratoryjnej. Następnie, w celu przygotowania próbki do analizy ilościowej, mieszaninę poreakcyjną w ilości około 0,250 g rozcieńczano w 0,750 g acetonu. Analizę jakościową i ilościową mieszanin poreakcyjnych wykonywano metodą chromatografii gazowej (GC) aparatem FOCUS firmy Thermo z kolumną RTX-1701, wyposażonym w detektor płomieniowo-jonizacyjny. Warunki prowadzenia analiz były następujące: izotermicznie w temp. 50°C przez 2 minuty, wzrost temperatury z szybkością 6°C/min do 120°C, izotermicznie w temp. 120°C przez 4 minuty, następnie wzrost temperatury z szybkością 15°C/min do 240°C, temperatura dozownika 200°C, a przepływ gazu nośnego 1,2 ml/min. Analiza ilościowa prowadzona była z wykorzystaniem metody normalizacji wewnętrznej.
Dla każdej z przeprowadzonych syntez sporządzono bilans masowy, uwzględniający takie funkcje procesu jak: konwersja a-pinenu oraz selektywności odpowiednich produktów. W badanych warunkach uzyskano następujące wartości selektywności głównych produktów: tlenek a-pinenu 23% mol, werbenol 20% mol, werbenon 15% mol, myrtenal 2% mol, myrtenol 4% mol, a konwersja a-pinenu wyniosła 19% mol.
Przykład 6
Katalizator węglowy PC_1000 został zsyntezowany jak w przykładzie pierwszym i zastosowano go do utleniania a-pinenu.
Proces prowadzono w reaktorze szklanym o pojemności 25 cm3, który był zaopatrzony w chłodnicę zwrotną, mieszadło magnetyczne z funkcją grzejną oraz sterownik temperatury (±1°C), a także bełkotkę szklaną do podawania tlenu. Do reaktora wprowadzano 19,972 g a-pinenu (98% Aldrich) oraz 0,0219 g katalizatora PC_1000, którego zawartość w mieszaninie reakcyjnej wynosiła 0,5% wag. Reakcję prowadzono w temperaturze 130°C, w czasie od 1-24 h (próbki mieszanin poreakcyjnych pobierano dla czasów reakcji: 1,2, 3, 4, 5, 6 i 24 h), przy przepływie tlenu 40 ml/min. i przy szybkości mieszania 500 obr./min. Pobrane próbki mieszanin poreakcyjnych oddzielano od katalizatora na wirówce laboratoryjnej. Następnie, w celu przygotowania próbki do analizy ilościowej, każdą mieszaninę poreakcyjną w ilości około 0,250 g rozcieńczano w 0,750 g acetonu. Analizę jakościową i ilościową mieszanin poreakcyjnych wykonywano metodą chromatografii gazowej (GC) aparatem FOCUS firmy Thermo z kolumną RTX-1701, wyposażonym w detektor płomieniowo-jonizacyjny. Warunki prowadzenia analiz były następujące: izotermicznie w temp. 50°C przez 2 minuty, wzrost temperatury z szybkością 6°C/min do 120°C, izotermicznie w temp. 120°C przez 4 minuty, następnie wzrost temperatury z szybkością 15°C/min do 240°C, temperatura dozownika 200°C, a przepływ gazu nośnego 1,2 ml/min. Analiza ilościowa prowadzona była z wykorzystaniem metody normalizacji wewnętrznej.
Dla każdej z przeprowadzonych syntez sporządzono bilans masowy, uwzględniający takie funkcje procesu jak: konwersja α-pinenu oraz selektywności odpowiednich produktów. W badanych warunkach dla czasu reakcji wynoszącego 1 h uzyskano następujące wartości selektywności głównych produktów: tlenek a-pinenu 31% mol, werbenol 18% mol, werbenon 8% mol, myrtenal 2% mol, myrtenol 4% mol, a konwersja a-pinenu wyniosła 12% mol.
W badanych warunkach dla czasu reakcji wynoszącego 24 h uzyskano następujące wartości selektywności głównych produktów: tlenek a-pinenu 0% mol, werbenol 3% mol, werbenon 22% mol, myrtenal 2% mol, myrtenol 5% mol, a konwersja a-pinenu wyniosła 60% mol.

Claims (1)

1. Sposób utleniania alfa-pinenu w obecności katalizatora węglowego, pod ciśnieniem atmosferycznym, w temperaturze nie niższej niż 80°C, z intensywnością mieszania 500 obrotów/minutę, przy czym do reaktora wprowadza się w pierwszej kolejności alfa-pinen, później katalizator, na samym końcu doprowadza się tlen przez bełkotkę przepływ tlenu 40 ml/minutę, znamienny tym, że utlenianie prowadzi się w temperaturze od 80-1400°C, w czasie od 1 do 24 godzin, w mieszaninie reakcyjnej w ilości 0,1-1,5% wagowych, zaś jako katalizator węglowy stosuje się katalizator otrzymany przez aktywację chemiczną roztworem KOH i karbonizację odpadowego materiału roślinnego w postaci szyszek sosny, przy czym przed procesem karbonizacji szyszki sosny rozdrabnia się wstępnie, a później mieli, rozdrobniony materiał suszy się następnie w temperaturze 60°C przez 8 dni, później prowadzi się jego impregnację nasyconym roztworem KOH przez 3 godziny w temperaturze pokojowej, po czym zaimpregnowany materiał suszy się w temperaturze 200°C przez 19 godzin, a po suszeniu rozciera się i prowadzi się jego karbonizację w temperaturach: 700, 750, 800, 850, 900, 950 i 1000°C i w atmosferze azotu, następnie otrzymany materiał rozciera się, a później płucze się go wodą destylowaną, 1M roztworem HCl i ponownie wodą aż do uzyskania odczynu obojętnego, potem materiał suszy się w temperaturze 200°C przez 19 godzin otrzymując produkt w postaci czarnego proszku.
PL440192A 2022-01-21 2022-01-21 Sposób utleniania alfa-pinenu w obecności katalizatora węglowego PL244677B1 (pl)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL440192A PL244677B1 (pl) 2022-01-21 2022-01-21 Sposób utleniania alfa-pinenu w obecności katalizatora węglowego

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL440192A PL244677B1 (pl) 2022-01-21 2022-01-21 Sposób utleniania alfa-pinenu w obecności katalizatora węglowego

Publications (2)

Publication Number Publication Date
PL440192A1 PL440192A1 (pl) 2023-07-24
PL244677B1 true PL244677B1 (pl) 2024-02-19

Family

ID=87430968

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PL440192A PL244677B1 (pl) 2022-01-21 2022-01-21 Sposób utleniania alfa-pinenu w obecności katalizatora węglowego

Country Status (1)

Country Link
PL (1) PL244677B1 (pl)

Also Published As

Publication number Publication date
PL440192A1 (pl) 2023-07-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Ulgen et al. Conversion of glycerol to acrolein in the presence of WO3/TiO2 catalysts
Drexler et al. The effect of solvents on the heterogeneous synthesis of flavanone over MgO
Alonso-Fagúndez et al. Gas phase oxidation of furfural to maleic anhydride on V2O5/γ-Al2O3 catalysts: reaction conditions to slow down the deactivation
Robinson et al. Copper (II) tetrafluroborate-promoted Meinwald rearrangement reactions of epoxides
Stekrova et al. H-and Fe-modified zeolite beta catalysts for preparation of trans-carveol from α-pinene oxide
Vrieland et al. Anaerobic oxidation of butane to butadiene over magnesium molybdate catalysts. I. Magnesia supported catalysts
Cook et al. Conversion of methane to aromatics over Mo2C/ZSM-5 catalyst in different reactor types
Wang et al. Influence of ligand substitution on molybdenum catalysts with tridentate Schiff base ligands for the organic solvent-free oxidation of limonene using aqueous TBHP as oxidant
Tangestaninejad et al. Hydrocarbon oxidation catalyzed by vanadium polyoxometalate supported on mesoporous MCM-41 under ultrasonic irradiation
Bedenko et al. The Prins condensation between i-butene and formaldehyde over modified BEA and MFI zeolites in liquid phase
EP3090997A1 (en) A process for methane to methanol conversion at low temperature
Davis et al. Structure/function relationships for basic zeolite catalysts containing occluded alkali species
Ballini et al. Zeolite as base catalyst: Nitroaldolic condensation
Ravasio et al. A new, Fe based, heterogeneous Lewis acid: Selective isomerization of α-pinene oxide
Jadhav et al. Synthesis of nopol via Prins condensation of β-pinene and paraformaldehyde catalyzed by sulfated zirconia
Wang et al. Highly efficient self-esterification of aliphatic alcohols using supported gold nanoparticles under mild conditions
PL244677B1 (pl) Sposób utleniania alfa-pinenu w obecności katalizatora węglowego
Rahman et al. Direct conversion of ethane to acetic acid over H-ZSM-5 using H2O2 in aqueous phase
PL240439B1 (pl) Sposób izomeryzacji geraniolu
Tanner et al. Aldol condensation reactions of acetone and formaldehyde over vanadium phosphate catalysts: Comments on the acid–base properties
Tangestaninejad et al. Readily prepared heterogeneous molybdenum-based catalysts as highly recoverable, reusable and active catalysts for alkene epoxidation
Paterova et al. Homogeneous Lewis and Brønsted acids as catalysts for β-pinene oxide rearrangement to prepare myrtenol and myrtanal
Gao et al. Oxidation of benzene to phenol by dioxygen over vanadium oxide nano-plate
PL239716B1 (pl) Sposób izomeryzacji geraniolu w obecności katalizatora
PL246554B1 (pl) Sposób otrzymywania katalizatora tytanowo-silikatowego otrzymanego z wykorzystaniem templatów