Proceso integrado de obtención de alcoholes monoinsaturados, biodiesel y productos biodegradables a partir de aceite de Jojoba.

Proceso integrado de obtención de alcoholes monoinsaturados, biodiesel y productos biodegradables a partir de aceite de jojoba.

Se transesterifica aceite de jojoba en presencia de alcoholes de bajo y medio peso molecular empleando catalizadores enzimáticos, heterogéneos u homogéneos. El producto de reacción se somete a varias etapas de cristalización en un sistema de disolventes orgánicos puros o mezcla disolvente polar/apolar.

El proceso permite la obtención de diferentes mezclas de alcoholes grasos insaturados de alta pureza en forma de líquido oleoso útil para la administración transdérmica de agentes farmacológicos. Como producto secundario se obtienen ésteres monoalquilicos que pueden utilizarse como biodiesel o como productos biodegradables.

Proceso integrado de obtención de alcoholes monoinsaturados, biodiesel y productos biodegradables a partir de aceite de Jojoba.

Sector de la Técnica

La presente invención se refiere a un procedimiento para llevar a cabo la obtención integrada de diferentes mezclas compuestas.por alcoholes alifáticos primarios monoinsaturados y esteres monoalquílicos a partir de aceite de Jojoba. El procedimiento consiste en la transesterification catalítica de aceite de Jojoba con alcoholes de cadena corta y mediana que da lugar a una mezcla de alcoholes alifáticos primarios monoinsaturados y esteres monoalquílicos de ácidos de Jojoba y la posterior separación de los mismos. Los alcoholes obtenidos tienen entre 18 y 24 átomos de carbono. Estas mezclas de alta pureza se usas en las composiciones farmacéuticas, productos alimenticios y suplementos dietéticos. Más específicamente para el tratamiento tópico de infecciones subdérmicas tales como infecciones por virus herpes y la administración transdérmica de agentes farmacológicos para el tratamiento de diversos trastornos. Por otro lado, la mezcla de esteres monoaquílicos puede ser utilizada como biodiesel y como productos biodegradables.

Estado de la técnica

El aceite de Jojoba (Simmonsdia chinensis) es un producto natural que se extrae de las semillas de la planta que lleva su nombre y que es un arbusto originario del desierto de Sonora, al norte de México y sudoeste de EE.UU. A diferencia de otros aceites obtenidos de plantas o de pescados, el aceite de Jojoba no está compuesto por triglicéridos, sino por una mezcla de ésteres lineales compuestos principalmente de alcoholes y ácidos carboxílicos ambos de cadena larga (Wisniak, The Chemistry and technology of Jojoba oil, publ. by American Oil Chemists Society, Champaign, Illinois, 272 pp, 1987). Estos ésteres tienen dos dobles enlaces, en configuración cis, uno a cada lado del grupo éster en la posición 9-Omega (Fórmula I).

H3C(H2C^cH2)-COO-(CH2)ny^CH2)7CH3 H H H H

m = 7, 9,11,13

n = 8,10,12,14

(I)

El aceite de Jojoba ha estado disponible comercialmente desde hace más de cincuenta años, y varios millones de kilos se utilizan al año en formulaciones farmacéuticas y cosméticas. Es reconocido como seguro para usos cosméticos (J. Amer. Coll. Toxico!., 11(1): 57-74, 1992). Numerosas pruebas han demostrado que su uso tópico en humanos es seguro y no tóxico, de igual modo que su administración vía oral a ratones, ratas y conejos (Taguchi y Kunimoto, cosmetics and toiletries, 92: 53-61, 1977; Clark y Yérmanos, Biochem. Biophys. Res. Commun., 102(2): 1409-1415, 1981; Hamm, J. Food Sci., 49: 417-428, 1984; Verschuren y Nugteren, Food Chem. Toxico!, 27: 45- 48, 1989). Los seres humanos que han ingerido semillas de Jojoba, con un contenido en aceite de aproximadamente del 50%, no han sufrido efectos adversos, si bien la ingesta de 200 gramos puede producir náuseas. El aceite de Jojoba es empleado también como promotor de eficacia terapéutica de otros principios activos, ya que aumenta la absorción percutánea y la acumulación en la epidermis, y es capaz de actuar como un portador de los principios activos a la capa profunda de la piel para realizar su función US6559182. Sin embargo, el aceite de Jojoba por sí mismo utilizado directamente como portador, sólo es capaz de disolver los principios activos lipófilicos, pero no es útil como portador de principios activos hidrófilicos.

Verbiscar et al. (J. Agrie Food Chem., 28: 571-578, 1980), en un estudio sobre la administración oral del aceite de Jojoba para ratones, demostró que el aceite de Jojoba actúa como un lubrificante intestinal, y se estima que aproximadamente el 20% de aceite de Jojoba se hidroliza por las esterasas en el sistema gastrointestinal, produciendo así alcoholes de Jojoba in situ.

Después de la absorción dérmica, el aceite de Jojoba también se metaboliza parcialmente a los correspondientes alcoholes. Por lo tanto, un nuevo portador derivado del aceite de Jojoba, como la mezcla de alcoholes, puede ser capaz de transportar una amplia gama de principios activos, ya sea lipófilos o hidrófilos, presentando además las ventajas propias de los portadores acuosos frente a los oleosos.

Los alcoholes grasos insaturados representan productos intermedios importantes para un gran número de productos de la industria química, tal como por ejemplo para la obtención de tensioactivos, en aplicaciones directas farmacéuticas, cosméticas, o como auxiliares textiles (Monick, J.-A., JAOCS, 56: 853-860,1979). Los alcoholes de cadena de 16 a 20 átomos de carbono y de 1 a 4 dobles enlaces son antiproliferativos y antivirales contra virus con envoltura (Sands, J. et al., Antimicrob. Agents Chemother., 15: 67-73, 1979). Estos alcoholes insaturados fueron más potente in vitro que los alcoholes saturados de cadena más corta (Snipes, W. et al., Antimicrob. Agents Chemother., 11: 98-104, 1977). La patente US4513008 describe la inhibición de virus encapsulados como el herpes con ácidos, aldehidos o alcoholes primarios lineales poliinsaturados de cadena de 20 a 24 carbonos y de 5 a 7 dobles enlaces. Posteriores investigaciones dieron lugar al desarrollo de n- docosanol como un tratamiento tópico para las infecciones de herpes.

La obtención de alcoholes grasos insaturados no se consigue a base de materias primas y de procedimientos petroquímicos, por el contrario debe partirse de materias primas naturales más o menos insaturadas. La producción industrial actualmente se basa en la hidrogenación a alta presión (260-300 °C y 25-30 MPa) de metilésteres y ácidos grasos, obtenidos respectivamente mediante transesterificación e hidrólisis o saponificación del aceite (Kreutzer, U.-R. JAOCS, 61(2), 343-348, 1984; Voeste, T. y Buchold, H., JAOCS, 61(2), 350-352, 1984). Numerosas patentes norteamericanas describen la fabricación de alcoholes de cadena larga, ya sea a partir de cera de abeja o de caña de azúcar, entre las que cabe mencionar: US6596776,

US6225354, US5856316 y US5663156. Estas patentes reivindican procesos de aislamiento de los alcoholes, directamente o después de la saponificación de los ésteres existentes en la cera. Sin embargo, solo existen 2 ejemplos de preparación de alcoholes a partir de aceite de Jojoba. El primero lo describe Molaison, L.-J (JAOCS, 36: 379-382, 1959). Este procedimiento se basa en la hidrogenolísis del aceite usando sodio como agente reductor y en presencia de un alcohol. A diferencia de la hidrólisis química donde los ácidos grasos permanecen intactos y deben ser separados de los alcoholes en la mezcla, en esta reacción, el ácido carboxílico del áster se convierte en su correspondiente alcohol. La hidrogenolísis duplica la cantidad de alcoholes que se puede obtener a partir de aceite de Jojoba. La composición real de alcoholes de Jojoba varía de acuerdo con la fuente del aceite. Las cantidades relativas de los componentes individuales de alcoholes en Jojoba dependerán de la composición de ésteres de aceite de Jojoba. Un producto de alcoholes de Jojoba preparado por hidrogenolísis resultó en una mezcla de 6% octadec- 9-enol, 62% eiocos-11-enol, 28% docos-13-enol y 4% tetracos-15-enol (Taguchi, Proc. Sexth Int. Conf. Jojoba and its use, eds. Wisniak and Zabicki, Ben-Gurian Negev Univ., Negev, Beer-Shiva, Israel, pp 371-391, 1984). Posteriormente, Verbiscar, A.-L en la patente US6703052 trató de mejorar el rendimiento de Molaison por hidrogenolísis de aceite de Jojoba empleando un nuevo agente reductor. La preparación implica la hidrogenolísis de aceite de Jojoba con hidruro de sodio bis-(2-metoxietoxi) aluminio empleando tolueno seco como disolvente. En la misma patente se describe también la obtención de una mezcla de alcoholes de cadena larga como los encontrados en aceite de Jojoba a partir del aceite de la esperma de ballena, aplicando el mismo proceso de hidrogenolísis mencionado anteriormente.

En resumen, la mayor parte de los procedimientos de fabricación de alcoholes derivados de aceite de Jojoba o de otros, presentan una serie de inconvenientes: Durante la saponificación del aceite o la cera (un éster o triglicérido) con álcali fuerte, se forman como subproductos sales de metales alcalinos de los ácidos carboxílicos de alto peso molecular. La presencia de

estas sales, obviamente, plantea un obstáculo para la purificación y recuperación de los alcoholes obtenidos a partir de cera o aceite obtenidos mediante este método. Otro procedimiento que presenta inconvenientes para la obtención de alcoholes es la hidrogenación. Dentro de estos inconvenientes cabe resaltar las condiciones severas de reacción, además de que los alcoholes obtenidos tienen un índice de yodo menor; son hidrogenados y son de tipo céreo, ya que el agente reductor... [Seguir leyendo]

1. Proceso integrado para la producción de diferentes mezclas enriquecidas en diferentes alcoholes monoinsaturados de Jojoba de entre 18 y 24 átomos de carbono de fórmula general (II) y ésteres monoalquílicos a partir de aceite de jojoba que comprende:

9 - octadecenol ll-eicosenol 13 - docosenol 15 - tetracosenol

(II)

a) Transesterificación catalítica de aceite de jojoba con alcoholes de bajo y medio peso molecular para obtener una mezcla de los correspondientes alcoholes alifáticos primarios monoinsaturados y ésteres de ácidos grasos de jojoba.

b) Separación y fraccionamiento de los alcoholes de los ésteres mediante cromatografía flash en columna y el posterior fraccionamiento de la mezcla de alcoholes obtenida mediante cristalización criogénica o bien, mediante la separación directa de los alcoholes y ésteres resultante de la reacción de transesterificación por cristalización fraccionada. En ambos casos se utiliza un sistema de disolventes apolar/polar para la recristalización de los alcoholes. 2

2. Proceso integrado para la producción de diferentes mezclas enriquecidas en diferentes alcoholes, según reivindicación 1, donde le aceite de jojoba está en forma de fracción sólida o líquida obtenidas mediante un proceso de criogenización controlada.

3. Proceso integrado para la producción de diferentes mezclas enriquecidas en diferentes alcoholes, según reivindicación 1, donde el catalizador es un catalizador básico homogéneo o heterogéneo.

4. Proceso integrado para la producción de diferentes mezclas enriquecidas en diferentes alcoholes, según reivindicación 1, donde el catalizador es una enzima.

5. Proceso integrado para la producción de diferentes mezclas enriquecidas en diferentes alcoholes, según reivindicación 4, donde el catalizador enzimático tiene un diámetro de poro entre 50 y 400 A, y una superficie especifica entre 10 y 150 m2/gr.

6. Proceso integrado para la producción de diferentes mezclas enriquecidas en diferentes alcoholes, según reivindicación 1, donde la reacción de transesterificación se realiza a una temperatura entre 60 y 95°C, con una concentración de catalizador entre 0,5 y 7% y un tiempo de reacción que varía entre 3 y 10 horas.

7. Proceso integrado para la producción de diferentes mezclas enriquecidas en diferentes alcoholes, según reivindicación 1, caracterizado porque la reacción de transesterificación se realiza a una relación molar aceite:alcohol entre 1:1 y 1:6.

8. Proceso integrado para la producción de diferentes mezclas enriquecidas en diferentes alcoholes, según reivindicación 1, donde el alcohol empleado en la transesterificación es metanol, etanol, butanol u octanol.

9. Proceso integrado para la producción de diferentes mezclas enriquecidas en diferentes alcoholes, según reivindicación 1, donde el sistema de disolventes utilizado para la separación por cristalización se elige entre el grupo formado por: acetona, éter etílico, cloroformo, hexano, heptano, pentano, acetato de etilo, metanol, etanol o la mezcla de los mismos.

10. Mezclas enriquecidas en diferentes proporciones de alcoholes y diferentes estados a temperatura ambiente obtenibles mediante el procedimiento reivindicado

11. Mezclas enriquecidas en diferentes proporciones de alcoholes y en diferentes estados, a temperatura ambiente, según reivindicación 10, que comprenden:

a) Primera fracción sólida que contiene 15-tetracosenol