Procedimiento para la preparación de ésteres del ácido benzoico.

Procedimiento para la preparación de ésteres del ácido benzoico,

cuyos grupos alcoxi tienen 9 ó 13 átomos de carbono, mediante reacción del ácido benzoico con por lo menos un alcohol, que tiene 9 ó 13 átomos de carbono, realizándose que el agua de reacción resultante durante la reacción de esterificación se elimina a partir de la mezcla de reacción por destilación con el alcohol empleado en un exceso, y el alcohol, que no ha reaccionado en la reacción de esterificación, se elimina después de la reacción de esterificación,

caracterizado porque

la reacción se efectúa en presencia de un compuesto de estaño(II) como catalizador a una temperatura de 160 hasta 250 °C, y porque, sin ningún tratamiento con una base, a partir de la mezcla de reacción remanente, después de la separación del alcohol que no ha reaccionado, se separan el catalizador y/o sus productos consiguientes, que contienen estaño, mediante una filtración o mediante una centrifugación, en un grado tal que el contenido de estaño del producto final se sitúa por debajo de 1 mg/kg, y porque como alcoholes se emplean nonanoles y/o tridecanoles.

Procedimiento para la preparación de ésteres del ácido benzoico.

El presente invento se refiere a un procedimiento para la preparación de ésteres del ácido benzoico a partir del ácido benzoico y de unos alcoholes con 9 ó 13 átomos de C.

Los ésteres del ácido benzoico, cuyos grupos alcoxi tienen 9 ó 13 átomos de C, se emplean como agentes coadyuvantes de la formación de películas en unas composiciones tales como las de pinturas en dispersión, morteros, revoques, pegamentos y barnices. Además, ellos se pueden emplear como agentes plastificantes y/o reductores de la viscosidad en aplicaciones de PVCs (poli (cloruros de vinilo) ) plastificados, sobre todo en plastisoles.

Es conocido preparar ésteres de ácidos carboxílicos por reacción de ácidos carboxílicos con alcoholes. Esta reacción se puede llevar a cabo de manera autocatalítica o catalítica, por ejemplo por medio de ácidos de Brönstedt

o Lewis. De manera enteramente indiferente del tipo de la catálisis que se escoja, siempre resulta un equilibrio dependiente de la temperatura entre las sustancias de partida empleadas (un ácido carboxílico y un alcohol) y los productos obtenidos (un éster y agua) . Con el fin de desplazar el equilibrio en favor del éster, en el caso de muchas esterificaciones se emplea un agente de arrastre, con cuya ayuda se elimina el agua de reacción desde la mezcla de reacción. Cuando una de las sustancias de partida empleadas (el alcohol o el ácido carboxílico) hierve a una temperatura más baja que la del éster formado y forma con agua una laguna de miscibilidad, este educto (producto de partida) se puede utilizar como agente de arrastre y, después una separación con respecto del agua, se puede conducir de retorno nuevamente a la tanda. En el caso de la esterificación de ácidos carboxílicos, el alcohol empleado se emplea frecuentemente como agente de arrastre.

Para muchas finalidades de uso, los ésteres preparados por esterificación de un ácido carboxílico deben de poseer un bajo índice de acidez, es decir que la reacción del ácido carboxílico debería efectuarse de una manera prácticamente cuantitativa. En otro caso, se disminuye el rendimiento y el ácido tiene que ser separado, por ejemplo mediante neutralización. Esto es complicado y costoso y puede conducir a unos productos secundarios, que deben de ser evacuados como desechos. Con el fin de obtener un grado de conversión lo más alto que sea posible del ácido carboxílico, las esterificaciones se llevan a cabo, por regla general, con un exceso del alcohol.

Como catalizadores de esterificación se pueden emplear unos ácidos, tales como, por ejemplo, el ácido sulfúrico o el ácido p-toluenosulfónico, o unos metales y sus compuestos. P.ej., se adecuan estaño, titanio, zirconio, que se utilizan en forma de metales finamente divididos o convenientemente en forma de sus sales, óxidos o compuestos orgánicos solubles. Los catalizadores a base de metales son, al contrario que los ácidos protónicos, unos catalizadores para altas temperaturas, que sólo alcanzan su plena actividad a unas temperaturas situadas por encima de 180 º C. Sin embargo, ellos se emplean de manera preferida en la tecnología, puesto que, en comparación con la catálisis por protones, a partir del alcohol empleado se forman menos productos secundarios, tales como, por ejemplo, olefinas. Unos representantes ejemplificativos para los catalizadores a base de metales son ésteres de ácidos titánicos, tales como el ortotitanato de tetraisopropilo o el ortotitanato de tetrabutilo, así como ésteres de zirconio, tales como el zirconato de tetrabutilo.

Después de haberse efectuado la esterificación, el alcohol empleado en exceso, los restos del ácido, el catalizador y/o sus productos consiguientes así como los demás productos secundarios tienen que ser separados con respecto del deseado éster de ácido carboxílico. La rentabilidad de un procedimiento de esterificación es buena solamente cuando tanto el esfuerzo y gasto técnico como también la dedicación de tiempo para la separación de las sustancias son pequeños/as.

La esterificación de ácidos carboxílicos con compuestos de estaño se expone en el documento de patente británica GB 2 098 211, y en los documentos de patentes europeas EP 0 036 712 y EP 0 037 172. En este caso, una parte de los compuestos de estaño es extendida sobre un material trenzado metálico, que está en contacto con la solución de reacción, la otra parte de los compuestos de estaño es disuelta y/o suspendida en la solución de reacción. La esterificación se efectúa mediando separación por destilación del agua de reacción. Después de la esterificación, en un segundo recipiente se neutralizan los ácidos que están todavía presentes, y se separan sus sales y los compuestos de estaño. Esto se realiza mediante el recurso de que al éster en bruto se le añade una base sólida, y los materiales sólidos precipitados (la base, las sales y los compuestos de estaño) se separan por filtración, o el éster en bruto se extrae con una base acuosa. En el caso de estos procedimientos de elaboración resulta, o bien una fase acuosa, que contiene compuestos inorgánicos y orgánicos, o una mezcla de materiales sólidos con compuestos orgánicos e inorgánicos. La evacuación como desechos de estos productos secundarios condiciona en determinadas circunstancias unos altos costes.

El documento de patente de los EE.UU US 6 235 924 describe un procedimiento para la preparación de ésteres del ácido benzoico mediante reacción del ácido benzoico con un alcohol en presencia de un catalizador de titanio. La esterificación se lleva a cabo mediando separación por destilación del agua de reacción. A partir de la mezcla de ésteres, el éster del ácido benzoico es separado mediante una destilación fraccionada. En este procedimiento es desventajosa/o la dedicación de tiempo y el consumo de energía para la destilación.

En el documento US 5.898.077 se describe un procedimiento para la esterificación de ácidos mono- o dicarboxílicos alifáticos, de ácidos policarboxílicos aromáticos y de ácidos carboxílicos polimerizados, con alcoholes, en presencia de un catalizador de esterificación que contiene estaño o zinc. La etapa de purificación contiene un tratamiento con un agente formador de quelatos. El uso del procedimiento con el ácido benzoico no se toma en consideración.

El documento de solicitud de patente de los EE.UU. US 2004/0015007 A1 describe benzoatos de isononilo y su preparación, conteniendo éstos menos que 10 % en moles de 3, 5, 5-trimetil-hexanol como componente alcohólico en el éster.

En el documento de solicitud de patente internacional WO 89/00173A se describe la utilización de ésteres de ácidos benzoico con 10 hasta 12 átomos de carbono en el radical de alcohol en composiciones de agentes colorantes (pinturas, tintas, etc.) . En el caso de la purificación del éster del ácido benzoico es obligatorio un tratamiento con una base.

Por lo tanto, subsistía la misión de encontrar un procedimiento para la preparación de ésteres del ácido benzoico, que no tenga las desventajas de los procedimientos conocidos.

Sorprendentemente, se encontró que se pueden preparar de una manera sencilla ésteres del ácido benzoico que tienen una alta pureza, por reacción del ácido benzoico con unos alcoholes que tienen 9 ó 13 átomos de C, en presencia de un compuesto de estaño (II) , cuando la esterificación se efectúa mediando separación por destilación del agua de reacción, siendo eliminado después de la esterificación el alcohol en exceso presente en la mezcla de reacción, mediante destilación y separación por arrastre con un gas o un vapor, y siendo filtrado el éster en bruto obtenido de esta manera sin ningún tratamiento con una base. Mediante la filtración se pueden separar el catalizador de estaño y/o sus productos consiguientes que contienen estaño en un grado tal que el contenido de estaño del producto final (el material filtrado) esté situado manifiestamente por debajo de 1 mg/kg (ppm = partes por millón) .

Por lo tanto, un objeto del presente invento es un procedimiento para la preparación de ésteres del ácido benzoico, cuyos grupos alcoxi tienen 9 ó 13 átomos de carbono, mediante reacción del ácido benzoico con por lo menos un alcohol, que tiene 9 ó 13 átomos de carbono, siendo eliminada el agua de reacción resultante durante la reacción de esterificación a partir de la mezcla de reacción por destilación con el alcohol empleado en exceso, y siendo eliminado después de... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento para la preparación de ésteres del ácido benzoico, cuyos grupos alcoxi tienen 9 ó 13 átomos de carbono, mediante reacción del ácido benzoico con por lo menos un alcohol, que tiene 9 ó 13 átomos de carbono, realizándose que el agua de reacción resultante durante la reacción de esterificación se elimina a partir de la mezcla de reacción por destilación con el alcohol empleado en un exceso, y el alcohol, que no ha reaccionado en la reacción de esterificación, se elimina después de la reacción de esterificación, caracterizado porque la reacción se efectúa en presencia de un compuesto de estaño (II) como catalizador a una temperatura de 160 hasta 250 º C, y porque, sin ningún tratamiento con una base, a partir de la mezcla de reacción remanente, después de la separación del alcohol que no ha reaccionado, se separan el catalizador y/o sus productos consiguientes, que contienen estaño, mediante una filtración o mediante una centrifugación, en un grado tal que el contenido de estaño del producto final se sitúa por debajo de 1 mg/kg, y porque como alcoholes se emplean nonanoles y/o tridecanoles.

2. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque se emplea una mezcla de alcoholes con el mismo número o con un número diferente de átomos de carbono.

3. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 2, caracterizado porque al comienzo de la reacción se ajusta una relación molar entre el estaño y el ácido benzoico que está situada en el intervalo de 10 ppm por 1 hasta de 1.000 ppm por 1.

4. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 3, caracterizado porque el ácido benzoico se hace reaccionar hasta llegar a un índice de acidez menor que 0, 1 mg de KOH/g, determinado según la norma DIN EN ISO 2114.

5. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 4, caracterizado porque la separación del catalizador se efectúa a una temperatura situada por debajo de 160 º C.

6. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 5, caracterizado porque a partir de la mezcla de reacción, después de la separación del alcohol, se separa (n) el catalizador o respectivamente su (s) producto (s) consiguiente (s) sin ningún tratamiento con una base a unas temperaturas situadas por debajo de 130 º C.

7. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 6, caracterizado porque como medio de filtración se emplea una membrana polimérica o cerámica, una membrana de material compuesto o un filtro de papel.