Materiales de estructura organometálicos a base de ácido 2,5-furandicarboxílico o ácido 2,5-tiofendicarboxílico.

Material de estructura organometálico poroso que contiene al menos un compuesto orgánico al menos bidentado unido por coordinación a al menos un ion metálico,

derivándose el al menos un compuesto orgánico al menos bidentado de ácido 2,5-furandicarboxílico o ácido 2,5-tiofendicarboxílico y siendo el al menos un ion metálico el ion de un metal seleccionado del grupo que está constituido por Al, Mg y Zn.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/EP2010/068234.

Solicitante: BASF SE.

Nacionalidad solicitante: Alemania.

Dirección: 67056 LUDWIGSHAFEN ALEMANIA.

Inventor/es: MULLER, ULRICH, KINDLER, ALOIS, TRUKHAN,NATALIA, HEIMANN,JENS.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • B01D53/00 SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES.B01 PROCEDIMIENTOS O APARATOS FISICOS O QUIMICOS EN GENERAL.B01D SEPARACION (separación de sólidos por vía húmeda B03B, B03D, mesas o cribas neumáticas B03B, por vía seca B07; separación magnética o electrostática de materiales sólidos a partir de materiales sólidos o de fluidos, separación mediante campos eléctricos de alta tensión B03C; aparatos centrifugadores B04B;   aparato de vórtice   B04C; prensas en sí para exprimir los líquidos de las sustancias que los contienen B30B 9/02). › Separación de gases o de vapores; Recuperación de vapores de disolventes volátiles en los gases; Depuración química o biólogica de gases residuales, p. ej. gases de escape de los motores de combustión, humos, vapores, gases de combustión o aerosoles (recuperación de disolventes volátiles por condensación B01D 5/00; sublimación B01D 7/00; colectores refrigerados, deflectores refrigerados B01D 8/00; separación de gases difícilmente condensables o del aire por licuefacción F25J 3/00).
  • C07F1/00 SECCION C — QUIMICA; METALURGIA.C07 QUIMICA ORGANICA.C07F COMPUESTOS ACICLICOS, CARBOCICLICOS O HETEROCICLICOS QUE CONTIENEN ELEMENTOS DISTINTOS DEL CARBONO, HIDROGENO, HALOGENOS, OXIGENO, NITROGENO, AZUFRE, SELENIO O TELURO (porfirinas que contienen metal C07D 487/22; compuestos macromoleculares C08). › Compuestos que contienen elementos de los grupos 1 o 11 del sistema periódico.
  • C07F15/02 C07F […] › C07F 15/00 Compuestos que contienen elementos de los grupos 8, 9, 10 o 18 del sistema periódico. › Compuestos de hierro.
  • C07F3/00 C07F […] › Compuestos que contienen elementos de los grupos 2 o 12 del sistema periódico.
  • C07F5/06 C07F […] › C07F 5/00 Compuestos que contienen elementos de los grupos 3 o 13 del sistema periódico. › Compuestos de aluminio.

PDF original: ES-2547729_T3.pdf

 


Fragmento de la descripción:

Materiales de estructura organometálicos a base de ácido 2, 5-furandicarboxílico o ácido 2, 5-tiofendicarboxílico La presente invención se refiere a un material de estructura organometálico poroso, a cuerpos moldeados que contienen éste, a procedimientos para su fabricación así como a su uso.

Los materiales de estructura organometálicos porosos se conocen por el estado de la técnica. Éstos se caracterizan en particular por su porosidad y pueden alimentarse con frecuencia a aplicaciones comparables que se conocen por zeolitas inorgánicas.

El documento WO 2008/057140 A2 se refiere a la síntesis soportada por microondas de materiales de estructura organometálicos.

El documento WO 2007/044473 A2 se refiere a un procedimiento analítico, usándose un material de estructura organometálico como agente de sorción.

Jia et al. (Eur. J. Inorg. Chem. 2006, páginas 4266 a 4270) describen la síntesis, la estructura y las propiedades magnéticas de materiales de estructura organometálicos.

Los materiales de estructura organometálicos contienen habitualmente un compuesto orgánico al menos bidentado unido por coordinación a un ion metálico, que une entre sí mediante puente al menos dos iones metálicos y por consiguiente junto con los iones metálicos representa la estructura del material de estructura organometálico.

La elección adecuada del metal y/o del compuesto orgánico permite una optimización para el campo de aplicación deseado. Según esto puede incidir por ejemplo la elección del compuesto orgánico en la distribución de poros. Además puede proporcionar el metal una contribución a procesos de adsorción.

Por tanto existe una necesidad continua de proporcionar materiales de estructura organometálicos especiales que en particular presenten propiedades excepcionales que se deben a la elección del metal así como del compuesto orgánico.

Por consiguiente, un objetivo de la presente invención consiste en proporcionar tales materiales, procedimientos para su fabricación así como usos para éstos.

El objetivo se soluciona mediante un material de estructura organometálico poroso que contiene al menos un compuesto orgánico al menos bidentado unido por coordinación a al menos un ion metálico, derivándose el al menos un compuesto orgánico al menos bidentado de ácido 2, 5-furandicarboxílico o ácido 2, 5-tiofendicarboxílico y siendo el al menos un ion metálico el ion de un metal seleccionado del grupo que está compuesto de Al, Mg y Zn.

Se ha mostrado que el material de estructura organometálico de acuerdo con la invención puede ser adecuado en particular para su uso para la separación de CO2/CO, CH4/H2O y/o el almacenamiento de hidrógeno.

Los materiales de estructura organometálicos porosos de acuerdo con la invención presentan las propiedades típicas expuestas anteriormente de materiales de estructura organometálicos. Según esto, los materiales de estructura organometálicos porosos de acuerdo con la invención contienen como compuesto orgánico al menos bidentado ácido 2, 5-furandicarboxílico o ácido 2, 5-tiofendicarboxílico o se derivan de éstos El término "derivar" significa en el contexto de la presente invención que el ácido 2, 5-furandicarboxílico o ácido 2, 5tiofendicarboxílico puede encontrarse en el material de estructura en forma parcialmente desprotonada o completamente desprotonada. Además, el ácido 2, 5-furandicarboxílico o ácido 2, 5-tiofendicarboxílico puede contener un sustituyente o varios sustituyentes independientemente entre sí. Los ejemplos de tales sustituyentes son OH, NH2, OCH3, CH3, NH (CH3) , N (CH3) 2, CN así como haluros. Preferentemente se deriva sin embargo el compuesto orgánico al menos bidentado de ácido 2, 5-furandicarboxílico o ácido 2, 5-tiofendicarboxílico no sustituido. Además significa el término "derivar" en el contexto de la presente invención que una o varias funciones ácido carboxílico pueda encontrarse en forma de un correspondiente análogo de azufre. Los análogos de azufre son los grupos funcionales C (=O) SH así como sus tautómeros y C (=S) SH, que pueden usarse en lugar de uno o los dos grupos ácido carboxílico. Sin embargo, preferentemente no se usan análogos de azufre.

El componente metálico en el material de estructura según la presente invención se selecciona del grupo que está constituido por Al, Mg y Zn.

En relación a los iones de estos elementos pueden mencionarse especialmente Mg2+, Zn2+ y Al3+.

Se prefiere en particular Al.

El procedimiento de acuerdo con la invención para la fabricación de un material de estructura de acuerdo con la invención contiene como etapa (a) la reacción de una solución de reacción que contiene una sal metálica correspondiente al al menos un ion metálico y ácido 2, 5-furandicarboxílico o ácido 2, 5-tiofendicarboxílico así como

un disolvente, a una temperatura en el intervalo de 100 ºC a 150 ºC durante al menos 3 horas y (b) la separación del sólido precipitado.

Preferentemente, la reacción se realiza al menos durante cierto tiempo, en particular al inicio de la reacción, con agitación.

Como un compuesto de partida se usa una sal metálica. Preferentemente se encuentra su concentración inicial en la mezcla de reacción en el intervalo de 0, 05 mol/l a 0, 8 mol/l. Además preferentemente, la concentración inicial se encuentra en el intervalo de 0, 1 mol/l a 0, 5 mol/l. En particular, la concentración inicial se encuentra en el intervalo de 0, 15 mol/l a 0, 3 mol/l.

La cantidad de sal metálica se alimenta a este respecto en una cantidad de la solución de reacción, de modo que debido al sólido precipitado en la etapa (b) disminuye la concentración de iones metálicos en la solución de reacción.

Además se prefiere que la proporción de la cantidad de sustancia inicial de ácido 2, 5-furandicarboxílico o ácido 2, 5tiofendicarboxílico usado con respecto a la cantidad de sustancia inicial de sal metálica usada con respecto al metal se encuentre en el intervalo de 0, 5:1 a 2:1. Además preferentemente, la proporción se encuentra en el intervalo de 1:1 a 1, 8:1, además preferentemente en el intervalo de 1:1 a 1, 7:1.

La mezcla de reacción para la etapa (a) del procedimiento de acuerdo con la invención para la fabricación del material de estructura de acuerdo con la invención contiene además un disolvente.

El disolvente debe ser adecuado para disolver al menos parcialmente las sustancias de partida usadas. Además el disolvente debe seleccionarse de tal manera que pueda mantenerse el intervalo de temperatura necesario.

La reacción en el procedimiento de acuerdo con la invención para la fabricación del material de acuerdo con la invención se realiza por consiguiente en presencia de un disolvente. Según esto pueden usarse condiciones solvotérmicas. Por el término "térmico" ha de entenderse en el contexto de la presente invención un procedimiento de fabricación en el que la reacción se realiza en un recipiente a presión de tal manera que éste esté cerrado durante la reacción y se aplica temperatura elevada, de modo que debido a la presión de vapor del disolvente existente se establece una presión en el interior del medio de reacción en el recipiente a presión. Mediante esto puede conseguirse eventualmente la temperatura de reacción deseada.

Preferentemente se realiza la reacción no en medio que contiene agua y del mismo modo no en condiciones solvotérmicas.

La reacción en el procedimiento de acuerdo con la invención se realiza como consecuencia de esto preferentemente en presencia de un disolvente no acuoso.

La reacción se realiza preferentemente a una presión de cómo máximo 200 kPa (absolutos) . Preferentemente, la presión asciende sin embargo a como máximo 123 kPa (absolutos) . En particular preferentemente se realiza la reacción a presión atmosférica. Según esto pueden producirse, sin embargo de manera mecánicamente condicionada, a ligeras sobrepresiones o vacíos parciales. Por tanto ha de entenderse en el contexto de la presente invención por el término "presión atmosférica" aquel intervalo de presión que resulta de la presión atmosférica que existe realmente 15 kPa.

La reacción se realiza en un intervalo de temperatura de 100 ºC a 150 ºC. Preferentemente, la temperatura se encuentra en el intervalo de 115 ºC a 140 ºC. Además preferentemente, la temperatura se encuentra en un intervalo de 120 ºCa130ºC.

La solución de reacción puede presentar además una base. Ésta sirve en particular para que con el uso del ácido éste se disuelva fácilmente. Mediante el uso de un disolvente orgánico no es necesario con frecuencia usar una base... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Material de estructura organometálico poroso que contiene al menos un compuesto orgánico al menos bidentado unido por coordinación a al menos un ion metálico, derivándose el al menos un compuesto orgánico al menos bidentado de ácido 2, 5-furandicarboxílico o ácido 2, 5-tiofendicarboxílico y siendo el al menos un ion metálico el ion de un metal seleccionado del grupo que está constituido por Al, Mg y Zn.

2. Cuerpo moldeado que contiene un material de estructura según la reivindicación 1.

3. Procedimiento para la fabricación de un material de estructura según la reivindicación 1, que contiene las etapas

(a) hacer reaccionar una mezcla de reacción que contiene una sal metálica correspondiente al al menos un ion metálico y ácido 2, 5-furandicarboxílico o ácido 2, 5-tiofendicarboxílico así como un disolvente a una temperatura 10 en el intervalo de 100 ºC a 150 ºC durante al menos 3 horas y (b) separar el sólido precipitado.

4. Procedimiento según la reivindicación 3, caracterizado porque la concentración inicial de la sal metálica en la mezcla de reacción se encuentra en el intervalo de 0, 05 mol/l a 0, 8 mol/l.

5. Procedimiento según las reivindicaciones 3 o 4, caracterizado porque la proporción de la cantidad de sustancia

inicial de ácido 2, 5-furandicarboxílico o ácido 2, 5-tiofendicarboxílico con respecto a la cantidad de sustancia inicial de sal metálica usada con respecto al metal se encuentra en el intervalo entre 0, 5:1 y 2:1.

6. Procedimiento según una de las reivindicaciones 3 a 5, caracterizado porque el disolvente contiene N, Ndimetilformamida.

7. Uso de un material de estructura según la reivindicación 1 o de un cuerpo moldeado según la reivindicación 2 20 para el almacenamiento de un gas.

8. Uso según la reivindicación 7, caracterizado porque el gas es hidrógeno.

9. Uso de un material de estructura según la reivindicación 1 o de un cuerpo moldeado según la reivindicación 2 para la separación de un gas de una mezcla de gases.

 

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