2-Hidroxi-3-alcoxipropil sulfuros, sulfonas, y sulfóxidos: nuevos agentes tensioactivos.

Una composición que comprende un compuesto de acuerdo con la fórmula (I)

R4OCH2CH

(OH)CR2R3ZR1 (I)

en donde R4 se selecciona del grupo que consiste en radicales alquilo, alquenilo, arilo, y alcarilo ramificados, lineales, y cíclicos C3-C30; radicales alquilo, alquenilo, arilo, y alcarilo ramificados, lineales, y cíclicos C3-C30 que portan un grupo carbonilo o uno o más heteroátomos seleccionados entre O, S, y N;

radicales glicoléter de fórmula R5(OCH2CH2)q-; radicales aminoetileno de fórmula R5(NHCH2CH2)q-; y

radicales tioéter de fórmula R5S(CH2)q-; en donde R5 es H o alquilo C1-C12 lineal;

R2 y R3 se seleccionan cada uno independientemente del grupo que consiste en H y grupos alquilo C1-C3 y alquenilo C2-C3 lineales o ramificados;

R1 se selecciona del grupo que consiste en radicales alquilo, alquenilo, arilo, y alcarilo lineales, cíclicos y ramificados C3-C16, en donde cualquiera de estos radicales está sustituido con sustituyentes fosfo;

-(CH2)2O(CH2)2T;

-(CH2)mT; y

-CH2CH(OH)CH2(C3H6O)pO-R(O(C3H6O)pCH2CHOHCH2T)2;

en donde m es un número entero de 2 a 4, p es 1 o 2; q es un número entero de 1 a 15, T es SH, R es un segmento basado en trimetilolpropano o glicerol, y Z es S, SO, o SO2.

Tipo: Patente Europea. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: E10167762.

Solicitante: AIR PRODUCTS AND CHEMICALS, INC..

Nacionalidad solicitante: Estados Unidos de América.

Dirección: 7201 HAMILTON BOULEVARD ALLENTOWN, PA 18195-1501 ESTADOS UNIDOS DE AMERICA.

Inventor/es: YACOUB, KHALIL, LAL,GAURI SANKAR, RAYMOND,WILLIAMS RENE EDOUARD, PAULSEN,EVELYN JENNIFER LIN.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > QUIMICA ORGANICA > COMPUESTOS ACICLICOS, CARBOCICLICOS O HETEROCICLICOS... > Compuestos que contienen elementos de los grupos... > C07F9/02 (Compuestos de fósforo)
  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > QUIMICA ORGANICA > COMPUESTOS ACICLICOS O CARBOCICLICOS (compuestos... > Tioles, sulfuros, hidropolisulfuros o polisulfuros... > C07C323/12 (en que la estructura carbonada es acíclica y saturada)
  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > ACEITES, GRASAS, MATERIAS GRASAS O CERAS ANIMALES... > COMPOSICIONES DETERGENTES; UTILIZACION DE UNA SOLA... > C11D1/00 (Composiciones de detergentes a base esencialmente de compuestos tensioactivos; Utilización de estos compuestos como detergentes)
  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > QUIMICA ORGANICA > COMPUESTOS ACICLICOS O CARBOCICLICOS (compuestos... > C07C315/00 (Preparación de sulfonas; Preparación de sulfóxidos)
  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > COLORANTES; PINTURAS; PULIMENTOS; RESINAS NATURALES;... > SUSTANCIAS PARA APLICACIONES NO PREVISTAS EN OTRO... > Composiciones para la perforación de orificios o... > C09K8/60 (Composiciones para la estimulación de la producción por actuación sobre la formación subterránea)
  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > COLORANTES; PINTURAS; PULIMENTOS; RESINAS NATURALES;... > SUSTANCIAS PARA APLICACIONES NO PREVISTAS EN OTRO... > Composiciones para la perforación de orificios o... > C09K8/584 (caracterizadas por el uso de tensoactivos específicos)
  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > COLORANTES; PINTURAS; PULIMENTOS; RESINAS NATURALES;... > SUSTANCIAS PARA APLICACIONES NO PREVISTAS EN OTRO... > Composiciones para la perforación de orificios o... > C09K8/68 (conteniendo compuestos orgánicos)

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Fragmento de la descripción:

2. Hidroxi-3-alcoxipropil sulfuros, sulfonas, y sulfóxidos: nuevos agentes tensioactivos Esta invención se refiere a composiciones tensioactivas. Más concretamente, se refiere a aductos de tioles con glicidiléteres y su uso para reducir la tensión superficial en sistemas con una base acuosa.

Antecedentes de la invención La capacidad para reducir la tensión superficial del agua tiene una gran importancia en la aplicación de formulaciones con una base acuosa debido a que la tensión superficial se traduce en un aumento de humedad del sustrato durante su uso. Los ejemplos de las composiciones con una base acuosa que requieren buena humectabilidad se incluyen tintas, adhesivos, soluciones humectantes para impresión litográfica, composiciones de limpieza, fluidos para metalurgia, formulaciones agrícolas, composiciones para limpieza de componentes electrónicos y procesamiento de semiconductores, productos para el cuidado personal, y formulaciones para procesamiento textil y aplicaciones para campos petrolíferos. La reducción de la tensión superficial en los sistemas con una base acuosa se logra generalmente a través de la adición de tensioactivos, que dan como resultado aumento de la cobertura de superficie, menos defectos, y una distribución más uniforme. La tensión superficial en equilibrio (TSE) es importante cuando el sistema está en reposo, mientras que la tensión superficial dinámica (TSD)

proporciona una medida de la capacidad de un tensioactivo para reducir la tensión superficial y proporcionar humectación en condiciones de aplicación de alta velocidad.

La importancia de la capacidad de un tensioactivo para lograr una baja tensión superficial a bajos niveles de uso, la capacidad para afectar al funcionamiento de formación de espuma, y la capacidad del tensioactivo para proporcionar

una emulsificación y una solubilización eficaces tienen todas una importancia industrial considerable, como será bien apreciado en la técnica. Y, aunque es importante la eficacia de la reducción de la tensión superficial en equilibrio para algunas aplicaciones, otras aplicaciones pueden requerir la reducción de la tensión superficial tanto en equilibrio como dinámica.

Las características de formación de espuma de un tensioactivo también son importantes debido a que pueden ayudar a definir aplicaciones para las cuales podría ser adecuado el tensioactivo. Por ejemplo, la espuma puede ser deseable para aplicaciones tales como la flotación y limpieza de minerales. Por otro lado, en los revestimientos, las artes gráficas y las aplicaciones para adhesivos, la espuma no es deseable debido a que puede complicar la aplicación y conducir a la formación de defectos. Estas características de formación de espuma son frecuentemente un parámetro de funcionamiento importante.

La amplia variedad de aplicaciones para las cuales se utilizan los tensioactivos, y la variación resultante en los requerimientos de funcionamiento, dan como resultado la necesidad de un número correspondientemente grande de tensioactivos adaptados a estas diversas demandas de funcionamiento, y la necesidad de métodos adecuados para su elaboración.

En LiebigsAnnalen, núm. 8, 1995, páginas 1467-1470 se describe el uso de C (C6H5) 3-SH (19 átomos de carbono) para la preparación de sulfuros.

En el documento US-A4036974 se describe el uso de mercaptanos lineales o cíclicos para la preparación de sulfuros.

En el documento GB-A-1394354 se describe el uso de HS-CH2-CH (OH) -CH2 (OH) para la preparación de sulfonas.

En Journal of Organic Chemistr y de la Unión de Repúblicas Socialistas Soviéticas, vol. 6, núm. 2, 1970, páginas 214219 se describe el uso de alquil-mercaptanos para la preparación de sulfonas.

En Journal of Organic Chemistr y , vol. 55, núm. 8, 1990, páginas 2536-2542 se describe el uso de HS-Ph para la preparación de sulfuros.

Compendio de la invención En un primer aspecto, la invención proporciona una composición que incluye un compuesto de acuerdo con la fórmula (I) 60 R4OCH2CH (OH) CR2R3ZR1 (I) .

de acuerdo con la reivindicación 1.

En un segundo aspecto, la invención proporciona un método para preparar un compuesto de acuerdo con la fórmula (I) anterior, de acuerdo con la reivindicación 7.

En un tercer aspecto, la invención proporciona una formulación que incluye entre 0, 1 y 99, 9% en peso en total de uno o más ingredientes seleccionados entre tensioactivos y agentes humectantes distintos de los que están de acuerdo con la fórmula (I) de acuerdo con la reivindicación 12.

En un cuarto aspecto, la invención proporciona un método para perforar, finalizar, cementar, estimular, fracturar, acidular, o trabajar sobre pozos subterráneos, incluyendo la etapa de inyectar en el pozo un fluido que contiene uno o más compuestos de acuerdo con la fórmula (I) como se define en el tercer aspecto de la invención de acuerdo con la reivindicación 13.

En un quinto aspecto, la invención proporciona un método para tratar una corriente producida de petróleo o gas a partir de una formación que porta petróleo y gas, incluyendo la etapa de inyectar en la corriente producida un fluido que contiene uno o más compuestos de acuerdo con la fórmula (I) como se define en el tercer aspecto de la invención de acuerdo con la reivindicación 14.

Descripción detallada de la invención La invención se refiere a composiciones de tensioactivos novedosas que son capaces de reducir eficazmente la tensión superficial dinámica y/o en equilibrio de sistemas acuosos, y/o afectar al funcionamiento de formación de espuma de tales sistemas. Las composiciones incluyen 2-hidroxi-3-alcoxipropil-sulfuros, sulfonas, y sulfóxidos, de acuerdo con la siguiente fórmula (I) , en donde Z representa S, SO, y SO2, respectivamente.

R4OCH2CH (OH) CR2R3ZR1 (I)

R1 se selecciona del grupo que consiste en radicales alquilo, alquenilo, arilo, aralquilo, y alcarilo lineales, ciclicos y ramificados, en donde cualquiera de estos radicales está sustituido con sustituyentes fosfo (-PO3H2) .

Una manera de formar los compuestos de fórmula (I) es abriendo el anillo epóxido de un glicidiléter con un tiol (es decir un mercaptano) de fórmula R1-SH (en el caso en el que Z = SO o SO2) mediante la oxidación del sulfuro resultante. Los compuestos de acuerdo con la fórmula (I) también se pueden elaborar mediante la reacción de glicidiléteres con mercaptanos que contienen más de un grupo SH, por ejemplo SH (CH2) 2O (CH2) 2SH, SH (CH2) mSH (m = 2-4) , y R (O (C3H6O) pCH2CHOHCH2SH) 3 también están incluidos en esta invención. Uno o más de los grupos SH puede reaccionar con un glicidiléter. De este modo R1 puede ser - (CH2) 2O (CH2) 2T; - (CH2) mT; y -CH2CH (OH) CH2 (C3H6O) pO-R (O (C3H6O) pCH2CHOHCH2T) 2; en donde m es un número entero de 2 a 4, p es 1 o 2; T es SH y R es un segmento basado en trimetilolpropano o glicerol. El término "segmento basado en trimetilolpropano o glicerol" se refiere a un grupo R que representa cualquiera de trimetilolpropano o glicerol que ha sido convertido en un triéter. Los compuestos tiólicos R1-SH descritos anteriormente son todos asequibles comercialmente, o se pueden elaborar por medio de mecanismos sintéticos conocidos por los expertos en la técnica. Los ejemplos no limitantes de los tioles adecuados para su uso de acuerdo con la invención incluyen 2-mercaptoetanol, 1-tioglicerol, 1-mercapto-2-propanol, 3-mercapto-1-propanol, 3-mercapto-2-butanol, 4-mercapto-1-butanol, octanotiol, dodeciltiol, etanoditiol, 1, 4-butanoditiol, bis (etanotiol) éter.

R2 yR3 se seleccionan cada uno independientemente del grupo que consiste en H, CH3, grupos alquilo, alquenilo lineales y ramificados que tienen de uno a tres átomos de carbono.

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Reivindicaciones:

1. Una composición que comprende un compuesto de acuerdo con la fórmula (I)

R4OCH2CH (OH) CR2R3ZR1 (I)

en donde R4 se selecciona del grupo que consiste en radicales alquilo, alquenilo, arilo, y alcarilo ramificados, lineales, y cíclicos C3-C30; radicales alquilo, alquenilo, arilo, y alcarilo ramificados, lineales, y cíclicos C3-C30 que portan un grupo carbonilo o uno o más heteroátomos seleccionados entre O, S, y N; radicales glicoléter de fórmula R5 (OCH2CH2) q-; radicales aminoetileno de fórmula R5 (NHCH2CH2) q-; y radicales tioéter de fórmula R5S (CH2) q-; en donde R5 es H o alquilo C1-C12 lineal; R2 yR3 se seleccionan cada uno independientemente del grupo que consiste en H y grupos alquilo C1-C3 y alquenilo C2-C3 lineales o ramificados; R1 se selecciona del grupo que consiste en radicales alquilo, alquenilo, arilo, y alcarilo lineales, cíclicos y ramificados C3-C16, en donde cualquiera de estos radicales está sustituido con sustituyentes fosfo; - (CH2) 2O (CH2) 2T; - (CH2) mT; y -CH2CH (OH) CH2 (C3H6O) pO-R (O (C3H6O) pCH2CHOHCH2T) 2;

en donde m es un número entero de 2 a 4, p es 1 o 2; q es un número entero de 1 a 15, T es SH, R es un segmento basado en trimetilolpropano o glicerol, y Z es S, SO, o SO2.

2. La composición de la reivindicación 1, en donde Z es S.

3. La composición de la reivindicación 1, en donde Z es SO o SO2.

4. La composición de la reivindicación 1, en donde R2 yR3 son cada uno H.

5. La composición de la reivindicación 1, en donde R4 se selecciona del grupo que consiste en radicales alquilo lineales C4-C20.

6. La composición de la reivindicación 1, en donde R4 se selecciona del grupo que consiste en butilo, 2-etilhexilo, octilo, decilo, dodecilo, tetradecilo, y mezclas de cualquiera de estos.

7. Un método para preparar un compuesto de acuerdo con la fórmula (I) , R4OCH2CH (OH) CR2R3ZR1 (I) comprendiendo el método poner en contacto al menos un compuesto de acuerdo con la fórmula (II)

con un mercaptano R1-SH; en donde R4 se selecciona del grupo que consiste en radicales alquilo, alquenilo, arilo, y alcarilo ramificados, lineales, y cíclicos C3-C30; radicales alquilo, alquenilo, arilo, y alcarilo ramificados, lineales, y cíclicos C3-C30 que portan un grupo carbonilo o uno o más heteroátomos seleccionados entre O, S, y N; radicales glicoléter de fórmula R5 (OCH2CH2) q-; radicales aminoetileno de fórmula R5 (NHCH2CH2) q-; y radicales tioéter de fórmula R5S (CH2) q-; en donde R5 es H o alquilo C1-C12 lineal; R2 yR3 se seleccionan cada uno independientemente del grupo que consiste en H y grupos alquilo C1-C3 y alquenilo C2-C3 lineales o ramificados; R1 se selecciona del grupo que consiste en radicales alquilo, alquenilo, arilo, y alcarilo lineales, cíclicos y ramificados C3-C16, en donde cualquiera de estos radicales está sustituido con sustituyentes carboxi, sulfo,

o fosfo; - (CH2) 2O (CH2) 2T; - (CH2) mT; y -CH2CH (OH) CH2 (C3H6O) pO-R (O (C3H6O) pCH2CHOHCH2T) 2;

en donde m es un número entero de 2 a 4, p es 1 o 2; q es un número entero de 1 a 15, T es SH o ZCR2R3CH (OH) CH2OR4, R es un segmento basado en trimetilolpropano o glicerol, y Z es S, SO, o SO2.

8. El método de la reivindicación 7, que comprende adicionalmente mezclar el producto de dicha etapa de contacto con un oxidante.

9. El método de la reivindicación 7, que comprende adicionalmente, antes del contacto, dispersar dicho al menos un compuesto de acuerdo con la fórmula (II) en un medio de reacción que comprende un diluyente.

10. El método de la reivindicación 9, en donde el diluyente se selecciona del grupo que consiste en isopropanol, etanol, metanol, acetonitrilo, etilenglicol, propilenglicol, combinaciones de agua y acetonitrilo, combinaciones de agua y metanol, combinaciones de agua e isopropanol, combinaciones de agua y etanol, y mezclas de cualquiera de estos.

11. El método de la reivindicación 9, en donde el diluyente es isopropanol.

12. Una formulación que comprende entre 0, 1 y 99, 9% en peso en total de uno o más ingredientes seleccionados del grupo que consiste en tensioactivos y agentes humectantes distintos de los que están de acuerdo con la fórmula (I) ; disolventes; hidróxidos de metales alcalinos; resinas portadas por agua, dispersables en agua, o resinas solubles en agua; agentes de flujo; agentes niveladores; pigmentos; coadyuvantes de procesamiento; desespumantes; agentes solubilizantes; plaguicidas; agentes modificadores del crecimiento vegetal; macromoléculas formadoras de película solubles en agua; alcoholes, glicoles, o polioles solubles en agua; ácidos solubles en agua o sales de los mismos; hidróxido de tetrametilamonio; agentes emulsionantes; alcanolaminas; monoácidos orgánicos; biocidas; quelantes; reforzantes detergentes; co-reforzantes detergentes; colorantes; perfumes; coadyuvantes anti-redepósito; agentes protectores solares; agentes solubilizantes; polímeros; oligómeros; aditivos de cementos funcionales; cloruro de sodio; bromuro de sodio; cloruro de calcio; bromuro de calcio; cloruro de cinc; bromuro de cinc; formiato de cesio; ácido clorhídrico; ácido fluorhídrico; ácido acético; y ácido fórmico; y entre 0, 001 y 45% en peso de uno o más compuestos de acuerdo con la fórmula (I)

R4OCH2CH (OH) CR2R3ZR1 (I)

en donde R4 se selecciona del grupo que consiste en radicales alquilo, alquenilo, arilo, y alcarilo ramificados, lineales, y cíclicos C3-C30; radicales alquilo, alquenilo, arilo, y alcarilo ramificados, lineales, y cíclicos C3-C30 que portan un grupo carbonilo o uno o más heteroátomos seleccionados entre O, S, y N; radicales glicoléter de fórmula R5 (OCH2CH2) q-; radicales aminoetileno de fórmula R5 (NHCH2CH2) q-; y radicales tioéter de fórmula R5S (CH2) q-; en donde R5 es H o alquilo C1-C12 lineal; R2 yR3 se seleccionan cada uno independientemente del grupo que consiste en H y grupos alquilo C1-C3 y alquenilo C2-C3 lineales o ramificados; R1 se selecciona del grupo que consiste en radicales alquilo, alquenilo, arilo, y alcarilo lineales, cíclicos y ramificados C3-C16, en donde cualquiera de estos radicales está sustituido con sustituyentes fosfo; - (CH2) 2O (CH2) 2T; - (CH2) mT; y -CH2CH (OH) CH2 (C3H6O) pO-R (O (C3H60) pCH2CHOHCH2T) 2; en donde m es un número entero de2a4, pes1º2;qesun número entero de1a15, Tes SH, R es un segmento basado en trimetilolpropano o glicerol, y Z es S, SO, o SO2; en donde está presente agua como equilibrio hasta 100% en peso; y en donde dichos uno o más ingredientes no incluyen ningún componente de una mezcla de reacción de síntesis pre-o post-preparación para la preparación de cualquiera de los uno o más compuestos de acuerdo con la fórmula (I) .

13. Un método para perforar, finalizar, cementar, estimular, fracturar, acidular, trabajar, o tratar un pozo subterráneo, que comprende inyectar en el pozo un fluido que comprende uno o más compuestos de acuerdo con la fórmula (I)

R4OCH2CH (OH) CR2R3ZR1 (I)

en donde R4 se selecciona del grupo que consiste en radicales alquilo, alquenilo, arilo, y alcarilo ramificados, lineales, y cíclicos C3-C30; radicales alquilo, alquenilo, arilo, y alcarilo ramificados, lineales, y cíclicos C3-C30 que portan un grupo carbonilo o uno o más heteroátomos seleccionados entre O, S, y N; radicales glicoléter de fórmula R5 (OCH2CH2) q-; radicales aminoetileno de fórmula R5 (NHCH2CH2) q-; y radicales tioéter de fórmula R5S (CH2) q-; en donde R5 es H o alquilo C1-C12 lineal; R2 yR3 se seleccionan cada uno independientemente del grupo que consiste en H y grupos alquilo C1-C3 y alquenilo C2-C3 lineales o ramificados; R1 se selecciona del grupo que consiste en radicales alquilo, alquenilo, arilo, y alcarilo lineales, cíclicos y ramificados C3-C16, en donde cualquiera de estos radicales está sustituido con sustituyentes fosfo; - (CH2) 2O (CH2) 2T; - (CH2) mT; y -CH2CH (OH) CH2 (C3H6O) pO-R (O (C3H6O) pCH2CHOHCH2T) 2;

en donde m es un número entero de 2 a 4, p es 1 o 2; q es un número entero de 1 a 15, T es SH, R es un segmento basado en trimetilolpropano o glicerol, y Z es S, SO, o SO2.

14. Un método para tratar una corriente producida de petróleo o gas de una formación que porta petróleo y gas, que comprende inyectar en la corriente producida un fluido que comprende uno o más compuestos de acuerdo con la fórmula (I) R4OCH2CH (OH) CR2R3ZR1 (I)

en donde R4 se selecciona del grupo que consiste en radicales alquilo, alquenilo, arilo, y alcarilo ramificados, lineales, y cíclicos C3-C30; radicales alquilo, alquenilo, arilo, y alcarilo ramificados, lineales, y

cíclicos C3-C30 que portan un grupo carbonilo o uno o más heteroátomos seleccionados entre O, S, y N; radicales glicoléter de fórmula R5 (OCH2CH2) q-; radicales aminoetileno de fórmula R5 (NHCH2CH2) q-; y radicales tioéter de fórmula R5S (CH2) q-; en donde R5 es H o alquilo C1-C12 lineal; R2 yR3 se seleccionan cada uno independientemente del grupo que consiste en H y grupos alquilo C1-C3 y alquenilo C2-C3 lineales o ramificados;

R1 se selecciona del grupo que consiste en radicales alquilo, alquenilo, arilo, y alcarilo lineales, cíclicos y ramificados C3-C16, en donde cualquiera de estos radicales está sustituido con sustituyentes fosfo; - (CH2) 2O (CH2) 2T; - (CH2) mT; y -CH2CH (OH) CH2 (C3H6O) pO-R (O (C3H6O) pCH2CHOHCH2T) 2;

en donde mes un número entero de2a4, pes1º2;qesun número entero de1 a15, TesSH, R esun segmento basado en trimetilolpropano o glicerol, y Z es S, SO, o SO2.