Procesos para convertir glicerol en aminoalcoholes.

Un proceso para convertir glicerol en un producto de aminoalcohol caracterizado por que el proceso comprende:

- hacer reaccionar glicerol con un catalizador metálico para obtener hidroxiacetona;

- hacer reaccionar la hidroxiacetona con un compuesto de amina para obtener un aducto; y

- reducir el aducto usando un agente reductor para obtener un producto de aminoalcohol.

Procesos para convertir glicerol en aminoalcoholes.

Campo de la invención Las realizaciones descritas en la presente memoria se refieren en general a procesos para producir aminoalcoholes a partir de glicerol.

Antecedentes de la invención Algunos aminoalcoholes se pueden representar mediante la fórmula general:

HO N

R1

R2

Estos aminoalcoholes pueden ser materiales valiosos, ya que se pueden utilizar como disolventes, productos intermedios para fabricar agentes tensioactivos, inhibidores de la corrosión en fluidos para trabajo con metales, agentes neutralizantes en el lavado ácido durante los procesos de purificación de gas natural y gas de síntesis, y como coadyuvantes en la preparación de compuestos para usar en la industria farmacéutica.

En la actualidad, existen procesos para la preparación de aminoalcoholes. Estos procesos pueden implicar hacer reaccionar compuestos polihidroxilados, como etilenglicol, 1, 2-dioles, 1, 3-dioles, y poliglicoles, con compuestos de amina e hidrógeno en presencia de un catalizador heterogéneo. Una preocupación con este tipo de procesos es que muestran conversiones y selectividades de bajas a moderadas. Este resultado indeseado procede del hecho de que las reacciones pueden producir complejas mezclas de productos que consisten en aminoalcoholes, diaminas y triaminas, poliaminas oligoméricas, aminas cíclicas (p. ej. pirrolidinas, piperidinas, y piperazinas) , materiales de partida sin reaccionar y otros compuestos sin identificar Se pueden encontrar ejemplos de estos catalizadores y procesos en US-6.376.713; US-6.057.442; US-5.288.911; US-4.123.462; US-4.151.204; y US-4.111.840.

Alternativamente, los aminoalcoholes se pueden preparar haciendo reaccionar un compuesto de amina con 2-cloro1-propanol (véase, por ejemplo, JP-01056652) o mediante reducción estequiométrica de los correspondientes derivados de aminoácidos y ésteres con una variedad de agentes reductores (A. Abiko y col., Tetrahedron Lett. 1992, 33, 5517; M.J. McKennon, y col., J. Org. Chem. 1993, 58, 3568, y referencias en dicho documento) , y mediante hidrogenación catalítica de aminoácidos, por ejemplo según se recoge en US-5.536.879; US-5.731.479; y US-6.310.254. En los trabajos descritos por Miller, y col., (Organic Letters, 2003, 5 (4) , 527) sobre la conversión de alanina en productos deseados se resalta la importancia de realizar las hidrogenaciones a pH bajo de forma que el aminoácido esté en forma protonada en lugar de la forma de carboxilato. En general, la hidrogenación catalítica de los aminoácidos requiere una solución de pH bajo junto a una elevada carga de catalizador, tiempos de reacción prolongados, y una elevada presión de hidrógeno. Así, estos procesos son frecuentemente costosos ya que se requieren materias primas y reactivos adicionales caros. Algunos procesos describen la conversión de 2-ceto-1alcanoles (1-hidroxi-2-cetonas) en 2-amino-1-alcoholes (véase US-3.448.153 y GB-1554176) . Sin embargo, estos procesos no se inician con la transformación de materias primas baratas como el glicerol bruto.

Por tanto, sigue existiendo la necesidad de procesos para fabricar aminoalcoholes a partir de materias primas baratas, tales como el glicerol bruto, que también puedan reducir o eliminar la producción de cantidades sustanciales de subproductos no deseados.

Sumario de la invención Las realizaciones de la presente descripción se refieren en general a procesos para producir aminoalcoholes a partir de glicerol.

En una realización ilustrativa, el proceso de la presente descripción se refiere en general a hacer reaccionar glicerol con un catalizador metálico para obtener hidroxiacetona, hacer reaccionar la hidroxiacetona con un compuesto de amina para obtener un aducto; y reducir el aducto usando un agente reductor para obtener un producto de aminoalcohol.

En otra realización ilustrativa, los procesos de la presente descripción se refieren en general a hacer reaccionar glicerol con un catalizador metálico a una temperatura de aproximadamente 160 °C a aproximadamente 300 °C para obtener hidroxiacetona, hacer reaccionar la hidroxiacetona con un compuesto de amina a una temperatura de aproximadamente -20 °C a aproximadamente 150 °C para obtener un aducto, y reducir el aducto usando un agente reductor a una temperatura de aproximadamente 20 °C a aproximadamente 250 °C para obtener un producto de aminoalcohol.

En otra realización ilustrativa, los procesos de la presente descripción se refieren en general a convertir glicerol en un aminoalcohol que tiene la fórmula:

HO N

R1

R2

comprendiendo el proceso hacer reaccionar glicerol con un catalizador metálico a una temperatura de aproximadamente 160 °C a aproximadamente 300 °C para obtener hidroxiacetona, hacer reaccionar la hidroxiacetona con un compuesto de amina a una temperatura de aproximadamente -20 °C a aproximadamente 150 °C para obtener un aducto, y reducir el aducto con un agente reductor a una temperatura de aproximadamente 20 °C a aproximadamente 250 °C para obtener un producto de aminoalcohol en el que R1 y R2 son independientes entre sí y se seleccionan del grupo que consiste en H, alquilo C1-C20, cicloalquilo C3-C20, hidroxialquilo C1-C20, arilo, alquil C7-C20 arilo, arilalquil C7-C20, y mezclas de los mismos, o R1 y R2 se unen al nitrógeno para formar un anillo heterocíclico que tiene de 5 a 7 átomos en el anillo.

Breve descripción de los dibujos Se cree que la Descripción de la invención se entenderá mejor con referencia a los siguientes dibujos, en los que:

La Fig. 1 es un diagrama de flujo esquemático que representa una realización ilustrativa de un proceso en múltiples etapas de acuerdo con la presente descripción; y

La Fig. 2 es un diagrama de flujo esquemático que representa una realización ilustrativa de un proceso en una etapa de acuerdo con la presente descripción Descripción detallada de la invención A. Definiciones En la presente memoria, “que comprende” significa los diferentes componentes, ingredientes, o etapas, que se pueden emplear conjuntamente al llevar a la práctica diferentes realizaciones de la presente descripción. Por tanto, la expresión “que comprende” abarca las expresiones más restrictivas “que esencialmente consiste en” y “que consiste en”.

En la presente memoria, “aducto” significa cualquier especie química formada mediante la combinación o condensación de dos o más sustancias, tales como hidroxiacetona y un compuesto de amina.

En la presente memoria, “glicerol bruto” se refiere a glicerol que puede contener impurezas, incluyendo aunque no de forma limitativa, agua, sales inorgánicas tales como cloruro, sulfato, fosfato, sales de acetato y otras, compuestos orgánicos, tales como ácidos grasos, ésteres grasos, monoglicéridos, diglicéridos, fosfolípidos, restos de proteína, metanol, ácidos, bases o combinaciones de cualquiera de los anteriores Las impurezas pueden representar de aproximadamente 10% a aproximadamente 50% del glicerol bruto, en peso.

En la presente memoria, “componentes de la reacción” se refiere por lo general a las especies químicas que participan en una transformación química, por ejemplo aunque no de forma limitativa, disolventes, reactivos y catalizadores. Además, los “componentes de la reacción” pueden incluir un gas, líquido, o sólido o un componente de la reacción disuelto en un disolvente.

En la presente memoria, “agente reductor” se refiere a cualquier elemento, compuesto, o combinación de elementos y/o compuestos que reducen otra especie bien aumentando el contenido en hidrógeno o disminuyendo el contenido en oxígeno de la otra especie.

En la presente memoria, el término “RANEY®” cuando se usa junto a un catalizador metálico significa un catalizador que se ha tratado mediante un proceso que activa el catalizador, tal como haciendo reaccionar el catalizador con un segundo metal, como aluminio, y/o aumentando el área superficial del catalizador. Por ejemplo, un metal RANEY® es un catalizador sólido compuesto de granos finos de una aleación metal-aluminio, producida cuando un bloque de la aleación se trata con hidróxido sódico concentrado para activar el catalizador. El catalizador activado tiene una estructura porosa con una elevada área superficial. RANEY® es una marca registrada de W.R. Grace and Company, New York, New York. Otros catalizadores adecuados que se pueden usar en lugar del catalizador RANEY® incluyen catalizadores estructurales y/o catalizadores de esponja metálica.

En la presente memoria, el término “glicerol” se puede referir... [Seguir leyendo]

1. Un proceso para convertir glicerol en un producto de aminoalcohol caracterizado por que el proceso comprende:

- hacer reaccionar glicerol con un catalizador metálico para obtener hidroxiacetona;

- hacer reaccionar la hidroxiacetona con un compuesto de amina para obtener un aducto; y

- reducir el aducto usando un agente reductor para obtener un producto de aminoalcohol.

2. El proceso de la reivindicación 1, en el que el catalizador metálico se selecciona del grupo que consiste en cobre, cromo, níquel, cinc, cobalto, manganeso, silicio, aluminio, cromito de cobre, cobre cinc, sus óxidos, y combinaciones de cualquiera de los anteriores.

3. El proceso de la reivindicación 1ó 2, en el que la etapa de hacer reaccionar el glicerol con el catalizador metálico se realiza a una temperatura de 160 °C a 300 °C.

4. El proceso de una cualquiera de las reivindicaciones 1a3, en el que la etapa de hacer reaccionar el glicerol con el catalizador metálico se realiza a una presión de 0, 01 MPa a 1 MPa (0, 1 bar a 10 bar) .

5. El proceso de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que el compuesto de amina se selecciona del grupo que consiste en amoniaco, hidróxido amónico, hidroxilamina, aminas primarias, aminas secundarias, alcanolaminas y combinaciones de cualquiera de los anteriores.

6. El proceso de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en el que el aducto se reduce a una temperatura de 20 °C a 250 °C.

7. El proceso de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en el que la reacción entre el glicerol y el catalizador metálico se produce con rociado de gas.

8. El proceso de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en el que el agente reductor comprende hidrógeno en presencia de un catalizador de hidrogenación seleccionado del grupo que consiste en níquel, cobalto, níquel RANEY®, cobalto RANEY®, níquel RANEY® o cobalto RANEY® dopados con otros metales de transición, óxido de níquel, cobre, paladio, platino, rodio, rutenio, cromo, iridio, renio, manganeso, molibdeno, hierro, titanio, circonio, magnesio, óxidos de los mismos y; combinaciones de cualquiera de los anteriores; en donde preferiblemente el hidrógeno está a una presión de 0, 1 MPa a 35 MPa (1 bar a 350 bar) ; y preferiblemente en el que el catalizador de hidrogenación está soportado sobre un material seleccionado del grupo que consiste en alúmina, titanita, zirconita, carbón activo, cromita, sílice, zeolitas y combinaciones de cualquiera de los mismos.

9. El proceso de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la reacción entre el glicerol y el catalizador metálico para obtener hidroxiacetona se produce en un primer reactor, preferiblemente un reactor de lecho con flujo descendente, y en el que la hidroxiacetona se transfiere a uno o más reactores adicionales para completar la reacción en el producto de aminoalcohol.

10. El proceso de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en el que la reducción del aducto con un agente reductor se produce en un reactor de lecho con flujo descendente.

11. El proceso de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en el que la reacción entre el glicerol y el catalizador metálico se produce en un primer reactor de lecho con flujo descendente y la reducción del aducto con un agente reductor se produce en un segundo reactor de lecho con flujo descendente.

12. El proceso de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en el que la reacción entre el glicerol y el catalizador metálico para obtener hidroxiacetona se produce en un primer reactor, preferiblemente un reactor de lecho con flujo descendente, y la hidroxiacetona se convierte en el producto de aminoalcohol en el primer reactor.

13. El proceso de una cualquiera de las reivindicaciones anteriores para convertir glicerol en un producto de aminoalcohol caracterizado por que el proceso comprende:

- hacer reaccionar glicerol con un catalizador metálico a una temperatura de 160 °C a 300 °C para obtener hidroxiacetona;

- hacer reaccionar la hidroxiacetona con un compuesto de amina a una temperatura de -20 °C a 150 °C para obtener un aducto; y

- reducir el aducto usando un agente reductor a una temperatura de 20 °C a 250 °C para obtener un producto de aminoalcohol.

14. El proceso de una cualquiera de las reivindicaciones anteriores para convertir glicerol en un aminoalcohol que tiene la fórmula:

HO N

R1

R2 caracterizado por que el proceso comprende:

- hacer reaccionar glicerol con un catalizador metálico a una temperatura de 160 °C a 300 °C para obtener hidroxiacetona;

- hacer reaccionar la hidroxiacetona con un compuesto de amina a una temperatura de -20 °C a 150 °C para obtener un aducto; y

-reducir el aducto usando un agente reductor a una temperatura de 20 °C a 250 °C para obtener un 10 producto de aminoalcohol;

en el que R1 y R2 son independientes entre sí, y se seleccionan del grupo que consiste en H, alquilo C1-C20, cicloalquilo C3-C20, hidroxialquilo C1-C20, arilo, alquil C7-C20 arilo, arilalquilo C7-C20 o R1 y R2 se unen al nitrógeno para formar un anillo heterocíclico que tiene de 5 a 7 átomos en el anillo.

15. El proceso de una cualquiera de las reivindicaciones anteriores para convertir el glicerol en 2-amino-1-propanol, 15 caracterizado por que el proceso comprende:

- hacer reaccionar glicerol con un catalizador metálico para obtener hidroxiacetona;

- hacer reaccionar la hidroxiacetona con hidróxido amónico para obtener un aducto; y

- reducir el aducto usando un agente reductor para obtener 2-amino-1-propanol.