Procedimiento continuo para la preparación de alcanolamidas de ácidos grasos.

Procedimiento continuo para la preparación de alcanolamidas de ácidos grasos,

en el que se hace reaccionar por lo menos un ácido graso de la fórmula (I)

en la que R3 representa un radical hidrocarbilo alifático con 5 hasta 50 átomos de C, eventualmente sustituido, con por lo menos una alcanolamina de la fórmula II

en la que

R1 representa un radical hidrocarbilo con 1 hasta 50 átomos de C, que lleva por lo menos un grupo hidroxilo, o representa un radical alquilo lineal o ramificado, que puede estar interrumpido por heteroátomos, y que lleva uno o varios grupos hidroxilo, o en donde R1 representa un grupo de la fórmula III

en la que

B representa un radical alquileno con 2 hasta 10 átomos de C y

m representa un número de 1 a 500, y

R2 representa hidrógeno, R1, un radical hidrocarbilo con 1 hasta 50 átomos de C, un grupo heteroaromático con 5 hasta 12 miembros del anillo, pudiendo los radicales hidrocarbilo llevar unos heteroátomos así como eventualmente unos sustituyentes, o representa un grupo de la fórmula IV

en la que

B representa un radical alquileno con 2 hasta 10 átomos de C, y

m representa un número de 1 a 500, y

R5 representa un radical hidrocarbilo con 1 hasta 24 átomos de C,

para dar una sal de amonio, y esta sal de amonio se convierte químicamente a continuación en la alcanolamida de ácido graso mediando una irradiación con microondas en un tubo de reacción, cuyo eje longitudinal se encuentra situado en la dirección de propagación de las microondas de un sistema aplicador monomodal de microondas, efectuándose la irradiación con microondas de la sal en un tubo de reacción ampliamente transparente para las microondas, que está situado dentro de un conductor hueco unido con un generador de microondas a través de unos conductores de ondas.

Procedimiento continuo para la preparación de alcanolamidas de ácidos grasos Unos derivados de ácidos grasos, que llevan grupos funcionales con un carácter hidrófilo, encuentran una extensa utilización como sustancias tensioactivas. Una importante clase de tales sustancias tensioactivas son unos compuestos anfífilos no iónicos, que se emplean en gran medida, por ejemplo, como agentes emulsionantes, agentes protectores contra la corrosión, agentes lubricantes y de refrigeración en la elaboración de metales, como aditivos para el carácter lubricante en la industria de los aceites minerales, como agentes antiestáticos para poliolefinas al igual que también como materias primas para la producción de agentes de lavado, concentrados de agentes de limpieza, detergentes, productos cosméticos y farmacéuticos.

Presentan un interés especial en este contexto en particular unas alcanolamidas de ácidos grasos, que llevan por lo menos un radical alquilo unido a través de un grupo de amida, que está sustituido por su parte con por lo menos un grupo hidroxilo que confiere un carácter hidrófilo. Éste se puede derivatizar también ulteriormente antes de la utilización propiamente dicha, por ejemplo mediante una conversión química con unos óxidos de alquileno tales como óxido de etileno, propileno o butileno, o respectivamente mediante una oxidación con unos adecuados agentes oxidantes. Tales amidas tienen, en comparación con los correspondientes ésteres, una estabilidad frente a la hidrólisis fuertemente aumentada.

En el caso de la preparación a escala técnica de las alcanolamidas de ácidos grasos, hasta ahora se estaba recurriendo a unos procedimientos de preparación caros y/o de larga duración, a fin de conseguir un rendimiento comercialmente interesante. Los procedimientos de preparación habituales requieren unos derivados de ácidos carboxílicos activados tales como, por ejemplo, anhídridos de ácidos, halogenuros de ácidos tales como cloruros de ácidos o ésteres, que se hacen reaccionar con unas aminas que llevan grupos hidroxilo, en lo sucesivo designadas como alcanolaminas, o respectivamente una activación in situ de los reaccionantes mediante el empleo de unos reactivos de acoplamiento tales como la N, N'-diciclohexil-carbodiimida. En el caso de estos procedimientos de preparación resultan parcialmente unas grandes cantidades de unos productos secundarios indeseados tales como alcoholes, ácidos y sales, que tienen que ser separados con respecto del producto y ser evacuados como desechos. Sin embargo, también los restos de estos productos auxiliares y secundarios, que quedan en los productos, pueden dar lugar parcialmente a unos efectos muy indeseados. Así, por ejemplo, ciertos iones de halogenuros así como también ciertos ácidos conducen a una corrosión; los reactivos de acoplamiento así como los productos secundarios formados por ellos son parcialmente tóxicos, sensibilizadores o también carcinógenos.

La condensación térmica directa, que es digna de pretenderse, de un ácido carboxílico y una alcanolamina no conduce a ningunos resultados satisfactorios, puesto que diversas reacciones secundarias disminuyen el rendimiento y perjudican parcialmente también a las propiedades de los productos. En este contexto es problemática, por una parte, la bisfuncionalidad de las alcanolaminas que, junto a la formación de amidas, da lugar en considerable medida a la formación de ésteres. Puesto que los ésteres de alcanolaminas tienen otras propiedades distintas, tales como, por ejemplo, una estabilidad frente a la hidrólisis manifiestamente más pequeña y una solubilidad en agua más pequeña, en la mayoría de los usos ellos son indeseados como un producto secundario. Además de esto, unas éster-amidas, en las que tanto el grupo amino así como también el grupo hidroxilo están acilados, conducen en soluciones de agentes tensioactivos a unos enturbiamientos indeseados. Ciertamente, la porción de éster puede ser transformada en unas amidas, por lo menos parcialmente mediante un tratamiento térmico, siendo perjudicados, sin embargo, a causa de los largos períodos de tiempo de reacción que son necesarios para ello, muy frecuentemente el color y el olor de las alcanolamidas que han sido preparadas de esta manera. No obstante, una separación de las porciones de ésteres así como también de las porciones de ésteramidas es difícil o incluso no es posible en absoluto, debido a las propiedades físicas, que son muy similares en la mayoría de los casos. Como otras reacciones secundarias indeseadas, se observan, por ejemplo, una descarboxilación del ácido carboxílico y unas reacciones de oxidación así como también de eliminación del grupo amino durante el largo calentamiento, que es necesario para la consecución de unos altos grados de conversión. Por regla general, estas reacciones secundarias conducen, por ejemplo por medio de una oxidación de la amina, a unos productos secundarios coloreados, y, en particular, para los usos cosméticos, no es posible producir unos productos incoloros deseados con unos índices cromáticos según Hazen (de acuerdo con la norma DIN/ISO 6271) de, por ejemplo, menos que 250. Lo citado en último lugar requiere unas etapas de procedimiento adicionales, tales como por ejemplo el blanqueo, lo que sin embargo por su parte requiere la adición de otras sustancias auxiliares, y frecuentemente conduce a un perjuicio, asimismo indeseado, del olor de las amidas o a unos productos secundarios indeseados tales como unos peróxidos y sus productos de degradación.

Un enfoque más reciente para la síntesis de amidas es la reacción apoyada por microondas de ácidos carboxílicos y aminas para dar amidas.

Así, Gelens y colaboradores, Tetrahedron Letters 2005, 46 (21) , 3751-3754, divulgan un gran número de amidas, que habían sido sintetizadas mediando toma de ayuda de una radiación de microondas. Entre ellas se cuenta también la monoetanolamida del ácido benzoico, que se obtiene con un rendimiento de 66 %. Las síntesis se efectuaron en unos recipientes con una capacidad de 10 ml.

Massicot y colaboradores, Synthesis 2001 (16) , 2441-2444, describen la síntesis de unas diamidas del ácido tartárico a la escala de milimoles. En el caso de la amidación con etanolamina se alcanza un rendimiento de 68 % de la diamida.

R. Martinez-Palou y colaboradores, SYNLETT (2003) , 1847 -1849 enseñan un procedimiento para la síntesis de compuestos de 2-alquil-1- (2-hidroxi-etil) -2-imidazol de cadena larga y de sus moléculas precursoras de amidas. En este caso, la aminoetiletanolamina se condensa con diversos ácidos grasos sin la utilización de disolventes mediando una irradiación con microondas y una adición de CaO. El documento de solicitud de patente europea EP-A-0 884 305 divulga la amidación del 2-amino-octadecanodiol-1, 3 con el ácido 2-hidroxi-esteárico mediando una irradiación con microondas a la escala de milimoles, formándose unas ceramidas con un rendimiento de aproximadamente 70 %.

Sin embargo, el aumento de la escala de tales reacciones apoyadas por microondas desde la de laboratorio hasta una escala técnica y, por consiguiente, el desarrollo de unas instalaciones, que son adecuadas para una producción de varias toneladas tales como, por ejemplo, varias decenas, varios cientos y varios millares de toneladas por año, con unos rendimientos de espacio-tiempo interesantes para usos a gran escala técnica, no se podían realizar hasta ahora. La causa original de esto es, por un lado, la profundidad de penetración de las microondas en el material de reacción, que usualmente está restringida a desde algunos milímetros hasta unos pocos centímetros, lo que restringe en particular a unos recipientes pequeños a las reacciones llevadas a cabo en un procedimiento discontinuo (por tandas) , o que en unos reactores sometidos a agitación conduce a unos períodos de tiempo de reacción muy largos. A un aumento de la intensidad de campo, que es deseable para la irradiación con microondas de grandes cantidades de sustancias se le han establecido hasta ahora unos estrechos límites por los procesos de descarga eléctrica y por la formación de un plasma que aparecen entonces, en particular en los aparatos multimodales empleados hasta ahora de manera preferida para el aumento de la escala de las reacciones químicas. Además de ello, la heterogeneidad del campo de microondas, que es provocada por unas reflexiones más o menos descontroladas de las microondas que son irradiadas dentro de los hornos de microondas en las paredes de éstos y por el material de reacción, y que conduce en los aparatos de microondas multimodales que se emplean usualmente a unos sobrecalentamientos locales del material de reacción, plantea problemas en el caso del aumento de la escala. Además... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento continuo para la preparación de alcanolamidas de ácidos grasos, en el que se hace reaccionar por lo menos un ácido graso de la fórmula (I)

en la que R3 representa un radical hidrocarbilo alifático con 5 hasta 50 átomos de C, eventualmente sustituido,

** (Ver fórmula) **

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en la que R1 representa un radical hidrocarbilo con 1 hasta 50 átomos de C, que lleva por lo menos un grupo hidroxilo, o representa un radical alquilo lineal o ramificado, que puede estar interrumpido por heteroátomos, y que lleva uno o varios grupos hidroxilo, o en donde

** (Ver fórmula) **

en la que B representa un radical alquileno con 2 hasta 10 átomos de C y m representa un número de 1 a 500, y R2 representa hidrógeno, R1, un radical hidrocarbilo con 1 hasta 50 átomos de C, un grupo heteroaromático con 5 hasta 12 miembros del anillo, pudiendo los radicales hidrocarbilo llevar unos heteroátomos así como eventualmente unos sustituyentes, o representa un grupo de la fórmula IV

** (Ver fórmula) **

en la que B representa un radical alquileno con 2 hasta 10 átomos de C, y m representa un número de 1 a 500, y R5 representa un radical hidrocarbilo con 1 hasta 24 átomos de C, para dar una sal de amonio, y esta sal de amonio se convierte químicamente a continuación en la alcanolamida de ácido graso mediando una irradiación con microondas en un tubo de reacción, cuyo eje longitudinal se encuentra situado en la dirección de propagación de las microondas de un sistema aplicador monomodal de microondas, efectuándose la irradiación con microondas de la sal en un tubo de reacción ampliamente transparente para las microondas, que está situado dentro de un conductor hueco unido con un generador de microondas a través de unos conductores de ondas.

2. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el sistema aplicador de microondas está estructurado como un resonador de cavidad.

3. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, en el que el sistema aplicador de microondas está 40 estructurado como un resonador de cavidad del tipo de reflexión.

4. Procedimiento de acuerdo con una o varias de las reivindicaciones 1 hasta 3, en el que el tubo de reacción se alinea axialmente con un eje central de simetría del conductor hueco.

5. Procedimiento de acuerdo con una o varias de las reivindicaciones 1 hasta 4, en el que la irradiación de la mezcla de reacción se efectúa en un resonador de cavidad con una transición coaxial de las microondas.

6. Procedimiento de acuerdo con una o varias de las reivindicaciones 1 hasta 5, en el que el resonador de cavidad se hace funcionar en la modalidad E01n, siendo n un número entero de 1 a 200. 50

7. Procedimiento de acuerdo con una o varias de las reivindicaciones 1 hasta 6, en el que R3 es un radical alquilo sin sustituir con 5 hasta 50 átomos de C.

8. Procedimiento de acuerdo con una o varias de las reivindicaciones 1 hasta 6, en el que R3 es un radical

hidrocarbilo con 5 hasta 50 átomos de C, que lleva uno o varios sustituyentes escogidos entre el conjunto formado por átomos de halógeno, radicales alquilo halogenados, grupos alcoxi de C1-C5, poli (alcoxi de C1-C5) , poli (alcoxi de C1-C5) -alquilo, carboxilo, de éster, de amida, ciano, nitrilo, nitro, de ácido sulfónico y arilo, con 5 hasta 20 átomos de carbono, pudiendo llevar los grupos arilo de C5-C20 unos sustituyentes escogidos entre el conjunto formado por átomos de halógeno, radicales alquilo halogenados, grupos alquilo de C1-C20, alquenilo de C2-C20, alcoxi de C1-C5, 60 de éster, de amida, ciano, nitrilo y nitro.

9. Procedimiento de acuerdo con una o varias de las reivindicaciones 1 hasta 8, en el que R3 abarca de 5 a 30 átomos de carbono.

10. Procedimiento de acuerdo con una o varias de las reivindicaciones 1 hasta 9, en el que R3 abarca uno o varios 5 enlaces dobles.

11. Procedimiento de acuerdo con una o varias de las reivindicaciones 1 hasta 10, en el que R1 lleva de 2 a 20 átomos de carbono.

12. Procedimiento de acuerdo con una o varias de las reivindicaciones 1 hasta 11, en el que R2 representa hidrógeno.

13. Procedimiento de acuerdo con una o varias de las reivindicaciones 1 hasta 11, en el que R2 representa unos radicales alquilo con 1 hasta 20 átomos de C o representa unos radicales alquenilo con 2 hasta 20 átomos de C. 15

14. Procedimiento de acuerdo con una o varias de las reivindicaciones 1 hasta 13, en el que la irradiación con microondas se lleva a cabo a unas temperaturas comprendidas entre 150 y 500 º C.

15. Procedimiento de acuerdo con una o varias de las reivindicaciones 1 hasta 14, en el que la irradiación con 20 microondas se efectúa a unas presiones situadas por encima de la presión atmosférica.