PL217547B1 - Sposób otrzymywania ε-kaprolaktonu - Google Patents

Sposób otrzymywania ε-kaprolaktonu

Info

Publication number
PL217547B1
PL217547B1 PL391682A PL39168210A PL217547B1 PL 217547 B1 PL217547 B1 PL 217547B1 PL 391682 A PL391682 A PL 391682A PL 39168210 A PL39168210 A PL 39168210A PL 217547 B1 PL217547 B1 PL 217547B1
Authority
PL
Poland
Prior art keywords
alkyl
cyclohexanol
caprolactone
cyclohexanone
aaim
Prior art date
Application number
PL391682A
Other languages
English (en)
Other versions
PL391682A1 (pl
Inventor
Stefan Baj
Anna Chrobok
Original Assignee
Politechnika Śląska
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 Politechnika Śląska filed Critical Politechnika Śląska
Priority to PL391682A priority Critical patent/PL217547B1/pl
Publication of PL391682A1 publication Critical patent/PL391682A1/pl
Publication of PL217547B1 publication Critical patent/PL217547B1/pl

Links

Landscapes

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

Description

Opis wynalazku
Przedmiotem wynalazku jest sposób otrzymywania ε-kaprolaktonu. Związek ten jest stosowany między innymi do produkcji polikaprolaktonu. Jest to biodegradowalny polimer, używany do produkcji takich materiałów jak implanty biologiczne czy wchłanialne nici chirurgiczne, ε-kaprolakton wykorzystywany jest również do otrzymywania poliuretanowych elastomerów oraz włókien syntetycznych.
Znane są przemysłowe metody otrzymywania ε-kaprolaktonu w wieloetapowym procesie. Pierwszy etap polega na utlenianiu cykloheksanu w fazie ciekłej tlenem cząsteczkowym do mieszaniny cykloheksanolu i cykloheksanonu. Mieszanina ta zwana jest pod nazwą KA-oil (ketone alcohol oil). Następny etap polega na rozdzieleniu tej mieszaniny i odwodornieniu cykloheksanolu do cykloheksanonu. W kolejnym etapie cykloheksanon utlenia się do ε-kaprolaktonu. Nie znane są przemysłowe rozwiązania prowadzące do bezpośredniego utlenienia mieszaniny KA-oil do ε-kaprolaktonu, które nie wymaga pośredniego wydzielania cykloheksanonu.
W literaturze opisane są tylko nieliczne metody bezpośredniego przejścia od cykloheksanolu do ε-kaprolaktonu. Wysokie wydajności ε-kaprolaktonu uzyskano w znanej reakcji bezpośredniego utleniania cykloheksanolu wykorzystującej kwas m-chloronadtlenobenzoesowy wobec katalizatora w postaci cyklicznego estru chromianu (VI) lub chlorowodorku 2,2,6,6-tetrametylopiperydyny z zastosowaniem bezwodnego dichlorometanu jako rozpuszczalnika. Inna rozwiązanie polega na utlenianiu cykloheksanolu do ε-kaprolaktonu przy pomocy 70% nadtlenku wodoru wobec katalizatorów; H3PW12O40 oraz Cs2.5H0.5PW12O40 z zastosowaniem acetonitrylu jako rozpuszczalnika. Znana jest również reakcja utleniania cykloheksanolu za pomocą tlenu cząsteczkowego prowadzona w acetonitrylu wobec N-hydroksyftalimidu oraz InCl3 jako katalizatorów.
Istota wynalazku polega na jednoetapowym procesie utleniania mieszaniny cykloheksanolu i cykloheksanonu o stężeniu cykloheksanolu korzystnie 50%, który polega na tym, że mieszaninę tą utlenia się nadtlenokwasem organicznym lub przy pomocy soli potrójnej 2KHSO5KHSO<K2SO4 w obecności trwałych rodników nitroksylowych, bromku tetrabutyloamoniowego oraz cieczy jonowych w temperaturze 20-40°C przez 2-24 godzin. Jako ciecze jonowe stosuje się sole o wzorze ogólnym I.
Stwierdzono nieoczekiwanie, że ε-kaprolakton powstaje w jednym etapie nie wymagającym wydzielania produktu pośredniego jakim jest cykloheksanon.
Termin „ciecze jonowe” stosowany w niniejszym wynalazku dotyczy soli zawierających w swej strukturze kation organiczny i anion nieorganiczny lub organiczny, występujące w postaci ciekłej w temperaturach poniżej 100°C. Ciecz jonowa może mieć wzór ogólny (I): [aaim]+X-, gdzie [aaim] to kation dialkiloimidazoliowy, gdzie alkil to łańcuch alkilowy C1-C6, a X- to anion np. tetrafluoroboranowy (BF4-) lub alkilosiarczanowy (OSO3alkil-), gdzie alkil to łańcuch alkilowy C1-C8. Przykładami cieczy jonowych mogą być: tetrafluoroboran 1-butylo-3-metyloimidazoliowy, oktylosiarczan 1-etylo-3-metylo-imidazoliowy.
1
Termin „nadtlenokwas ograniczy” oznacza związek o wzorze ogólnym (II) R1COOOH, którym jest kwas m-chloronadtlenobenzoesowy.
Termin wolny rodnik nitroksylowy oznacza wolny rodnik nitroksylowy 2,2,6,6-tetrametylopiperydyn-1-oksyl (TEMPO).
Sposób według wynalazku polega na tym, że do cieczy jonowej o budowie [aaim]+X- wprowadza się mieszaninę cykloheksanolu i cykloheksanonu (korzystnie w stężeniu 50%), czynnik utleniający 1 o budowie R COOOH lub sól potrójną 2KHSO5KHSO<K2SO4 (korzystnie w ilości 2-4 mole czynnika utleniającego na 1 mol mieszaniny cykloheksanolu i cykloheksanonu), wolny rodnik nitroksylowy (korzystnie w ilości 1-5% molowych w stosunku do mieszaniny cykloheksanolu i cykloheksanonu) oraz bromek tetrabutyloamoniowy (korzystnie w ilości 1-5% molowych w stosunku do mieszaniny cykloheksanolu i cykloheksanonu). Układ reakcyjny utrzymuje się w temperaturze 20-40°C przez 2-24 godzin. W tych warunkach następuje reakcja utleniania cykloheksanolu. ε-kaprolakton jest wydzielany ze środowiska cieczy jonowych poprzez ekstrakcję mieszaniny reakcyjnej rozpuszczalnikiem organicznym. Następnie warstwa organiczna zostaje przemyta wodnym nasyconym roztworem Na2CO3. Po osuszeniu i zatężeniu warstwy eterowej otrzymuje się ε-kaprolakton z wydajnością 40-80%. Po oddzieleniu produktów ubocznych i nieprzereagowanych substratów oraz osuszeniu zastosowane ciecze jonowe można użyć ponownie.
Sposób według wynalazku stwarza nową możliwość syntezy ε-kaprolaktonu bez konieczności stosowania metalicznych katalizatorów oraz przy zastosowaniu czystych dla środowiska rozpuszczalników - cieczy jonowych. Zastosowane do syntezy ciecze jonowe umożliwiają prowadzenie reakcji
PL 217 547 B1 w łagodnych warunkach, z wysokimi szybkościami, wysoką selektywnością i wydajnością ε-kaprolaktonu. Sposób według wynalazku stwarza dodatkowo możliwość bezpiecznego przeniesienia procesu do skali technicznej.
P r z y k ł a d 1
Metoda syntezy ε-kaprolaktonu: Do kolby okrągłodennej o pojemności 5 ml wprowadza się 2 ml cieczy jonowej oktylosiarczanu 1-etyIo-3-metyloimidazoIiowego [emim]+[OSO3Oc]-, cykloheksanon (0,5 mmola), cykloheksanol (0,5 mmola), kwas m-chloronadtlenobenzoesowy (4,00 mmole), rodnik 2,2,6,6,-tetrametylopiperydyn-1-oksyl (0,01 mmola) oraz bromek tetrabutyloamoniowy (0,04 mmola). Zawartość kolby miesza się przy pomocy mieszadła magnetycznego w temperaturze pokojowej przez 6 h. Gdy analiza GC roztworu reakcyjnego wykazała konwersję alkoholu 99% rozpoczęto ekstrakcję produktu z mieszaniny poreakcyjnej przy pomocy eteru dietylowego. Warstwę eterową przemywa się 6x2 ml wodnym nasyconym roztworem Na2CO3, oraz 1 ml wody a następnie zatęża pod próżnią. Otrzymuje się ε-kaprolakton z wydajnością 78%. Po usunięciu wody ciecz jonową poddaje się recyklowi.
P r z y k ł a d 2
Metoda syntezy ε-kaprolaktonu: Do kolby okrągłodennej o pojemności 5 ml wprowadza się 2 ml cieczy jonowej tetrafluoroboranu 1-butylo-3-metyloimidazoliowego [bmim]+[BF4]-, cykloheksanon (0,5 mmola), cykloheksanol (0,5 mmola), sól potrójną 2KHSO5KHSO<K2SO4 Oxone® (2,20 mmole), rodnik 2,2,6,6,-tetrametylopiperydyn-1-oksyl (0,01 mmola) oraz bromek tetrabutyloamoniowy (0,04 mmola). Zawartość kolby miesza się przy pomocy mieszadła magnetycznego w temperaturze 40°C przez 10 h. Gdy analiza GC roztworu reakcyjnego wykazała konwersję alkoholu 90% rozpoczęto wydzielanie produktu. Mieszaninę reakcyjną przesączono na lejku pod próżnią, aby oddzielić pozostałości soli Oxone®. Następnie przeprowadzono ekstrakcję produktu przy pomocy eteru dietylowego. Warstwę eterową zatężono pod próżnią. Otrzymuje się ε-kaprolakton z wydajnością 66%. Po usunięciu wody ciecz jonową poddaje się recyklowi.

Claims (2)

  1. Zastrzeżenia patentowe
    1. Sposób otrzymywania ε-kaprolaktonu, znamienny tym, że mieszaninę cykloheksanolu i cykloheksanonu o stężeniu cykloheksanolu korzystnie 50% utlenia się kwasem m-chloronadtlenobenzoesowym lub przy pomocy soli potrójnej 2KHSO5 KHSO4 K2SO4 w obecności rodnika nitroksylowego 2,2,6,6,-tetrametylopiperydyn-1-oksylowego oraz cieczy jonowych w temperaturze 20-40°C przez 2-24 godzin.
  2. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że jako ciecze jonowe stosuje się sole o wzorze ogólnym 1:
    gdzie: [aaim] to kation dialkiloimidazoliowy,
    R1 i R2 to łańcuch alkilowy C1-C6,
    X- to anion tetrafluoroboranowy (BF4-), alkilosiarczanowy (OSO3alkil-), gdzie alkil to łańcuch alkilowy C1-C8.
    PL 217 547 B1
    Rysunki
    Wzórl [aaim]+X'
    Gdzie; [aaim] to kation dialkiloimidazoliowy,
    R1 i R2 to łańcuch alkilowy Cj-Cf,,
    X‘to anion tetrafluoroboranowy (BF4’), alkilosiarczanowy (OSCbalkif), gdzie alkil to łańcuch alkilowy Cr Cg
PL391682A 2010-06-30 2010-06-30 Sposób otrzymywania ε-kaprolaktonu PL217547B1 (pl)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL391682A PL217547B1 (pl) 2010-06-30 2010-06-30 Sposób otrzymywania ε-kaprolaktonu

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL391682A PL217547B1 (pl) 2010-06-30 2010-06-30 Sposób otrzymywania ε-kaprolaktonu

Publications (2)

Publication Number Publication Date
PL391682A1 PL391682A1 (pl) 2012-01-02
PL217547B1 true PL217547B1 (pl) 2014-07-31

Family

ID=45510074

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PL391682A PL217547B1 (pl) 2010-06-30 2010-06-30 Sposób otrzymywania ε-kaprolaktonu

Country Status (1)

Country Link
PL (1) PL217547B1 (pl)

Also Published As

Publication number Publication date
PL391682A1 (pl) 2012-01-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102300703B1 (ko) 무용매(Solvent-free) 알칸 설폰화
JP5340269B2 (ja) イオン性液体中でラクタムを製造する方法
TW201348220A (zh) 環氧化合物之製造方法及環氧化反應用觸媒組成物
KR102771124B1 (ko) 알칸술폰산의 합성용 촉매
Baj et al. The Baeyer–Villiger oxidation of ketones with bis (trimethylsilyl) peroxide in the presence of ionic liquids as the solvent and catalyst
Wang et al. Brønsted acidic deep eutectic solvent catalysed the one-pot synthesis of 2 H-indazolo [2, 1-b] phthalazine-triones
US6375922B1 (en) Process for producing hydrogen peroxide
PL217547B1 (pl) Sposób otrzymywania ε-kaprolaktonu
EP2128135A1 (en) Method for synthesis of nitroxyl radical
CN117658963B (zh) 一种维生素c衍生物的非对映异构体及其制备和应用
CN114907304A (zh) 一种生育酚视黄酸酯的制备方法
PL243580B1 (pl) Sposób otrzymywania soli z kationem denatonium
JP2003055347A (ja) 2,2,6,6−テトラメチルピペリジン−n−オキシル化合物の製造方法
CN102786514B (zh) 依来曲普坦的制备方法
CN119143581B (zh) 一种1,4-二[双(4′-羟基苯基)甲基]苯的制备方法
CN116640072B (zh) 一种四齿含氮配位锰催化碳氢键氧化合成肟类化合物的方法
EP2409962A1 (en) A one-pot method for the oxidation of unsaturated organic compounds
CN102190609B (zh) 3-氯-4-甲氧基过氧苯甲酸及其中间体,及制备方法
JP2013043176A (ja) アミドを製造するための触媒組成物、及びアミドの製造方法
PL217468B1 (pl) Sposób otrzymywania estrów i laktonów w środowisku cieczy jonowych
KR101130793B1 (ko) 신규한 이온성 액체 및 이를 이용한 이온성 액체의 제조방법
Chrobok An efficient tandem oxidation of cyclohexanol to ε-caprolactone with peroxyacids and TEMPO catalyst in ionic liquids as solvents
CN108218742B (zh) 一种酮肟的制备方法
JP2024112596A (ja) 2,2,6,6-テトラメチルピペリジン-4-オンの製造方法
Zare Melamine Trisulfonic Acid as a Highly Efficient and Reusable Catalyst for the Synthesis of β‐Acetamido Ketones

Legal Events

Date Code Title Description
LAPS Decisions on the lapse of the protection rights

Effective date: 20130630