Un método de hidrogenolisis comprendiendo reaccionar al menos un azúcar o alcohol de azúcar seleccionado deribosa,

glucosa, galactosa, talosa, maltosa, sacarosa, altrose, manosa, gulosa, idosa, lixosa, xilitol y arabinitol conhidrógeno en agua en presencia de un catalizador comprendiendo un soporte de carbono, renio y al menos un metaladicional, el renio estando presente en el catalizador en una cantidad de desde 0.5% a 5% por peso; a unatemperatura de al menos 120°C para producir propilenglicol y etilenglicol .

CAMPO DE LA INVENCIÓN

La presente invención se refiere a métodos y composiciones de hidrogenolisis de ciertos azúcares y alcoholes de azúcar.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

Actualmente, muchos de los productos químicos de uso común son derivados de materias primas de petróleo. Sin embargo, el petróleo esta presente en reservas limitadas subterráneas, y la extracción, transporte, y refino del petróleo puede tener graves consecuencias medioambientales.

Las materias primas de origen biológico, por otro lado, pueden ser obtenidas de plantas y pueden ser procesadas por medio de procesos biológicos tales como la fermentación. Para utilizar más completamente materiales biológicos, es necesario a menudo transformar los productos de fermentación o otras materias primas biológicas en otros productos químicos que pueden ser usados en una variedad de procesos y productos. Por ello, es un objeto de la presente invención proporcionar nuevos métodos de transformar azúcares, alcoholes de azúcar y otras moléculas pequeñas en una variedad de productos químicos deseados.

Durante mucho tiempo, los científicos e ingenieros han querido conseguir transformar azúcares y alcoholes de azúcar en otros productos químicos. Por ejemplo, Conradin et al. en la Patente U.S. Nº. 2, 852, 570 (presentada en 1957) informó que para la producción incrementada de propilenglicol, debería llevarse a cabo la hidrogenolisis en presencia de un catalizador Ni/Cu en un soporte tal como el óxido magnésico.

US 6, 291, 725 describe un proceso para la preparación de polioles de bajo peso molecular por medio de la hidrogenización de polioles de alto peso molecular en la presencia de un catalizador de metal de transición sobre un soporte de apoyo inerte.

En la Patente U.S. Nº. 3, 030, 429 (presentada en 1959) , Conradin et al. Indicaron que la disociación de sacarosa por hidrógeno a glicerol y glicoles puede ser llevada a cabo en presencia de prácticamente cualquier catalizador técnicamente viable, siempre que se añada suficiente álcali para asegurar un pH de 11 a 12.5. En un ejemplo, se informaba que la hidrogenolisis de un disolución acuosa de sacarosa sobre un catalizador de níquelsobre-kieselguhr funcionaba con un 83% de conversión a un producto conteniendo 43% de glicerol y un 25% de propilenglicol .

Sirkar en la Patente U.S. Nº. 4, 338, 472 (presentada en 1981) informó de la hidrogenolisis de sorbitol para producir glicerol sobre un catalizador de níquel-sobre-kieselgur en la cual se añadía un promotor alcalino a una corriente de alimentación para controlar el pH y evitar lixiviación del níquel del catalizador.

Tanikella en la Patente U.S. Nº. 4, 404, 411 (presentada en 1983) describía la hidrólisis de sorbitol y xilitol en disolventes no acuosos conteniendo al menos base de 10 mol %. El catalizador usado en los ejemplos era níquel sobre silice/alúmina. Se informó de la distribución de etilenglicol , propilenglicol y glicerol.

Gubitosa et al. en la Patente U.S. Nº. 5, 600, 028 (presentada en 1995) discutió de la hidrogenolisis de alcoholes polihidricos, tal como sorbitol, sobre un catalizador rutenio-sobre-carbono. En los ejemplos, Gubitosa et al. informaba que podía convertirse el 100% del sorbitol, con 41 a 51% de los átomos de carbono del producto en propilenglicol .

A pesar de estos y otros esfuerzos, permanece una necesidad de nuevos métodos de transformar azúcares y alcoholes de azúcar en moléculas más pequeñas que tengan diversos usos. Existe también una necesidad de métodos novedosos para transformar moléculas tales como xilitol en productos de mayor valor tales como propilenglicol y 1, 3-propanodiol. Existe especialmente una necesidad de nuevos métodos de tales conversiones que proporcionen mejor rendimiento y distribuciones de productos más deseables.

RESUMEN DE LA INVENCIÓN

La invención proporciona un método de hidrogenolisis de al menos un azúcar o alcohol de azúcar seleccionado de ribosa, glucosa, galactosa, talosa, maltosa, sacarosa, altrosa, manosa, gulosa, idosa, lixosa, xilitol y arabinitol comprendiendo: reaccionar el al menos un azúcar o alcohol de azúcar con hidrógeno a una temperatura de al menos 120°C y en la presencia de un catalizador comprendiendo un soporte de carbono, renio y al menos un metal adicional, el renio estando presente en el catalizador en una cantidad de desde 0.5% hasta 5% en peso para producir propilenglicol y etilenglicol . Normalmente, hay al menos tanto como 25% de hidrogenolisis de C-O que ocurre como hidrogenolisis de C-C. En algunas realizaciones preferidas, al menos tanto como 100% de hidrogenolisis C-O ocurre como hidrogenolisis C-C. En algunas realizaciones preferidas, estos porcentajes (tales como 25%) se refieren a la cantidad total de hidrogenolisis, en otras realizaciones, se refieren a velocidades, por ejemplo, la velocidad de hidrogenolisis C-O es al menos 25% tan rápida como la velocidad de hidrogenolisis C-C. Ha sido sorprendemente descubierto que un catalizador de Ni/Re es superior a otros catalizadores.

La presente invención proporciona un método de hidrogenolisis en el cual un azúcar de carbono o alcohol de azúcar de carbono seleccionado de ribosa, glucosa, galactosa, talosa, maltosa, sacarosa, altrosa, manosa, gulosa, idosa, lixosa, xilitol y arabinitol es reaccionado con hidrógeno a una temperatura de al menos 120°C, y en la presencia de un catalizador sólido comprendiendo un catalizador multimetálico que contiene renio, el cual comprende un soporte de carbono, 0.5% a 5% en peso de renio y al menos un metal adicional.

En un segundo aspecto la invención proporciona una composición de materia comprendiendo: un catalizador sólido multimetálico conteniendo renio, el cual comprende un soporte de carbono, 0.5% a 5% en peso de renio y al menos un metal adicional, agua, hidrógeno, y un azúcar o alcohol de azúcar seleccionado de ribosa, glucosa, galactosa, talosa, maltosa, sacarosa, altrosa, manosa, gulosa, idosa, lixosa, xilitol and arabinitol.

El catalizador conteniendo Re puede ser reducido antes de, o simultaneamente con, una reacción de hidrogenolisis. Preferentemente, la reducción se lleva a cabo exponiendo el catalizador a hidrógeno gaseoso. Preferentemente, el azúcar de 6 átomos de carbono o el alcohol de azúcar de 6 átomos de carbono es expuesto a hidrógeno y un catalizador de metal multimetálico conteniendo renio bajo condiciones suficientes para transformar al menos 40% del azúcar o alcohol de azúcar en propilenglicol, glicerol, etilenglicol o cualquier combinación de los mismos. Aqui, “mejorar” significa que en las mismas condiciones donde el catalizador multimetálico conteniendo renio da lugar a resultados de 80% de conversión, el rendimiento de propilenglicol ("PG") es mejorado por al menos en 5%, comparado con realizar la misma reacción en presencia de cada uno de: el mismo catalizador sin renio, el mismo catalizador sin renio pero conteniendo peso añadido de metal igual al peso de renio en el método mejorado, y el mismo catalizador sin renio pero conteniendo moles añadidos de metal igual a los moles de renio en el método mejorado.

En un aspecto, el azúcar, o un alcohol de azúcar es expuesto a hidrógeno y un catalizador de metal multimetálico conteniendo renio bajo condiciones suficientes para convertir al menos el 40% del azúcar o alcohol de azúcar en propilenglicol, glicerol, etilenglicol o cualquier combinación de los mismos. En este método, “mejorar” significa que cuando se ensaya con un 20% en peso de glicerol 20 en una disolución acuosa con 2% en peso de hidróxido de sodio, 1200 psi (8.2 MPa) de hidrogeno en un reactor de lotes durante cuatro horas, el rendimiento de PG es mejorado en al menos 5%, comparado con realizar la misma reacción en presencia de cada uno de los mismos catalizadores sin renio, el mismo catalizador sin renio pero conteniendo peso añadido de metal igual al peso de renio en el método mejorado, y el mismo catalizador sin renio pero conteniendo moles añadidos de metal igual a los moles de renio en el método mejorado.

La invención también incluye métodos de fabricar 1, 3 propanodiol por reacción de los materiales iniciales descritos aquí con hidrógeno en presencia de los catalizadores descritos.

La invención incluye cualquiera de los aspectos anteriores solos o en combinación con cualquiera de los detalles en los siguientes Ejemplos y descripciones de las realizaciones preferidas.

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1. Un método de hidrogenolisis comprendiendo reaccionar al menos un azúcar o alcohol de azúcar seleccionado de ribosa, glucosa, galactosa, talosa, maltosa, sacarosa, altrose, manosa, gulosa, idosa, lixosa, xilitol y arabinitol con hidrógeno en agua en presencia de un catalizador comprendiendo un soporte de carbono, renio y al menos un metal adicional, el renio estando presente en el catalizador en una cantidad de desde 0.5% a 5% por peso; a una temperatura de al menos 120°C para producir propilenglicol y etilenglicol .

2. Un método de acuerdo a la reivindicación 1, en el que el al menos un metal adicional es seleccionado del grupo formado por Ni, Pd, Co, Ag, Au, Rh, Pt, Ir, Os, and Cu.

3. Un método de acuerdo a la reivindicación 2, en donde el metal adicional es Ni.

4. Un método de acuerdo a cualquiera de las reivindicaciones anteriores en donde el alcohol de azúcar es xilitol o arabinitol.

5. Una composición obtenible por un método como definido en cualquiera de las reivindicaciones anteriores y que comprende: al menos un azúcar o alcohol de azúcar seleccionado del grupo que consiste de ribosa, glucosa, galactosa, 15 talosa, maltosa, sacarosa, altrosa, manosa, gulosa, idosa, lixosa xilitol and arabinitol; propilenglicol;

etilenglicol; agua; y un catalizador comprendiendo un soporte de carbono, renio y al menos un metal adicional, el renio estando presente en el catalizador en una cantidad de desde 0.5% a 5%, por peso.

6. La composición de la reivindicación 5 que comprende además hidrógeno añadido.

Referencias citadas en la descripción

Esta lista de referencias citadas por el solicitante es solamente para conveniencia del lector. No forman parte del documento de la Patente Europea. A pesar de que se ha tenido especial cuidado al compilar las referencias, no pueden excluirse errores u omisiones y la EPO declina toda responsabilidad en este asunto.

Documentos de la patente citados en la descripción

• US 2852570 A, Conradin [0004]

• US 6291725 B [0005]

• US 3030429 A, Conradin [0006]

• US 4338472 A [0007] 10 • US 4404411 A, Tanikella [0008]

• US 5600028 A, Gubitosa [0009]