Marcadores moleculares para sistemas de disolventes orgánicos.

Una composición de marcador que comprende una sustancia marcadora que es:

en la que cualquiera de los átomos de hidrógeno puede reemplazarse por átomos de deuterio; el anillo A contiene de cero a dos sustituyentes, X e Y, donde X e Y son independientemente cualquier sustituyente que no confiere solubilidad significativa en agua a la molécula o son un grupo N-alquil-sulfonamida; R1 y R2 son, independientemente uno de otro, hidrógeno, deuterio o un grupo hidroxi sustituido; y R3 es un grupo alquilo, alcoxi o acilamino.

Marcadores moleculares para sistemas de disolventes orgánicos Antecedentes de la invención En la presente invención se describen nuevas sustancias químicas cromogénicas como marcadores moleculares para disoluciones de disolventes orgánicos, especialmente productos petrolíferos. También se describe un método para sintetizar, detectar y cuantificar estas nuevas sustancias. Los métodos de detección proporcionan una técnica nueva y mejorada para detectar y cuantificar algunas sustancias marcadoras conocidas. Con la presente invención se revela el color o la fluorescencia en un sistema de una sola fase que contiene el producto petrolífero, sin necesidad de una etapa de extracción por separado.

En múltiples ocasiones se han propuesto como marcadores o identificadores, especialmente para combustibles derivados del petróleo, sustancias químicas que aceptan protones, que a una concentración de la disolución por debajo de aproximadamente 20 miligramos por litro confieren poco o ningún color a los disolventes orgánicos. El marcador se disuelve en el líquido que se quiere identificar y a continuación se detecta subsiguientemente realizando un sencillo ensayo físico o químico en el líquido marcado. A veces, las agencias gubernamentales emplean marcadores para asegurar que se ha pagado una tasa apropiada para clases particulares de combustible. Las compañías petrolíferas también marcan sus productos para ayudar a identificar a quien diluya o altere sus productos. A menudo, estas compañías gastan grandes cantidades para asegurar que los productos petrolíferos de su marca satisfacen algunas especificaciones, por ejemplo, volatilidad y número de octanos, así como para proporcionar a sus productos petrolíferos paquetes de aditivos eficaces que contengan detergentes y otros componentes. Los consumidores confían en los nombres y denominación de la calidad de los productos para asegurarse de que el producto comprado tiene la calidad deseada.

Tradicionalmente, la presencia de estas sustancias se detecta, y opcionalmente se cuantifica, extrayendo el combustible con un disolución inmiscible acuosa o significativamente acuosa de una sustancia ácida, cuya naturaleza precisa puede variar según las características de la sustancia marcadora. El ácido reacciona con el compuesto básico para producir un catión fácilmente visible, más o menos intensamente coloreado, que se disuelve en la fase ácida acuosa. Esta técnica se ilustra en la descripción de la patente estadounidense Nº 5.145.573.

La cantidad de sustancia marcadora en el extracto también puede medirse, por ejemplo, por espectrofotometría de absorción de luz visible, cuyo resultado se compara entonces con un patrón de referencia para determinar la concentración original del marcador básico en el combustible. A veces es necesario hacer extracciones repetidas, típicamente dos o tres, del combustible para recuperar todo el marcador presente originalmente con el fin obtener una cuantificación total. Consecuentemente, también es relativamente sencillo eliminar el marcador del combustible marcado mediante esta reacción. Esto es una deficiencia de estas sustancias marcadoras básicas de la técnica anterior; es relativamente fácil eliminarlas de los combustibles por personas sin escrúpulos que pueden querer defraudar a las autoridades tributarias o a los consumidores individuales. Por ejemplo, la gasolina de bajo octanaje marcada puede ser blanqueada para eliminar el marcador permitiendo que el combustible se vuelva a vender como combustible de calidad superior, no marcado, de mayor precio. Alternativamente, de un combustible marcado #2, vendido libre de impuestos como combustible para calefacción doméstica o combustible agrícola, se puede eliminar el marcador con el fin de volverlo a vender al precio mucho mayor, con impuestos, del combustible diésel para vehículos. De este modo, las agencias legales de recaudación de impuestos se ven desprovistas de sus ganancias. En los Estados Unidos dichas ganancias han aumentado en aproximadamente 2 mil millones de dólares desde la puesta a punto de un programa de marcado en 1.993.

Adicionalmente, la fase separada extraída se clasifica como residuo peligroso y presenta problemas de eliminación de residuos segura y legal, especialmente cuando se realizan los exámenes “de campo”. Además, el combustible que ha estado en contacto con ella puede estar húmedo de agua, haciendo que no sea adecuado devolverlo a su fuente original y presentando por lo tanto un problema adicional de eliminación de residuos.

Usando un agente revelador de la presente invención, especialmente disoluciones hidrocarbonadas o alcohólicas de un ácido orgánico fosfórico o sulfónico, el color o la fluorescencia indicativas del marcador puede hacerse total e instantáneamente visible y puede cuantificarse sin extracción del producto petrolífero.

La rapidez y certidumbre del procedimiento de ensayo es muy importante en el ensayo de campo para minimizar el retraso de los camiones y la incautación ilícita de los vehículos. El marcado isotópico también puede ser útil como procedimiento analítico secundario para confirmar, de forma independiente, los resultados ya obtenidos mediante el análisis cromogénico.

Sumario de la invención La presente invención proporciona una composición de marcador que comprende una sustancia marcadora que es:

en la que cualquiera de los átomos de hidrógeno pueden reemplazarse por átomos de deuterio; el anillo A contiene de cero a dos sustituyentes, X e Y, donde X e Y son independientemente cualquier sustituyente que no confiera solubilidad significativa en agua a la molécula o son un grupo N-alquilsulfonamida; R1 y R2 son, independientemente uno de otro, hidrógeno, deuterio o un grupo hidroxi sustituido; y R3 es un grupo alquilo, alcoxi o acilamino. También se incluyen composiciones que comprenden un producto petrolífero que forma una fase orgánica, la sustancia marcadora disuelta en el producto petrolífero y un ácido combinado con la sustancia marcadora y el producto petrolífero para revelar un color o fluorescencia detectables en la fase orgánica.

En la presente memoria se describen métodos para identificar un producto petrolífero que contiene un marcador que reacciona con un ácido, obteniendo en primer lugar una muestra del producto petrolífero que contiene un marcador que reacciona con un ácido, y añadiendo a continuación a dicha muestra un agente revelador que comprende un ácido o disolución no acuosos para formar una sola fase en la que el ácido y el marcador se combinan para revelar un color detectable.

Descripción de la invención La presente invención proporciona nuevos marcadores o identificadores moleculares y agentes reveladores para usarlos con ellos. Los agentes reveladores también pueden ser utilizados con marcadores pre-existentes que reaccionan con un ácido. Los marcadores son esencialmente invisibles en productos petrolíferos líquidos al nivel eficaz de utilización, pero proporcionan un color y/o fluorescencia distintivos cuando se ponen en contacto con un agente revelador de la presente invención. El procedimiento de la presente invención para revelar el color o la fluorescencia es sencillo para realizarlo en ensayos de campo y los reactivos usados para revelar el color son fáciles de manipular y reciclar.

Con la presente invención, el procedimiento para detectar y cuantificar los marcadores que reaccionan con el ácido, en composiciones derivadas del petróleo, puede tener lugar directamente en el producto petrolífero sin extracción de una fase acuosa. Esta reacción se realiza preferiblemente con una disolución ácida orgánica no acuosa que sea miscible con dicho producto petrolífero. Esta combinación produce una indicación instantánea visual o, si se desea, instrumental, de la presencia de la sustancia marcadora. La concentración de marcador puede ser determinada de forma precisa mediante, por ejemplo, procedimientos espectrofotométricos estándar. El procedimiento de la presente invención es más rápido y más conveniente que el uso de extracciones ácidas acuosas para producir un resultado cuantitativo y con un periodo de tiempo prolongado para producir las separaciones de fase totales. El nuevo procedimiento también reduce los problemas potenciales de eliminación de residuos en el medioambiente ya que el producto marcado revelado puede devolverse a su origen; u opcionalmente, con la neutralización del revelador ácido con, por ejemplo, una amina alifática que sea miscible con dicho producto petrolífero. También permite el uso de sustancias marcadoras que reaccionan con un ácido que no se extraen fácilmente del producto petrolífero en condiciones acuosas ácidas.

Los reactivos reveladores de... [Seguir leyendo]

1. Una composición de marcador que comprende una sustancia marcadora que es:

en la que cualquiera de los átomos de hidrógeno puede reemplazarse por átomos de deuterio; el anillo A contiene de cero a dos sustituyentes, X e Y, donde X e Y son independientemente cualquier sustituyente que no confiere solubilidad significativa en agua a la molécula o son un grupo N-alquil-sulfonamida; R1 y R2 son, independientemente uno de otro, hidrógeno, deuterio o un grupo hidroxi sustituido; y R3 es un grupo alquilo, alcoxi o acilamino.

2. Una composición según la reivindicación 1, en la que los sustituyentes en dichos grupos hidroxi sustituidos forman parte de una estructura de acetal obtenida mediante la reacción de dicho grupo con un alquil vinil éter.

3. Una composición según la reivindicación 1, en la que los sustituyentes en dichos grupos hidroxi sustituidos forman parte de una estructura de éster obtenida mediante la reacción de dicho grupo con un ácido alquilcarboxílico, su halogenuro o anhídrido.

4. Una composición según la reivindicación 2, en la que el alquil vinil éter es isobutil vinil éter y dicha sustancia es el

C.I. Solvent Yellow 124. 1.

5. Una composición según la reivindicación 1, en la que R1 y R2 son átomos de hidrógeno.

6. Una composición según la reivindicación 1, en la que uno o más de los átomos de hidrógeno se reemplazan por un átomo de deuterio. 7. Una composición que comprende: a) un producto petrolífero que forma una fase orgánica; y

b) la sustancia marcadora según la reivindicación 1 disuelta en dicho producto petrolífero.

8. La composición según la reivindicación 7, que comprende un ácido orgánico combinado con dicha sustancia marcadora y producto petrolífero para revelar un color o fluorescencia detectables en dicha fase orgánica.

9. Uso de una composición según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6 como marcador para un producto petrolífero.