Proceso para la producción de carbonato de alquileno y uso del carbonato de alquileno de esta manera producido en la fabricación de un alcanodiol y de un carbonato de dialquilo.

Un proceso para la producción de carbonato de alquileno por la reacción de un óxido de alquileno con dióxido de carbono en presencia de un compuesto de fosfonio como catalizador en cuyo proceso

(a) el óxido de alquileno, el dióxido de carbono y el catalizador de fosfonio se introducen continuamente en una zona de reacción de donde se extrae un flujo de producto que contiene carbonato de alquileno y catalizador,

(b) el carbonato de alquileno y una mezcla de carbonato de alquileno y de catalizador de fosfonio se separan del flujo de producto y, y

(c) el carbonato de alquileno, separado en la etapa (b), se recupera como producto, y

(d) la mezcla de carbonato de alquileno y de catalizador de fosfonio, donde la cantidad de catalizador de fosfonio varía del 1 al 90 % en peso, en base a la mezcla total, se recicla continuamente hacia la zona de reacción.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/EP2007/051583.

Solicitante: SHELL INTERNATIONALE RESEARCH MAATSCHAPPIJ B.V..

Nacionalidad solicitante: Países Bajos.

Dirección: CAREL VAN BYLANDTLAAN 30 2596 HR THE HAGUE PAISES BAJOS.

Inventor/es: NISBET, TIMOTHY, MICHAEL, VAPORCIYAN,GARO,GARBIS, VAN DER HEIDE,EVERT, VAN KESSEL,GERARDUS MARTINUS MARIA.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > QUIMICA ORGANICA > COMPUESTOS ACICLICOS O CARBOCICLICOS (compuestos... > Compuestos saturados que tienen grupos hidroxilo... > C07C31/20 (Alcoholes dihidroxílicos)
  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > QUIMICA ORGANICA > COMPUESTOS HETEROCICLICOS (Compuestos macromoleculares... > Compuestos heterocíclicos que contienen ciclos de... > C07D317/36 (Carbonatos de alquileno; Carbonatos de alquileno sustituidos)
  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > QUIMICA ORGANICA > COMPUESTOS ACICLICOS O CARBOCICLICOS (compuestos... > Preparación de compuestos que tienen grupos hidroxilo... > C07C29/128 (por alcoholisis (de ésteres de ácidos orgánicos C07C 27/02))

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Fragmento de la descripción:

Proceso para la producción de carbonato de alquileno y uso del carbonato de alquileno de esta manera producido en la fabricación de un alcanodiol y de un carbonato de dialquilo La presente invención se refiere a un proceso para la producción de carbonato de alquileno y al uso del carbonato de alquileno de esta manera producido en la fabricación de un alcanodiol y de un carbonato de dialquilo. . Se conocen procesos para la producción de carbonatos de alquileno. El documento WO-A 2005/003113 desvela un proceso en que el dióxido de carbono se hace contactar con un óxido de alquileno en presencia de un catalizador apropiado. El catalizador desvelado es un compuesto de fosfonio de tetraalquilo. Esta memoria descriptiva desvela que el catalizador es muy estable si el catalizador se recicla hacia la preparación de carbonato de alquileno en un alcohol, en particular en propilenglicol (1, 2-propanodiol) . En el documento WO-A 2005/051939 se desvela que la descomposición de un tal catalizador de fosfonio se reduce si la reacción se realiza en presencia de una cantidad menor de compuestos carbonilo, en particular aldehídos. Ambos documentos muestran la eficacia de los procesos en experimentos discontinuos.

Aunque la presencia del 1, 2-propanodiol como disolvente reduce la descomposición del catalizador de fosfonio, tiene la desventaja de que el compuesto es propenso a reaccionar con el óxido de alquileno. Esto se vuelve lo más aparente en el caso de un proceso continuo en que el catalizador se recicla hacia el reactor donde el carbonato de alquileno se forma en realidad. Además, en un proceso continuo el producto de reacción que contiene carbonato de alquileno, 1, 2-propanodiol y catalizador ha de someterse a un tratamiento. Tal tratamiento incluye generalmente una o más etapas de destilación para separar el producto de los reactivos. Ya que el punto de ebullición del 1, 2propanodiol es inferior a aquel del carbonato de propileno, se retira el 1, 2-propanodiol del carbonato de propileno durante el tratamiento del producto de reacción. Por lo tanto, el efecto estabilizante del 1, 2-propanodiol desaparece durante el tratamiento.

Se ha descubierto ahora que la estabilidad del catalizador no se deteriora si el reciclaje del catalizador en el proceso se realiza en presencia del carbonato de alquileno.

En consecuencia, la presente invención proporciona un proceso para la producción de un carbonato de alquileno por la reacción de un óxido de alquileno con dióxido de carbono en presencia de un compuesto de fosfonio como catalizador en cuyo proceso (a) el óxido de alquileno, el dióxido de carbono y el catalizador de fosfonio se introducen continuamente en una zona de reacción de donde se extrae un flujo de producto que contiene carbonato de alquileno y catalizador,

(b) el carbonato de alquileno y una mezcla de carbonato de alquileno y de catalizador de fosfonio se separan del flujo de producto y, y

(c) el carbonato de alquileno, separado en la etapa (b) , se recupera como producto, y

(d) la mezcla de carbonato de alquileno y de catalizador de fosfonio, donde la cantidad de catalizador de fosfonio varía del 1 al 90 % en peso, en base a la mezcla total, se recicla continuamente hacia la zona de reacción.

El presente proceso permite un uso prolongado del catalizador que se recicla continuamente hacia la zona de reacción. Es evidente que el proceso rinda una tremenda ventaja sobre los procesos discontinuos descritos en los 45 documentos de la técnica anterior. Debido a que la formación del carbonato de alquileno es una reacción reversible no habría sido obvio reciclar el carbonato de alquileno hacia la zona de reacción ya que el experto en la materia habría esperado un riesgo de reducir el rendimiento del producto de carbonato de alquileno deseado. Otra ventaja de la presente invención reside en que ya que la separación entre el catalizador y el carbonato de alquileno no necesita estar completa puede emplearse un método de separación relativamente barato.

Se ha encontrado que la combinación del carbonato de alquileno y del óxido de alquileno puede tener un efecto deteriorante en el catalizador si el catalizador se expone durante un periodo prolongado a la combinación de estos compuestos. Por lo tanto, se prefiere que la mezcla del carbonato de alquileno y del catalizador de fosfonio no contenga más de un 1 % en peso de óxido de alquileno, preferentemente como mucho un 0, 5 % en peso, en base al 55 peso total de carbonato de alquileno y de catalizador de fosfonio. Más preferentemente, la mezcla está sustancialmente libre de óxido de alquileno.

El catalizador es un compuesto de fosfonio. Se conocen tales catalizadores, por ejemplo, del documento US-A 5.153.333, del documento US-A 2.994.705, del documento US-A 4.434.105, del documento WO-A 99/57108, del documento EP-A 776.890 y del documento WO-A 2005/003113. Preferentemente, el catalizador es un haluro de fosfonio de fórmula R4PHal, en que Hal significa haluro y R puede ser el mismo o diferente y puede seleccionarse de un grupo alquilo, un alquenilo, un alifático cíclico o un aromático. El grupo R contiene apropiadamente de 1 a 12 átomos de carbono. Se obtienen buenos resultados siendo R un grupo alquilo C1-8. Los más preferidos son los grupos R seleccionándose de grupos metilo, etilo, n-propilo, isopropilo, n-butilo, isobutilo y t-butilo. Preferentemente, 65 el ión haluro es bromuro. Parecía que los compuestos de bromuro eran más estables que los compuestos de cloruro correspondientes y más estables que los compuestos de yoduro correspondientes. El catalizador de fosfonio más

preferido es bromuro de tetra (n-butil) fosfonio.

El óxido de alquileno que se convierte en el presente proceso es apropiadamente óxido de alquileno C2-4, en particular óxido de etileno u óxido de propileno o mezclas de los mismos.

La cantidad de catalizador de fosfonio puede expresarse convenientemente en mol de catalizador por mol de óxido de alquileno. Debido a una cantidad inferior de productos secundarios, el proceso objeto se lleva a cabo apropiadamente en presencia de al menos 0, 0001 moles del catalizador de fosfonio por mol de óxido de alquileno. Preferentemente, la cantidad de catalizador de fosfonio presente es tal que varía de 0, 0001 a 0, 1 moles de catalizador de fosfonio, más preferentemente de 0, 001 a 0, 05 y más preferentemente de 0, 003 a 0, 03 moles de catalizador de fosfonio por mol de óxido de propileno.

La reacción del dióxido de carbono con el óxido de alquileno es reversible. Eso significa que el carbonato de alquileno formado puede convertirse de nuevo en dióxido de carbono y en el óxido de alquileno. La relación molar entre el dióxido de carbono y el óxido de alquileno puede ser tan baja como 0, 5:1, más apropiadamente de 0, 75:1. En vista de la reversibilidad de la reacción se prefiere asegurar un exceso de dióxido de carbono, tal como 1, 1:1 a 10:1, más preferentemente de 1, 5:1 a 5:1, más preferentemente de 1, 5:1 a 2:1. Un modo apropiado para establecer un exceso de dióxido de carbono es realizar la reacción a una presión de dióxido de carbono elevada y manteniendo la presión constante dosificando dióxido de carbono. La presión total varía apropiadamente de 0, 5 a 20 MPa (5 a 200 bar) ; la presión parcial del dióxido de carbono está preferentemente en el intervalo de 0, 5 a 7 (5 a 70) , más preferentemente de 0, 7 a 5 (7 a 50) y más preferentemente de 1 a 2 MPa (10 a 20 bar) .

La temperatura de reacción puede seleccionarse de un amplio intervalo. Apropiadamente la temperatura se selecciona de 30 a 300 ºC. La ventaja de la temperatura relativamente alta es el aumento en la velocidad de reacción. Sin embargo, si la temperatura de reacción es demasiado alta, pueden darse reacciones secundarias, entre otras,... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Un proceso para la producción de carbonato de alquileno por la reacción de un óxido de alquileno con dióxido de carbono en presencia de un compuesto de fosfonio como catalizador en cuyo proceso 5

(a) el óxido de alquileno, el dióxido de carbono y el catalizador de fosfonio se introducen continuamente en una zona de reacción de donde se extrae un flujo de producto que contiene carbonato de alquileno y catalizador,

(b) el carbonato de alquileno y una mezcla de carbonato de alquileno y de catalizador de fosfonio se separan del

flujo de producto y, y 10 (c) el carbonato de alquileno, separado en la etapa (b) , se recupera como producto, y (d) la mezcla de carbonato de alquileno y de catalizador de fosfonio, donde la cantidad de catalizador de fosfonio varía del 1 al 90 % en peso, en base a la mezcla total, se recicla continuamente hacia la zona de reacción.

2. Un proceso de acuerdo con la reivindicación 1, donde el catalizador es un haluro de fosfonio de fórmula R4PHal, en que Hal significa haluro y R puede ser el mismo o diferente y puede seleccionarse de un grupo alquilo, un alquenilo, un alifático cíclico o un aromático.

3. Un proceso de acuerdo con la reivindicación 2, donde el catalizador es bromuro de tetra (n-butil) fosfonio.

4. Un proceso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, donde la mezcla de carbonato de alquileno y de catalizador de fosfonio contiene adicionalmente un alcohol.

5. Un proceso de acuerdo con la reivindicación 4, donde el alcohol se selecciona del grupo que consiste en mono

alcanoles C1-6, alcanodioles C2-6, alcanopolioles C3-6, fenol, fenoles alquilsustituidos C1-6, alcoholes cicloalifáticos 25 C6-12 y mezclas de los mismos.

6. Un proceso de acuerdo con la reivindicación 5, donde el alcohol se selecciona de 1, 2-etanodiol, 1, 2-propanodiol, sorbitol, glicerol y mezclas de los mismos.

7. Un proceso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, donde la mezcla de catalizador de fosfonio y de carbonato de alquileno no contiene más de un 1 % en peso de óxido de alquileno.

8. Un proceso de acuerdo con la reivindicación 7, donde la mezcla de catalizador de fosfonio y de carbonato de alquileno está sustancialmente libre de óxido de alquileno. 35

9. Un proceso para la preparación de alcanodiol y de carbonato de dialquilo que comprende preparar un carbonato de alquilo por la reacción de un óxido de alquileno con dióxido de carbono en presencia de un compuesto de fosfonio como catalizador por el proceso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, haciendo reaccionar un alcanol y el carbonato de alquileno sobre un catalizador de transesterificación y recuperando el alcanodiol y el carbonato de dialquilo de la mezcla de reacción resultante.