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ES2362891B1 - PROCEDURE FOR OBTAINING ACETALS THROUGH ACID CATALYSIS USING CARBON MATERIALS. - Google Patents

PROCEDURE FOR OBTAINING ACETALS THROUGH ACID CATALYSIS USING CARBON MATERIALS. Download PDF

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ES2362891B1
ES2362891B1 ES200902376A ES200902376A ES2362891B1 ES 2362891 B1 ES2362891 B1 ES 2362891B1 ES 200902376 A ES200902376 A ES 200902376A ES 200902376 A ES200902376 A ES 200902376A ES 2362891 B1 ES2362891 B1 ES 2362891B1
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ES
Spain
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catalyst
carbon
reaction
application
acid
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ES200902376A
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Spanish (es)
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ES2362891A1 (en
Inventor
Carlos Duran Del Valle
Elena Perez Mayoral
Fernando Dominguez Fernandez
Almudena Blanca Botet Jimenez
Manuel Alejandr Martinez Cañas
Delia Omenat Moran
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INST DEL CORCHO LA MADERA Y EL CARBON
INSTITUTO DEL CORCHO LA MADERA Y EL CARBON
Universidad Nacional de Educacion a Distancia UNED
Universidad de Extremadura
Original Assignee
INST DEL CORCHO LA MADERA Y EL CARBON
INSTITUTO DEL CORCHO LA MADERA Y EL CARBON
Universidad Nacional de Educacion a Distancia UNED
Universidad de Extremadura
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Publication date
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    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B32/00Carbon; Compounds thereof
    • C01B32/30Active carbon
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J21/00Catalysts comprising the elements, oxides, or hydroxides of magnesium, boron, aluminium, carbon, silicon, titanium, zirconium, or hafnium
    • B01J21/18Carbon
    • C01B31/08
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07BGENERAL METHODS OF ORGANIC CHEMISTRY; APPARATUS THEREFOR
    • C07B41/00Formation or introduction of functional groups containing oxygen
    • C07B41/04Formation or introduction of functional groups containing oxygen of ether, acetal or ketal groups

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  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)
  • Catalysts (AREA)

Abstract

Procedimiento para la obtención de acetales a partir de alcoholes y aldehídos por reacción con cetonas, usando como catalizador un carbón de carácter ácido, descrito en la patente española ES2275415. Los carbones usados corno catalizadores presentan la ventaja de poseer una elevada superficie específica, con la acidez adecuada para dar lugar a esta reacción evitando, en lo posible, la formación de subproductos.#El uso de catalizadores en la reacción de obtención de acetales disminuye el tiempo de reacción, permite llevar a cabo el proceso en condiciones suaves de temperatura, disminuyendo la producción de compuestos indeseados y, por lo tanto, el coste global del proceso. La principal novedad de este procedimiento es el uso de un catalizador novedoso, según se describe en la solicitud.Procedure for obtaining acetals from alcohols and aldehydes by reaction with ketones, using as a catalyst an acidic carbon, described in Spanish patent ES2275415. Coals used as catalysts have the advantage of having a high specific surface area, with the appropriate acidity to give rise to this reaction, avoiding, as far as possible, the formation of by-products. # The use of catalysts in the acetal obtaining reaction decreases the reaction time, allows the process to be carried out under mild temperature conditions, reducing the production of unwanted compounds and, therefore, the overall cost of the process. The main novelty of this procedure is the use of a novel catalyst, as described in the application.

Description

Procedimiento para la obtención de acetales mediante catálisis ácida usando materiales carbonosos. Procedure for obtaining acetals by acid catalysis using carbonaceous materials.

Sector de la técnica Technical sector

Esta invención pertenece al Sector de la Técnica “Química e Industria Química”, entendido como tal en su sentido más amplio, ya que incluye también la Farmacia y su Industria (síntesis de fármacos), Alimentos y su Industria (síntesis de aditivos alimentarios), Polímeros y su industria (los acetales son precursores de diversos plásticos), la Cosmética y su Industria (síntesis principalmente de fragancias y aromas) y la Ingeniería Química o Ingeniería de Procesos, esta última como la aplicación industrial de la Química. This invention belongs to the "Chemical and Chemical Industry" Technical Sector, understood as such in its broadest sense, since it also includes Pharmacy and its Industry (drug synthesis), Food and its Industry (food additive synthesis), Polymers and their industry (acetals are precursors of various plastics), Cosmetics and its Industry (synthesis mainly of fragrances and aromas) and Chemical Engineering or Process Engineering, the latter as the industrial application of Chemistry.

Campo técnico de la invención Technical Field of the Invention

En la presente invención se describe un procedimiento para la preparación de los compuestos de Fórmula General A que se indica a continuación: In the present invention a process for the preparation of the compounds of General Formula A described below is described:

en donde, where,

R1,R3 yR4 pueden ser cadenas hidrocarbonadas lineales o ramificadas, conteniendo grupos aromáticos o alifáticos, insaturados o no, o ambos, conteniendo o no heteroátomos como por ejemplo N y/o O. R1, R3 and R4 can be linear or branched hydrocarbon chains, containing aromatic or aliphatic groups, unsaturated or not, or both, containing or not heteroatoms such as N and / or O.

R1-R3 oR3-R4 pueden ser cadenas hidrocarbonadas, lineales o ramificadas, conteniendo grupos aromáticos o alifáticos, insaturados o no, conteniendo o no heteroátomos como por ejemplo N y/o O. R1-R3 or R3-R4 can be hydrocarbon chains, linear or branched, containing aromatic or aliphatic groups, unsaturated or not, containing or not heteroatoms such as N and / or O.

R2 pueden tener el mismo significado que R1 (en el caso de cetonas), o bien ser un átomo de hidrógeno (en el caso de aldehídos. R2 may have the same meaning as R1 (in the case of ketones), or be a hydrogen atom (in the case of aldehydes.

Estado de la técnica State of the art

La obtención de acetales mediante catálisis ácida es suficientemente conocida como para aparecer en libros de texto de Química Orgánica (P. G. M. Wuts, T. W. Greene (2007) In: Greene’s protective groups in organic synthesis, 4th ed. Wiley, New Jersey, Ch. 4, p 431 y otros). La reacción se realiza en ausencia de agua, ya que ésta podría reaccionar en lugar del alcohol, dando lugar a los correspondientes hidratos del compuesto carbonílico empleado, en algunos casos considerados como productos no deseados. El proceso consiste en la reacción entre una molécula de un compuesto carbonílico, aldehído o cetona, con una molécula de alcohol para obtener el hemiacetal (figura 1), que generalmente reacciona con otra molécula de alcohol para dar lugar al acetal (figura 1). Obtaining acetals by acid catalysis is sufficiently known to appear in Organic Chemistry textbooks (PGM Wuts, TW Greene (2007) In: Greene's protective groups in organic synthesis, 4th ed. Wiley, New Jersey, Ch. 4, p 431 and others). The reaction is carried out in the absence of water, since this could react instead of alcohol, giving rise to the corresponding hydrates of the carbonyl compound used, in some cases considered as unwanted products. The process involves the reaction between a molecule of a carbonyl compound, aldehyde or ketone, with a molecule of alcohol to obtain the hemiacetal (Figure 1), which generally reacts with another molecule of alcohol to give rise to the acetal (Figure 1).

Para que la reacción se complete en un tiempoyaun coste energético razonable, es necesaria la presencia de un catalizador ácido. No pueden emplearse catalizadores que necesiten disolverse en agua ya que esta, como se ha comentado anteriormente, interfiere en la reacción conduciendo, de nuevo, a la formación de los productos de partida For the reaction to be completed in a reasonable time and energy cost, the presence of an acid catalyst is necessary. Catalysts that need to dissolve in water cannot be used since this, as mentioned above, interferes with the reaction leading, again, to the formation of the starting products

o a productos no deseados, máxime cuando esta se encuentra en cantidades significativas. Por ello, los catalizadores que se emplean en este proceso son, en general, solubles en disolventes orgánicos (por ejemplo, ácido clorhídrico seco en etanol absoluto). También se pueden emplear catalizadores heterogéneos, sólidos, (E. Pérez-Mayoral, R. M. Martín-Aranda, A. J. López-Peinado, P. Ballesteros, A. Zukal, J. ˇor unwanted products, especially when it is in significant quantities. Therefore, the catalysts used in this process are, in general, soluble in organic solvents (for example, dry hydrochloric acid in absolute ethanol). Heterogeneous, solid catalysts can also be used (E. Pérez-Mayoral, R. M. Martín-Aranda, A. J. López-Peinado, P. Ballesteros, A. Zukal, J. ˇ

Cejka, Green Synthesis of Acetals/Ketals: Efficient Solvent-Free Process for the Carbonyl/Hydroxyl Group Protection Catalyzed by SBA-15 Materials, Top. Catal. 52 (2009) 148-152; S. B. Umbarkar, T. V. Kotbagi, A. V. Biradar, R. Pasricha, J. Chanale, M. K. Dongare, A.-S. Mamede, Cejka, Green Synthesis of Acetals / Ketals: Ef fi cient Solvent-Free Process for the Carbonyl / Hydroxyl Group Protection Catalyzed by SBA-15 Materials, Top. Catal. 52 (2009) 148-152; S. B. Umbarkar, T. V. Kotbagi, A. V. Biradar, R. Pasricha, J. Chanale, M. K. Dongare, A.-S. Mamede,

C. Lancelot, E. Payen, Acetalization of glycerol using mesoporous MoO3/SiO2 solid acid catalyst, J. Mol. Catal. A: Chem. 310 (2009) 150-158; M. W. C. Robinson, A. E. Graham, Mesoporous aluminosilicate promoted protection and deprotection of carbonyl compounds, Tetrahedron Lett. 48 (2007) 4727-4731; W. Otani, K. Kinbara, Q. Zhang, K. Ariga, T. Aida, Catalysis of a Peptidic Micellar Assembly Covalently Immobilized within Mesoporous Silica Channels: Importance of Amphiphilic Spatial Design, Chem. Eur. J. 13 (2007) 1731-1736; B. Thomas, S. Prathapan, S. Sugunan, Synthesis of dimethyl acetal of ketones: design of solid acid catalysts for one-pot acetalization reaction, Micropor. Mesopor. Mater. 80 (2005) 65-72; K.-i. Shimizu, E. Hayashi, T. Hatamachi, T. Kodama, Y. Kitayama, SO3Hfunctionalized silica for acetalization of carbonyl compounds with methanol and tetrahydropyranylation of alcohols, Tetrahedron Lett. 45 (2004) 5135-5138; S.-J. Ji, L. Wu, Acetalization of carbonyl compounds catalyzed by polymerbound metal complexes, Journal of Molecular Catalysis A: Chemical 202 (2003) 41-46; T. Kawabata, T. Mizugaki, C. Lancelot, E. Payen, Acetalization of glycerol using mesoporous MoO3 / SiO2 solid acid catalyst, J. Mol. Catal. A: Chem. 310 (2009) 150-158; M. W. C. Robinson, A. E. Graham, Mesoporous aluminosilicate promoted protection and deprotection of carbonyl compounds, Tetrahedron Lett. 48 (2007) 4727-4731; W. Otani, K. Kinbara, Q. Zhang, K. Ariga, T. Aida, Catalysis of a Peptidic Micellar Assembly Covalently Immobilized within Mesoporous Silica Channels: Importance of Amphiphilic Spatial Design, Chem. Eur. J. 13 (2007) 1731 -1736; B. Thomas, S. Prathapan, S. Sugunan, Synthesis of dimethyl acetal of ketones: design of solid acid catalysts for one-pot acetalization reaction, Micropor. Mesopor. Mater. 80 (2005) 65-72; K.-i. Shimizu, E. Hayashi, T. Hatamachi, T. Kodama, Y. Kitayama, SO3 Functionalized silica for acetalization of carbonyl compounds with methanol and tetrahydropyranylation of alcohols, Tetrahedron Lett. 45 (2004) 5135-5138; S.-J. Ji, L. Wu, Acetalization of carbonyl compounds catalyzed by polymerbound metal complexes, Journal of Molecular Catalysis A: Chemical 202 (2003) 41-46; T. Kawabata, T. Mizugaki,

K. Ebitani, K. Kaneda, Highly efficient heterogeneous acetalization of carbonyl compounds catalyzed by a titanium cation-exchanged montmorillonite, Tetrahedron Lett. 42 (2001) 8329-8332; S. Porwanski, P. Salanski, N. Panaud, G. Descotes, A. Bouchu, Y. Queneau, Regioselectivity in acid-or base-catalysed acetalation of sucrose: selection of [OH2, OH-3] or [OH-4, OH-6] diols, Top. Catal. 13 (2000) 335-338, entre otros) ya que estos no necesitan disolverse para actuar. K. Ebitani, K. Kaneda, Highly efficient heterogeneous acetalization of carbonyl compounds catalyzed by a titanium cation-exchanged montmorillonite, Tetrahedron Lett. 42 (2001) 8329-8332; S. Porwanski, P. Salanski, N. Panaud, G. Descotes, A. Bouchu, Y. Queneau, Regioselectivity in acid-or base-catalysed acetalation of sucrose: selection of [OH2, OH-3] or [OH-4 , OH-6] diols, Top. Catal. 13 (2000) 335-338, among others) since they do not need to dissolve to act.

Los catalizadores heterogéneos presentan varias ventajas sobre los catalizadores homogéneos (disueltos), por lo que son los más empleados en los procesos industriales: Heterogeneous catalysts have several advantages over homogeneous (dissolved) catalysts, so they are the most used in industrial processes:

--
facilidad de separación de los reactivos y productos; el catalizador se encuentra en fase sólida por lo que se puede separar fácilmente mediante una simple etapa de filtración (catalizador en fase sólida, diferente de la fase líquida o gaseosa más habitual en los productos finales). ease of separation of reagents and products; The catalyst is in the solid phase, so it can be easily separated by a simple filtration stage (solid phase catalyst, different from the most common liquid or gas phase in the final products).

--
mayor robustez, soportando rangos superiores de temperatura y presión. greater robustness, supporting higher ranges of temperature and pressure.

--
menor capacidad corrosiva; esto permite una mayor duración de los equipos en la industria. less corrosive capacity; This allows a longer duration of equipment in the industry.

--
menor toxicidad, ya que la mayor parte de ellos son inocuos en contacto con la piel y no volátiles, lo cual permite cumplir fácilmente la normativa vigente de seguridad de uso. Less toxicity, since most of them are harmless in contact with the skin and not volatile, which allows to easily comply with current regulations on safety of use.

--
posibilidad de reutilización del mismo catalizador, lo que supone un ahorro de coste y en muchos casos de tiempo de operación. possibility of reusing the same catalyst, which means cost savings and in many cases of operating time.

La actividad de un catalizador debe ser la adecuada para la reacción a catalizar. Una actividad baja da lugar a un rendimiento escaso, lo que se traduce en baja rentabilidad económica o tiempos de producción elevados. Por el contrario, una actividad muy elevada da lugar a la producción de reacciones no deseadas y con ello a la contaminación del compuesto deseado con subproductos de la reacción. Esto es especialmente importante en esta reacción, ya que los acetales y hemiacetales son sensibles a los medios ácidos. Por esta razón, el grado de acidez del catalizador debe de ser cuidadosamente controlado. The activity of a catalyst must be adequate for the reaction to be catalyzed. Low activity results in poor performance, which translates into low economic profitability or high production times. On the contrary, a very high activity results in the production of undesired reactions and thereby contamination of the desired compound with reaction byproducts. This is especially important in this reaction, since acetals and hemiacetals are sensitive to acidic media. For this reason, the degree of acidity of the catalyst must be carefully controlled.

Otro aspecto a tener en cuenta es la producción de agua como subproducto de reacción (figura 1). Al tratarse de un proceso en equilibrio, la presencia de agua en el medio de reacción puede desplazar el equilibrio hacia la formación de reactivos, llegando a un estado estacionario que impide conseguir mejores rendimientos. Si la situación de equilibrio no es la deseada, es posible recurrir a diversas estrategias para eliminar dicho compuesto (agua). Una de estas estrategias es la destilación continua por formación de un azeótropo. Otra, la utilización de compuestos que pueden actuar como reactivos y a la vez como desecantes, como por ejemplo el ortoformiato de trialquilo, en el caso de acetales acíclicos, que eliminen el agua del medio de reacción. Estas modificaciones del proceso son distintas metodologías que no afectan a las reivindicaciones aquí planteadas. Another aspect to consider is the production of water as a reaction byproduct (Figure 1). Being a process in equilibrium, the presence of water in the reaction medium can shift the equilibrium towards the formation of reagents, reaching a steady state that prevents better yields. If the equilibrium situation is not the desired one, it is possible to resort to various strategies to eliminate said compound (water). One of these strategies is the continuous distillation by formation of an azeotrope. Another, the use of compounds that can act as reagents and at the same time as desiccants, such as trialkyl orthoformate, in the case of acyclic acetals, which remove water from the reaction medium. These process modifications are different methodologies that do not affect the claims presented here.

En algún procedimiento descrito se ha empleado carbón activado en la reacción de obtención de acetales, pero nunca usado como catalizador sino como adsorbente de agua y subproductos. Un carbón activado que no se haya preparado para que tenga propiedades ácidas no actuará adecuadamente como catalizador en esta reacción. In some process described, activated carbon has been used in the acetal obtaining reaction, but never used as a catalyst but as an adsorbent of water and by-products. An activated carbon that has not been prepared to have acidic properties will not adequately act as a catalyst in this reaction.

Descripción detallada de la invención Detailed description of the invention

La presente invención consiste en la descripción de un procedimiento sintético para la reacción entre un compuesto que contenga un grupo carbonílico (aldehídos y/o cetonas) y un alcohol. La proporción molar entre ambos compuestos puede ser 1:1 (recomendable para la obtención acetales mixtos, es decir, aquellos acetales formados por reacción intramolecular con un grupo hidroxilo presente en aldehídos y/o cetonas de partida y el correspondiente alcohol o que formen parte de un ciclo), 1:2 (idónea para la obtención de acetales simétricos) o superior a esta última si razones técnicas, en función de los reactivos empleados y las condiciones utilizadas, así lo indican. Además de estos compuestos se añade un catalizador ácido en cantidades que pueden variar desde el 0,1 al 20% de la masa de los reactivos. Este catalizador, en nuestro caso, es un carbón preparado a partir de un material carbonoso (carbón mineral, carbón vegetal, carbón activado u otros) por tratamiento con ácido sulfúrico, que posee más de un 40% en peso de carbono, entre un 0.5 y un 15% en peso de azufre, oxígeno en una cantidad que sea al menos un 150% en peso del contenido de azufre y cantidades variables de hidrógeno, nitrógeno u otros elementos minoritarios. Este carbón puede tener forma de monolitos, polvo, gránulos, fibras, telas u otras. El uso de este catalizador en esta reacción es la principal novedad de esta invención. The present invention consists in the description of a synthetic process for the reaction between a compound containing a carbonyl group (aldehydes and / or ketones) and an alcohol. The molar ratio between both compounds can be 1: 1 (recommended for obtaining mixed acetals, that is, those acetals formed by intramolecular reaction with a hydroxyl group present in starting aldehydes and / or ketones and the corresponding alcohol or forming part of one cycle), 1: 2 (suitable for obtaining symmetric acetals) or higher than the latter if technical reasons, depending on the reagents used and the conditions used, indicate this. In addition to these compounds an acid catalyst is added in amounts that can vary from 0.1 to 20% of the reagent mass. This catalyst, in our case, is a carbon prepared from a carbonaceous material (mineral coal, charcoal, activated carbon or others) by treatment with sulfuric acid, which has more than 40% by weight of carbon, between 0.5 and 15% by weight of sulfur, oxygen in an amount that is at least 150% by weight of the sulfur content and varying amounts of hydrogen, nitrogen or other minor elements. This carbon can be in the form of monoliths, dust, granules, fibers, fabrics or others. The use of this catalyst in this reaction is the main novelty of this invention.

La reacción se lleva a cabo, generalmente, en un rango de temperaturas entre 0ºC y 300ºC, dependiendo de la reactividad de los compuestos empleados. La reacción puede llevarse a cabo en presencia de un disolvente diferente a los reactivos empleados o realizarse solamente con dichos reactivos pudiéndose emplear métodos para eliminar el agua y otros subproductos formados, o no. La reacción se mantiene en las condiciones que se describen hasta que se considera que ha llegado al equilibrio, se ha completado la reacción, o bien el rendimiento obtenido es satisfactorio. The reaction is generally carried out in a temperature range between 0 ° C and 300 ° C, depending on the reactivity of the compounds employed. The reaction can be carried out in the presence of a solvent other than the reagents used or carried out only with said reagents, methods can be used to remove water and other by-products formed, or not. The reaction is maintained under the conditions described until it is considered that it has reached equilibrium, the reaction has been completed, or the yield obtained is satisfactory.

En la figura siguiente (figura 1) se representa, de forma general, un esquema de la reacción empleada en donde R3 =R4. En la primera etapa de la reacción (primera línea de la figura) se representa la obtención del hemiacetal. En la segunda etapa de la reacción, dicho hemiacetal reacciona con otra molécula de alcohol para dar lugar al acetal. En ambas etapas se emplea el catalizador anteriormente citado. The following figure (Figure 1) shows, in general, a scheme of the reaction used where R3 = R4. In the first stage of the reaction (first line of the fi gure), the hemiacetal is obtained. In the second stage of the reaction, said hemiacetal reacts with another molecule of alcohol to give rise to acetal. In both stages the above-mentioned catalyst is used.

Modos de realización de la invención Embodiments of the invention

A continuación se describen algunos ejemplos de realización de la invención. Some examples of embodiment of the invention are described below.

Ejemplo 1 Example 1

A una mezcla de 1 mol de ciclohexanona y 2 moles de metanol se le añade un 2% en masa del catalizador citado. La mezcla se calienta a 60ºC y se mantiene con agitación durante 30 minutos. To a mixture of 1 mol of cyclohexanone and 2 moles of methanol is added 2% by mass of the catalyst mentioned. The mixture is heated to 60 ° C and kept under stirring for 30 minutes.

Ejemplo 2 Example 2

A una mezcla de 1 mol de ciclohexanona cony4moles de butanol se le añade un 1% en masa del catalizador citado. La mezcla se calienta hasta que comienza a destilar el azeótropo agua/butanol, y se mantiene así durante 4 horas. El rendimiento que se obtiene es mayor que en ausencia de destilación. To a mixture of 1 mol of cyclohexanone with 4 mmol of butanol is added 1% by mass of the catalyst mentioned. The mixture is heated until the water / butanol azeotrope begins to distill, and is maintained for 4 hours. The yield obtained is greater than in the absence of distillation.

Ejemplo 3 Example 3

A una mezcla de 1 mol de benzaldehído con 4 moles de etanol se le añade un 2% en masa del catalizador citado. La mezcla se calienta a 60ºC y se mantiene en agitación durante 30 minutos. To a mixture of 1 mol of benzaldehyde with 4 moles of ethanol is added 2% by mass of the catalyst mentioned. The mixture is heated to 60 ° C and kept under stirring for 30 minutes.

Ejemplo 4 Example 4

A una mezcla de 1 mol de benzaldehído con 4 moles de etanol y 3 moles de ortoformiato de trietilo, empleado tanto como reactivo como desecante, se le añade un 2% en masa del catalizador citado. La mezcla se calienta a 60ºC y se mantiene en agitación durante 30 minutos. El rendimiento que se obtiene es mayor que en ausencia de ortoformiato de trietilo. To a mixture of 1 mol of benzaldehyde with 4 moles of ethanol and 3 moles of triethyl orthoformate, used both as a reagent and desiccant, 2% by mass of the said catalyst is added. The mixture is heated to 60 ° C and kept under stirring for 30 minutes. The yield obtained is greater than in the absence of triethyl orthoformate.

Aplicación industrial Industrial application

Al emplear un catalizador sólido, su modo de aplicación es el típico de la catálisis heterogénea. En caso de realizar las reacciones catalizadas en fase líquida, basta con mezclar el catalizador con los reactivos de partida. Esto puede realizarse bien de forma discontinua, filtrando el catalizador al terminar la reacción para separarlo y después volverlo a emplear, o bien de forma continua, haciendo pasar una corriente de los reactivos por un lecho inmovilizado del catalizador, renovando éste cuando se considere que ha perdido su actividad. En las reacciones en fase gaseosa es recomendable realizar la reacción haciendo pasar una corriente gaseosa de los reactivos por un lecho inmovilizado del catalizador. By using a solid catalyst, its mode of application is typical of heterogeneous catalysis. If the catalyzed reactions are carried out in the liquid phase, it is enough to mix the catalyst with the starting reagents. This can be done either discontinuously, filtering the catalyst at the end of the reaction to separate it and then reusing it, or continuously, by passing a stream of the reagents through an immobilized bed of the catalyst, renewing it when it is considered that He lost his activity. In the gas phase reactions it is advisable to carry out the reaction by passing a gaseous stream of the reagents through an immobilized bed of the catalyst.

Otros documentos Other documents

1. Patente española ES2275415 (nº solicitud 200501605). 1. Spanish patent ES2275415 (application no. 200501605).

Claims (4)

REIVINDICACIONES 1. Procedimiento para la obtención de acetales a partir de aldehídos y/o cetonas por reacción con alcoholes, usando como catalizador un carbón de carácter ácido. Dicho catalizador, en cuya preparación se ha utilizado ácido sulfúrico, posee más de un 40% en peso de carbono, entre un 0.5 y un 15% en peso de azufre, oxígeno en una cantidad que sea al menos un 150% en peso del contenido de azufre y cantidades variables de hidrógeno, nitrógeno u otros elementos minoritarios. 1. Procedure for obtaining acetals from aldehydes and / or ketones by reaction with alcohols, using as a catalyst an acidic carbon. Said catalyst, in whose preparation sulfuric acid has been used, has more than 40% by weight of carbon, between 0.5 and 15% by weight of sulfur, oxygen in an amount that is at least 150% by weight of the content. of sulfur and varying amounts of hydrogen, nitrogen or other minor elements. El procedimiento para la obtención de acetales que se reivindica se caracteriza: The procedure for obtaining acetals claimed is characterized: a) Porque puede realizarse a temperaturas desde 0 hasta 300ºC, con agitación o en su ausencia de la misma, en continuo o discontinuo y a presiones desde 0,1 hasta 1000 atm. a) Because it can be performed at temperatures from 0 to 300 ° C, with stirring or in its absence, in continuous or discontinuous and at pressures from 0.1 to 1000 atm. b) Porque la duración del procedimiento comprende hasta que se considera que ha llegado al equilibrio, se ha completado la reacción, o bien el rendimiento obtenido es satisfactorio. b) Because the duration of the procedure includes until it is considered that it has reached equilibrium, the reaction has been completed, or the yield obtained is satisfactory. c) Por el empleo de un catalizador ácido de naturaleza carbonosa, preparado a partir de un material carbonoso y ácido sulfúrico según se ha descrito en el preámbulo de la presente reivindicación. c) By the use of an acid catalyst of a carbonaceous nature, prepared from a carbonaceous material and sulfuric acid as described in the preamble of the present claim. 2. Procedimiento, según la reivindicación 1, comprende: 2. Method according to claim 1, comprises: a) El uso de cetonas, aldehídos y alcoholes, según se describe en la invención, así como de sus precursores. a) The use of ketones, aldehydes and alcohols, as described in the invention, as well as their precursors. b) El uso como catalizador de cualquier material carbonoso independientemente de su forma, tamaño o composición, cuyas características se han descrito en la reivindicación 1. b) The use as catalyst of any carbonaceous material regardless of its shape, size or composition, the characteristics of which have been described in claim 1. OFICINA ESPAÑOLA DE PATENTES Y MARCAS SPANISH OFFICE OF THE PATENTS AND BRAND N.º solicitud: 200902376 Application no .: 200902376 ESPAÑA SPAIN Fecha de presentación de la solicitud: 22.12.2009 Date of submission of the application: 22.12.2009 Fecha de prioridad: Priority Date: INFORME SOBRE EL ESTADO DE LA TECNICA REPORT ON THE STATE OF THE TECHNIQUE 51 Int. Cl. : Ver Hoja Adicional 51 Int. Cl.: See Additional Sheet DOCUMENTOS RELEVANTES RELEVANT DOCUMENTS
Categoría Category
Documentos citados Reivindicaciones afectadas Documents cited Claims Affected
A TO
MARTÍN-ARANDA, R. M. et al. "Acid activated Carbon for the acetalization of carbonylic compounds". Poster, 23nd Biennal Conference of Carbon, Julio 1997. American Carbon Society. Pennsylvania (USA). Ver Experimental. 1,2 MARTÍN-ARANDA, R. M. et al. "Acid activated Carbon for the acetalization of carbonylic compounds". Poster, 23nd Biennial Conference of Carbon, July 1997. American Carbon Society. Pennsylvania (USA). See Experimental. 1.2
A TO
YANG, S. et al. "Synthesis of acetals and ketals catalyzed by tungstosilicic acid supported on carbon active carbon". Journal of Zhejiang University Science B, 2005, Vol. 5, N. 6, páginas 373-377. Ver Resumen y Experimental. 1,2 YANG, S. et al. "Synthesis of acetals and ketals catalyzed by tungstosilicic acid supported on carbon active carbon". Journal of Zhejiang University Science B, 2005, Vol. 5, N. 6, pages 373-377. See Summary and Experimental. 1.2
A TO
ES 2275415 A1 (UNED & UNIVERSIDAD DE EXTREMADURA) 01.06.2007, reivindicaciones 1-4. 1,2 EN 2275415 A1 (UNED & UNIVERSITY OF EXTREMADURA) 01.06.2007, claims 1-4. 1.2
A TO
US 20040024260 A1 (DEGUSSA AG) 05.02.2004, página 2, párrafos 14-19,26-29. 1,2 US 20040024260 A1 (DEGUSSA AG) 05.02.2004, page 2, paragraphs 14-19,26-29. 1.2
A TO
US 5917059 A (BASF AKTIENGESELLSCHAFT) 29.06.1999, columna 3, líneas 33-36. 1,2 US 5917059 A (BASF AKTIENGESELLSCHAFT) 29.06.1999, column 3, lines 33-36. 1.2
A TO
RABINDRAN J. & PANDURANGAN, A. "Al-MCM-41 as an efficient heterogeneous catalyst in the acetalization of cyclohexanone with methanol, ethylene glycol and pentaerythiol". Journal of Molecular Catalysis A: Chemical, 2006, Vol. 256, páginas 184-192. Ver resumen. 1,2 RABINDRAN J. & PANDURANGAN, A. "Al-MCM-41 as an efficient heterogeneous catalyst in the acetalization of cyclohexanone with methanol, ethylene glycol and pentaerythiol". Journal of Molecular Catalysis A: Chemical, 2006, Vol. 256, pages 184-192. See summary. 1.2
Categoría de los documentos citados X: de particular relevancia Y: de particular relevancia combinado con otro/s de la misma categoría A: refleja el estado de la técnica O: referido a divulgación no escrita P: publicado entre la fecha de prioridad y la de presentación de la solicitud E: documento anterior, pero publicado después de la fecha de presentación de la solicitud Category of the documents cited X: of particular relevance Y: of particular relevance combined with other / s of the same category A: reflects the state of the art O: refers to unwritten disclosure P: published between the priority date and the date of priority submission of the application E: previous document, but published after the date of submission of the application
El presente informe ha sido realizado • para todas las reivindicaciones • para las reivindicaciones nº: This report has been prepared • for all claims • for claims no:
Fecha de realización del informe 18.02.2011 Date of realization of the report 18.02.2011
Examinador N. Martín Laso Página 1/4 Examiner N. Martín Laso Page 1/4
INFORME DEL ESTADO DE LA TÉCNICA REPORT OF THE STATE OF THE TECHNIQUE Nº de solicitud: 200902376 Application number: 200902376 CLASIFICACIÓN OBJETO DE LA SOLICITUD C07B41/04 (01.01.2006) CLASSIFICATION OBJECT OF THE APPLICATION C07B41 / 04 (01.01.2006) C01B31/08 (01.01.2006) B01J21/18 (01.01.2006) Documentación mínima buscada (sistema de clasificación seguido de los símbolos de clasificación) C01B31 / 08 (01.01.2006) B01J21 / 18 (01.01.2006) Minimum documentation sought (classification system followed by classification symbols) C07B, C01B, B01J C07B, C01B, B01J Bases de datos electrónicas consultadas durante la búsqueda (nombre de la base de datos y, si es posible, términos de búsqueda utilizados) INVENES, EPODOC, WPI, NPL, XPESP, CAS. Electronic databases consulted during the search (name of the database and, if possible, terms of search used) INVENES, EPODOC, WPI, NPL, XPESP, CAS. Informe del Estado de la Técnica Página 2/4 State of the Art Report Page 2/4 OPINIÓN ESCRITA  WRITTEN OPINION Nº de solicitud: 200902376 Application number: 200902376 Fecha de Realización de la Opinión Escrita: 18.02.2011 Date of Completion of Written Opinion: 02.28.2011 Declaración Statement
Novedad (Art. 6.1 LP 11/1986) Novelty (Art. 6.1 LP 11/1986)
Reivindicaciones Reivindicaciones 1 y 2 SI NO Claims Claims 1 and 2 IF NOT
Actividad inventiva (Art. 8.1 LP11/1986) Inventive activity (Art. 8.1 LP11 / 1986)
Reivindicaciones Reivindicaciones 1 y 2 SI NO Claims Claims 1 and 2 IF NOT
Se considera que la solicitud cumple con el requisito de aplicación industrial. Este requisito fue evaluado durante la fase de examen formal y técnico de la solicitud (Artículo 31.2 Ley 11/1986). The application is considered to comply with the industrial application requirement. This requirement was evaluated during the formal and technical examination phase of the application (Article 31.2 Law 11/1986). Base de la Opinión.-  Opinion Base.- La presente opinión se ha realizado sobre la base de la solicitud de patente tal y como se publica. This opinion has been made on the basis of the patent application as published. Informe del Estado de la Técnica Página 3/4 State of the Art Report Page 3/4 OPINIÓN ESCRITA  WRITTEN OPINION Nº de solicitud: 200902376 Application number: 200902376 1. Documentos considerados.-1. Documents considered.- A continuación se relacionan los documentos pertenecientes al estado de la técnica tomados en consideración para la realización de esta opinión. The documents belonging to the state of the art taken into consideration for the realization of this opinion are listed below.
Documento Document
Número Publicación o Identificación Fecha Publicación Publication or Identification Number publication date
D01 D01
MARTÍN-ARANDA, R. M. et al. "Acid activated carbon for the acetalization of carbonylic compounds". Poster, 23nd Biennal Conference of Carbon, Julio 1997. American Carbon Society. Pennsylvania (USA). 1997 MARTÍN-ARANDA, R. M. et al. "Acid activated carbon for the acetalization of carbonylic compounds". Poster, 23nd Biennial Conference of Carbon, July 1997. American Carbon Society. Pennsylvania (USA). 1997
D02 D02
YANG, S. et al. "Synthesis of acetals and ketals catalyzed by tungstosilicic acid supported on carbon active carbon". Journal of Zhejiang University Science B, 2005, Vol. 5, N. 6, páginas 373-377. 10.04.2005 YANG, S. et al. "Synthesis of acetals and ketals catalyzed by tungstosilicic acid supported on carbon active carbon". Journal of Zhejiang University Science B, 2005, Vol. 5, N. 6, pages 373-377. 04.10.2005
D03 D03
ES 2275415 A1 (UNED & UNIVERSIDAD DE EXTREMADURA) 01.06.2007 ES 2275415 A1 (UNED & UNIVERSITY OF EXTREMADURA) 01.06.2007
D04 D04
US 20040024260 A1 (DEGUSSA AG) 05.02.2004 US 20040024260 A1 (DEGUSSA AG) 05.02.2004
D05 D05
US 5917059 A (BASF AKTIENGESELLSCHAFT) 29.06.1999 US 5917059 A (BASF AKTIENGESELLSCHAFT) 06/29/1999
D06 D06
RABINDRAN J. & PANDURANGAN, A. "Al-MCM-41 as an efficient heterogeneous catalyst in the acetalization of cyclohexanone with methanol, ethylene glycol and pentaerythiol". Journal of Molecular Catalysis A: Chemical, 2006, Vol. 256, páginas 184-192. RABINDRAN J. & PANDURANGAN, A. "Al-MCM-41 as an efficient heterogeneous catalyst in the acetalization of cyclohexanone with methanol, ethylene glycol and pentaerythiol". Journal of Molecular Catalysis A: Chemical, 2006, Vol. 256, pages 184-192.
2. Declaración motivada según los artículos 29.6 y 29.7 del Reglamento de ejecución de la Ley 11/1986, de 20 de marzo, de Patentes sobre la novedad y la actividad inventiva; citas y explicaciones en apoyo de esta declaración 2. Statement motivated according to articles 29.6 and 29.7 of the Regulations for the execution of Law 11/1986, of March 20, on Patents on novelty and inventive activity; quotes and explanations in support of this statement La solicitud se refiere a un procedimiento para la obtención de acetales a partir de aldehídos y/o cetonas por reacción con alcoholes, usando como catalizador un carbón de carácter ácido en cuya preparación se ha utilizado ácido sulfúrico. The application refers to a process for obtaining acetals from aldehydes and / or ketones by reaction with alcohols, using as a catalyst an acidic carbon in whose preparation sulfuric acid has been used. El documento D01 divulga un procedimiento para la obtención de acetales a partir de aldehídos por reacción con alcoholes en el que se emplea como catalizador un carbón activado de carácter ácido en cuya preparación se ha utilizado ácido nítrico. El acetal se prepara mezclando el aldehído y el correspondiente alcohol en ausencia de disolvente y calentando la mezcla a 75ºC-110ºC, posteriormente se añade el catalizador de carbón y se deja reaccionar durante 0,5-6 horas (Experimental). Document D01 discloses a process for obtaining acetals from aldehydes by reaction with alcohols in which an activated carbon of an acidic character is used as catalyst in whose preparation nitric acid has been used. The acetal is prepared by mixing the aldehyde and the corresponding alcohol in the absence of solvent and heating the mixture at 75 ° C-110 ° C, then the carbon catalyst is added and allowed to react for 0.5-6 hours (Experimental). El documento D02 divulga un procedimiento para la obtención de acetales a partir de aldehídos y/o cetonas por reacción con alcoholes en el que se emplea como catalizador un carbón activado impregnado con ácido tungstosílico. El acetal se prepara mezclando los alcoholes junto a la cetona y el catalizador, calentando hasta reflujo y separando finalmente el acetal formado por destilación. Entre los acetales preparados se encuentra el acetal etilénico de la ciclohexanona. (Resumen, Experimental). Document D02 discloses a process for obtaining acetals from aldehydes and / or ketones by reaction with alcohols in which an activated carbon impregnated with tungstosilic acid is used as catalyst. The acetal is prepared by mixing the alcohols with the ketone and the catalyst, heating to reflux and finally separating the acetal formed by distillation. Among the prepared acetals is the ethylenic acetal of cyclohexanone. (Summary, Experimental). El documento D03 divulga un catalizador de carbón en cuya preparación se ha utilizado ácido sulfúrico y que posee más de un 40% en peso de carbono, entre un 0,5 y un 15% en peso de azufre, oxígeno en una cantidad que posee al menos un 150% en peso del contenido de azufre y cantidades variables de hidrógeno, nitrógeno u otros elementos minoritarios. Dicho catalizador se ha utilizado para llevar a cabo reacciones de acilación de alcoholes (reivindicaciones 1-4). Document D03 discloses a carbon catalyst in whose preparation sulfuric acid has been used and which has more than 40% by weight of carbon, between 0.5 and 15% by weight of sulfur, oxygen in an amount that it possesses at minus 150% by weight of sulfur content and varying amounts of hydrogen, nitrogen or other minor elements. Said catalyst has been used to carry out acylation reactions of alcohols (claims 1-4). El documento D04 divulga un procedimiento para la obtención de acetales a partir de aldehídos y/o cetonas por reacción con alcoholes en el que se pueden emplear como catalizadores ácidos sulfónicos, como ácido metanosulfónico o ácido ptoluensulfónico. Los ácidos pueden usarse en forma soluble o bien inmobilizados sobre un sólido. Document D04 discloses a process for obtaining acetals from aldehydes and / or ketones by reaction with alcohols in which sulfonic acids, such as methanesulfonic acid or ptoluenesulfonic acid, can be used as catalysts. The acids can be used in soluble form or immobilized on a solid. Se considera que ninguno de los documentos anteriores, tomados solos ni en combinación, divulgan ni dirigen al experto en la materia hacia un procedimiento para la obtención de acetales y/o cetonas en el que se utilice como catalizador un carbón en cuya preparación se ha utilizado ácido sulfúrico, ácido que confiere al catalizador de carbón una determinada acidez y especificidad para llevar a cabo la reacción de formación de acetales. It is considered that none of the above documents, taken alone or in combination, disclose or direct the person skilled in the art towards a procedure for obtaining acetals and / or ketones in which a coal is used as catalyst in whose preparation it has been used sulfuric acid, an acid that gives the carbon catalyst a certain acidity and specificity to carry out the acetal formation reaction. Por lo tanto, la invención definida en las reivindicaciones 1 y 2 de la solicitud es nueva y posee actividad inventiva (Art. 6.1 y Therefore, the invention defined in claims 1 and 2 of the application is new and has inventive activity (Art. 6.1 and 8.1 LP 11/1986). 8.1 LP 11/1986). Informe del Estado de la Técnica Página 4/4 State of the Art Report Page 4/4
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DE10218916A1 (en) * 2002-04-27 2003-11-06 Degussa Process for the production of acetals and ketals with the aid of multi-stage pervaporation or vapor permeation
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