Regularities of epoxidized alkyl oleates ring-opening reactions with alcohols, water and organic acids in the presence of commercial sulfonated resins as catalysts
Current paper deals with the use of sulfonated resins, distinguished by the porous structure (macroreticular Purolite CT275 and gel-type CU-2-8ChS), as solid acid catalysts for syntheses of perspective components of biolubricants via oxirane ring-opening reactions of fatty epoxides with water (hydro...
Gespeichert in:
| Datum: | 2024 |
|---|---|
| Hauptverfasser: | , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Ukrainisch Englisch |
| Veröffentlicht: |
V.P. Kukhar Institute of Bioorganic Chemistry and Petrochemistry of the National Academy of Sciences of Ukraine
2024
|
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://kataliz.org.ua/index.php/journal/article/view/112 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Catalysis and petrochemistry |
Institution
Catalysis and petrochemistry| _version_ | 1859471886325383168 |
|---|---|
| author | Davitadze, David Z. Konovalov, Sergiy V. |
| author_facet | Davitadze, David Z. Konovalov, Sergiy V. |
| author_sort | Davitadze, David Z. |
| baseUrl_str | |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2026-02-23T14:06:47Z |
| description | Current paper deals with the use of sulfonated resins, distinguished by the porous structure (macroreticular Purolite CT275 and gel-type CU-2-8ChS), as solid acid catalysts for syntheses of perspective components of biolubricants via oxirane ring-opening reactions of fatty epoxides with water (hydrolysis), ethanol and i-propanol (alkoxylation), and levulinic and oleic acids (acylation). Epoxidized ethyl and i-propyl oleates as ring opening substrates were synthesized from used cooking oil. Reactions were carried out in batch reactor for 3 h at 100 °C under stirring with epoxide: resin acid sides molar ratio 1 : 0.05. Reagent to epoxide ratio was 10 : 1 (alkoxylation, hydrolysis) or 1.5 : 1 (acylation). Products composition was determined by GC, conversion and selectivity were calculated. Number of side ring-opening reaction were revealed, main of which were isomerization to ketone and dimerization. General observation is that porous Purolite CT275 provides higher conversion, but facilitates side processes. Non-porous CU-2-8-CHs provided notably higher selectivity (up to 90 % for hydroxyl esters in ethoxylation), but with many-times slower conversion, especially in case of alkoxylation with secondary alcohol. In hydrolysis, water soaked cationites did not provide any conversion, while epoxide introduction first on catalyst made transformation possible. Acylation proceeded in a great extent without separate catalyst and was accompanied by dimerization, while isomerization was not observed. Gel-type resin provided only negligible growth of conversion and selectivity. Porous resin enhanced the conversion, but mainly by side reactions intensification. Cyclohexane as solvent facilitated slightly selective catalyst-free acylation, but with significant conversion drop. Purolite CT275 in ethyl levulinate media favored the ring opening of epoxide with ketone function, yielding ketal-type product. |
| first_indexed | 2026-03-12T15:49:39Z |
| format | Article |
| id | oai:katalizorgua:article-112 |
| institution | Catalysis and petrochemistry |
| keywords_txt_mv | keywords |
| language | Ukrainian English |
| last_indexed | 2026-03-12T15:49:39Z |
| publishDate | 2024 |
| publisher | V.P. Kukhar Institute of Bioorganic Chemistry and Petrochemistry of the National Academy of Sciences of Ukraine |
| record_format | ojs |
| spelling | oai:katalizorgua:article-1122026-02-23T14:06:47Z Regularities of epoxidized alkyl oleates ring-opening reactions with alcohols, water and organic acids in the presence of commercial sulfonated resins as catalysts Regularities of epoxidized alkyl oleates ring-opening reactions with alcohols, water and organic acids in the presence of commercial sulfonated resins as catalysts Davitadze, David Z. Konovalov, Sergiy V. fatty epoxide, oxirane ring-opening, sulfonated resins, solid acid catalyst, alkoxylation, hydrolysis, acylation, isomerization жирний епоксид, розкриття оксиранового циклу, сульфокатіоніти, твердий кислотний каталізатор, алкоксилювання, гідроліз, ацилювання, ізомеризація Current paper deals with the use of sulfonated resins, distinguished by the porous structure (macroreticular Purolite CT275 and gel-type CU-2-8ChS), as solid acid catalysts for syntheses of perspective components of biolubricants via oxirane ring-opening reactions of fatty epoxides with water (hydrolysis), ethanol and i-propanol (alkoxylation), and levulinic and oleic acids (acylation). Epoxidized ethyl and i-propyl oleates as ring opening substrates were synthesized from used cooking oil. Reactions were carried out in batch reactor for 3 h at 100 °C under stirring with epoxide: resin acid sides molar ratio 1 : 0.05. Reagent to epoxide ratio was 10 : 1 (alkoxylation, hydrolysis) or 1.5 : 1 (acylation). Products composition was determined by GC, conversion and selectivity were calculated. Number of side ring-opening reaction were revealed, main of which were isomerization to ketone and dimerization. General observation is that porous Purolite CT275 provides higher conversion, but facilitates side processes. Non-porous CU-2-8-CHs provided notably higher selectivity (up to 90 % for hydroxyl esters in ethoxylation), but with many-times slower conversion, especially in case of alkoxylation with secondary alcohol. In hydrolysis, water soaked cationites did not provide any conversion, while epoxide introduction first on catalyst made transformation possible. Acylation proceeded in a great extent without separate catalyst and was accompanied by dimerization, while isomerization was not observed. Gel-type resin provided only negligible growth of conversion and selectivity. Porous resin enhanced the conversion, but mainly by side reactions intensification. Cyclohexane as solvent facilitated slightly selective catalyst-free acylation, but with significant conversion drop. Purolite CT275 in ethyl levulinate media favored the ring opening of epoxide with ketone function, yielding ketal-type product. Стаття присвячена використанню сульфокатіонітів, що відрізняються за пористою структурою (макроретикулярний Purolite CT275 і гелевий КУ-2-8Чс), як твердих кислотних каталізаторів для синтезу перспективних біомаститльних компонентів шляхом розкриття оксиранових циклів жирних епоксидів  водою (гідроліз), етанолом та і-пропанолом (алкоксилювання), і левуліновою та олеїновою кислотами (ацилювання). Епоксидовані етил- та і-пропіл олеати як субстрати для реакцій розкриття оксиранів було синтезовано на основі використаної кулінареної олії. Реакції проводили в реакторі періодичної дії протягом 3 годин за 100 °C з перемішуванні, молярне співвідношення епоксид : кислотні центри каталізатора становило 1 : 0.05. Співвідношення реагент : епоксид становило 10 : 1 (алкоксилювання, гідроліз) або 1.5 : 1 (ацилювання). Склад продуктів визначали методом ГХ, розраховували конверсію та селективність. Виявлено ряд бічних реакцій розкриття кільця, основними з яких є ізомеризація до кетону та димеризація. Загальним спостереженням було те, що пористий Purolite CT275 забезпечує більш високу конверсію, але сприяє побічним процесам. Непористий CU-2-8-CHs забезпечував помітно вищу селективність (до 90 % для гідрокси етерів при етоксилюванні), але з у багато разів повільнішим перетворенням, особливо у випадку алкоксилювання вторинним спиртом. При гідролізі просочені водою катіоніти не забезпечили жодного перетворення, тоді як введення епоксиду спочатку на каталізаторі робило перетворення можливим. Ацилювання значною мірою протікало без окремого каталізатора і супроводжувалося димеризацією, а ізомеризації не спостерігалося. Катіоніт гелевого типу забезпечував лише зникомо мале зростання конверсії та селективності. Пористий катіоніт підвищував конверсію, але головним чином за рахунок інтенсифікації побічних реакцій. Циклогексан як розчинник дещо сприяв селективному ацилюванню без каталізатора, але зі значним зниженням конверсії. Purolite CT275 у середовищі етиллевулінату сприяв розкриттю епоксиду кето-групою левулінової кислоти з утворенням продукту типу кеталю. V.P. Kukhar Institute of Bioorganic Chemistry and Petrochemistry of the National Academy of Sciences of Ukraine 2024-12-10 Article Article application/pdf https://kataliz.org.ua/index.php/journal/article/view/112 10.15407/kataliz2024.35.072 Catalysis and petrochemistry; No. 35 (2024): Catalysis and petrochemistry; 72-90 Каталіз та нафтохімія; № 35 (2024): Каталіз та нафтохімія; 72-90 2707-5796 2412-4176 10.15407/kataliz2024.35 uk en https://kataliz.org.ua/index.php/journal/article/view/112/101 https://kataliz.org.ua/index.php/journal/article/view/112/102 Copyright (c) 2024 Catalysis and petrochemistry |
| spellingShingle | жирний епоксид розкриття оксиранового циклу сульфокатіоніти твердий кислотний каталізатор алкоксилювання гідроліз ацилювання ізомеризація Davitadze, David Z. Konovalov, Sergiy V. Regularities of epoxidized alkyl oleates ring-opening reactions with alcohols, water and organic acids in the presence of commercial sulfonated resins as catalysts |
| title | Regularities of epoxidized alkyl oleates ring-opening reactions with alcohols, water and organic acids in the presence of commercial sulfonated resins as catalysts |
| title_alt | Regularities of epoxidized alkyl oleates ring-opening reactions with alcohols, water and organic acids in the presence of commercial sulfonated resins as catalysts |
| title_full | Regularities of epoxidized alkyl oleates ring-opening reactions with alcohols, water and organic acids in the presence of commercial sulfonated resins as catalysts |
| title_fullStr | Regularities of epoxidized alkyl oleates ring-opening reactions with alcohols, water and organic acids in the presence of commercial sulfonated resins as catalysts |
| title_full_unstemmed | Regularities of epoxidized alkyl oleates ring-opening reactions with alcohols, water and organic acids in the presence of commercial sulfonated resins as catalysts |
| title_short | Regularities of epoxidized alkyl oleates ring-opening reactions with alcohols, water and organic acids in the presence of commercial sulfonated resins as catalysts |
| title_sort | regularities of epoxidized alkyl oleates ring-opening reactions with alcohols, water and organic acids in the presence of commercial sulfonated resins as catalysts |
| topic | жирний епоксид розкриття оксиранового циклу сульфокатіоніти твердий кислотний каталізатор алкоксилювання гідроліз ацилювання ізомеризація |
| topic_facet | fatty epoxide oxirane ring-opening sulfonated resins solid acid catalyst alkoxylation hydrolysis acylation isomerization жирний епоксид розкриття оксиранового циклу сульфокатіоніти твердий кислотний каталізатор алкоксилювання гідроліз ацилювання ізомеризація |
| url | https://kataliz.org.ua/index.php/journal/article/view/112 |
| work_keys_str_mv | AT davitadzedavidz regularitiesofepoxidizedalkyloleatesringopeningreactionswithalcoholswaterandorganicacidsinthepresenceofcommercialsulfonatedresinsascatalysts AT konovalovsergiyv regularitiesofepoxidizedalkyloleatesringopeningreactionswithalcoholswaterandorganicacidsinthepresenceofcommercialsulfonatedresinsascatalysts |