ES2557437T3 - Procedimiento para la preparación de alcanos saturados lineales a partir de alcoholes primarios - Google Patents

Abstract

Procedimiento para la preparación de alcanos saturados lineales a partir de alcoholes lineales primarios de fórmula R-OH, en la que R representa un resto alquilo lineal saturado de cadena lineal con de 8 a 24 átomos de carbono, mediante deshidroximetilación de los alcoholes primarios en presencia de un catalizador e hidrógeno con una presión en el intervalo de 50 a 150 bar y una temperatura en el intervalo de 150 a 250 ºC, en el que el catalizador, dado el caso suspendido en un disolvente, se dispone en un recipiente a presión que puede agitarse y entonces en este recipiente a presión se introduce en primer lugar el gas hidrógeno a la presión indicada y a la temperatura indicada y después el alcohol primario o la mezcla de alcoholes primarios, caracterizado por que el catalizador es un catalizador de rutenio y el agua formada durante la deshidroximetilación de los alcoholes primarios no se separa de la mezcla de reacción durante la reacción.

Description

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DESCRIPCION

Procedimiento para la preparacion de alcanos saturados lineales a partir de alcoholes primarios

Se describe un procedimiento para la preparacion de alcanos saturados lineales a partir de alcoholes primarios mediante deshidroximetilacion de los alcoholes primarios en presencia de un catalizador e hidrogeno, en el que la presion de hidrogeno se encuentra en el intervalo de 50 a 150 bar y la temperatura de reaccion se encuentra en el intervalo de 150 °C a 250 °C y como catalizador se usa un catalizador de rutenio. El procedimiento se realiza a este respecto como el denominado procedimiento en lodo.

Los alcanos saturados lineales se usan como aditivos para la produccion de preparaciones cosmeticas tales como por ejemplo cremas, geles, lociones, emulsiones, ceras/grasas o polvos y pomadas. Habitualmente se usan a este respecto alcanos saturados lineales impares con un numero de C en el intervalo de 7 a 23 atomos de carbono. Los ejemplos de tales compuestos son n-nonano, n-undecano, n-tridecano o n-heptadecano. Habitualmente se usan estos alcanos lineales primarios a este respecto tambien como mezcla, por ejemplo mezcla de alcanos C11/C13 en formulaciones cosmeticas.

Se preparan estos alcanos saturados lineales mediante deshidroximetilacion catalltica de alcoholes grasos con 8 a 24 atomos de carbono segun el siguiente esquema de reaccion:

R-CH2-OH -> R-H + CH4 + H2O.

El alcohol graso primario es lineal y presenta habitualmente un numero de atomos de carbono par y tiene por consiguiente en la cadena de carbono un atomo de carbono mas que el alcano lineal preparado a partir del mismo.

Los alcoholes grasos con una longitud de cadena de carbono en el intervalo de C8-C24 se preparan segun procedimientos en si conocidos a partir de materias primas renovables, tales como por ejemplo aceite de coco, de palma o de palmiste a traves de la transesterificacion con metanol o etanol e hidrogenacion posterior.

El estado de la tecnica en el caso de la deshidroximetilacion de alcoholes grasos es la reaccion en el lecho solido en catalizadores de nlquel o de nlquel/cobre, tal como se describe por ejemplo en Helvetica Chimica Acta, vol. 60, fasc 8 (1977 - n.° 290.)

Por el documento WO 2007/068371 se conoce un denominado procedimiento en lodo para la preparacion de alcanos saturados lineales a partir de alcoholes grasos, en el que la reaccion se realiza igualmente en catalizadores de nlquel con hidrogeno a temperaturas de aproximadamente 250 °C y presiones entre 20 y 200 bar. Es desventajoso en este procedimiento que el agua formada durante la reaccion deba separarse continuamente de la mezcla de reaccion, dado que si no se verla perjudicada la deshidroximetilacion catalltica segun este procedimiento.

Segun el procedimiento conocido hasta ahora para la preparacion de alcanos saturados lineales a partir de alcoholes grasos se usan catalizadores de nlquel. A este respecto, al producto final pueden llegar trazas del catalizador de nlquel, lo que en caso de su uso en formulaciones cosmeticas podrla conducir de manera indeseada a reacciones alergicas de la piel.

Por tanto, el objetivo de la presente invencion era poner a disposicion un nuevo procedimiento para la preparacion de alcanos saturados lineales a partir de la deshidroximetilacion de alcoholes lineales primarios tales como por ejemplo mezclas de alcoholes, en el que el agua de reaccion producida no perjudica la reaccion catalltica del alcohol primario para dar el alcano saturado lineal. Se encontro ahora un procedimiento para la preparacion de alcanos saturados lineales, en el que se usa como catalizador un catalizador de rutenio.

Por tanto, el objeto de la invencion es un procedimiento para la preparacion de alcanos saturados lineales a partir de alcoholes lineales primarios mediante deshidroximetilacion de los alcoholes primarios en presencia de un catalizador e hidrogeno con una presion en el intervalo de 50 a 150 bar y una temperatura en el intervalo entre 150 °C y 250 °C, en el que el catalizador es un catalizador de rutenio. Los catalizadores de rutenio se usaron hasta ahora principalmente para la reduccion de aldehldos y cetonas.

Su uso para la deshidroximetilacion catalltica de alcoholes primarios para dar alcanos saturados lineales no se habla descrito aun hasta ahora. Con el uso de acuerdo con la invencion de estos catalizadores no se perjudica la deshidroximetilacion catalltica mediante el agua de reaccion producida durante esta reaccion, de modo que segun el procedimiento de acuerdo con la invencion puede suprimirse de manera ventajosa la separation continua del agua de reaccion del sistema de reaccion. En comparacion con el procedimiento anterior segun el estado de la tecnica, en el que se usaban siempre catalizadores de nlquel, puede realizarse el procedimiento de acuerdo con la invencion por consiguiente no solo de manera energeticamente mas eficaz sino tambien de manera mas sencilla.

El procedimiento se realiza a este respecto como el denominado procedimiento de fondo, es decir que el catalizador, dado el caso suspendido en un disolvente, se dispone en un recipiente a presion que puede agitarse (por ejemplo

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autoclaves) y entonces en este recipiente a presion se introduce en primer lugar el gas hidrogeno a la presion indicada y a la temperatura indicada y entonces el alcohol primario o la mezcla de alcoholes primarios.

Como catalizadores son adecuados catalizadores de rutenio soportados as! como no soportados. Se prefieren a este respecto los catalizadores de rutenio soportados, en particular catalizadores de rutenio soportados en carbon. Un ejemplo de un catalizador de este tipo es un catalizador de rutenio soportado en carbon con el 5 % en peso de rutenio (por ejemplo que puede obtenerse comercialmente con la denominacion K-0401® de la empresa Hereaus).

El catalizador se usa habitualmente en una cantidad del 0,1 % al 10 % en peso con respecto a la cantidad de alcoholes grasos primarios. Preferentemente, la cantidad de catalizador asciende a este respecto a del 0,5 % al 7 % en peso, de manera especialmente preferente del 1 % al 5 % en peso.

La temperatura, a la que se realiza el procedimiento de acuerdo con la invencion, se encuentra en el intervalo de 150 °C a 250 °C, preferentemente en el intervalo de 175 °C a 225 °C, de manera especialmente preferente en el intervalo de 185 °C a 215 °C.

La duracion de la reaccion se encuentra en el intervalo de 15 a 180 min.

Como alcoholes lineales se usan alcoholes grasos de formula R-OH, en la que R representa un resto alquilo lineal saturado de cadena lineal con 8 a 24 atomos de carbono, preferentemente de 8 a 18 atomos de carbono, en particular de 12 a 16 atomos de carbono. Ademas de los alcoholes grasos puros pueden usarse a este respecto tambien mezclas de alcoholes de alcoholes con distinto numero de carbonos par. Un ejemplo de una mezcla de alcoholes de este tipo es por ejemplo una mezcla de un alcohol con 12 atomos de carbono y un alcohol con 14 atomos de carbono. Las mezclas de alcoholes de este tipo pueden obtenerse comercialmente.

Segun el procedimiento de acuerdo con la invencion pueden obtenerse facilmente los alcanos impares, por lo demas diflcilmente accesibles segun otros procedimientos, por ejemplo una mezcla de alcanos C11/C13 a partir de una mezcla de alcoholes C12-C14.

Ha resultado ventajoso disponer el catalizador en la mezcla con el producto final deseado como disolvente (como alternativa puede usarse tambien otro disolvente) y en las condiciones de presion o temperatura indicados anadir el gas hidrogeno y anadir mediante bombeo el alcohol primario, dejar transcurrir la reaccion en las condiciones de reaccion indicadas durante una duracion de 15 a 180 min y a continuacion agitar posteriormente la mezcla de reaccion aun algun tiempo a temperatura mas baja (por ejemplo 150-200 °C). A continuacion se separa por filtracion el catalizador de la mezcla de reaccion que contiene el producto final. El catalizador separado por filtracion puede usarse entonces de nuevo en mezcla con algo de producto final para otra reaccion. Mediante una separacion de fase (agua/alcano) de la mezcla de reaccion separada del catalizador se obtiene entonces el alcano puro o mezcla de alcanos. Los rendimientos de alcanos lineales primarios con longitud de cadena impar se encuentran a este respecto en el procedimiento de acuerdo con la invencion en por encima del 95 %. En caso deseado puede realizarse aun otro procesamiento destilativo del alcano lineal primario obtenido o de la mezcla de alcanos obtenida.

Los siguientes ejemplos explicaran adicionalmente la invencion, sin limitarla sin embargo en su alcance.

Ejemplos

Ejemplo 1:

Reaccion de una mezcla de alcoholes grasos con una longitud de cadena de principalmente C12 y C14 (espectro C10-C18):

Se dispusieron 400 g de una mezcla de alcanos C11/C13 y 100 g de un catalizador de Ru al 5 %/C humedecido con agua (K-0401® de la empresa Heraeus (50 % de agua)) en un recipiente a presion que puede agitarse y se calentaron con 50 bar de hidrogeno hasta 215 °C. Al alcanzar la temperatura se aumento la presion hasta 150 bar de H2 y se anadieron mediante bombeo en el intervalo de 127 min 1000 g de una mezcla de alcoholes C12- C14 (Lorol C12-14S® (empresa Cognis GmbH). Tras la adicion mediante bombeo se redujo la temperatura hasta 200 °C y se agito aun en total durante 75 min. Despues se enfrio la mezcla de reaccion, se distendio y se separo el catalizador por filtracion. Se obtuvo como resultado un peso de salida de 1310 g.

Un analisis de CG dio como resultado la siguiente composicion:

99,1 % suma de hidrocarburos C9-C18 de los cuales el 95,9 % con longitud de cadena impar <0,1 % suma de alcoholes grasos <0,1 % productos de reaccion dimericos

Se obtuvo un producto incoloro, muy fluido, de escaso olor.

Ejemplo 2:

Se dispusieron 400 g de una mezcla de alcanos C11/C13 y 93 g del catalizador tal como se menciona en el ejemplo 1, en un recipiente a presion que puede agitarse y se calentaron con 50 bar de hidrogeno hasta 215 °C. Al alcanzar la 5 temperatura se aumento la presion hasta 150 bar de H2 y se anadieron mediante bombeo en el intervalo de 125 min 1000 g de una mezcla de alcoholes C12/C14 (Lorol C12-14S®, empresa Cognis GmbH). Tras la adicion mediante bombeo se redujo la temperatura hasta 200 °C y se agito aun en total durante 76 min. Despues se enfrio la mezcla de reaccion, se distendio y se separo el catalizador por filtracion. Se obtuvo como resultado un peso de salida de 1325 g.

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Un analisis de CG dio como resultado la siguiente composicion:

99,0 % suma de hidrocarburos C9-C18 de los cuales el 95,5 % con longitud de cadena impar

<0,1 % suma de alcoholes grasos 15 <0,1 % productos de reaccion dimericos

Se obtuvo un producto incoloro, muy fluido, de escaso olor.

Claims (6)

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   REIVINDICACIONES

   1. Procedimiento para la preparation de alcanos saturados lineales a partir de alcoholes lineales primarios de formula R-OH, en la que R representa un resto alquilo lineal saturado de cadena lineal con de 8 a 24 atomos de carbono, mediante deshidroximetilacion de los alcoholes primarios en presencia de un catalizador e hidrogeno con una presion en el intervalo de 50 a 150 bar y una temperatura en el intervalo de 150 a 250 °C, en el que el catalizador, dado el caso suspendido en un disolvente, se dispone en un recipiente a presion que puede agitarse y entonces en este recipiente a presion se introduce en primer lugar el gas hidrogeno a la presion indicada y a la temperatura indicada y despues el alcohol primario o la mezcla de alcoholes primarios, caracterizado por que el catalizador es un catalizador de rutenio y el agua formada durante la deshidroximetilacion de los alcoholes primarios no se separa de la mezcla de reaction durante la reaction.
2. 2. Procedimiento segun la revindication 1, caracterizado por que el catalizador se usa en una cantidad en el intervalo del 0,1 al 10 % en peso con respecto a la cantidad de alcohol primario.
3. 3. Procedimiento segun una de las reivindicaciones 1 a 2, caracterizado por que el catalizador es un catalizador de rutenio soportado en carbon.
4. 4. Procedimiento segun una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado por que el alcohol primario es una mezcla de alcoholes de alcoholes con distinto numero de carbonos par.
5. 5. Procedimiento segun una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado por que la temperatura se encuentra en el intervalo de 175 a 225 °C.
6. 6. Procedimiento segun una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado por que tras finalizar la deshidroximetilacion se separa el catalizador de la mezcla de reaccion y dado el caso se usa de nuevo en una mezcla con el alcano producido en otra reaccion.