Oxidación de mercaptoetanol.

Procedimiento para la preparación de disulfuro de dihidroxietileno por reacción de mercaptoetanol con oxígeno

, encuyo caso se hace reaccionar el mercaptoetanol, en presencia de amoníaco y/o de unas aminas mediandoutilización de unas sales de cobre o manganeso, con oxígeno o con un gas que contiene oxígeno.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/EP2004/003383.

Solicitante: AKZO NOBEL N.V..

Nacionalidad solicitante: Países Bajos.

Dirección: VELPERWEG 76 6824 BM ARNHEM PAISES BAJOS.

Inventor/es: .

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES > PROCEDIMIENTOS O APARATOS FISICOS O QUIMICOS EN GENERAL > PROCEDIMIENTOS QUIMICOS O FISICOS, p. ej. CATALISIS,... > Catalizadores que contienen hidruros, complejos de... > B01J31/02 (que contienen compuestos orgánicos o hidruros metálicos)
  • 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 > QUIMICA ORGANICA > COMPUESTOS ACICLICOS O CARBOCICLICOS (compuestos... > Preparación de tioles, de sulfuros, de hidropolisulfuros... > C07C319/24 (por reacciones que implican la formación de enlaces azufre-azufre)
  • SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES > PROCEDIMIENTOS O APARATOS FISICOS O QUIMICOS EN GENERAL > PROCEDIMIENTOS QUIMICOS O FISICOS, p. ej. CATALISIS,... > Catalizadores que contienen hidruros, complejos de... > B01J31/32 (de manganeso, de tecnecio o renio)
  • SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES > PROCEDIMIENTOS O APARATOS FISICOS O QUIMICOS EN GENERAL > PROCEDIMIENTOS QUIMICOS O FISICOS, p. ej. CATALISIS,... > Catalizadores que contienen los elementos o compuestos... > B01J27/24 (Compuestos de nitrógeno)
  • SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES > PROCEDIMIENTOS O APARATOS FISICOS O QUIMICOS EN GENERAL > PROCEDIMIENTOS QUIMICOS O FISICOS, p. ej. CATALISIS,... > Catalizadores que contienen hidruros, complejos de... > B01J31/04 (que contienen ácidos carboxílicos o sus sales)

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Fragmento de la descripción:

Oxidación de mercaptoetanol

El invento se refiere a un procedimiento para la preparación de disulfuro de dihidroxietileno por reacción de mercaptoetanol con oxígeno o con unos gases que contienen oxígeno.

Las reacciones de oxidación de este tipo ya son conocidas desde hace mucho tiempo. Así, en el documento de patente de los EE.UU. US PS 3 978 137 se describe un procedimiento para la oxidación de un compuesto que contiene azufre, en cuyo caso este compuesto se hace reaccionar con un gas que contiene oxígeno en un medio, que tiene un valor del pH situado en el intervalo de 8 a 14. En este caso, se utiliza un sistema de catalizadores, que contiene unas ftalocianinas de metales del grupo VII B y unas ftalocianinas de metales del grupo VIII del sistema periódico de los elementos químicos.

A partir de los ejemplos, se puede deducir que aquí se convierten químicamente unos sulfuros tales como sulfuro de sodio, sulfuro de amonio, o también un tiofenol y metilmercaptano.

En esta descripción se mencionan también, dentro de una larga enumeración, de un modo general unos mercaptanos con ciertos grupos funcionales adicionales tales como p.ej. mercaptoetanol y cisteína. Sin embargo, en este documento de patente no se encuentra ningunas instrucciones concretas para la preparación de disulfuro de dihidroxietileno a partir de mercaptoetanol.

Si se llevan a cabo unos ensayos para la preparación de disulfuro de dihidroxietileno mediante una oxidación de mercaptoetanol de acuerdo con el procedimiento descrito en este documento de patente de los EE.UU., entonces por una parte son necesarios unos períodos de tiempo de reacción muy largos y, por otra parte, los rendimientos de disulfuro de dihidroxietileno son muy escasos.

Además de esto, debido a las reacciones secundarias (una oxidación excesiva) resulta un producto no uniforme, que tiene que ser purificado de un modo costoso. También, el sistema utilizado de catalizadores es muy complicado, costoso, y difícil de preparar y separar.

También el procedimiento descrito en el documento US-PS 4 090 954 para la oxidación de mercaptanos trabaja con unos catalizadores especiales, muy complicados, a saber unos compuestos complejos con metales, constituidos sobre la base de la porfirina, y es poco adecuado para la preparación de disulfuro de dihidroxietileno. Como metal complejado pueden actuar los metales más diversos; sin embargo, no se mencionan como catalizador unas sales metálicas sencillas. Además, en este documento de patente no se menciona explícitamente la oxidación de mercaptoetanol para formar disulfuro de dihidroxietileno.

En el documento US-PS 4 258 212 se describe un procedimiento para la oxidación de 2-mercaptoetanol, en cuyo caso se utiliza peróxido de hidrógeno como agente de oxidación, en este caso resulta, no obstante, una mezcla a base de di-y trisulfuros. Además de ello, se necesita peróxido de hidrógeno en unas cantidades superiores a las estequiométricas, lo que encarece considerablemente el procedimiento.

En el documento US-PS 4 288 627 se describe un procedimiento para la preparación de disulfuros mediante una oxidación de tioles, en cuyo caso se utiliza una mezcla de catalizadores a base de molibdato de cobalto y de unas aminas terciarias líquidas. La preparación de disulfuro de dihidroxietileno no se describe en este documento de patente. El procedimiento, transferido a la preparación de disulfuro de dihidroxietileno, trabaja de un modo poco selectivo y con un escaso rendimiento, puesto que él da lugar asimismo a unos productos secundarios y a una oxidación excesiva.

En el documento US PS 4 078 992 se describe asimismo un procedimiento, en el que unos materiales destilados de hidrocarburos que contienen mercaptanos, se oxidan con oxígeno o con un gas que contiene oxígeno, en este caso, como catalizador se emplea una ftalocianina de un metal.

Adicionalmente a los catalizadores allí descritos, en el caso de la reacción se puede utilizar concomitantemente también un promotor, p.ej. ácido bórico, cromato de amonio, cloruro de amonio y también una sal metálica, a saber cloruro de hierro III. Allí no se menciona explícitamente ninguna sal adicional como promotor.

Finalmente, se ha de remitir al documento US PS 4 721 813, que describe la preparación de unos disulfuros a partir de los correspondientes mercaptoalcanoles mediante una oxidación con oxígeno. En este documento de patente se prescribe la utilización de amoníaco gaseoso anhidro en unas pequeñas cantidades, a saber en una relación molar del amoníaco al mercaptoalcanol situada por debajo de 0, 01 : 1. Además, se prescribe obligatoriamente trabajar en ausencia de cualquier tipo de catalizadores que contengan metales. Ciertamente, se escribe de una reacción al ciento por ciento. Para esto, se requiere, no obstante, una presión relativamente alta. El producto obtenido no está sin embargo exento de olores, además subsiste muy fácilmente el peligro de una oxidación excesiva.

En la Figura I se compara esquemáticamente la evolución de una oxidación de mercaptoetanol según el procedimiento de acuerdo con el documento US PS 4 721 813 (curva b) con la evolución de la oxidación de mercaptoetanol de acuerdo con el invento (curva a) . La curva a muestra, que en el caso de un 100 % correspondientemente al consumo teórico de acuerdo con la ecuación de reacción indicada al principio, ya no se absorbe ninguna cantidad más de oxígeno, que por lo tanto la reacción ha finalizado y que no tienen lugar otras reacciones de oxidación tales como una oxidación excesiva.

La curva b muestra que también después del consumo de un 100 % de la cantidad teórica de oxígeno se convierte químicamente más cantidad de oxígeno, lo que significa que tienen lugar unas reacciones adicionales tales como una oxidación excesiva. Además, se ha puesto de manifiesto que ya antes de que se haya consumido la cantidad teórica de 100 % de oxígeno, se desarrollan unas reacciones secundarias, es decir que una parte del oxígeno no reacciona de una manera correspondiente a la ecuación de reacción indicada al principio. La oxidación excesiva se hace apreciable por la formación de unos compuestos con una valencia más alta del azufre o respectivamente con unos enlaces S-O.

En el documento de patente europea EP 0 288 104 se describe un procedimiento para la preparación de disulfuros, en cuyo caso se oxidan unos tioles en una solución acuosa alcalina en presencia de disolventes orgánicos, que esencialmente no son miscibles con agua. En el caso de los tioles previstos para la oxidación se trata de unos usuales tioles alifáticos, cicloalifáticos o aromáticos, que también llevan ciertos sustituyentes tales como halógenos u otros grupos hidrocarbilos aromáticos o alifáticos, grupos alcoxi o grupos ariloxi, sin embargo, unos tioles, que llevan grupos hidroxi, en particular mercaptoetanol, no son mencionados en este documento.

En la cita bibliográfica J.ORG.CHEM., tomo 60, 1995, páginas 3266 -3267 se describe el desproporcionamiento de tioles en presencia de unos catalizadores de cobre. El desproporcionamiento tiene lugar bajo nitrógeno. En el caso del procedimiento allí descrito no se lleva a cabo ninguna oxidación mediando utilización de agentes oxidantes.

Si bien ya se conocen una serie de procedimientos, según los cuales el disulfuro de dihidroxietileno es obtenible mediante una oxidación de mercaptoetanol, sigue subsistiendo todavía una fuerte necesidad de un procedimiento mejorado, que sea realizable técnicamente de un modo fácil, que sea favorable para el medio ambiente y barato, para la preparación del disulfuro de dihidroxietileno por conversión química de mercaptoetanol.

Por lo tanto, una misión del invento es la... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Procedimiento para la preparación de disulfuro de dihidroxietileno por reacción de mercaptoetanol con oxígeno, en cuyo caso se hace reaccionar el mercaptoetanol, en presencia de amoníaco y/o de unas aminas mediando utilización de unas sales de cobre o manganeso, con oxígeno o con un gas que contiene oxígeno.

2. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que como sal de cobre se utilizan unas sales de cobre II.

3. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que como sal de manganeso se utilizan unas sales de manganeso II.

4. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 2, caracterizado por que como sal de cobre II se utiliza acetato de cobre.

5. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 3, caracterizado por que como sal de manganeso II se utiliza acetato de manganeso.

6. Procedimiento de acuerdo con por lo menos una de las reivindicaciones 1 -5, caracterizado por que se dispone previamente mercaptoetanol y se añade dosificadamente oxígeno al depósito de carga previa.

7. Procedimiento de acuerdo con por lo menos una de las reivindicaciones 1 -6, caracterizado por que la reacción se lleva a cabo bajo una presión parcial de oxígeno de 0, 5 a 5 bares.

8. Procedimiento de acuerdo con por lo menos una de las reivindicaciones 1 -7, caracterizado por que la reacción se lleva a cabo bajo una sobrepresión de oxígeno de 1 -5 bares.

9. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 8, caracterizado por que la reacción se lleva a cabo a una presión de 1 -2, 5 bares.

10. Procedimiento de acuerdo con por lo menos una de las reivindicaciones 1 -9, caracterizado por que la reacción se lleva a cabo bajo una presión constante de oxígeno.

11. Procedimiento de acuerdo con por lo menos una de las reivindicaciones 1 -10, caracterizado por que para la reacción se utiliza una cantidad estequiométrica de oxígeno.

12. Procedimiento de acuerdo con por lo menos una de las reivindicaciones 1 -11, caracterizado por que se utiliza amoníaco acuoso.

13. Procedimiento de acuerdo con por lo menos una de las reivindicaciones 1 -12, caracterizado por que la sal metálica se utiliza disuelta en amoníaco o en la amina.

14. Procedimiento de acuerdo con por lo menos una de las reivindicaciones 1 -13, caracterizado por que la reacción se lleva a cabo a 20 hasta 60 °C.

15. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 14, caracterizado por que la reacción se lleva a cabo a 35 hasta 45 °C.

16. Procedimiento de acuerdo con por lo menos una de las reivindicaciones 1 -15, caracterizado por que la conversión química se lleva a cabo en ausencia de disolventes orgánicos.

17. Procedimiento de acuerdo con por lo menos una de las reivindicaciones 1 -16, caracterizado por que la reacción se lleva a cabo en un medio acuoso.

18. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 17, caracterizado por que la reacción se lleva a cabo en presencia d.

10. 70 % en peso de agua, referido a la cantidad total de las sustancias empleadas.