Metoda otrzymywania ε-kaprolaktonu przez chemo-enzymatyczne utlenianie cykloheksanonu w emulsji

• Autorzy: Sitko Magdalena , Szelwicka Anna , Szmatoła Michał , Skwarek Andrzej , Schimmelpfennig Lech , Dziuba Krzysztof , Morawiec-Witczak Magdalena , Iłowska Jolanta , Chrobok Anna

Identyfikatory

DOI

10.15199/62.2019.10.11

Warianty tytułu

EN

Method of ε-caprolactone synthesis by chemo-enzymatic oxidation of cyclohexanone in emulsion

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Opracowano efektywną metodę otrzymywania ε-kaprolaktonu w wyniku chemo-enzymatycznego utleniania Baeyera i Villigera cykloheksanonu. Jako biokatalizator etapu generowania in situ nadkwasu zastosowano natywną formę lipazy B z Candida antarctica. Opracowano układ reakcyjny, w którym równoobjętościowa mieszanina prekursora nadkwasu (kwasu dekanowego) oraz cykloheksanonu pełniła funkcję rozpuszczalnika, a 35-proc. wodny roztwór nadtlenku wodoru w 2-krotnym molowym nadmiarze był utleniaczem. Uzyskano wysoką wydajność (81%) i selektywność (96%) produktu w krótkim czasie reakcji (2 h) w łagodnych warunkach (45°C, ciśnienie atmosferyczne). Proponowane rozwiązanie umożliwia prowadzenie procesu w sposób bezpieczny, z wyeliminowaniem stosowania dodatkowych rozpuszczalników. Dodatkowo, formowanie się emulsji zwiększa efektywność wymiany masy, dzięki czemu uzyskuje się korzystniejsze wskaźniki technologiczne niż w opisanych dotychczas procesach chemo-enzymatycznego utleniania cykloheksanonu do ε-kaprolaktonu.

EN

A mixt. of cyclohexanone, decanoic acid (1:1 by vol.) as well as 35% aq. H₂O₂ was applied. Cyclohexanone was used as both reagent and solvent. Native form of lipase B Candida antarctica was used as a biocatalyst to generate in situ an org. peracid. The high yield of product (81%) with very high selectivity (96%) was achieved after 2 h under mild conditions (45°C, atm. pressure).

Słowa kluczowe

PL

biokatalizator; hydroliza; polimery

EN

biocatalyst; hydrolysis; polymers

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Przemysł Chemiczny
• Rocznik: 2019
• Tom: T. 98, nr 10
• Strony: 1587--1593
• Opis fizyczny: Bibliogr. 23 poz., fot., rys., tab.

Twórcy

autor

Sitko Magdalena

• Politechnika Śląska, Gliwice

autor

Szelwicka Anna

• Politechnika Śląska, Gliwice

autor

Szmatoła Michał

• Sieć Badawcza Łukasiewicz-Instytut Ciężkiej Syntezy Organicznej “Blachownia”, Kędzierzyn-Koźle

autor

Skwarek Andrzej

• Grupa Azoty Zakłady Azotowe Puławy SA

autor

Schimmelpfennig Lech

• Grupa Azoty Zakłady Azotowe Puławy SA

autor

Dziuba Krzysztof

• Grupa Azoty Zakłady Azotowe Puławy SA

autor

Morawiec-Witczak Magdalena

• Grupa Azoty Zakłady Azotowe Puławy SA

autor

Iłowska Jolanta

• Grupa Azoty Zakłady Azotowe Puławy SA

autor

Chrobok Anna

• Katedra Technologii Chemiczneji i Organicznej i Petrochemii, Wydział Chemiczny, Politechnika Śląska, ul. Krzywoustego 4, 44-100 Gliwice

Bibliografia

• [1] G. Strukul, Angew. Chem. Int. Ed. 1998, 37, 1198.
• [2] Pat. pol. 224672 B1 (2017). 98/10(2019) 1593
• [3] Pat. USA 3625975 A1 (1971).
• [4] D. González-Martínez, M. Rodríguez-Mata, D. Méndez-Sánchez, V. Gotor, V. Gotor Fernández, J. Mol. Catal. B: Enzym. 2015, 114, 31.
• [5] E.M. Anderson, K.M. Larsson, O. Kirk, Biocatal. Biotransform. 1998, 16, 181.
• [6] S. Schmidt, C. Scherkus, J. Muschiol, U. Menyes, T. Winkler, W. Hummel, H. Gröger, A. Liese, H.-G. Herz, U.T. Bornscheuer, Angew. Chem. Int. Ed. 2015, 54, 2784.
• [7] S.C. Lemoult, P.F. Richardson, S.M. Roberts, J. Chem. Soc., Perkin Trans. 1995, 1, 89.
• [8] A. Drożdż, A. Chrobok, Chem. Commun. 2016, 52, 1230.
• [9] A. Drożdż, U. Hanefeld, K. Szymańska, A. Jarzębski, A. Chrobok, Catal. Commun. 2016, 81, 37.
• [10] B.K. Pchelka, M. Gelo-Pujic, E. Guibé-Jampel, J. Chem. Soc. Perkin Trans. 1998, 1, nr 11, 2625.
• [11] M.Y. Ríos, E. Salazar, H.F. Olivo, Green Chem. 2007, 9, 459.
• [12] A.J. Kotlewska, F. van Rantwijk, R.A. Sheldon, I.W.C.E. Arends, Green Chem. 2011, 13, 2154.
• [13] G. Chávez, R. Hatti-Kaul, R.A. Sheldon. G. Mamo, J. Mol. Catal. B Enzym. 2013, 89, 67.
• [14] G. Chávez, J.A. Rasmussen, M. Janssen, G. Mamo, R. Hatti-Kaul, R.A. Sheldon, Top. Catal. 2014, 57, 349.
• [15] A. Drożdż, A. Chrobok, S. Baj, K. Szymańska, J. Mrowiec-Białoń, A. Jarzębski, Appl. Catal. A Gen. 2013, 467, 163.
• [16] M. Markiton, S. Boncel, D. Janas, A. Chrobok, ACS Sustain. Chem. Eng. 2017, 5, 1685.
• [17] E.M. Anderson, K.M. Larsson, O. Kirk, Biocatal. Biotransform. 1998, 16, 181.
• [18] O. Kirk, M. Würtz Christensen, Org. Process Res. Dev. 2002, 6, 446.
• [19] Zgł. pat. pol. P-422994 (2017).
• [20] D.R. Lide, J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, nr 35, 12862.
• [21] Cykloheksanon, Karta charakterystyki produktu, 2010, Merck KGaA.
• [22] SIDS Initial assessment report for SIAM 19, 2004
• [23] N.S. Osborne, H.F. Stimson, D.C. Ginnings, J. Res. Natl. Bur. Stand. 1939, 23, 238.

Uwagi

1. Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2019).

2. Opisane badania były wspierane przez Narodowe Centrum Badan i Rozwoju w ramach projektu INNOCHEM (nr POIR.01.02.00-00-00042/16), finansowanego ze środków Unii Europejskiej (Program Operacyjny Innowacyjny Rozwój).