PL249716B1 - Sposób izomeryzacji geraniolu w obecności katalizatora - Google Patents

Sposób izomeryzacji geraniolu w obecności katalizatora

Info

Publication number
PL249716B1
PL249716B1 PL445857A PL44585723A PL249716B1 PL 249716 B1 PL249716 B1 PL 249716B1 PL 445857 A PL445857 A PL 445857A PL 44585723 A PL44585723 A PL 44585723A PL 249716 B1 PL249716 B1 PL 249716B1
Authority
PL
Poland
Prior art keywords
geraniol
catalyst
isomerization
mol
linalool
Prior art date
Application number
PL445857A
Other languages
English (en)
Other versions
PL445857A1 (pl
Inventor
Agnieszka Wróblewska
Anna Fajdek-Bieda
Original Assignee
Akademia Im Jakuba Z Paradyza
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 Akademia Im Jakuba Z Paradyza, Univ West Pomeranian Szczecin Tech filed Critical Akademia Im Jakuba Z Paradyza
Priority to PL445857A priority Critical patent/PL249716B1/pl
Publication of PL445857A1 publication Critical patent/PL445857A1/pl
Publication of PL249716B1 publication Critical patent/PL249716B1/pl

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C29/00—Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring
    • C07C29/56—Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring by isomerisation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J21/00—Catalysts comprising the elements, oxides, or hydroxides of magnesium, boron, aluminium, carbon, silicon, titanium, zirconium, or hafnium
    • B01J21/16—Clays or other mineral silicates
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C33/00—Unsaturated compounds having hydroxy or O-metal groups bound to acyclic carbon atoms
    • C07C33/02—Acyclic alcohols with carbon-to-carbon double bonds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C33/00—Unsaturated compounds having hydroxy or O-metal groups bound to acyclic carbon atoms
    • C07C33/05—Alcohols containing rings other than six-membered aromatic rings
    • C07C33/16—Alcohols containing rings other than six-membered aromatic rings containing rings with more than six ring members

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Catalysts (AREA)

Abstract

Przedmiotem zgłoszenia jest sposób izomeryzacji geraniolu w obecności katalizatora, według wynalazku, w fazie ciekłej, przy ilości katalizatora od 1% do 10% wagowych, w temperaturze 50°C - 80°C, w atmosferze powietrza i pod ciśnieniem atmosferycznym, z intensywnością mieszania 500 obr/min, przy czym do reaktora wprowadza się w pierwszej kolejności geraniol, a później katalizator, który charakteryzuje się tym, że jako katalizator stosuje się wermikulit o następującym składzie : Fe 12,63%, Si 8,14%, Ca 3,12%, Al 1,95%, Ti 0,6%, K 0,51%, Ni 0,33%, P 0,26%,Cl 0,18%, Mn 0,17%, Cr 0,14%.

Description

Opis wynalazku
Przedmiotem wynalazku jest sposób izomeryzacji geraniolu w obecności katalizatora pochodzenia naturalnego. W wyniku zastosowania katalizatora, jako główne produkty procesu izomeryzacji geraniolu otrzymuje się: linalol, tunbergol oraz 6,11-dimetylo-2,6,10-dodekatrien-1-ol.
Linalol (3,7-dimetylooktadi-1,6-en-3-ol) jest to nienasycony alkohol alifatyczny, należący do grupy terpenów, który ma zapach konwalii. Wytwarzany jest przez ponad 200 gatunków roślin, głównie z rodzin Lamiaceae (mięta i aromatyczne zioła), Lauraceae (laur, cynamon i drzewo różane), Rutaceae (owoce cytrusowe), przez brzozę i niektóre gatunki grzybów. W sposób naturalny pozyskuje się go z takich olejków eterycznych, jak: linalowy, kolendrowy, czy pomarańczowy. Można go też otrzymywać na drodze syntezy organicznej. Linalol znalazł zastosowania w przemyśle kosmetycznym, jako środek zapachowy (środki higieniczne, mydła, detergenty, czy balsamy), ponadto stosowany jest przemyśle perfumeryjnym (również w postaci octanu linalilu). Używany też jest jako insektycyd (działa odstraszająco na pchły, karaluchy, czy komary). Linalol znajduje również zastosowania w medycynie, między innymi dzięki swojemu działaniu uspokajającemu. Zastosowanie linalolu może pomóc złagodzić ból (bóle głowy, obrzęki, podrażnienia, stany zapalne, urazy), napięcie mięśni, a także poprawić trawienie oraz wzmacniać odporność organizmu. Inne działania linalolu to: zmniejszanie ciśnienia krwi, dodawanie energii i wspomaganie snu. Badania naukowe wskazują, że linalol może być również stosowany w leczeniu zaburzeń neurodegeneracyjnych, takich jak: choroba Alzheimera i choroba Parkinsona.
Tunbergol (4-isopropyl-1,7,11-trimetyl-2,7,11-cyclotetradekatrien-1-ol) to związek wykazujący działanie antynowotworowe, a także antyoksydacyjne i antymikrobiologiczne, dzięki czemu może on znaleźć liczne zastosowania w przyszłości w medycynie. Ponadto może być stosowany w syntezie innych związków biologicznie aktywnych.
6,11-Dimetylo-2,6,10-dodekatrien-1-ol to związek, który wchodzi w skład kompozycji zapachowych do perfum, a także jest stosowany do produkcji feromonów.
Wermikulit jest ilastym minerałem o skomplikowanym i zmiennym składzie chemicznym. Posiada barwę od żółtej, przez oliwkową do brązowej. Najczęściej ma postać płytek, połyskujących kryształków, czy blaszkowatych skupień. W naturze występuje np. w RPA, Chinach, na Uralu, w Ameryce Południowej (w Brazylii i Argentynie), a także w USA oraz Australii. Pod względem chemicznym wermikulit stanowi uwodniony glinokrzemian magnezu, żelaza i litu. Minerał ten jest produktem wietrzenia mik potasowo-magnezowych - czyli flogopitu lub biotytu. Wermikulit jest lekki, ma niską gęstość, ale bardzo wysoką odporność chemiczną i biologiczną. Posiada bardzo dobre właściwości chłonne - potrafi łatwo przyjmować oraz oddawać wodę, zależnie od potrzeb. Współczynnik wchłaniania wody przez wermikulit to aż 400%. Wermikulit jest surowcem w pełni mineralnym, nietoksycznym i czystym ekologicznie. Właściwości wermikulitu decydują o jego bardzo różnorodnych zastosowaniach, m.in. wermikulit służy jako dodatek do lekkich betonów, wykonuje się z niego izolacje, a także płyty. Wszystkie te elementy są ognioodporne, ze wskaźnikiem ognioodporności do 4 godzin. Wermikulit jest też stosowany w charakterze lekkiego materiału dekoracyjnego, o dużej trwałości i wytrzymałości. Wermikulit z powodzeniem stosowany jest w izolacjach termicznych i akustycznych, do zabezpieczania przeciwpożarowego poddaszy, stropów oraz strychów, w konstrukcjach kominków, a także w zabezpieczaniu przeciwogniowym kominów. Stosuje się go także jako dodatek do tynków, betonów, posadzek, jako dodatek do natryskowych mas tynkarskich, jako ogniotrwały środek okrywający konstrukcje stalowe oraz jako zabezpieczenie fundamentów. Z jego dodatkiem wytwarza się cegły o wysokiej ognioodporności i o dobrych właściwościach termoizolacyjnych. Dodatkowo stosowany jest on w przemysłowej produkcji uszczelek, filtrów, zasypek ogniotrwałych dla przemysłu metalurgicznego, ceramicznego, izolacji pieców wysokotemperaturowych, chłodni, bojlerów czy rur. Dzięki właściwościom termoizolacyjnym wermikulit sprawdza się w przechowywaniu płodów rolnych i cebulek kwiatowych. Absorbuje on również produkty wymiany gazowej, mogące niekorzystnie wpływać na przechowywane płody rolne. Wermikulit jest także dobrym dodatkiem do podłoża uprawnego, ponieważ poprawia strukturę gruntu i reguluje warunki powietrznowodne. Minerał ten wzbogaca i spulchnia glebę, stymuluje rozwój roślin, intensyfikuje działanie nawozów, zmniejsza gnicie, ogranicza straty rolne oraz reguluje odczyn gleby. Wermikulit dodany do ściółki w brojlerniach i kurnikach obniża w niej zawartość bakterii i grzybów. Przydają się tam również własności gazo- i wodochłonne wermikulitu. Minerał ten jest nieszkodliwy dla zwierząt gospodarskich, sterylny, stabilny biologicznie i chemicznie obojętny. Może on być z powodzeniem używany wraz ze zużytą ściółką do nawożenia.
W. Yu ze współpracownikami (Chinese Chemical Letters vol. 13, no. 6, 495-496, 2002) opisał izomeryzację geraniolu katalizowaną przez FeCl2x6H2O. Jako produkty w tej reakcji powstawały: linalol i alfa-terpineol. Reakcję izomeryzacji prowadzono w acetonitrylu (przez rozpuszczanie geraniolu i katalizatora w tym rozpuszczalniku). Stosowano temperaturę pokojową i czas reakcji 4 h.
W patencie US 7 126 033 z 2006 opisano izomeryzację mieszaniny geraniol/nerol. Reakcję izomeryzacji prowadzono w reaktorze o pojemości 1,6 litra, który był zaopatrzony w mieszadło. Do tego reaktora wprowadzano 825 g mieszaniny geraniol/nerol o zawartości geraniolu 69,5% i o zawartości nerolu 29,5%. Zawartość reaktora ogrzewano do temperatury 160°C i podłączano próżnię (132-135 mbar). Następnie dodawano mieszaninę 1,29 g kwasu wolframowego w 3,86 g 30% nadtlenku wodoru, która była utrzymywana w temperaturze 40°C przez 6 h, w celu otrzymania roztworu kwasu oksodinatlenowolframowego, a także roztwór 2,63 g 8-hydroksychinoliny w 26,3 g metanolu. Powstający linalol był od razu oddestylowywany za pomocą kolumny destylacyjnej. Destylował on w temperaturze 133,8°C, a jego wydajność wynosiła 110 g na godzinę. Czystość tak otrzymanego linalolu wynosiła 98%. W tym samym czasie uzupełniane były surowce, tzn. 112 g/h mieszaniny geraniol/nerol i 1 g/h mieszaniny kwasu wolframowego w 30% nadtlenku wodoru oraz 8-hydroksychinolina w metanolu były w sposób ciągły podawane do reaktora. Prowadzono również badania z czystym geraniolem (uzyskano tutaj takie same wyniki, jak dla mieszaniny geraniol/nerol opisywanej wyżej) i z mieszaniną geraniol/nerol uzyskaną z procesu hydrogenacji cytralu, która miała następujący skład: 72% geraniolu, 21% nerolu, 2% cytronellolu i 2% izonerolu. W przypadku mieszaniny po procesie hydrogenacji cytralu uzyskano po zakończeniu procesu 6570 g linalolu o czystości 98%.
P. Srivastava ze współpracownikami (Radiochemistry, vol. 52, No. 5, str. 561-564, 2010) opisał izomeryzację geraniolu wywołaną promieniami gamma. W tym rozwiązaniu, roztwór 500 mg geraniolu rozpuszczonego w 5 ml metanolu, naświetlano promieniami gamma, których źródłem był 60Co. Podczas naświetlania geraniol izomeryzował do nerolu i linalolu.
V. Tsitsishvili ze współpracownikami (Bulletin of the Georgian National Academy of Sciences vol. 12, no. 3, 62-69, 2018) i T. Ramishvili ze współpracownikami (International Journal of Recent Scientific Research vol. 9, no. 3, 25454-25460, 2018) opisał izomeryzację geraniolu na mikro- i mezoporowatych zeolitach BEA. Izomeryzację geraniolu prowadzono w fazie ciekłej, w reaktorze szklanym o pojemności 50 ml, który był wyposażony w chłodnicę zwrotną, termometr i wlot do wprowadzania gazu inertnego oraz mieszadło magnetyczne. Izomeryzacja była prowadzona bez udziału rozpuszczalnika, przy stosunkach wagowych katalizator/geraniol od 0,0075 do 0,053 g/g (od 0,75% wag. od 5,3% wag.), w atmosferze gazu obojętnego (azot, argon) i w temperaturach od 27 do 150°C. Reakcję prowadzono w czasie od 1 do 2 h. Po reakcji katalizator oddzielano przez odwirowanie. Wśród produktów otrzymywano między innymi: linalol, farnezol, beta-mircen, limonen, ocymen, alfa-terpineol, nerol, geranylgeraniol, dimircen i tunbergol. Konwersja geraniolu sięgała 40%.
W zgłoszeniu patentowym P.429587 opisano izomeryzację geraniolu na sepiolicie. Izomeryzacja geraniolu przebiegała w fazie ciekłej i w obecności katalizatora, przy czym stosowano katalizator zmielony do postaci proszku i odsiany na sicie 0,25 mm, w ilości 2,5-15% wagowych w mieszaninie reakcyjnej. W badaniach zastosowano sepiolit o następującym składzie: glin 1,60%, krzem 47,29%, wapń 13,85%, potas 0,38%, magnez 35,66%, tytan 0,16% i żelazo 0,36%. Proces izomeryzacji geraniolu prowadzono w temperaturze 80-150°C i w czasie od 15 minut do 24 godzin, w atmosferze powietrza, pod ciśnieniem atmosferycznym, stosując intensywność mieszania 500 obr/min. Do reaktora wprowadzano w pierwszej kolejności geraniol, a później katalizator.
W opisie patentowym PL239718 opisano izomeryzację geraniolu na klinoptylolicie (zeolit pochodzenia naturalnego). Izomeryzacja geraniolu przebiegała w fazie ciekłej, a klinoptylolit miał postać proszku o średnim rozmiarze cząstek wynoszącym 50 mikronów. Klinoptylolit stosowano w ilości 2,5-15% wagowych w mieszaninie reakcyjnej. W badaniach zastosowano klinoptylolit o następującym składzie: SiO2 - 65-72%, Al2O3 - 10-12%, CaO - 2,4-3,7%, K2O - 2,5-3,8%, Fe2O3 - 0,7-1,9%, MgO - 0,9-1,2%, Na2O - 0,1-0,5%, MnO - 0-0,08%, &2O3 - 0-0,01%, P2O5 - 0,02-0,03%. Proces izomeryzacji prowadzono w temperaturze 80-150°C, w czasie od 30 minut do 24 godzin, pod ciśnieniem atmosferycznym, z intensywnością mieszania 500 obr/minutę. Do reaktora wprowadza się w pierwszej kolejności geraniol, a później katalizator.
W opisie patentowym PL239716 opisano izomeryzacje geraniolu na mezoporowatym katalizatorze Ti-SBA-16 otrzymany metodą bezpośrednią (metoda opisana przez A. Kumar, D. Srinivas, Selective oxidation of cyclic olefins over framework Ti-substituted, three-dimensional, mesoporous Ti-SBA-12 and
Ti-SBA-16 molecular sievers, 2012, Catalysis Today, 198, 59-68) lub przez impregnację (metoda 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). Proces izomeryzacji prowadzono w fazie ciekłej, przy zawartości katalizatora w mieszaninie reakcyjnej 2,5-15% wag. Katalizator Ti-SBA-16 otrzymany metodą bezpośrednią zawierał tytan w ilości 0,1% wag. a otrzymany metodą impregnacji 9,7% wag. Proces prowadzono w temperaturze 160-200°C, w czasie od 15 minut do 5 godzin, pod ciśnieniem atmosferycznym i stosując intensywność mieszania 500 obr/min. Do reaktora wprowadzano w pierwszej kolejności geraniol, a później katalizator. W reakcji jako produkty główne powstawały: linalol (selektywność do 33% mol), izocembrol (selektywność sięgająca 16% mol) i tunbergol (selektywność do 21% mol).
W opisie patentowym PL240438 opisano sposób izomeryzacji geraniolu w fazie ciekłej i w obecności mironekutonu jako katalizatora. Katalizator stosowano w ilości 2,5-15% wag. w mieszaninie reakcyjnej. Przy czym katalizator przed reakcją mielono do postaci proszku i odsiewano na sicie 0,25 mm. W badaniach zastosowano mironekuton o następującym składzie: glin 2,825%, krzem 13,579%, fosfor 0,165%, siarka 0,930%, chlor 0,150%, potas 2,351%, wapń 4,895%, tytan 0,489%, wanad 0,014%, chrom 0,004%, mangan 0,097%, żelazo 5,473% i nikiel 0,008%. Proces izomeryzacji geraniolu prowadzono w temperaturze 80-130°C, w czasie od 15 minut do 24 godzin, w atmosferze powietrza i pod ciśnieniem atmosferycznym oraz stosując intensywność mieszania 500 obr/min. Do reaktora wprowadzano w pierwszej kolejności geraniol, a później katalizator. W reakcji jako produkty główne powstawały: izocembrol (selektywność sięgająca 64% mol), tunbergol (selektywność do 36% mol) i linalol (selektywność do 17% mol), pozostałe produkty tworzyły się ze znacznie niższymi selektywnościami.
W opisie patentowym PL240439 opisano izomeryzację geraniolu na haloizycie. Izomeryzacja geraniolu przebiegała w fazie ciekłej i w obecności katalizatora, przy czym stosowano katalizator zmielony do postaci proszku i odsiany na sicie 0,25 mm, w ilości 2,5-15% wagowych w mieszaninie reakcyjnej. Zastosowany haloizyt miał następujący skład: glin 10,27%, krzem 11,10%, fosfor 0,31%, wapń 0,70%, potas 0,22%, żelazo 20,60%, tytan 1,76% i mangan 0,35%. Proces izomeryzacji geraniolu prowadzono w temperaturze 80-150°C i w czasie od 15 minut do 24 godzin, w atmosferze powietrza, pod ciśnieniem atmosferycznym, stosując intensywność mieszania 500 obr/min. Do reaktora wprowadzano w pierwszej kolejności geraniol, a później katalizator. W reakcji jako produkty główne powstawały: izocembrol (selektywność sięgająca 17% mol), tunbergol (selektywność do 34% mol), linalol (selektywność do 3% mol) i nerol (selektywność do 3% mol). Pozostałe produkty tworzyły się ze znacznie niższymi selektywnościami.
W opisie patentowym PL241532 opisano izomeryzację geraniolu na naturalnym montmorylonicie. Izomeryzację geraniolu prowadzono w fazie ciekłej, a jako katalizator zastosowano zmielony do postaci proszku i odsiany na sicie 0,25 mm haloizyt w ilości 1-10% wag. w mieszaninie reakcyjnej. Proces izomeryzacji geraniolu prowadzono w temperaturze 50-80°C, w czasie od 15 minut do 24 godzin, w atmosferze powietrza, pod ciśnieniem atmosferycznym i stosując intensywność mieszania 500 obr/min. Do reaktora wprowadzano w pierwszej kolejności geraniol, a później katalizator. W tym sposobie izomeryzacji geraniolu jako produkty główne powstawały: linalol (selektywność do 41% mol), izocembrol (selektywność sięgająca 28% mol) i tunbergol (selektywność do 29% mol). Dodatkowo, w bardzo krótkim czasie reakcji możliwe było osiągniecie bardzo wysokiej konwersji geraniolu, np. dla czasu 1 godziny 88% mol.
W opisie patentowym PL242205 opisano izomeryzację geraniolu z zastosowaniem haloizytu modyfikowanego przez przemywanie 0,1 M roztworem kwasu siarkowego (VI). Izomeryzację geraniolu prowadzono w fazie ciekłej, a jako katalizator zastosowano zmielony do postaci proszku i odsiany na sicie 0,25 mm haloizyt w ilości 1-10% wag. w mieszaninie reakcyjnej. Proces izomeryzacji geraniolu prowadzono w temperaturze 80-150°C, w czasie od 15 minut do 24 godzin, w atmosferze powietrza, pod ciśnieniem atmosferycznym i stosując intensywność mieszania 500 obr/min. Zastosowany haloizyt zmodyfikowany przez przemycie 0,1 M roztworem kwasu siarkowego (VI) miał następujący skład: AI2O3 32,6%, SiO2 38,17%, P2O5 1,05%), SO3 0,17%, TiO2 2,36%, Fe2O3 24,02%. Do reaktora wprowadzano w pierwszej kolejności geraniol, a później katalizator. W reakcji jako produkty główne powstawały: izocembrol (selektywność sięgająca 44% mol) oraz tunbergol (selektywność do 53% mol).
W opisie patentowym PL242666 opisano izomeryzację geraniolu na ałunie glinowo-potasowym, który miał następujący skład: SO3 15,25%, K2O 9,25%, AI2O3 2,83%. Izomeryzację geraniolu prowadzono w fazie ciekłej, a jako katalizator zastosowano zmielony do postaci proszku i odsiany na sicie 0,25 mm ałun, w ilości 1-10% wag. w mieszaninie reakcyjnej. Proces izomeryzacji geraniolu prowadzono w temperaturze 80-150°C, w czasie od 15 minut do 24 godzin, w atmosferze powietrza, pod ciśnieniem atmosferycznym i stosując intensywność mieszania 500 obr/min. Do reaktora wprowadzano w pierwszej kolejności geraniol, a później katalizator. W tym sposobie izomeryzacji geraniolu jako produkty główne powstawały: izocembrol (selektywność sięgająca 44% mol) i tunbergol (selektywność do 53% mol).
W zgłoszeniu patentowym P.438254 opisano izomeryzację geraniolu z zastosowaniem diatomitu. Izomeryzację geraniolu prowadzono w fazie ciekłej, a jako katalizator zastosowano zmielony do postaci proszku i odsiany na sicie 0,25 mm diatomit, w ilości 1-10% wag. w mieszaninie reakcyjnej. Proces izomeryzacji geraniolu prowadzono w temperaturze 80-150°C, w czasie od 15 minut do 24 godzin, w atmosferze powietrza, pod ciśnieniem atmosferycznym i stosując intensywność mieszania 500 obr/min. Zastosowany diatomit miał następujący skład: O 53,07%, Si 45,77% i Al 1,16%. Do reaktora wprowadzano w pierwszej kolejności geraniol, a później katalizator. W reakcji jako produkt główny powstawał beta-pinen (selektywność 63% mol).
W zgłoszeniu patentowym P.442357 opisano izomeryzację geraniolu, w fazie ciekłej, w obecności bentonitu jako katalizatora. Proces izomeryzacji geraniolu prowadzono w temperaturze 50-80°C i w czasie od 15 minut do 24 godzin, w atmosferze powietrza, pod ciśnieniem atmosferycznym, stosując intensywność mieszania 500 obr/min. Do reaktora wprowadzano w pierwszej kolejności geraniol, a później katalizator. Zastosowany bentonit charakteryzował się następującym składem: Si - 11,46%, Ca - 2,79%, Al - 2,56%, Fe - 4,78%, K - 0,97%, Ti - 0,26%, C - 0,24%, S - 0,16%, P - 0,14%. W reakcji jako produkty główne powstawały beta-pinen (selektywność 30% mol) oraz linalol (selektywność 39% mol).
Problemem technicznym do rozwiązania jest dobór odpowiedniego katalizatora pochodzenia naturalnego tj. minerału w procesie izomeryzacji geraniolu, tak aby maksymalnie zmniejszyć ilość produktów procesu, w którym z reguły otrzymywane są bardzo duże ilości produktów. Są to zarówno produkty niskocząsteczkowe, jak i bardziej skomplikowane produkty rozgałęzione i cykliczne. Odpowiedni dobór katalizatora pozwalałby maksymalnie zmniejszyć ilość produktów procesu i z jego udziałem można by otrzymywać tylko takie produkty, które mają największe znaczenie aplikacyjne w medycynie, w przemyśle kosmetycznym i w przemyśle perfumeryjnym (do takich bardzo wartościowych produktów należy linalol, tunbergol i 6,11-dimetylo-2,6,10-dodekatrien-1-ol). Zastosowanie katalizatorów pochodzenia naturalnego (minerałów) nie zawsze daje pozytywny efekt, gdyż bardzo często otrzymuje się bardzo skomplikowaną mieszaninę produktów, którą później trudno rozdzielić na czyste składniki. Ponadto minerały różnią składem, a więc również ilością i rodzajem centrów aktywnych (atomy Al, czy Ti), w związku z tym, w zależności od użytego minerału w roli katalizatora, można otrzymywać bardzo różne wyniki (różne produkty, a czasami bardzo ich skomplikowaną mieszaninę).
Sposób izomeryzacji geraniolu w obecności katalizatora, według wynalazku, w fazie ciekłej, przy ilości katalizatora od 1 do 10% wagowych, w temperaturze 50-80°C, w atmosferze powietrza i pod ciśnieniem atmosferycznym, z intensywnością mieszania 500 obr/min, przy czym do reaktora wprowadza się w pierwszej kolejności geraniol, a później katalizator charakteryzuje się tym, że jako katalizator stosuje się wermikulit o następującym składzie : Fe 12,63%, Si 8,14%, Ca 3,12%, Al 1,95%, Ti 0,6%, K 0,51%, Ni 0,33%, P 0,26%, Cl 0,18%, Mn 0,17%, Cr 0,14%.
Korzystnie proces izomeryzacji geraniolu prowadzi się w czasie od 15 minut do 3 godzin.
Zaletą zastosowanego sposobu izomeryzacji jest to, że stosuje się w nim reaktory szklane, które są tańsze niż wykonane np. ze stali nierdzewnej. Ponadto izomeryzacja ta jest prowadzona pod ciśnieniem atmosferycznym w obecności powietrza, bez wprowadzania do reaktora gazów inertnych (azot, argon) i nie wymaga użycia aparatury ciśnieniowej, np. autoklawów. W czasie reakcji nie stosuje się też dodatku żadnego rozpuszczalnika. Dzięki zastosowaniu wermikulitu w badanym procesie otrzymano bardzo cenne produkty dla przemysłu kosmetycznego, dla medycyny oraz do syntez w przemyśle organicznym. Zastosowanie wermikulitu w procesie izomeryzacji geraniolu pozwoliło na otrzymanie w mieszaninie poreakcyjnej jedynie 3 produktów. Są to związki o dużym znaczeniu dla medycyny, między innymi są one stosowane w terapiach antynowotworowych, a także charakteryzujące się silnym działaniem antyoksydacyjnym - linalol i tunbergol. Natomiast 6,11-dimetylo-2,6,10-dodekatrien-1-ol wchodzi w skład kompozycji zapachowych oraz jest stosowany do otrzymywania feromonów. W przypadku wermikulitu w mieszaninie poreakcyjnej otrzymuje się 3 produkty (linalol, tunbergol i 6,11-dimetylo-2,6,10-dodekatrien-1-ol). Taka ilość produktów pozwala na łatwiejszy rozdział mieszaniny poreakcyjnej i obniża znacząco koszty związane z tym rozdziałem. Dodatkowo w warunkach takich jak czas reakcji 15 minut do 3 godzin, temperatura 70°C i ilość katalizatora 10% wag. - konwersja geraniolu wyniosła prawie 100%. Natomiast w warunkach: czas reakcji 3 godziny, temperatura 70°C i ilość katalizatora 10% wag., linalol tworzył się z selektywnością około 25% mol, tunbergol z selektywnością 66% mol, a 6,11-dimetylo-2,6,10-dodekatrien-1-ol z selektywnością 2% mol. Z tych 3 związków tunbergol jest związkiem bardziej cennym i trudniejszym do otrzymania. Zastosowanie wyżej wymienionych, łagodnych warunków, pozwala więc na otrzymanie tunbergolu w stosunkowo prosty i tani sposób oraz z dużą wydajnością (66%), co jest bardzo korzystne.
Sposób według wynalazku przedstawiono w przykładach wykonania.
Przykład 1
Do reaktora szklanego o pojemości 25 cm3, który był zaopatrzony w chłodnicę zwrotną i mieszadło magnetyczne z funkcją grzania wprowadzano 3,000 g geraniolu oraz 0,15 g katalizatora (wermikulit). Reaktor umieszczano w łapie, a następnie zanurzano w łaźni olejowej i włączano mieszanie. Proces izomeryzacji geraniolu badano w temperaturze 50°C, przy zawartości katalizatora 5% wag. oraz w czasie reakcji 3 godziny. Po zakończonej syntezie roztwór poreakcyjny oddzielano od katalizatora przez odwirowanie. Analizę ilościową wykonano metodą chromatografii gazowej, do analiz zastosowano chromatograf gazowy Thermo Electron FOCUS wyposażony w detektor FID oraz kolumnę RTX-5 (30 m x 0,32 mm x 0,25 pm). Parametry pracy chromatografu były następujące: przepływ helu 0,6 ml/min, temperatura dozownika 240°C, temperatura detektora 250°C, początkowa temperatura pieca 80°C, następnie wzrost z szybkością 5°C/min do 240°C i izotermicznie w 250 przez 5 minut. W celu określenia składu mieszanin poreakcyjnych zastosowano metodę normalizacji wewnętrznej. W badanych warunkach uzyskano następującą wartość selektywności głównych produktów: linalol 4% mol, tunbergol 6% mol oraz 6,11-dimetylo-2,6,10-dodekatrien-1-ol 2% mol. Konwersja geraniolu wyniosła 85% mol.
Przykład 2
Do reaktora szklanego o pojemości 25 cm3, który był zaopatrzony w chłodnicę zwrotną i mieszadło magnetyczne z funkcją grzania wprowadzano 3,000 g geraniolu oraz 0,15 g katalizatora (wermikulit). Reaktor umieszczano w łapie, a następnie zanurzano w łaźni olejowej i włączano mieszanie. Proces izomeryzacji geraniolu badano w temperaturze 80°C, przy zawartości katalizatora 5% wag. oraz w czasie reakcji 3 godziny. Po zakończonej syntezie roztwór poreakcyjny oddzielano od katalizatora przez odwirowanie. Analizę ilościową wykonano metodą chromatografii gazowej, do analiz zastosowano chromatograf gazowy Thermo Electron FOCUS wyposażony w detektor FID oraz kolumnę RTX-5 (30 m x 0,32 mm x 0,25 pm). Parametry pracy chromatografu były następujące: przepływ helu 0,6 ml/min, temperatura dozownika 240°C, temperatura detektora 250°C, początkowa temperatura pieca 80°C, następnie wzrost z szybkością 5°C/min do 240°C i izotermicznie w 250 przez 5 minut. W celu określenia składu mieszanin poreakcyjnych zastosowano metodę normalizacji wewnętrznej. W badanych warunkach uzyskano następującą wartość selektywności głównych produktów: linalol 16% mol, tunbergol 36% mol oraz 6,11-dimetylo-2,6,10-dodekatrien-1-ol 2% mol. Konwersja geraniolu wyniosła 100% mol.
Przykład 3
Do reaktora szklanego o pojemości 25 cm3, który był zaopatrzony w chłodnicę zwrotną i mieszadło magnetyczne z funkcją grzania wprowadzano 3,000 g geraniolu oraz 0,03 g katalizatora (wermikulit). Reaktor umieszczano w łapie, a następnie zanurzano w łaźni olejowej i włączano mieszanie. Proces izomeryzacji geraniolu badano w temperaturze 70°C, przy zawartości katalizatora 1% wag. oraz w czasie reakcji 3 godziny. Po zakończonej syntezie roztwór poreakcyjny oddzielano od katalizatora przez odwirowanie. Analizę ilościową wykonano metodą chromatografii gazowej, do analiz zastosowano chromatograf gazowy Thermo Electron FOCUS wyposażony w detektor FID oraz kolumnę RTX-5 (30 m x 0,32 mm x 0,25 pm). Parametry pracy chromatografu były następujące: przepływ helu 0,6 ml/min, temperatura dozownika 240°C, temperatura detektora 250°C, początkowa temperatura pieca 80°C, następnie wzrost z szybkością 5°C/min do 240°C i izotermicznie w 250 przez 5 minut. W celu określenia składu mieszanin poreakcyjnych zastosowano metodę normalizacji wewnętrznej. W badanych warunkach uzyskano następującą wartość selektywności głównych produktów: linalol 15% mol, tunbergol 26% mol oraz 6,11-dimetylo-2,6,10-dodekatrien-1-ol 1% mol. Konwersja geraniolu wyniosła 89% mol.
Przykład 4
Do reaktora szklanego o pojemości 25 cm3, który był zaopatrzony w chłodnicę zwrotną i mieszadło magnetyczne z funkcją grzania wprowadzano 3,000 g geraniolu oraz 0,32 g katalizatora (wermikulit).
Reaktor umieszczano w łapie, a następnie zanurzano w łaźni olejowej i włączano mieszanie. Proces izomeryzacji geraniolu badano w temperaturze 70°C, przy zawartości katalizatora 10% wag. oraz w czasie reakcji 3 godziny. Po zakończonej syntezie roztwór poreakcyjny oddzielano od katalizatora przez odwirowanie. Analizę ilościową wykonano metodą chromatografii gazowej, do analiz zastosowano chromatograf gazowy Thermo Electron FOCUS wyposażony w detektor FID oraz kolumnę RTX-5 (30 m x 0,32 mm x 0,25 pm). Parametry pracy chromatografu były następujące: przepływ helu 0,6 ml/min, temperatura dozownika 240°C, temperatura detektora 250°C, początkowa temperatura pieca 80°C, następnie wzrost z szybkością 5°C/min do 240°C i izotermicznie w 250 przez 5 minut. W celu określenia składu mieszanin poreakcyjnych zastosowano metodę normalizacji wewnętrznej. W badanych warunkach uzyskano następującą wartość selektywności głównych produktów: linalol 25% mol, tunbergol 66% mol oraz 6,11-dimetylo-2,6,10-dodekatrien-1-ol 2% mol. Konwersja geraniolu wyniosła 100% mol.
Przykład 5
Do reaktora szklanego o pojemości 25 cm3, który był zaopatrzony w chłodnicę zwrotną i mieszadło magnetyczne z funkcją grzania wprowadzano 3,000 g geraniolu oraz 0,32 g katalizatora (wermikulit). Reaktor umieszczano w łapie, a następnie zanurzano w łaźni olejowej i włączano mieszanie. Proces izomeryzacji geraniolu badano w temperaturze 70°C, przy zawartości katalizatora 10% wag. oraz w czasie reakcji 15 minut. Po zakończonej syntezie roztwór poreakcyjny oddzielano od katalizatora przez odwirowanie. Analizę ilościową wykonano metodą chromatografii gazowej, do analiz zastosowano chromatograf gazowy Thermo Electron FOCUS wyposażony w detektor FID oraz kolumnę RTX-5 (30 m x 0,32 mm x 0,25 pm). Parametry pracy chromatografu były następujące: przepływ helu 0,6 ml/min, temperatura dozownika 240°C, temperatura detektora 250°C, początkowa temperatura pieca 80°C, następnie wzrost z szybkością 5°C/min do 240°C i izotermicznie w 250 przez 5 minut. W badanych warunkach uzyskano następującą wartość selektywności głównych produktów: linalol 6% mol, tunbergol 15% mol oraz 6,11-dimetylo-2,6,10-dodekatrien-1-ol 0% mol. Konwersja geraniolu wyniosła 99% mol.
Przykład 6
Do reaktora szklanego o pojemości 25 cm3, który był zaopatrzony w chłodnicę zwrotną i mieszadło magnetyczne z funkcją grzania wprowadzano 3,000 g geraniolu oraz 0,32 g katalizatora (wermikulit). Reaktor umieszczano w łapie, a następnie zanurzano w łaźni olejowej i włączano mieszanie. Proces izomeryzacji geraniolu badano w temperaturze 70°C, przy zawartości katalizatora 10% wag. oraz w czasie reakcji 3h. Po zakończonej syntezie roztwór poreakcyjny oddzielano od katalizatora przez odwirowanie. Analizę ilościową wykonano metodą chromatografii gazowej, do analiz zastosowano chromatograf gazowy Thermo Electron FOCUS wyposażony w detektor FID oraz kolumnę RTX-5 (30 m x 0,32 mm x 0,25 pm). Parametry pracy chromatografu były następujące: przepływ helu 0,6 ml/min, temperatura dozownika 240°C, temperatura detektora 250°C, początkowa temperatura pieca 80°C, następnie wzrost z szybkością 5°C/min do 240°C i izotermicznie w 250 przez 5 minut. W celu określenia składu mieszanin poreakcyjnych zastosowano metodę normalizacji wewnętrznej. W badanych warunkach uzyskano następującą wartość selektywności głównych produktów: linalol 25% mol, tunbergol 66% mol oraz 6,11-dimetylo-2,6,10-dodekatrien-1-ol 2% mol. Konwersja geraniolu wyniosła 100% mol.

Claims (2)

1. Sposób izomeryzacji geraniolu w obecności katalizatora, w fazie ciekłej, przy ilości katalizatora od 1 do 10% wagowych, w temperaturze 50-80°C, w atmosferze powietrza i pod ciśnieniem atmosferycznym, z intensywnością mieszania 500 obr/min, przy czym do reaktora wprowadza się w pierwszej kolejności geraniol, a później katalizator znamienny tym, że jako katalizator stosuje się wermikulit o następującym składzie : Fe 12,63%, Si 8,14%, Ca 3,12%, Al 1,95%, Ti 0,6%, K 0,51%, Ni 0,33%, P 0,26%, Cl 0,18%, Mn 0,17%, Cr 0,14%.
2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że proces izomeryzacji geraniolu prowadzi się w czasie od 15 minut do 3 godzin.
PL445857A 2023-08-21 2023-08-21 Sposób izomeryzacji geraniolu w obecności katalizatora PL249716B1 (pl)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL445857A PL249716B1 (pl) 2023-08-21 2023-08-21 Sposób izomeryzacji geraniolu w obecności katalizatora

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL445857A PL249716B1 (pl) 2023-08-21 2023-08-21 Sposób izomeryzacji geraniolu w obecności katalizatora

Publications (2)

Publication Number Publication Date
PL445857A1 PL445857A1 (pl) 2025-02-24
PL249716B1 true PL249716B1 (pl) 2026-06-08

Family

ID=94687007

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PL445857A PL249716B1 (pl) 2023-08-21 2023-08-21 Sposób izomeryzacji geraniolu w obecności katalizatora

Country Status (1)

Country Link
PL (1) PL249716B1 (pl)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
PL239716B1 (pl) * 2019-08-08 2021-12-27 Univ West Pomeranian Szczecin Tech Sposób izomeryzacji geraniolu w obecności katalizatora
PL240439B1 (pl) * 2019-11-12 2022-04-04 Akademia Im Jakuba Z Paradyza W Gorzowie Wielkopolskim Sposób izomeryzacji geraniolu
PL241532B1 (pl) * 2020-04-23 2022-10-17 Akademia Im Jakuba Z Paradyza W Gorzowie Wielkopolskim Sposób izomeryzacji geraniolu w obecności katalizatora

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
PL239716B1 (pl) * 2019-08-08 2021-12-27 Univ West Pomeranian Szczecin Tech Sposób izomeryzacji geraniolu w obecności katalizatora
PL240439B1 (pl) * 2019-11-12 2022-04-04 Akademia Im Jakuba Z Paradyza W Gorzowie Wielkopolskim Sposób izomeryzacji geraniolu
PL241532B1 (pl) * 2020-04-23 2022-10-17 Akademia Im Jakuba Z Paradyza W Gorzowie Wielkopolskim Sposób izomeryzacji geraniolu w obecności katalizatora

Also Published As

Publication number Publication date
PL445857A1 (pl) 2025-02-24