Epoxidace přírodních nenasycených látek

Abstract

Tato práce pojednává o epoxidaci nenasycených sloučenin přírodního původu za účelem přípravy prekurzorů pro polymerní chemii. Součástí teoretické části práce je literární rešerše na problematiku epoxidace látek z udržitelných zdrojů s důrazem kladeným na používání toxikologicky a environmentálně nezávadných chemikálií. Experimentální část se zabývá syntézou epoxidů tří látek ze skupiny terpenů, jimiž jsou limonen, citronellol a geraniol. Jako oxidant byl zvolen vodný peroxid vodíku a pro katalýzu byl používán polyoxometalát na bázi wolframu, také známý Venturellův komplex. V reakční směsi bylo vždy sledováno množství nezreagované látky, vzniklého epoxidu a jeho hydrolytického produktu – alkoholu. Na limonenu bylo nejdříve provedeno testování vlivu koncentrace katalyzátoru (0,25; 0,5 a 1 mol%), reakční teploty (15; 25 a 35 °C) a různého pH peroxidu (6; 7 a 8). Podmínky 0,5 mol% katalyzátoru, 25 °C a pH 7 poskytly vysokou konverzi (> 90 %) i selektivitu na epoxid po 5 h reakce. Obdobně byl epoxidován citronellol a geraniol ve formě esterů kyseliny octové. Citronellylacetát dosáhl po 4 h konverze 85 % a výtěžku 85 %. Geranylacetát dosáhl ve stejném čase konverze 80 % a výtěžku 64 %. Epoxidace limonenu byla ověřena také ve větším měřítku.This thesis deals with epoxidation of unsaturated substances of natural origin to prepare precursors for polymer chemistry. The theoretical part of the thesis includes a literature search on the topic of epoxidation of substances from sustainable sources with emphasis on the use of toxicologically and environmentally harmless chemicals. The experimental part deals with the synthesis of epoxides of three substances from the terpene group, namely limonene, citronellol and geraniol. Aqueous hydrogen peroxide was chosen as an oxidant and tungsten-based polyoxometalate, also known as Venturello complex, was used for catalysis. The amount of unreacted substance, epoxide and alcohol formed by subsequent hydrolysis was monitored in the reaction mixture. The effect of catalyst concentration (0.25, 0.5 and 1 %mol), reaction temperature (15, 25 and 35 °C) and varying peroxide pH (6, 7 and 8) was first tested on limonene. The conditions of 0.5 mol% catalyst, 25 °C and pH 7 gave high conversion (> 90%) as well as selectivity to epoxide after 5 h of reaction. Epoxidation of citronellol and geraniol in the form of acetic acid esters was carried out based on the results. Citronelllyl acetate reached 85% conversion and 85% yield after 4 h. Geranyl acetate reached 80% conversion and 64% yield in the same timeframe.