Ketalizace ethyl-Ketalizace ethyl-acetoacetátuacetoacetátu

Petr Jansa

vedoucí práce: Prof. Ing. Libor Červený, DrSc.konzultant: Ing. Eliška Leitmannová, Ph. D.

Cíl práceCíl práce

proč právě tyto látky žádané vonné vlastnosti široká oblast použití reakci lze vést s vysokým výtěžkem

příprava vonných látek vzniklých kondenzací acetoacetátů a glykolů

Ethyl-(2-methyl-1,3-dioxolan-2-yl)-acetát„Frukton“

silné ovocné aroma připomínající jablka

Ethyl-(2,4-dimethyl-1,3-dioxolan-2-yl)-acetát„Fraiston“

teplé ovocně-květinové aroma připomínající jahody

KetalizaceKetalizace reakce alkoholu s karbonylovou skupinou v kyselém

prostředí

rovnovážná reakce vedlejší produkt – voda

vhodné odvádění z reakční směsi posunutí rovnováhy směrem k produktům zabránění nežádoucímu rozkladu v kyselém

prostředí získání produktu ve vysokém výtěžku

Použití různých katalyzátorů organická kyselina (p-toluensulfonová, šťavelová,

aminosulfonová) zeolit (USY, Beta, ZSM-5) polykyseliny (fosfomolybdenová, wolframokřemičitá,

fosfowolframová) Lewisovy kyseliny (Al2(SO4)3, FeCl3) kyseliny na bázi kyseliny sírové (kyselina fluorosírová)

Možnost použití různých rozpouštědel cyklohexan, benzen, toluen

Použitý přebytek reagujícího glykolu acetoacetát : glykol = 1:1 – 1:2

Výsledky literární rešeršeVýsledky literární rešerše

Pracovní hypotézaPracovní hypotéza posunutí rovnováhy doprava

odvádění vody pomocí azeotropické destilace

aparatura s azeotropickým nástavcem

intenzivní míchání dvoufázová reakční směs

vstupní složení reakční směsi: 0,1 mol acetoacetátu 0,1 – 0,2 mol glykolu 40 ml rozpouštědla 0,025 g p-toluensulfonové kyseliny

GC – VARIAN 3800 kolona VA - 1 (délka 60 m, průměr 0,25 mm, síla filmu

0,25 m)

GC/MS – VARIAN 3800 (GC) + VARIAN SATURN 2000 (MS) kolona CP-Sil-8 (délka 30 m, průměr 0,25 mm, síla filmu

0,25m)

Použité analytické metodyPoužité analytické metody

Vlastní experimentální Vlastní experimentální prácepráce

vliv rozpouštědla – tvorba azeotropu cyklohexan (azeotrop: 8,5 hm.% voda, 91,5 hm.%

cyklohexan) toluen (azeotrop: 20,2 hm.% voda, 79,8 hm.%)

vliv přebytku glykolu v reakční směsi 1:1 1:1,5 1:2

vliv použitého acetoacetátu methyl-acetoacetát, ethyl-acetoacetát

vliv použitého glykolu ethylenglykol, 1,2-propylenglykol, 1,3-propylenglykol

Výsledky – vliv rozpouštědlaVýsledky – vliv rozpouštědla různé fyzikální vlastnosti rozpouštědel

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 20 40 60 80 100 120Reakční doba [min]

Ko

nce

ntr

ace

pro

du

ktu

[%

]

cyklohexan toluen

rozpouštědlo

bod varu

cyklohexan (○)

81 – 85 °C

toluen (□) 111 – 118 °C

složení azeotropu

voda uhlovodík

cyklohexan (○) 8,5 hm.% 91,5 hm.%

toluen (□) 20,2 hm.% 79,8 hm.%

Výsledky – vliv přebytku Výsledky – vliv přebytku glykoluglykolu

důležité pro posun rovnováhy významný parametr z ekonomického hlediska

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 10 20 30 40 50 60 70 80Reakční doba [min]

Ko

nce

trac

e p

rod

ukt

u [

%]

1:1 1:1,5 1:2

Výsledky – vliv druhu Výsledky – vliv druhu glykoluglykolu

vznik pěti- nebo šestičlenného cyklu

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 10 20 30 40 50 60 70 80

Reakční doba [min]

Ko

nce

trac

e p

rod

ukt

u [

%]

1,3-propylenglykol 1,2-propylenglykol ethylenglykol

ZávěrZávěr úspěšná preparace vonných látek

nejlepších výsledků bylo dosaženo při podmínkách:

poměr acetoacetát : glykol = 1:1,5 0,2 hm.% katalyzátoru na navážku acetoacetátu toluen jako rozpouštědlo

sledování vlivů ovlivňujících reakci tak, aby výsledky mohly být použity pro poloprovozní zkoušky

Připravená Připravená sloučeninasloučenina VýtěžekVýtěžek Čistota (GC)Čistota (GC)

Frukton 74,1 % 99,7 %

Fraiston 70,9 % 99,2 %

Děkuji za pozornostDěkuji za pozornost

Za pomoc při vypracování práce děkuji

Prof. Ing. Liboru Červenému, DrSc.Ing. Elišce Leitmannové, Ph. D.

Ing. Marii Křivsképanu Antonínu Marhoulovi