PL238383B1 - Sposób otrzymywania estrów kwasu lewulinowego - Google Patents
Sposób otrzymywania estrów kwasu lewulinowego Download PDFInfo
- Publication number
- PL238383B1 PL238383B1 PL427293A PL42729318A PL238383B1 PL 238383 B1 PL238383 B1 PL 238383B1 PL 427293 A PL427293 A PL 427293A PL 42729318 A PL42729318 A PL 42729318A PL 238383 B1 PL238383 B1 PL 238383B1
- Authority
- PL
- Poland
- Prior art keywords
- lactone
- cnh2n
- linear
- reaction
- levulinic acid
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 14
- 125000005523 4-oxopentanoic acid group Chemical class 0.000 title 1
- 150000002148 esters Chemical class 0.000 claims description 14
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 13
- VLKZOEOYAKHREP-UHFFFAOYSA-N n-Hexane Chemical compound CCCCCC VLKZOEOYAKHREP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims description 11
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 239000002608 ionic liquid Substances 0.000 claims description 8
- 150000001298 alcohols Chemical class 0.000 claims description 7
- 238000005886 esterification reaction Methods 0.000 claims description 7
- JOOXCMJARBKPKM-UHFFFAOYSA-N 4-oxopentanoic acid Chemical class CC(=O)CCC(O)=O JOOXCMJARBKPKM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 150000001335 aliphatic alkanes Chemical class 0.000 claims description 5
- 125000000457 gamma-lactone group Chemical group 0.000 claims description 5
- 150000002596 lactones Chemical class 0.000 claims description 4
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims description 4
- 238000000605 extraction Methods 0.000 claims description 3
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical group [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- BGLUXFNVVSVEET-UHFFFAOYSA-N beta-angelica lactone Chemical compound CC1OC(=O)C=C1 BGLUXFNVVSVEET-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- -1 cyclic alcohols Chemical class 0.000 claims description 2
- 229940040102 levulinic acid Drugs 0.000 claims description 2
- 239000011541 reaction mixture Substances 0.000 claims description 2
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 claims 1
- LRHPLDYGYMQRHN-UHFFFAOYSA-N N-Butanol Chemical compound CCCCO LRHPLDYGYMQRHN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- QOTQFLOTGBBMEX-UHFFFAOYSA-N alpha-angelica lactone Chemical compound CC1=CCC(=O)O1 QOTQFLOTGBBMEX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- XPFVYQJUAUNWIW-UHFFFAOYSA-N furfuryl alcohol Chemical compound OCC1=CC=CO1 XPFVYQJUAUNWIW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- FZBYZQPNENFBLV-RQOWECAXSA-N (z)-4-hydroxypent-3-enoic acid Chemical compound C\C(O)=C\CC(O)=O FZBYZQPNENFBLV-RQOWECAXSA-N 0.000 description 4
- KBPLFHHGFOOTCA-UHFFFAOYSA-N 1-Octanol Chemical compound CCCCCCCCO KBPLFHHGFOOTCA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N Isopropanol Chemical compound CC(C)O KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000032050 esterification Effects 0.000 description 4
- NJMWOUFKYKNWDW-UHFFFAOYSA-N 1-ethyl-3-methylimidazolium Chemical compound CCN1C=C[N+](C)=C1 NJMWOUFKYKNWDW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- ISBWNEKJSSLXOD-UHFFFAOYSA-N Butyl levulinate Chemical compound CCCCOC(=O)CCC(C)=O ISBWNEKJSSLXOD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 229940005460 butyl levulinate Drugs 0.000 description 3
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 3
- ITMCEJHCFYSIIV-UHFFFAOYSA-M triflate Chemical compound [O-]S(=O)(=O)C(F)(F)F ITMCEJHCFYSIIV-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 239000002028 Biomass Substances 0.000 description 2
- GMEONFUTDYJSNV-UHFFFAOYSA-N Ethyl levulinate Chemical compound CCOC(=O)CCC(C)=O GMEONFUTDYJSNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 2
- 150000001450 anions Chemical class 0.000 description 2
- FKOASGGZYSYPBI-UHFFFAOYSA-K bis(trifluoromethylsulfonyloxy)alumanyl trifluoromethanesulfonate Chemical compound [Al+3].[O-]S(=O)(=O)C(F)(F)F.[O-]S(=O)(=O)C(F)(F)F.[O-]S(=O)(=O)C(F)(F)F FKOASGGZYSYPBI-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 2
- 229920001429 chelating resin Polymers 0.000 description 2
- 150000002016 disaccharides Chemical class 0.000 description 2
- 150000004676 glycans Chemical class 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 150000002772 monosaccharides Chemical class 0.000 description 2
- 229920001282 polysaccharide Polymers 0.000 description 2
- 239000005017 polysaccharide Substances 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000010457 zeolite Substances 0.000 description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical group [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000000711 cancerogenic effect Effects 0.000 description 1
- 231100000315 carcinogenic Toxicity 0.000 description 1
- OEYIOHPDSNJKLS-UHFFFAOYSA-N choline Chemical compound C[N+](C)(C)CCO OEYIOHPDSNJKLS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000000536 complexating effect Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000003456 ion exchange resin Substances 0.000 description 1
- 229920003303 ion-exchange polymer Polymers 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 229910001463 metal phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 231100000243 mutagenic effect Toxicity 0.000 description 1
- 230000003505 mutagenic effect Effects 0.000 description 1
- 150000002823 nitrates Chemical class 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000011973 solid acid Substances 0.000 description 1
- 239000011949 solid catalyst Substances 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 150000003467 sulfuric acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 230000002194 synthesizing effect Effects 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
- Y02P20/50—Improvements relating to the production of bulk chemicals
- Y02P20/584—Recycling of catalysts
Landscapes
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
- Catalysts (AREA)
Description
Opis wynalazku
Przedmiotem wynalazku jest sposób otrzymywania estrów kwasu lewulinowego o wzorze ogólnym 1 mających zastosowanie w przemyśle chemicznym i petrochemicznym.
Estry kwasów nazywane są „zielonymi rozpuszczalnikami”, ponieważ nie mają negatywnego oddziaływania na środowisko naturalne, nie posiadają również właściwości kancerogennych i mutagennych (Ł. Hamryszak, M. Grzesik, Przemysł Chemiczny, 2017, 96, 327).
Estry kwasu lewulinowego można otrzymać bezpośrednio z polisacharydów wydzielonych z biomasy. Wymaga to jednak zastosowania wysokich temperatur 175°C przez 20 godzin (F. Rataboul, N. Essayem, Ind. Eng. Chem. Res., 2011,50, 1754; S. Saravanamurugan, A. Riisager, ChemCatChem, 2013, 5). Można również wydzielić z polisacharydów mono i disacharydy a następnie przekształcić je w estry kwasu lewulinowego w temp. 175 °C w przeciągu zaledwie jednej godziny (C.-H. Kuo et al, Green Chem., 2014, 16, 785). Wydzielając alkohol furfurylowy z mieszaniny mono i disacharydów można go również przekształcić w ester kwasu lewulinowego za pomocą stałych katalizatorów w temperaturach od 110 do 140°C (Z. Zhang, K. Dong, Z. Zhao, ChemSusChem, 2011,4, 112). Inna możliwość to konwersja alkoholu furfurylowy do kwasu lewulinowego wobec zeolitów (K. Y. Nandiwale et al. Appl. Catal, A, 2013, 460, 90; K. Yan, G. Wu, J. Wen, A. Chen, Catal. Commun, 2013, 34, 58; F. Su et al. J. Mater. Chem. A, 2013, 1, 13209) lub żywic jonowymiennych (J. A. Melero, G. Morales, J. Iglesias, M. Paniagua, B. Hemandez, S. Penedo, Appl. Catal, A, 2013, 466, 116) z następczą estryfikacją do estrów kwasu lewulinowego. Warto zaznaczyć, że w wyniku prowadzenia reakcji estryfikacji ubocznie powstaje woda. Ze względu na to, że estryfikacja jest reakcją równowagową nie osiąga się pełnej konwersji kwasu. Dlatego też należy usunąć wodę po wydzieleniu kwasu lewulinowego z biomasy jak i w trakcie reakcji estryfikacji. Praktykuje się przekształcenie kwasu lewulinowego do γ-laktonu kwasu 4-hydroksy-3-pentenowego i przeprowadza się jego estryfikację.
Dotychczas znana jest metoda otrzymywania estrów kwasu lewulinowego w reakcji laktonu a-Angeliki (γ-laktonu kwasu 4-hydroksy-3-pentenowego) z alkoholami, najczęściej etanolem, izopropanolem, butanolem czy oktanolem. Reakcja jest kilkuetapowa, przy czym dwa etapy to reakcje przebiegające wobec katalizatora.
W literaturze można znaleźć dwie publikacje dotyczące otrzymywania estrów kwasu lewulinowego z y-laktonu kwasu 4-hydroksy-3-pentenowego. Jedną z nich jest praca dotycząca zastosowania żywic jonowymiennych (R. Palkovits et al. Catal. Sci. Technol, 2015, 5168). Jako alkohole stosowano etanol, butanol, izopropanol oraz oktanol. Stosując w reakcji y- laktonu kwasu 4-hydroksy-3pentenowego z butanolem przy użyciu amberlystu A36 (5% masowych) jako katalizatora otrzymuje się lewulinian butylu z 94% wydajnością oraz 94% selektywnością w temperaturze 75°C.
Druga publikacja opisuje zastosowanie stałych heteropolikwasów (ChxH(6-x)P2W18O62, gdzie Ch oznacza kation cholinowy HOCH2CH2N(Me)3+) jako katalizatorów. Zastosowanie 20% masowych H6P2W18O62 pozwoliła w temperaturze 75°C po 1 godzinie prowadzenia procesu otrzymać pełną konwersję γ-laktonu kwasu 4-hydroksy-3-pentenowego z butanolem przy 95% selektywności (X. Yi et al. ChemSusChem, 2017, 1494).
W literaturze można odnaleźć również patent dotyczący estryfikacji γ-laktonu kwasu 4-hydroksy-3-pentenowego z różnymi alkoholami (L. E. Manzer, W O2005/097723A2, 2005). W reakcji tej stosuje się stałe kwasowe katalizatory. Przykładowymi katalizatorami są zeolity, amberlyst, siarczany, azotany, fosforany metali oraz tlenki metali grup przejściowych.
Celem wynalazku jest opracowanie selektywnego i skutecznego sposobu otrzymywania estrów kwasu lewulinowego z γ-laktonu kwasu 4-hydroksy-3-pentenowego.
W trakcie badań stwierdzono nieoczekiwanie, że zastosowanie triflanometalicznych cieczy jonowych jako katalizatorów powoduje otrzymanie estrów kwasu lewulinowego ze 100% wydajnością przy małych ilościach katalizatora. Pozwala to na niskoodpadową produkcję estrów kwasu lewulinowego w łagodnych warunkach temperaturowych.
Triflanometaliczne ciecze jonowe powstają poprzez kompleksowanie triflanu metalu takiego jak triflan glinu z cieczą jonową posiadającą anion w postaci trifluorometanosulfonianu (np. terifluorometanosulfonian 1-metylo-3-etyloimidazoliowy). W zależności od wprowadzonej ilości triflanu glinu do struktury cieczy jonowej (ułamek molowy,%Al(OTf)3) można otrzymać różne struktury anionu (cztero bądź sześciokoordynacyjny atom glinu) o wzorze ogólnym 2.
Sposób według wynalazku polega na tym, że lakton γ-lakton kwasu 4-hydroksy-3- pentenowego poddaje się reakcji estryfikacji z alkoholami C1-C18 w obecności 0,001-10% molowych cieczy jono
PL 238 383 B1 wych o wzorze ogólnym 2, gdzie Ri oznacza H lub alkany liniowe CnH2n+2, gdzie n = 1-12, a R2, R3, R4, to alkany liniowe CnH2n+2, gdzie n = 1-12 w stosunku do laktonu, przy czym reakcję prowadzi się w temperaturze 1-200°C w czasie 1 min - 10 godzin przy stosunku molowym alkoholu do laktonu od 1:1 do 10:1, następnie ester kwasu lewulinowego z mieszaniny poreakcyjnej oddziela się, przez ekstrakcję z heksanem, a katalizator zawraca się do kolejnej reakcji.
Korzystnie jako alkohole stosuje, się alkohole liniowe, rozgałęzione, cykliczne o długości łańcucha węglowego C1-C18.
Zaletą rozwiązania według wynalazku jest możliwość syntezy estrów kwasu lewulinowego wobec małych ilości katalizatora, w relatywnie niskich temperaturach, przy 100 % stopniu konwersji γ-lakton kwasu, 4-hydroksy-3-pentenowego. Produkt można w łatwy, sposób oddzielić przez ekstrakcję. Zastosowane do syntezy ciecze jonowe pełnią rolę katalizatora reakcji.
Sposób otrzymywania estrów kwasu lewulinowego według wynalazku przedstawiony jest w poniższych przykładach wykonania.
P r z y k ł a d 1
Metoda syntezy lewulinianu etylu
Do kolby okrągłodennej o pojemności 100 ml wprowadza się 11.50 g etanolu, 24.60 g γ- lakton kwasu 4-hydroksy-3-pentenowego oraz 0.06 g trifluorometylosulfonyloglinian 1-etylo-3-metyloimidazoliowy, χΑκοτο3 = 0.25. Kolbę umieszcza się na termostatowanym mieszadle magnetycznym i ogrzewa się przez 60 minut w temperaturze 60°C, po czym dodaje się 30 ml heksanu. Fazę górną zawierającą lewulinian etylu zatęża się otrzymując produkt z wydajnością 100%. Warstwę dolną zawierającą ciecz jonową można użyć, ponownie w kolejnym procesie.
P r z y k ł a d 2
Metoda syntezy lewulinianu butylu
Do kolby okrągłodennej o pojemności 25 ml wprowadza się 3.70 g butanolu, 4.92, g γ- lakton kwasu 4-hydroksy-3-pentenowego oraz 0.60 g trifluorometylosulfonyloglinian 1-etylo-3-metyloimidazoliowy, χAl(οτf)3 = 0.25. Kolbę umieszcza się,na termostatowanym mieszadle magnetycznym i ogrzewa się przez 180 minut w temperaturze 40°C, po czym dodaje się 10 ml heksanu. Fazę górną zawierającą lewulinian butylu zatęża się otrzymując produkt z wydajnością 100%. Warstwę dolną zawierającą ciecz jonową można użyć, ponownie w kolejnym procesie.
Claims (2)
- Zastrzeżenia patentowe1. Sposób otrzymywania estrów kwasu lewulinowego przedstawionych wzorem ogólnym 1, gdzie R oznacza alkany liniowe i rozgałęzione CnH2n+2, cykliczne CnH2n, gdzie n = 1-18 znamienny tym, że lakton γ-lakton kwasu 4-hydroksy-3-pentenowego poddaje się reakcji estryfikacji z alkoholami C1-C18 w obecności 0,001-10% molowych cieczy jonowych o wzorze ogólnym 2, gdzie R1 oznacza H lub alkany liniowe CnH2n+2, gdzie n = 1-12, a R2, R3, R4, to alkany liniowe CnH2n+2, gdzie n = 1-12 w stosunku do laktonu, przy czym reakcję prowadzi się w temperaturze 1-200°C w czasie 1 min - 10 godzin przy stosunku molowym alkoholu do laktonu od 1:1 do 10:1, następnie ester kwasu lewulinowego z mieszaniny poreakcyjnej oddziela się, przez ekstrakcję z heksanem, a katalizator zawraca się do kolejnej reakcji.
- 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że jako alkohole stosuje się alkohole liniowe, rozgałęzione, cykliczne o długości łańcucha węglowego C1-C18.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL427293A PL238383B1 (pl) | 2018-10-01 | 2018-10-01 | Sposób otrzymywania estrów kwasu lewulinowego |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL427293A PL238383B1 (pl) | 2018-10-01 | 2018-10-01 | Sposób otrzymywania estrów kwasu lewulinowego |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| PL427293A1 PL427293A1 (pl) | 2020-04-06 |
| PL238383B1 true PL238383B1 (pl) | 2021-08-16 |
Family
ID=70049444
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PL427293A PL238383B1 (pl) | 2018-10-01 | 2018-10-01 | Sposób otrzymywania estrów kwasu lewulinowego |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| PL (1) | PL238383B1 (pl) |
-
2018
- 2018-10-01 PL PL427293A patent/PL238383B1/pl unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| PL427293A1 (pl) | 2020-04-06 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Li et al. | Highly enantioselective Michael addition of malononitrile to α, β-unsaturated ketones | |
| KR102388871B1 (ko) | 디올, 디올의 제조 방법, 디(메트)아크릴레이트 및 디(메트)아크릴레이트의 제조 방법 | |
| PL238383B1 (pl) | Sposób otrzymywania estrów kwasu lewulinowego | |
| Kidwai et al. | A novel method for the synthesis of tetrahydrobenzo [a]-xanthen-11-one derivatives using cerium (III) chloride as a highly efficient catalyst | |
| BR112018016656B1 (pt) | Método para preparar compostos do éster de aminotiol e seus sais | |
| JP6367316B2 (ja) | デヒドロローズオキシドの製造方法 | |
| EP0808826A1 (en) | A method for preparing 3-amino substituted crotonates | |
| JPS5949207B2 (ja) | ジエンの製造方法 | |
| US2993924A (en) | Esters of antimonous acids and their pentavalent derivatives and methods of preparing same | |
| KR20250025456A (ko) | 히드록시페닐-1,3,5-트리아진 화합물을 제조하는 방법 | |
| EP2937331B1 (en) | A process for preparing an intermediate of vitamin b1 | |
| US4845247A (en) | 3,4,-dihydro-2H-pyrans | |
| RU2565059C1 (ru) | Способ получения амидов карбоновых кислот | |
| NL8101658A (nl) | Werkwijze voor het bereiden van glycidylethers van primaire en secundaire alcoholen en de toepassing daarvan als synthesetussenprodukten in de farmaceutische industrie. | |
| JPWO2019117019A1 (ja) | ジオールの製造方法 | |
| EP3191441B1 (en) | Novel process for preparation of spiro[2.5]octane-5,7-dione and spiro[3.5]nonane-6,8-dione | |
| Kharlamov et al. | Synthesis of Phosphorus-Containing Podands―Analogs of Diglycolamide Based on Diphenyl-and Dibutylphosphorylmethanol under Phase Transfer Catalysis Conditions | |
| RU2700771C1 (ru) | Способ получения 3-иод-1-перфторалкиладамантанов | |
| RU2654065C1 (ru) | Способ получения N-оксиметиламинов | |
| AU2015202883B2 (en) | Preparation of a hydroxyalkyl phosphonic acid | |
| SU1710555A1 (ru) | Способ получени алкилзамещенных 4-пиперидонов | |
| SU416353A1 (ru) | Способ получения 2-заме1ценных диоксанов-1,3 | |
| CN116655694A (zh) | 一种樟脑手性磷酸的合成方法 | |
| SU1296559A1 (ru) | Способ получени 3-метокси-1-фенил-1-пропена | |
| PL244139B1 (pl) | Sposób otrzymywania aldehydu hydroksypiwalowego |