Preparación catalítica de amino-éter alcoholes severamente impedidos estéricamente usando un catalizador cargado de metal.

Un método para sintetizar amino éter alcoholes severamente impedidos estéricamente,

diaminopolialquenil éter, y sus mezclas, haciendo reaccionar un compuesto de amino primario con un polialquilenglicol a una presión de hidrógeno cargada a temperatura ambiente de alrededor de cero a alrededor de 300 psig (2068 kPag), a una temperatura de alrededor de 150ºC a alrededor de 350ºC, a una presión total de la reacción del reactor a la temperatura de funcionamiento de alrededor de 50 a 1500 psig (345 a 10342 kPag), en presencia de un catalizador que comprende un metal reducido catalíticamente activo, que comprende níquel, disperso en un soporte, preparándose el catalizador que contiene el metal disperso mediante un procedimiento que comprende introducir sobre el soporte uno o más complejos orgánicos de uno o más metales catalíticos, comprendiendo dicho uno o más metales catalíticos níquel, descomponiendo el uno o más complejos metálicos orgánicos en el soporte y convirtiendo el uno o más complejos metálicos orgánicos descompuestos en metal reducido catalíticamente activo.

Preparación catalítica de amino-éter alcoholes severamente impedidos estéricamente usando un catalizador cargado de metal

CAMPO DE LA INVENCIÓN

La presente invención se refiere a la producción de amino-éter alcoholes severamente impedidos estéricamente, de diaminopolialquenil éteres, y sus mezclas, usando una mezcla de amino primario y polialquenil éter glicol que se hacen reaccionar sobre un catalizador que comprende uno o más componentes metálicos catalíticamente activos depositados sobre un soporte, realizándose el procedimiento catalítico a temperatura y presión elevadas.

DESCRIPCIÓN DE LA TÉCNICA RELACIONADA

La producción catalítica de amino-éter alcoholes severamente impedidos estéricamente ya está establecida en la bibliografía. Tales amino-éter alcoholes severamente impedidos estéricamente se obtienen haciendo reaccionar un compuesto amino primario, tal como terc-butilamina (TBA), con un polialquenil éter glicol, tal como dietilenglicol (DEG), en presencia de una cantidad catalíticamente eficaz de un catalizador de hidrogenación soportado que contiene un metal del Grupo VIII, a temperaturas y presión elevadas, tal como alrededor de 16°C a alrededor de 425°C y alrededor de 5 a alrededor de 3. psig (2684 kPag), como se describe en la patente US 4.487.967. La reacción de la terc-butil amina con dietilenglicol produce etoxietanol-terc-butilamina, conocida como EETB. La EETB es útil en procedimientos de tratamiento de gases para la eliminación selectiva de H2S de corrientes gaseosas que contienen mezclas de H2S y CO2. El uso de tales amino-éter alcoholes severamente impedidos estéricamente en tal procedimiento de separación se describe en los documentos USP 4.894.178; USP 4.45.585; USP 4.58.692; USP 4.618.481; USP 4.112.52; USP 4.961.873; USP 4.892.674; USP 4.417.75.

Sin embargo, existe la necesidad de un nuevo procedimiento para la producción de amino-éter alcoholes severamente impedidos estéricamente que produzca un menor nivel de subproductos indeseables y que tenga una selectividad mejorada por los productos deseados. Es un objeto de la presente invención proporcionar un nuevo procedimiento catalítico para la producción de amino-éter alcoholes severamente impedidos estéricamente usando una clase específica de catalizador que está afectado por un nivel elevado de conversión de los materiales de partida y selectividad por el producto final deseado.

DESCRIPCIÓN DE LA FIGURA

La Figura 1 es una gráfica del nivel de conversión de dietilenglicol frente a la relación molar EETB/TBM para un experimento del procedimiento usando un catalizador obtenido usando un auxiliar de la dispersión orgánico y representativo de los usables en la presente invención en comparación frente a otros tres experimentos del procedimiento que utilizan catalizadores obtenidos sin el uso de un auxiliar de la dispersión orgánico y representativos de aquellos fuera de la presente invención. TBM es un producto secundario indeseable (N-terc- butilmorfolina).

SUMARIO DE LA INVENCIÓN

La presente invención se refiere a un procedimiento para la producción de amino-éter alcoholes severamente impedidos estéricamente, de diaminopolialquenil éteres, y sus mezclas, preferible y predominantemente amino-éter alcoholes severamente impedidos estéricamente, mediante la reacción de un compuesto amino primario con un polialquenil éter glicol sobre un catalizador que comprende uno o más metales muy dispersos catalíticamente activos soportados sobre uno o más materiales de soporte.

El material de soporte catalítico puede comprender uno o más materiales de soporte mesoporosos ordenados.

El material de soporte catalítico también puede comprender uno o más materiales de soporte mesoporosos ordenados en forma de matriz o unidos con el uno o más materiales adicionales seleccionados del grupo que consiste en material de soporte amorfo convencional, material de soporte cristalino, y sus mezclas.

El material de soporte catalítico también puede comprender uno o más materiales de soporte mesoporosos ordenados combinados en mezcla con el uno o más materiales de soporte mesoporosos de porosidad mixta.

El material de soporte catalítico también puede comprender uno o más materiales de soporte seleccionados del grupo que consiste en material de soporte amorfo convencional, materiales de soporte cristalinos, y sus mezclas.

El metal catalíticamente activo comprende níquel, y puede comprender además al menos un metal adicional seleccionado del grupo que consiste en el grupo de transición 1B (por ejemplo, cobre), grupo IIA (por ejemplo, magnesio), y sus mezclas, y es preferiblemente níquel y cobalto, lo más preferible níquel.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN

En el procedimiento de la presente invención, se hace reaccionar un compuesto amino primario con un polialquenil

éter glicol en presencia de un catalizador que comprende uno o más metales catalíticamente activos dispersos sobre uno o más materiales de soporte. La clase de materiales de soporte identificada como materiales mesoporosos ordenados que tienen un volumen de poros elevado, una superficie específica elevada, y aberturas de poros controladas de al menos 2 nm, son útiles para la producción de amino-éter alcoholes severamente impedidos 5 estéricamente. Tales materiales de soporte mesoporosos se pueden usar como tales, o se pueden combinar con materiales adicionales tales como materiales de matriz/aglutinantes tales como materiales macroporosos, por ejemplo sílice o alúmina convencional, o se pueden combinar con materiales de porosidad mixta como materiales de matriz/aglutinantes. Otros soportes útiles para el metal catalíticamente activo muy disperso son los materiales de soporte amorfos convencionales y/o materiales de soporte cristalinos.

El procedimiento comprende la producción por lotes o continua de amino éter alcoholes severamente impedidos estéricamente haciendo reaccionar

(a) un compuesto amino primario de la fórmula general

R1-NH2

en la que R1 se selecciona del grupo que consiste en radicales alquilo secundarios y terciarios que tienen 3 a 15 8 átomos de carbono, radicales cicloalquílicos que tienen 3 a 8 átomos de carbono, y sus mezclas,

preferiblemente radicales alquílicos secundarios o terciarios que tienen 4 a 6 átomos de carbono, más preferiblemente radicales alquílicos terciarios que tienen 4 a 6 átomos de carbono, con

(b) un polialquenil éter glicol de la fórmula general

R2 r4

HO

OH

en la que R2, R3, R4 y R5 se seleccionan cada uno independientemente del grupo que consiste en hidrógeno, radicales de alquilo de C1-C4, radicales de cicloalquilo de C3-C8, con la condición de que si el átomo de carbono de R1 unido directamente al átomo de nitrógeno es un radical alquilo secundario, al menos uno de R2 y R3 enlazado directamente al carbono que está enlazado al grupo hidroxilo es un radical alquilo o cicloalquilo, x e y son cada uno números enteros positivos que oscilan independientemente de 2 a 4, y Z es de 1 a 1, llevándose a cabo dicho procedimiento en presencia de un catalizador que comprende uno o más metales de transición catalíticamente activos del Grupo VIII de la Tabla Periódica, excluyendo el platino y paladio, ya sea solos o junto con uno o más metales adicionales seleccionados del grupo que consiste en cualquiera o ambos del grupo principal NA y del grupo de metales de transición IB, a temperaturas y presiones elevadas, y en el que la relación en moles de compuesto amino a polialquenil éter glicol está en el intervalo 1:1 a ,5:1, preferiblemente 5:1 a 1:1, más preferiblemente 3:1 a 1:1, con la condición de que la relación sea menor que 2:1 cuando Z es mayor que 1. Cuando Z es 1, la relación está muy preferiblemente entre alrededor de 3:1 y alrededor de 2:1.

Preferiblemente, R1 es un radical alquilo que tiene 4 a 6 átomos de carbono, R2 y R3 son hidrógeno, x e y son 2, y Z es 1. Las aminas primarias típicas de alquilos secundarios o terciarios útiles en el presente procedimiento incluyen isopropil amina, terc-butil amina, 1 -metil-1 -etil propil amina, y terc-amil amina. Lo más preferible, R1 es tere-butilo, R2, R3, R4 y R5 son hidrógeno, x e y son 2, y Z es 1. Cuando los agentes reaccionantes se definen así, el compuesto producido es predominantemente etoxietanol terc-butil amina (EETB) con una pequeña cantidad, si la hay, de bis(terc-butiletoxi)etano coproducido (un diamino polialquenil éter).

La reacción del compuesto de amina primaria con el polialquenil éter glicol se realiza a una presión de hidrógeno 4 cargada a temperatura ambiente de alrededor de cero a alrededor de 3 psig (268... [Seguir leyendo]

1. Un método para sintetizar amino éter alcoholes severamente impedidos estéricamente, diaminopolialquenil éter, y sus mezclas, haciendo reaccionar un compuesto de amino primario con un polialquilenglicol a una presión de hidrógeno cargada a temperatura ambiente de alrededor de cero a alrededor de 3 psig (268 kPag), a una temperatura de alrededor de 15°C a alrededor de 35°C, a una presión total de la reacción del reactor a la temperatura de funcionamiento de alrededor de 5 a 15 psig (345 a 1342 kPag), en presencia de un catalizador que comprende un metal reducido catalíticamente activo, que comprende níquel, disperso en un soporte, preparándose el catalizador que contiene el metal disperso mediante un procedimiento que comprende introducir sobre el soporte uno o más complejos orgánicos de uno o más metales catalíticos, comprendiendo dicho uno o más metales catalíticos níquel, descomponiendo el uno o más complejos metálicos orgánicos en el soporte y convirtiendo el uno o más complejos metálicos orgánicos descompuestos en metal reducido catalíticamente activo.

2. El método de la reivindicación 1, en el que el complejo orgánico de uno o más metales catalíticos se introduce sobre el soporte en forma de una mezcla de un compuesto orgánico mezclado con un compuesto o sal de uno o más metales catalíticos.

3. El método de la reivindicación 1, en el que el complejo orgánico de uno o más metales catalíticos se introduce sobre el soporte tratando el soporte con uno o más compuestos orgánicos seguido del tratamiento del soporte que contiene el uno o más compuestos orgánicos con uno o más compuestos o sales de uno o más metales catalíticos para formar el uno o más complejos orgánicos de uno o más metales catalíticos.

4. El método de la reivindicación 1, en el que el complejo orgánico de uno o más metales catalíticos se introduce sobre el soporte tratando el soporte con uno o más compuestos o sales de uno o más metales catalíticos seguido del tratamiento del soporte que contiene el uno o más compuestos o sales de uno o más metales catalíticos con uno o más compuestos orgánicos para formar el uno o más complejos orgánicos de uno o más metales catalíticos.

5. El método de la reivindicación 1, en el que el complejo orgánico de uno o más metales catalíticos se introduce sobre el soporte tratando el soporte simultáneamente con uno o más compuestos o sales de uno o más metales catalíticos y uno o más compuestos orgánicos para formar el uno o más complejos orgánicos de uno o más metales catalíticos.

6. El método de las reivindicaciones 1,2, 3, 4 y 5, en el que la descomposición es una descomposición parcial.

7. El método de las reivindicaciones 1,2, 3, 4 y 5, en el que la descomposición es una descomposición completa.

8. El método de las reivindicaciones 1, 2, 3, 4 y 5, en el que el soporte comprende uno o más materiales mesoporosos.

9. El método de las reivindicaciones 1, 2, 3, 4 y 5, en el que el soporte comprende uno o más materiales mesoporosos ordenados.

1. El método de las reivindicaciones 1, 2, 3, 4 y 5, en el que soporte comprende uno o más materiales de porosidad mixta.

11. El método de las reivindicaciones 1, 2, 3, 4 y 5, en el que el soporte comprende un soporte seleccionado del grupo que consiste en uno o más materiales amorfos convencionales, uno o más materiales de soporte cristalinos, y sus mezclas.

12. El método de las reivindicaciones 1, 2, 3, 4 y 5, en el que el soporte comprende uno o más materiales de soporte mesoporosos combinados con uno o más materiales de soporte de porosidad mixta.

13. El método de las reivindicaciones 1,2, 3, 4 y 5, en el que el soporte comprende uno o más materiales de soporte mesoporosos ordenados combinados con uno o más materiales de soporte de porosidad mixta.

14. El método de las reivindicaciones 1,2, 3, 4 y 5, en el que el soporte comprende uno o más materiales de soporte mesoporosos combinados con uno o más materiales adicionales seleccionados del grupo que consiste en materiales amorfos convencionales, materiales cristalinos, y sus mezclas.

15. El método de las reivindicaciones 1,2, 3, 4 y 5, en el que el soporte comprende uno o más materiales de soporte mesoporosos ordenados combinados con uno o más materiales adicionales seleccionados del grupo que consiste en materiales amorfos convencionales, materiales cristalinos, y sus mezclas.

16. El método de la reivindicación 9, en el que el material de soporte mesoporoso comprende uno o más materiales denominados como M41S.

17. El método de la reivindicación 16, en el que el material mesoporoso es MCM-41.

18. El método de la reivindicación 11, en el que el material de soporte comprende materiales de soporte

seleccionados del grupo que consiste en carbón activado, carburo de silicio, óxido de aluminio, dióxido de silicio, dióxido de titanio, dióxido de circonio, óxido de magnesio, óxido de cinc, y sus mezclas.

19. El método de la reivindicación 18, en el que el material de soporte se selecciona del grupo que consiste en óxido de aluminio, dióxido de silicio, y sus mezclas.

2. El método de las reivindicaciones 1, 2, 3, 4 y 5, en el que el compuesto orgánico se selecciona de uno o más compuestos orgánicos que contienen nitrógeno.

21. El método de la reivindicación 2, en el que el uno o más compuestos orgánicos que contienen nitrógeno se selecciona de una o más aminas.

22. El método de la reivindicación 21, en el que al menos una de las aminas es una amina alifática.

23. El método de la reivindicación 22, en el que la amina alifática contiene uno o más grupos hidroxilo.

24. El método de la reivindicación 6, en el que la descomposición del complejo orgánico se logra mediante calcinación.

25. El método de la reivindicación 7, en el que la descomposición del complejo orgánico se logra mediante calcinación.

26. El método de la reivindicación 6, en el que la descomposición del complejo orgánico se logra mediante pirólisis.

27. El método de la reivindicación 7, en el que la descomposición del complejo orgánico se logra mediante pirólisis.

28. El método de las reivindicaciones 1,2, 3, 4 y 5, en el que el contenido de metal reducido oscila de alrededor de 2,5 a alrededor de 8% en peso basado en el total del catalizador reducido.

29. El método de las reivindicaciones 1, 2, 3, 4 y 5, en el que el metal catalítico comprende adicionalmente al menos un metal catalítico adicional seleccionado del grupo que consiste en el Grupo 1B, de transición, Grupo NA, y sus mezclas.

3. El método de la reivindicación 29, en el que el uno o más metales catalíticos comprende níquel, cobre y magnesio; o níquel, cobalto y magnesio.

31. El método de las reivindicaciones 1,2, 3, 4 y 5, en el que los metales catalíticos comprenden níquel y cobalto; o níquel y cobre.

32. El método de la reivindicación 28, en el que el metal catalítico es níquel.

33. El método de la reivindicación 32, en el que el contenido de metal reducido oscila de alrededor de 1 a alrededor de 65% en peso basado en el total del catalizador reducido, y el metal es níquel.

34. El método de las reivindicaciones 1,2, 3, 4 y 5, en el que la relación molar de amina primaria a glicol está en el intervalo de alrededor de 1:1 a ,5 a 1.

35. El método de la reivindicación 34, en el que el compuesto de amina primaria es de la fórmula general

R1-NH2

en la que R1 se selecciona del grupo que consiste en radicales alquilo secundarios y terciarios que tienen 3 a 8 átomos de carbono, radicales cicloalquilo que tienen 3 a 8 átomos de carbono, y sus mezclas, y el polialquenil glicol es de la fórmula general

OH

en la que R2, R3, R4 y R5 se seleccionan cada uno independientemente del grupo que consiste en hidrógeno, radicales de alquilo de C1 a C4, y radicales de cicloalquilo de C3 a C8, con la condición de que si el átomo de carbono de R1 unido directamente al átomo de nitrógeno es un radical alquilo secundario, al menos uno de R2 y R3 directamente enlazado al carbono que está enlazado al grupo hidroxilo es un radical alquilo o cicloalquilo, x e y son cada uno números enteros positivos que oscilan independientemente de 2 a 4, y Z es de 1 a 1, y la relación de amina primaria sustituida con alquilo a glicol es menor que 2:1 cuando z es mayor que 1.

36. El método de las reivindicaciones 1, 2, 3, 4 y 5, en el que la reacción de la amina primaria y el glicol se lleva a cabo a una presión de hidrógeno cargada a temperatura ambiente de alrededor de cero a alrededor de 3 psig (268 kPag), a una temperatura de alrededor de 15°C a alrededor de 35°C, a una presión total de la reacción del reactor a la temperatura de funcionamiento de alrededor de 5 a 15 psig (345 a 1342 kPag), durante un tiempo

de alrededor de ,5 a 24 horas.

37. El método de la reivindicación 36, en el que la presión de hidrógeno cargada a temperatura ambiente es alrededor de 2 a alrededor de 2 psig (138 a 138 kPag), la temperatura es alrededor de 16°C a alrededor de 3°C, la presión total del reactor a la temperatura de funcionamiento es alrededor de 5 a 1 psig (345 a 6895 kPag), y el tiempo de reacción es de alrededor de 1 a alrededor de 12 horas.

38. El método de la reivindicación 36, en el que la presión de hidrógeno cargada a temperatura ambiente es

alrededor de 2 a alrededor de 15 psig (138 a 134 kPag), la temperatura es alrededor de 18°C a alrededor de 225°C, la presión total de la reacción del reactor a la temperatura de funcionamiento es alrededor de 5 a 5 psig (345 a 3447 kPag), el tiempo de reacción es de alrededor de 2 a alrededor de 8 horas, y la relación de amina primaria a glicol es alrededor de 2:1 a alrededor de 1:1.

39. El método de la reivindicación 36, en el que la amina primaria es terc-butil amina, y el glicol es dietilenglicol.