ES2261080B1 - Procedimiento y catalizadores para la expoxidacion de compuestos olefinicos en presencia de oxigeno. - Google Patents
Procedimiento y catalizadores para la expoxidacion de compuestos olefinicos en presencia de oxigeno. Download PDFInfo
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Abstract
Procedimiento y catalizadores para la epoxidación de compuestos olefínicos en presencia de oxígeno. La presente invención se refiere a un procedimiento para la epoxidación de un compuesto olefínico, caracterizado porque comprende realizar una reacción de oxidación de al menos un compuesto olefínico que contiene uno o más dobles enlaces C=C, con oxígeno, en presencia de uno o más agentes iniciadores de la reacción, al menos un catalizador, que comprende al menos un metal seleccionado entre metal noble, un metal de transición y mezclas de ellos, y al menos un hidrocarburo seleccionado entre uno o más alcanos ramificados, uno o más hidrocarburos cíclicos o alquil-cíclicos, uno o más compuestos aromáticos o alquil-aromáticos, y mezclas de ellos.
Description
Procedimiento y catalizadores para la
epoxidación de compuestos olefínicos en presencia de oxígeno.
Oxidación, Catálisis heterogénea,
Petroquímica.
Desde hace muchos años, la epoxidación de
compuestos olefínicos ha atraído considerablemente la atención de
los investigadores debido a la versatilidad de los epóxidos como
intermedios en síntesis orgánica [K. A. Jorgensen, Chem. Rev.,
89, 431, 1989]. Son especialmente relevantes a nivel industrial
los derivados oxigenados de olefinas de bajo peso molecular
(etileno, propileno, butileno) para la obtención de glicoles,
poliglicoles y poliéteres, de uso generalizado en las industrias de
detergentes, polímeros, resinas, barnices y pinturas, entre muchas
otras ["Kirk-Othmer Enciclopedia of Chemical
Technology", Vol. 9, 4a Ed., J. Wiley & Sons, NY, 1994,
p. 915].
Las dos principales rutas comerciales de
obtención de epóxidos de bajo peso molecular (por ej.: óxido de
propileno, PO) son los procesos que utilizan clorohidrina e
hidroperóxidos, ambos en fase líquida. El proceso de la
clorohidrina causa serios problemas de corrosión en los reactores y
polución ambiental, además de llevarse a cabo en condiciones de
alta peligrosidad, por lo que ha sido reemplazado paulatinamente
por el uso de hidroperóxidos u otras rutas alternativas de
epoxidación.
Existen varios procesos alternativos de
producción de epóxidos de bajo peso molecular basados en la
utilización de hidroperóxidos. Así, el proceso
Halcon-ARCO [J. P. Schmidt (Oxirane Corp.), US
Pat 3,988, 353, 1976] utiliza un catalizador de Mo en fase
homogénea y como oxidante hidroperóxido de etilbenceno. Las
conversiones de propileno alcanzadas son del 84% a los 75 minutos,
con la desventaja de incluir numerosos pasos para la separación
final del catalizador de la mezcla de reacción. Con el fin de
evitar las etapas de separación, la compañía Shell Oil desarrolló
un catalizador heterogéneo de sílice-titania,
especialmente activo en la epoxidación de olefinas con
hidroperóxido de etilbenceno [H. P. Wulff et al. (Shell Oil
Co.), GB Pat 1, 249,079, 1971]. Desde hace más de una
década, los numerosos trabajos de investigación desarrollados por
grupos universitarios y empresas han llevado a la obtención de
distintos métodos de preparación de materiales
sílice-titania, que han mejorado la eficiencia de
estos catalizadores en el proceso de epoxidación de olefinas [A.
Baiker et al., J. Catal., 153, 177, 1995; y Catal.
Rev.-Sci. Eng., 42(1-2), 213, 2000].
Por otro lado, la tecnología de ENICHEM basada
en la utilización de un catalizador sólido del tipo
titano-silicato, TS-1, y peróxido de
Hidrógeno como oxidante en fase líquida, permite obtener elevadas
conversiones y selectividades a los epóxidos [M. Taramaso et
al. (SNAM Progetti), US Pat 4,410,501, 1983; M. G.
Clerici et al. (ENICHEM Sintesi S.p.A.), US Pat
4,824,976, 1989]. Los resultados son aún mejores cuando el
titano-silicato (TS-1) es modificado
en una etapa posterior a la síntesis, alcanzando selectividades al
epóxido (PO) del 97% con conversiones del oxidante del 90%, [M. G.
Clerici et al. J. Catal., 129, 159, 1991].
A los anteriores catalizadores se han unido los
nuevos tamices moleculares micro y mesoporosos conteniendo Ti.
Así, mientras tamices microporosos como la Ti-Beta
[A. Corma et al., J. Chem. Soc., Chem. Commun., 589,
1992; y J. Catal., 145, 151, 1994] son capaces de epoxidar
eficientemente olefinas utilizando H_{2}O_{2}, los materiales
mesoporosos del tipo Ti-MCM-41 [A.
Corma et al., WO 9429022 A1, 1994] y
Ti-MCM-48 [A. Corma et al.,
WO 004460 A1, 2000], entre otros, permiten oxidar una variada gama
de moléculas olefínicas utilizando hidroperóxidos orgánicos como
oxidantes [A. Corma et al., WO-2000054880
A1, 2000].
Se han propuesto otros métodos alternativos a
los ya existentes para la síntesis de epóxidos de olefinas. Uno de
ellos consiste en la reacción de epoxidación de olefinas en fase
gaseosa con H_{2}O_{2} generado in situ a partir de
H_{2} y O_{2} sobre catalizadores sólidos que contienen
distintos metales nobles. Así por ejemplo, catalizadores del tipo
Pd-Pt/TS-1 han demostrado ser
activos y selectivos en la epoxidación de propileno en fase gaseosa
[M. Clerici et al., Catal. Today, 41, 14, 1998; R.
Meiers et al., Catal. Lett., 59, 161, 1999; y J.
Catal., 176, 376, 1998], aunque los rendimientos a epóxido
alcanzados se acercan al 5%.
Además, el dopado de los materiales del tipo
sílice-titania, así como de distintos óxidos de
metales de transición con partículas de metales nobles (por
ejemplo, Au, Pd, Pt) ha permitido generar H_{2}O_{2} en el
propio medio de reacción partiendo de H_{2} y O_{2}, con la
consecuente obtención del epóxido de forma limpia y eficiente [M.
Haruta and Cowork., Stud. Surf. Sci. Catal., 110, 965, 1997;
y J. Catal., 186(1), 228, 1999]. De todos ellos, los
materiales basados en Au y Titanio dan los mejores resultados, con
selectividades al epóxido \approx99%, aunque en todos los casos
las conversiones de olefina obtenidas no superan el 2%, siendo la
fuerte desactivación del catalizador un grave inconveniente [J. A.
Moulijn and cowork., Catal. Today, 72, 59, 2002], así como
la necesidad de trabajar en condiciones de mezcla H_{2} y O_{2}
cercana a los límites de explosión, para alcanzar los mejores
rendimientos.
Un proceso ideal para la obtención de epóxidos
de manera limpia y eficiente consistiría en la oxidación directa y
selectiva de la olefina con oxígeno molecular en fase gaseosa. Si
bien la oxidación directa de etileno con O_{2} se conoce desde
fines del siglo XIX, no fue hasta 1930 que se utilizó un
catalizador de plata activo y selectivo para el proceso [T. E.
Lefort, US-1,998,878, 1935], que actualmente continúa
dominando el mercado de producción del óxido de etileno. Sin
embargo, y a pesar de los esfuerzos realizados en la epoxidación de
otras mono-olefinas de bajo peso molecular con
O_{2} (por ej. PO), los rendimientos a epóxido suelen ser muy
bajos [M. Clerici et al., J. Catal., 129, 159, 1991].
Además de los catalizadores antes mencionados, otros catalizadores
basados en: Ag soportada sobre óxidos mixtos [J. Q. Lu et
al., Appl. Catal. A:Gral., 237(1-2), 11,
2002], tamices moleculares modificados conteniendo Ti [K. Murata
et al., Chem. Commun., 1356, 2001] y Cu soportado
sobre óxidos mixtos [J. Lu et al., J. Catal., 211,
552, 2002], han sido estudiados en la epoxidación directa de
olefinas con O_{2} con muy pobres resultados.
También se han publicado otros tipos de
catalizadores para este proceso, tales como:
Au-Ti/SiO_{2} [T. Hayashi et al. (Nippon
Shokubai Co., Ltd.), EP Pat 1040860 A2, 2000],
Ag-Mo-Na-Cs/Al_{2}O_{3}
[H. Borchert et al. (BASF Aktiengesellschft), EP Pat
1393801 A1, 2004], o combinaciones binarias de Rh con distintos
metales de transición (V, Cr, Sn, In, Mo, Sm) soportados sobre
Al_{2}O_{3} [T. Miyazaki et al., Catal. Today,
81(3), 473, 2003]. Todos ellos muestran muy bajos rendimientos
al epóxido deseado.
De todo lo expuesto con anterioridad, parece
evidente la necesidad de desarrollar procesos catalíticos
alternativos para la producción de epóxidos orgánicos, mediante la
oxidación en presencia de O_{2}, que sean económica e
industrialmente rentables y viables.
La presente invención se refiere a un
procedimiento para la epoxidación de compuestos olefínicos,
caracterizado porque comprende realizar una reacción de oxidación
de al menos un compuesto olefínico que contiene uno o más dobles
enlaces C=C, con oxígeno, en presencia de:
- uno o más agentes iniciadores de la reacción,
y
- al menos un catalizador, que comprende al
menos un metal seleccionado entre uno o más metales nobles, uno o
más metales de transición y mezclas de ellos, y
- al menos un hidrocarburo seleccionado entre
uno o más alcanos ramificados, uno o más hidrocarburos cíclicos o
alquil-cíclicos, uno o más compuestos aromáticos o
alquil-aromáticos, y mezclas de ellos.
En esta memoria el término "compuesto
olefínico" se refiere a un compuesto orgánico que tiene al menos
un doble enlace carbono-carbono -C=C-,
independientemente de que tenga además otros grupos
funcionales.
Según una realización cualquiera del
procedimiento de la presente invención, los epóxidos orgánicos que
se obtienen son preferentemente epóxidos de olefinas terminales,
internas, lineales, cíclicas, con ninguna ramificación, con una o
más ramificaciones de cadena, y que comprenden una cadena
hidrocarbonada de entre 2 y 24.
Los epóxidos orgánicos que se pueden obtener,
pueden responder a la fórmula general:
R_{1}-HCOCH-R_{2}
en la que R_{1} y R_{2} son
sustituyentes iguales o distintos entre sí, y están seleccionados
indistintamente entre: alquilo con 1 a 12 átomos de C, lineal o
ramificado, sustituido o no sustituido; alquilo cíclico con 4 a 12
átomos de C, sustituido o no sustituido; o arilo con 6 a 18 átomos
de C, sustituido o no
sustituido.
Según una realización de la presente invención,
los epóxidos orgánicos poseen la fórmula:
R_{1}-HCOCH-(CH_{2})_{n}-HCOCH-R_{2}
en la que R_{1} y R_{2} son
sustituyentes iguales o distintos entre sí, y están seleccionados
indistintamente entre: alquilo con 1 a 12 átomos de C, lineales o
ramificados, sustituidos o no sustituidos; alquilo cíclico con 4 a
12 átomos de C, sustituidos o no sustituidos; o arilo con 6 a 18
átomos de C, sustituidos o no sustituidos; y n puede variar entre
1
y 12.
y 12.
Según una realización particular de la presente
invención, los epóxidos orgánicos que se obtienen poseen entre 2 y
12 átomos de carbono.
Ejemplos de epóxidos son por ejemplo óxido de
etileno, óxido de propileno,
1,2-epoxi-butano,
1,2-epoxi-hexano,
1,2-epoxi-octano,
1,2-epoxi-ciclohexano,
1,2-epoxi-1-metil-ciclohexano,
entre otros, sin ser estos ejemplos limitantes.
Según el procedimiento de la presente invención
el compuesto o compuestos olefínicos seleccionados son compuestos
orgánicos que poseen uno o más dobles enlaces en su estructura,
preferentemente mono-, di- o poli-olefinas. El
compuesto olefínico es preferentemente una
mono-olefina. Dicha mono-olefina
está seleccionada preferentemente entre uno o más olefinas
terminales, olefinas internas, olefinas ramificadas, olefinas
cíclicas, y combinaciones de las mismas.
Dicho hidrocarburo puede ser seleccionado entre
compuestos que responden a la fórmula
R_{1}-(CH_{2})_{n}-R_{2}
en la que R_{1} y R_{2} son
sustituyentes iguales o distintos entre sí, y están seleccionados
indistintamente entre: hidrógeno, alquilo ramificado con 1 a 12
átomos de C, sustituidos o no sustituidos; alquilo cíclico con 4 a
12 átomos de C, sustituidos o no sustituidos; o arilo con 6 a 18
átomos de C, sustituidos o no sustituidos; y n puede variar entre
0
y 12.
y 12.
Preferiblemente, el alcano ramificado o
hidrocarburo puede ser seleccionado entre sec-alcanos,
cicloalcanos, alquil-cicloalcanos,
aril-cicloalcanos,
alquil-aromáticos, o mezclas de ellos. Ejemplos de
éstos serían: sec-alcanos con 3 o más carbonos, tales como
iso-butano, 2-metil-pentano,
3-metil-pentano,
2-metil-hexano,
3-metil-hexano,
3-metil-heptano,
4-metil-heptano; cicloalcanos y
cicloalcanos sustituidos, tales como ciclohexano,
metil-ciclohexano,
di-metil-ciclohexano; y
alquil-aromáticos, tales como
etil-benceno,
iso-propil-benceno (cumeno),
di-iso-propil-benceno, sin ser estos
ejemplos limitantes.
Según una realización preferente del
procedimiento el compuesto olefínico es propileno y el hidrocarburo
es un metil-alcano tal como
metil-pentano, o mezclas de
metil-alcanos.
Según una realización preferente adicional del
procedimiento el compuesto olefínico es propileno y el hidrocarburo
es etilbenceno.
Según una realización preferente adicional del
procedimiento el compuesto olefínico es propileno y el hidrocarburo
es iso-propil-benceno (cumeno).
La reacción se lleva a cabo en presencia de uno
o más agentes activadores o iniciadores.
El agente iniciador de la reacción puede estar
seleccionado entre:
- uno o más nitrilos orgánicos,
- uno o más azo-compuestos,
- mezclas de uno o más nitrilos orgánicos y uno
o más azo-compuestos, y
- uno o más nitrilos orgánicos que comprenden
uno grupos azo- en la misma molécula.
Los nitrilos orgánicos, preferentemente se usan
en combinación con grupos azo- en la misma molécula.
Preferiblemente, y en el caso del uso de
compuestos que posean grupos funcionales del tipo nitrilo,
preferentemente en combinación con grupos azo- en la misma
molécula, los compuestos utilizados responden a la fórmula
general:
general:
N\equiv
C-R_{1}-N=N-R_{2}-C\equiv
N
en la que R_{1} y R_{2} son
sustituyentes iguales o distintos entre sí, y están seleccionados
indistintamente entre: un grupo alquilo de 1 a 12 átomos de C,
lineal o ramificado, sustituido o no sustituido; un grupo
alquil-cíclico de 4 a 12 átomos de C, sustituido o
no sustituido; un grupo arilo de 6 a 18 átomos de C, sustituido o
no sustituido. Preferentemente, el nitrilo orgánico posee un grupo
alquil-azo de 1 a 12 átomos de C, lineal o
ramificado, sustituido o no sustituido; un grupo
bis-alquil-azo de 1 a 12 átomos de
C, lineal o ramificado, sustituido o no sustituido; un grupo
aril-azo de 6 a 18 átomos de C, sustituido o no
sustituido; un grupo bis-aril-azo de
6 a 18 átomos de C, sustituido o no
sustituido.
Como ejemplos no limitantes de nitrilos
orgánicos utilizados pueden citarse: aceto-nitrilo,
butiro-nitrilo,
iso-butiro-nitrilo,
fenil-nitrilo, y más preferiblemente,
azo-butiro-nitrilo,
azo-iso-butiro-nitrilo,
azo-bis-iso-butiro-nitrilo,
azo-fenil-nitrilo y
azo-bis-fenil-nitrilo.
Según el procedimiento de la presente invención,
el oxígeno puede proceder de una fuente seleccionada entre oxígeno
molecular en forma pura, una mezcla gaseosa que comprende oxígeno y
combinaciones de los mismos.
Dicha mezcla gaseosa que comprende oxígeno puede
estar seleccionada entre aire, aire enriquecido con oxígeno, ozono
enriquecido con oxígeno, N_{2} enriquecido con oxígeno, Ar
enriquecido con oxígeno y una mezcla que comprende dos o más gases,
por ejemplo una mezcla de nitrógeno, argón y oxígeno, sin ser estos
ejemplos limitantes. La cantidad de oxígeno y la fuente
seleccionada dependerán del tipo de reactor y de las condiciones de
reacción específicas del proceso. La cantidad de oxígeno presente
en el medio reactivo estará siempre referida a la cantidad inicial
del compuesto olefínico utilizado, y dependerá de la temperatura y
presión en el reactor, con el fin de minimizar las reacciones
secundarias no deseadas.
El catalizador según el procedimiento de la
presente invención puede estar seleccionado entre:
a) un catalizador metálico "CAT A"
que comprende:
- -
- uno o más metales nobles, o
- -
- uno o más metales de transición, o
- -
- una o más de sus sales o complejos, y
- -
- combinaciones de los anteriores,
estando dicho "CAT A" soportado, o
incluido, en la estructura de un sólido o una matriz
inorgánica;
b) un catalizador metálico "CAT T"
que comprende uno o más metales de transición, sus sales o
complejos, incluidos o soportados, en la estructura de un sólido o
una matriz inorgánica; y
c) combinaciones de los mismos "CAT
A" + "CAT T".
En los catalizadores utilizados en el
procedimiento descrito, el metal o los metales pueden estar en forma
de sales o complejos, tales como complejos de metales nobles o
complejos de metales de transición.
Cuando el catalizador es un catalizador metálico
"CAT A" éste puede comprender uno o más metales nobles,
uno o más metales de transición, o una de sus sales, y está
soportado, o incluido, en la estructura de una matriz inorgánica.
Dicho metal noble puede estar seleccionado, por ejemplo, entre Au,
Pd, Pt, Ag, Re, Rh, y combinaciones de los mismos. Preferentemente
dicho metal noble es Au o Au combinado con otro metal. De manera
más preferente aún cuando el catalizador es "CAT A"
dicho Au, o Au está combinado con otro metal, y está soportado, en
forma de nano-partículas de un tamaño comprendido
entre 0,5 y 20 nm.
En una realización cualquiera del procedimiento,
el catalizador puede ser "CAT A", "CAT T" o
CAT A + CAT T en el que dicho metal de transición
está seleccionado entre uno o más metales de los grupos Ib, IIb,
IVb, Vb, VIb, VIIb y VIII de la tabla periódica. Según
realizaciones preferentes dicho metal de transición está
seleccionado entre Ti, Zr, Zn, Cu, Co, Mn, Mo, V, Ni, Fe, Al, y
combinaciones de los mismos.
Cuando el catalizador del procedimiento es
"CAT A", dicho catalizador puede estar soportado, o
incluido, en la estructura de una matriz inorgánica que puede ser
un material amorfo seleccionado entre uno o más óxidos de metales,
uno o más óxidos mixtos de metales, y combinaciones de los mismos.
Entre estos materiales amorfos se pueden citar sílice, alúmina,
ceria, titania, Fe_{2}O_{3}, ytria,
sílice-alúmina, sílice-ceria, uno o
más óxidos mixtos de metales alcalino térreos, y uno o más óxidos
de metales de transición. De manera preferente, dicha matriz
inorgánica es un óxido de cerio.
Cuando el catalizador es "CAT A" dicho
sólido o matriz inorgánica puede ser también del tipo de tamices
moleculares microporosos, tamices moleculares mesoporosos y
combinaciones de los mismos.
En otro caso particular el catalizador metálico
"CAT A" puede consistir en un compuesto seleccionado
entre al menos una sal y al menos un complejo de metal de
transición, estando dicha sal o complejo soportado, o incluido, en
la estructura de un sólido o matriz inorgánica, tales como sólidos
amorfos, o del tipo tamices moleculares microporosos, tamices
moleculares mesoporosos y combinaciones de los mismos.
Como ejemplos no limitantes de matrices sólidas
amorfas utilizadas se pueden mencionar también: sílice, alúmina,
titania, ceria, ytria, óxidos de Fe tal como Fe_{2}O_{3},
sílice-alúmina, sílice-ceria, y en
general óxidos mixtos de metales y/o metales de transición tales
como Cu, Co, Zr, Zn, Ti, Mn, V, Ni, Fe, Mo, entre otros.
Como ejemplos no limitantes de matrices sólidas
amorfas utilizadas se pueden mencionar sólidos conformados por
óxidos de metales alcalino-térreos (MgO, CaO, BaO)
preferentemente MgO, junto con óxidos de otros tipos de metales, y
en general óxidos mixtos derivados de arcillas aniónicas, como por
ejemplo hidróxidos dobles laminares del tipo hidrotalcita
(Mg/Al).
Como ejemplos no limitantes de matrices sólidas
microporosas utilizadas se pueden mencionar: silicatos microporosos
incluidas zeolitas pura sílice, alumino-silicatos
microporosos incluidas Al-zeolitas,
metalo-silicatos microporosos incluidas
Me-zeolitas, alumino-fosfatos
microporosos (AlPO's, APO's y similares),
alumino-fosfatos microporosos conteniendo metales
(Me-APO's), silico-aluminofosfatos
microporosos (SAPO's, TAPSO's, etc.). También se pueden utilizar
como matrices inorgánicas microporosas materiales laminares como
las arcillas y arcillas pilareadas, del tipo bentonita,
montmorillonita, entre otros, y combinaciones de los mismos.
Como ejemplos no limitantes de matrices sólidas
mesoporosas utilizadas se pueden mencionar: silicatos,
alumino-silicatos, y en general
metalo-silicatos mesoporosos con estructura
hexagonal o cúbica, tales como MCM-41,
MCM-48, SBA-15, HMS, MSA, entre otros. También se pueden utilizar como matrices sólidas mesoporosas materiales mesoporosos obtenidos por deslaminación de precursores zeolíticos laminares, tales como ITQ-2, ITQ-6, entre otros.
MCM-48, SBA-15, HMS, MSA, entre otros. También se pueden utilizar como matrices sólidas mesoporosas materiales mesoporosos obtenidos por deslaminación de precursores zeolíticos laminares, tales como ITQ-2, ITQ-6, entre otros.
Tanto en el caso de que el catalizador sea
"CAT A", "CAT T" o una combinación de ambos, dicho
catalizador puede estar incluido en una matriz inorgánica que sea
uno o más tamices moleculares microporosos. Dicho tamiz molecular
microporoso puede estar seleccionado entre una zeolita, arcilla,
arcilla pilareada, y mezclas de ellas.
Tanto en el caso de que el catalizador sea
"CAT A", "CAT T" o una combinación de ambos, dicho
catalizador puede estar incluido en una matriz inorgánica que sea
uno o más tamices moleculares mesoporosos, y dicho tamiz molecular
mesoporoso puede estar seleccionado entre silicato,
metalo-silicato y un material mesoposoro procedente
de la deslaminación de un precursor zeolítico laminar.
Según el procedimiento de la invención y como se
ha indicado anteriormente, el catalizador puede ser un catalizador
"CAT T", que comprende uno o más metales de transición,
incluidos o soportados en la estructura de una matriz inorgánica.
Según realizaciones particulares, dicha matriz inorgánica es un
material amorfo seleccionado entre: sílice, alúmina,
sílice-alúmina, titania,
sílice-titania, y un óxido mixto de metales de
transición.
Según realizaciones particulares adicionales
cuando el catalizador es "CAT T", dicho sólido mesoporoso está
seleccionado entre tamices moleculares mesoporosos, y tamices
moleculares que contienen meso y microporos, y contiene al menos
Si, Ti incorporado en la red -en posiciones tetraédricas-. También
puede ocurrir que en una realización particular dicho sólido
mesoporoso puede comprender además Ti en posiciones no reticulares
-octaédricas- del tamiz molecular, y silicio unido a carbono.
En otro caso particular del procedimiento de
epoxidación descrito en la presente invención, el catalizador
metálico "CAT T" puede consistir en un tamiz molecular
microporoso, un tamiz molecular mesoporoso, o incluso materiales
silíceos amorfos, o conteniendo Si y Ti, o combinaciones de los
mismos. Preferiblemente, estos materiales pueden contener Si, Ti y
enlaces Si-C, conformando un composite
orgánico-inorgánico.
Según el procedimiento de la presente invención
dicho composite orgánico-inorgánico que comprende al
menos Si, Ti y silicio unido a carbono se obtiene mediante un
procedimiento que comprende una etapa de sililación durante la
síntesis o bien mediante un procedimiento que comprende una etapa
de sililación postsíntesis.
Dichos composites
orgánico-inorgánicos pueden ser un tamiz molecular
microporoso que comprende al menos Si, Ti y silicio unido a
carbono, o bien un tamiz molecular mesoporoso que comprende al
menos Si, Ti y silicio unido a carbono, o pueden consistir en
sólidos silíceos inorgánicos amorfos químicamente combinados con Ti
en proporciones entre 0.2 y 8% en peso de Ti en forma de óxido
sobre el catalizador total, y que contienen silicio unido a
carbono.
El precursor de un tamiz molecular mesoporoso
utilizado como catalizador puede tener la fórmula química:
y(A^{n+}{}_{1/n}
XO_{2}):tTO_{2}:(1-m)S,O_{2}:xTiO_{2}:mR_{(4-p)}SiO_{p/2}:sS
en la
que
- x está comprendido entre 0.005 y 0.1, ambos
valores incluidos;
- X representa al menos un elemento
trivalente,
- y está comprendido entre 0 y 0.2, ambos
valores incluidos;
- A representa uno o más cationes de
compensación mono, di o trivalentes, o mezclas de éstos,
- n = 1, 2 o 3,
- T representa elementos tetravalentes distintos
de Si y Ti,
- t está comprendido entre 0 y 1, y
preferentemente entre 0 y 0.2, ambos valores incluidos;
- S representa un compuesto orgánico,
- s puede variar entre 0 y 0.5, ambos valores
incluidos;
- m está comprendido entre 10^{-6} y 0.66,
ambos valores incluidos;
- p esta comprendido entre 3 y 1, ambos valores
incluidos;
- y donde R es un grupo alquilo, aromático o una
combinación de ambos que proviene del agente sililante que
contiene los enlaces Si-C.
El compuesto orgánico correspondiente al grupo S
se extrae por vía química y el tamiz molecular mesoporoso se
somete a un tratamiento postsíntesis con un agente sililante que da
lugar a la formación de nuevos enlaces Si-C.
Estos materiales poseen una elevada superficie
específica comprendida entre 200 y 1500 m^{2}\cdotg^{-1} y
presentan una banda intensa en el espectro UV-Vis
centrada alrededor de 220 nm, lo que indica la presencia de Ti en
entornos tetraédricos.
Entre dichos materiales sólidos mesoporosos, se
pueden citar materiales mesoporosos ordenados como por ejemplo
MCM-41, MCM-48,
SBH-15, HMS, y otros amorfos, como sílice amorfa.
El titanio se introduce en la etapa de síntesis, o en un
tratamiento posterior a la síntesis. Además, dichos materiales
pueden presentar grupos orgánicos anclados en su superficie.
Según una realización particular del
procedimiento, el catalizador puede ser del tipo "CAT A",
"CAT T", o "CAT A + CAT T", soportado en un tamiz
molecular mesoporoso que responde en su forma calcinada y anhidra,
y sin componente orgánico, a la composición química
y
(A_{1/n}{}^{n+} \ XO_{2}) : t \ TO_{2} : SiO_{2} : x \
TiO_{2}
en la
que:
- X representa al menos a un elemento
trivalente,
- y está comprendido entre 0 y 0.2 y
preferentemente entre 0 y 0.1,
- A representa a cationes de compensación mono,
di o trivalentes, o mezclas de éstos,
- n = 1, 2 o 3,
- T representa al menos un elemento tetravalente
distinto de Si y Ti,
- t está comprendido entre 0 y 1, y
preferentemente entre 0 y 0.2 y
- x puede variar entre 0.015 y 0.065; (2 y 8% en
peso en forma de TiO_{2}).
El tamiz molecular mesoporoso se somete a un
tratamiento postsíntesis con un agente sililante que da lugar a la
formación de nuevos enlaces Si-C.
Estos materiales poseen una elevada superficie
específica comprendida entre 200 y 1500 m^{2}\cdotg^{-1} y
presentan una banda intensa en el espectro UV-Vis
centrada alrededor de 220 nm, lo que indica la presencia de Ti en
entornos tetraédricos.
Según una realización particular del
procedimiento, el catalizador puede ser del tipo "CAT A",
"CAT T", o "CAT A + CAT T", soportado en un tamiz
molecular mesoporoso seleccionado entre materiales del tipo
MCM-41, MCM-48,
SBA-15, y HMS., y combinaciones de los mismos.
Dicho sólido mesoporoso puede haber sido
preparado mediante un proceso que comprende una etapa, seleccionada
entre etapas de síntesis y etapas postsíntesis, en la que se
introducen en el catalizador enlaces Si-C.
El procedimiento para la epoxidación de
compuestos olefínicos en presencia de O_{2} se puede llevar a
cabo en un reactor discontinuo, un reactor continuo de tanque
agitado (CSTR), en un reactor continuo de lecho fijo, en un reactor
de lecho fluidizado, o un reactor de lecho ebullente.
En una realización de la presente invención el
procedimiento de epoxidación de compuestos olefínicos se lleva a
cabo poniendo en contacto una mezcla reactiva que contiene uno o
más compuestos olefínicos, una fuente de oxígeno (preferiblemente,
O_{2} o aire), un agente iniciador o activador, uno o más
hidrocarburos, con un catalizador metálico "CAT A", o
un material sólido conteniendo especies metálicas "CAT
T", o una mezcla de ellos "CAT A" + "CAT
T", en un intervalo de presiones que puede oscilar desde
presión atmosférica hasta los 50 bares, a una temperatura
comprendida entre 10 y 250°C, durante tiempos de reacción que
pueden variar entre 2 minutos y 72 horas dependiendo del
catalizador y de las condiciones de reacción empleadas.
En el procedimiento según la presente invención
la relación en peso del compuesto olefínico al catalizador se
encuentra comprendida preferentemente entre 2 y 1000, mas
preferentemente entre 10 y 500.
La relación en peso entre del compuesto
olefínico y el agente oxidante puede estar comprendida
preferentemente, entre 3 y 600, mientras que la relación en peso
compuesto olefínico a agente iniciador está comprendida
preferentemente entre 10 y 10000, y la relación en peso del
compuesto olefínico a hidrocarburo está comprendida entre 0,1 y
200.
En el caso de que la oxidación se lleve a cabo
en un reactor discontinuo, la relación en peso del compuesto
olefínico a catalizador está comprendida preferentemente entre 2 y
1000, más preferentemente entre 10 y 500. En el caso de un reactor
discontinuo la relación molar entre el compuesto olefínico y
oxígeno está comprendida entre 3 y 600, pudiéndose además adicionar
el oxígeno en cantidades controladas continuamente al sistema
manteniendo constante la presión total del reactor durante todo el
proceso. La temperatura del procedimiento en un reactor discontinuo
está comprendida preferentemente entre 10 y 250°C, más
preferentemente entre 40 y 200°C. El tiempo de reacción en un
reactor discontinuo oscila preferentemente entre 2 minutos y 72
horas. La reacción de oxidación cuando se lleva a cabo en un
reactor discontinuo se realiza a una presión total en el sistema
comprendida preferentemente entre presión atmosférica y 50
bares.
Cuando la reacción de oxidación se lleva a cabo
en un reactor discontinuo, la relación en peso del compuesto
olefínico y el agente iniciador está preferentemente comprendida
entre 10 y 10000.
En el caso de que la reacción de oxidación se
lleve a cabo en un reactor discontinuo, la relación en peso del
compuesto olefínico y el hidrocarburo está comprendida
preferentemente entre 0,1 y 200.
La presente invención describe un proceso para
la epoxidación directa de compuestos olefínicos, entre ellos
etileno, propileno, butenos, 1-hexeno,
2-hexeno, 1-octeno,
2-octeno, 3-octeno, ciclohexeno,
metil-ciclohexeno, entre otros, y en general
compuestos olefínicos que poseen en su estructura entre 2 y 24
átomos de carbono, y más específicamente entre 2 y 12 átomos de
carbono, con uno o más enlaces C=C.
Mediante el procedimiento de la presente
invención se pueden obtener excelentes niveles de conversión y
selectividad hacia los correspondientes epóxidos orgánicos, tanto
alifáticos como cíclicos, a través de la epoxidación selectiva de
compuestos olefínicos con O_{2} o aire, o mezclas de gases
enriquecidos con oxígeno, utilizando un agente activador o
iniciador, uno o más hidrocarburos y en presencia de uno o más
catalizadores metálicos, en condiciones de reacción (temperatura y
presión) suaves o moderadas.
Los siguientes ejemplos ilustran la preparación
de los catalizadores metálicos y la aplicación de los mismos a la
reacción de epoxidación directa y selectiva de compuestos
olefínicos con O_{2}, para la obtención de epóxidos
orgánicos.
orgánicos.
Ejemplo
1a
Para la deposición de las partículas de oro (Au)
sobre la superficie del óxido de cerio se utilizó el método de
impregnación, con HAuCl_{4} como fuente de Au, siguiendo el
procedimiento experimental que a continuación se detalla. A 0.6 g
de HAuCl_{4}\cdot3H_{2}O diluidos en 70 ml de agua (Calidad
Milli Q) se les adicionó (gota a gota) una disolución 0.2 M de NaOH
hasta alcanzar un pH = 10. Luego, esta disolución de sal de Au en
agua (pH=10) se adicionó a un recipiente que contiene 5.7 g de
CeO_{2} en 200 ml. de agua (Calidad Milli Q) bajo agitación
continua y vigorosa. La mezcla así obtenida se mantuvo con
agitación a temperatura ambiente durante 15-16
horas, y una vez que el sólido se recuperó por filtración, se lavó
exhaustivamente con agua y se secó en estufa a 100°C durante
aproximadamente 12 horas. El material así 1 sintetizado se
caracterizó adecuadamente mediante diferentes técnicas
espectroscópicas y métodos químicos, obteniéndose finalmente una
muestra de Au/CeO_{2} con aproximadamente 2.5% en peso de Au en
el sólido.
Ejemplo
1b
Para la deposición de las partículas de oro (Au)
sobre la superficie de un tamiz molecular MCM-41
(Relación molar Si/Al = \infty) se utilizó el método de
impregnación, con HAuCl_{4} como fuente de Au, siguiendo el
procedimiento experimental que a continuación se detalla. A 1.2 g
de HAuCl_{4}\cdot3H_{2}O diluidos en 100 ml de agua (Calidad
Milli Q) se les adicionó (gota a gota) una disolución 0.2 M de NaOH
hasta alcanzar un pH = 10. Luego, esta disolución de sal de Au en
agua (pH=10) se adicionó a un recipiente que contiene 5.0 g del
material MCM-41 en 200 ml. de agua (Calidad Milli
Q) bajo agitación continua y vigorosa. La mezcla así obtenida se
mantuvo con agitación a temperatura ambiente durante
15-16 horas, y una vez que el sólido se recuperó
por filtración, se lavó exhaustivamente con agua y se secó en estufa
a 100°C durante aproximadamente 12 horas. El material así
sintetizado se caracterizó adecuadamente mediante diferentes
técnicas espectroscópicas y métodos químicos, obteniéndose
finalmente una muestra de Au/MCM-41 con
aproximadamente 4.5% en peso de Au en el sólido.
\newpage
Ejemplo
2a
3.11 g de bromuro de cetiltrimetilamonio (CTAB)
se disuelven 20.88 g de agua. A esta disolución se le añaden 5.39
g de hidróxido de tetrametilamonio (TMAOH) y 0.21 g de tetraetóxido
de titanio (TEOT) y se agita hasta completa disolución del titanio.
Posteriormente se adicionan 3.43 g de sílice dando lugar a un gel
que se agita a temperatura ambiente durante 1 hora a 250 r.p.m. La
mezcla resultante se introduce en autoclaves y se calienta a 100°C
a la presión autógena del sistema durante 48 horas. Transcurrido
este tiempo, se recupera un sólido por filtración, lavado
exhaustivo con agua destilada y secado a 60°C durante 12 horas. El
material sólido obtenido se dispone en un reactor tubular de
cuarzo y se hace pasar una corriente de nitrógeno seco de 50
ml\cdotmin^{-1} mientras se eleva la temperatura hasta 540°C a
3°C\cdotmin^{-1}. Una vez alcanzada la temperatura se pasa
nitrógeno durante 60 minutos, transcurridos los cuales, el flujo de
nitrógeno se cambia por un flujo de aire seco de 50
ml\cdotmin^{-1}. La calcinación se prolonga durante 360 minutos
más y el sólido se enfría a temperatura ambiente. Este tratamiento
térmico permite eliminar completamente todo el orgánico ocluído en
los poros del material.
Este sólido presenta una superficie específica
de 950 m^{2}\cdotg^{-1}, así como una banda en el espectro
UV-Vis centrada a 220 nm.
Ejemplo
2b
2.0 g de la muestra sólida obtenida en el
ejemplo 2a se deshidratan a 100°C y 10^{-3} Torr durante 2 horas.
La muestra se enfría, y a temperatura ambiente se adiciona una
disolución de 1.88 g de hexametildisilazano
(CH_{3})_{3}Si-NH-
Si(CH_{3})_{3}) en 30 g de tolueno. La mezcla resultante se refluye a 120°C durante 90 minutos y se lava con tolueno. El producto final se seca a 60°C.
Si(CH_{3})_{3}) en 30 g de tolueno. La mezcla resultante se refluye a 120°C durante 90 minutos y se lava con tolueno. El producto final se seca a 60°C.
Este sólido presenta una superficie específica
de 935 m^{2}\cdotg^{-1}, así como una banda en el espectro
UV-Vis centrada a 220 nm. Además el espectro de
^{29}Si-MAS-RMN presenta una
banda de resonancia a -10 ppm asignada a la presencia de enlaces
Si-C.
En un reactor autoclave de acero inoxidable de
12 ml, con interior recubierto de Teflon y con agitador magnético,
se introducen 3000 mg de 1-octeno y 1000 mg de
3-metil-pentano, y a continuación se
añaden 85 mg de un catalizador como el descrito en el Ejemplo la
[Au/CeO_{2} - CAT A]. El autoclave se cierra herméticamente
conteniendo la tapa una conexión a un medidor de presión
(manómetro), otra conexión para la carga de la fuente de oxígeno
gaseosa y una tercera salida que permite tomar muestras a
diferentes intervalos de tiempo. El reactor se presuriza a 10 bares
con oxígeno y la temperatura de reacción se lleva hasta los 90°C,
sumergiendo el autoclave en un baño de silicona con control de
temperatura. La mezcla de reacción se agita y se toman muestras a
distintos intervalos de tiempo hasta las 17 horas de reacción. Las
muestras son analizadas mediante GC con detector FID (detector de
ionización de llama), calculando a partir de la composición de la
mezcla obtenida, la conversión de compuesto olefínico (moles
iniciales de reactivo - moles finales de reactivo / moles iniciales
de reactivo * 100), y las selectividades a los productos obtenidos
(moles de producto i / moles de productos totales * 100) en cada
caso. De esta manera se obtuvieron los siguientes resultados:
Tiempo | Conversión | Selectividad (% Mol.) | ||||
(horas) | (% Mol.) | Epóxido^{a} | Enol^{b} | Enona^{c} | Glicol^{d} | Dímeros^{e} |
1 | 0.10 | 58.9 | 10.7 | 30.4 | 0 | 0 |
2 | 0.15 | 62.5 | 19.7 | 17.8 | 0 | 0 |
3,5 | 0.24 | 73.4 | 13.0 | 13.6 | 0 | 0 |
5 | 0.33 | 78.7 | 8.7 | 12.6 | 0 | 0 |
a- Epóxido = 1,2-epoxi-octano.- b- Enol = 1-octen-3-ol.-c- Enona = 1-octen-3-ona.- d- 1,2-octanodiol.- Dímeros = | ||||||
Productos de dimerización del compuesto olefínico.- |
En un reactor autoclave de acero inoxidable de
12 ml, con interior recubierto de Teflon y con agitador magnético,
se introducen 3000 mg de 1-octeno y 1000 mg de
3-metil-pentano, y a continuación se
añaden 100 mg de un catalizador como el descrito en el Ejemplo 2b
[Ti-MCM-41-Sil. -
CAT T]. El autoclave se cierra herméticamente conteniendo la tapa
una conexión a un medidor de presión (manómetro), otra conexión
para la carga de la fuente de oxígeno gaseosa y una tercera salida
que permite tomar muestras a diferentes intervalos de tiempo. El
reactor se presuriza a 10 bares con oxígeno y la temperatura de
reacción se lleva hasta los 90°C, sumergiendo el autoclave en un
baño de silicona con control de temperatura. La mezcla de reacción
se agita y se toman muestras a distintos intervalos de tiempo hasta
las 17 horas de reacción. Las muestras son analizadas mediante GC
con detector FID, calculando de la composición de la mezcla
obtenida la conversión de compuesto olefínico (moles iniciales de
reactivo - moles finales de reactivo / moles iniciales de reactivo
* 100), y las selectividades a los productos obtenidos (moles de
producto i / moles de productos totales * 100) en cada caso. De
esta manera se obtuvieron los siguientes resultados:
Tiempo | Conversión | Selectividad (% Mol.) | ||||
(horas) | (% Mol.) | Epóxido^{a} | Enol^{b} | Enona^{c} | Glicol^{d} | Dímeros^{e} |
1 | 0.27 | 95.0 | 1.3 | 3.7 | 0 | 0 |
2 | 0.32 | 92.3 | 2.7 | 5.0 | 0 | 0 |
3,5 | 0.34 | 80.4 | 5.1 | 7.2 | 7.3 | 0 |
5 | 0.35 | 73.4 | 5.4 | 9.5 | 9.3 | 2.4 |
a- Epóxido = 1,2-epoxi-octano.- b- Enol = 1-octen-3-ol.-c- Enona = 1-octen-3-ona.- d- 1,2-octanodiol.- Dímeros = | ||||||
Productos de dimerización de compuesto olefínico.- |
En un reactor autoclave de acero inoxidable de
12 ml, con interior recubierto de Teflon y con agitador magnético,
se introducen 3000 mg de 1-octeno y 1000 mg de
3-metil-pentano, y a continuación se
añade una mezcla mecánica de 50 mg de un catalizador como el
descrito en el Ejemplo la [Au/CeO_{2} - CAT A] + 100 mg de un
catalizador como el descrito en el Ejemplo 2b
[Ti-MCM-41-Sil. -
CAT T]. El autoclave se cierra herméticamente conteniendo la tapa
una conexión a un medidor de presión (manómetro), otra conexión
para la carga de la fuente de oxígeno gaseosa y una tercera salida
que permite tomar muestras a diferentes intervalos de tiempo. El
reactor se presuriza a 10 bares con oxígeno y la temperatura de
reacción se lleva hasta los 90°C, sumergiendo el autoclave en un
baño de silicona con control de temperatura. La mezcla de reacción
se agita y se toman muestras a distintos intervalos de tiempo hasta
las 17 horas de reacción. Las muestras son analizadas mediante GC
con detector FID, calculando de la composición de la mezcla
obtenida la conversión de compuesto olefínico (moles iniciales de
reactivo - moles finales de reactivo / moles iniciales de reactivo
* 100), y las selectividades a los productos obtenidos (moles de
producto i / moles de productos totales * 100) en cada caso. De
esta manera se obtuvieron los siguientes resultados:
Tiempo | Conversión | Selectividad (% Mol.) | ||||
(horas) | (% Mol.) | Epóxido^{a} | Enol^{b} | Enona^{c} | Glicol^{d} | Dímeros^{e} |
1 | - | - | - | - | - | - |
2 | 0.15 | 62.5 | 19.7 | 17.8 | 0 | 0 |
3,5 | 0.17 | 54.8 | 22.0 | 23.2 | 0 | 0 |
5 | - | - | - | - | - | - |
a- Epóxido = 1,2-epoxi-octano.- b- Enol = 1-octen-3-ol.-c- Enona = 1-octen-3-ona.- d- 1,2-octanodiol.- Dímeros = | ||||||
Productos de dimerización de compuesto olefínico.- |
En un reactor autoclave de acero inoxidable de
12 ml, con interior recubierto de Teflon y con agitador magnético,
se introducen 3000 mg de 1-octeno, 1000 mg de
3-metil-pentano y 12 mg de AIBN, y a
continuación se añaden 85 mg de un catalizador como el descrito en
el Ejemplo 1a [Au/CeO_{2} - CAT A]. El autoclave se cierra
herméticamente conteniendo la tapa una conexión a un medidor de
presión (manómetro), otra conexión para la carga de la fuente de
oxígeno gaseosa y una tercera salida que permite tomar muestras a
diferentes intervalos de tiempo. El reactor se presuriza a 10 bares
con oxígeno y la temperatura de reacción se lleva hasta los 90°C,
sumergiendo el autoclave en un baño de silicona con control de
temperatura. La mezcla de reacción se agita y se toman muestras a
distintos intervalos de tiempo hasta las 17 horas de reacción. Las
muestras son analizadas mediante GC con detector FID, calculando de
la composición de la mezcla obtenida la conversión de compuestos
olefínicos (moles iniciales de reactivo - moles finales de reactivo
/ moles iniciales de reactivo * 100), y las selectividades a los
productos obtenidos (moles de producto i / moles de productos
totales * 100) en cada caso. De esta manera se obtuvieron los
siguientes resultados:
Tiempo | Conversión | Selectividad (% Mol.) | ||||
(horas) | (% Mol.) | Epóxido^{a} | Enol^{b} | Enona^{c} | Glicol^{d} | Dímeros^{e} |
1 | 1.05 | 67.3 | 4.8 | 12.2 | 0 | 15.7 |
2 | 5.34 | 51.3 | 6.0 | 21.1 | 2.0 | 19.6 |
3,5 | 6.32 | 42.4 | 7.6 | 18.8 | 2.2 | 29.0 |
5 | 5.81 | 44.8 | 8.3 | 20.0 | 6.1 | 20.8 |
a- Epóxido = 1,2-epoxi-octano.- b- Enol = 1-octen-3-ol.-c- Enona = 1-octen-3-ona.- d- 1,2-octanodiol.- Dímeros = | ||||||
Productos de dimerización de compuesto olefínico.- |
En un reactor autoclave de acero inoxidable de
12 ml, con interior recubierto de Teflon y con agitador magnético,
se introducen 3000 mg de 1-octeno, 1000 mg de
3-metil-pentano y 12 mg de AIBN
(iniciador), y a continuación se añaden 100 mg de un catalizador
como el descrito en el Ejemplo 2b
[Ti-MCM-41-Sil. -
CAT T]. El autoclave se cierra herméticamente conteniendo la tapa
una conexión a un medidor de presión (manómetro), otra conexión
para la carga de la fuente de oxígeno gaseosa y una tercera salida
que permite tomar muestras a diferentes intervalos de tiempo. El
reactor se presuriza a 10 bares con oxígeno y la temperatura de
reacción se lleva hasta los 90°C, sumergiendo el autoclave en un
baño de silicona con control de temperatura. La mezcla de reacción
se agita y se toman muestras a distintos intervalos de tiempo hasta
las 17 horas de reacción. Las muestras son analizadas mediante GC
con detector FID, calculando de la composición de la mezcla
obtenida la conversión de compuestos olefínicos (moles iniciales de
reactivo - moles finales de reactivo / moles iniciales de reactivo
* 100), y las selectividades a los productos obtenidos (moles de
producto i / moles de productos totales * 100) en cada caso. De
esta manera se obtuvieron los siguientes resultados:
Tiempo | Conversión | Selectividad (% Mol.) | ||||
(horas) | (% Mol.) | Epóxido^{a} | Enol^{b} | Enona^{c} | Glicol^{d} | Dímeros^{e} |
1 | 0.78 | 59.3 | 4.7 | 36.0 | 0 | 0 |
2 | 2.22 | 62.7 | 3.5 | 27.9 | 1.6 | 3.3 |
3,5 | 3.05 | 63.2 | 3.5 | 18.9 | 2.5 | 11.9 |
5 | 3.22 | 62.5 | 5.7 | 13.8 | 3.6 | 14.4 |
a- Epóxido = 1,2-epoxi-octano.- b- Enol = 1-octen-3-ol.-c- Enona = 1-octen-3-ona.- d- 1,2-octanodiol.- Dímeros = | ||||||
Productos de dimerización de compuesto olefínico.- |
En un reactor autoclave de acero inoxidable de
12 ml, con interior recubierto de Teflon y que contiene un barrita
magnética, se introducen 3000 mg de 1-octeno, 1000
mg de 3-metil-pentano y 12 mg de
AIBN (iniciador), y a continuación se añade una mezcla mecánica de
50 mg de un catalizador como el descrito en el Ejemplo la
[Au/CeO_{2} - CAT A] + 100 mg de un catalizador como el descrito
en el Ejemplo 2b
[Ti-MCM-41-Sil. -
CAT T]. El autoclave se cierra herméticamente conteniendo la tapa
una conexión a un medidor de presión (manómetro), otra conexión
para la carga de la fuente de oxígeno gaseosa y una tercera salida
que permite tomar muestras a diferentes intervalos de tiempo. El
reactor se presuriza a 10 bares con oxígeno y la temperatura de
reacción se lleva hasta los 90°C, sumergiendo el autoclave en un
baño de silicona con control de temperatura. La mezcla de reacción
se agita y se toman muestras a distintos intervalos de tiempo hasta
las 17 horas de reacción. Las muestras son analizadas mediante GC
con detector FID, calculando de la composición de la mezcla
obtenida la conversión de compuesto olefínico (moles iniciales de
reactivo - moles finales de reactivo / moles iniciales de reactivo
* 100), y las selectividades a los productos obtenidos (moles de
producto i / moles de productos totales * 100) en cada caso. De
esta manera se obtuvieron los siguientes resultados:
Tiempo | Conversión | Selectividad (% Mol.) | ||||
(horas) | (% Mol.) | Epóxido^{a} | Enol^{b} | Enona^{c} | Glicol^{d} | Dímeros^{e} |
1 | 0.80 | 92.8 | 3.5 | 3.7 | 0 | 0 |
2 | 1.85 | 92.4 | 3.4 | 2.4 | 1.4 | 0.4 |
3,5 | 2.98 | 88.5 | 3.4 | 2.4 | 3.6 | 2.1 |
5 | 4.79 | 87.4 | 2.7 | 2.4 | 5.1 | 2.4 |
a- Epóxido = 1,2-epoxi-octano.- b- Enol = 1-octen-3-ol.-c- Enona = 1-octen-3-ona.- d- 1,2-octanodiol.- Dímeros = Produc- | ||||||
tos de dimerización de la olefina.- |
En un reactor autoclave de acero inoxidable de
12 ml, con interior recubierto de Teflon y con agitador magnético,
se introducen 3000 mg de 1-octeno, 1000 mg de
3-metil-pentano y 12 mg de AIBN
(iniciador), y a continuación se añaden 85 mg de un catalizador
como el descrito en el Ejemplo 1b [Au/MCM-41 - CAT
A]. El autoclave se cierra herméticamente conteniendo la tapa una
conexión a un medidor de presión (manómetro), otra conexión para la
carga de la fuente de oxígeno gaseosa y una tercera salida que
permite tomar muestras a diferentes intervalos de tiempo. El
reactor se presuriza a 10 bares con oxígeno y la temperatura de
reacción se lleva hasta los 90°C, sumergiendo el autoclave en un
baño de silicona con control de temperatura. La mezcla de reacción
se agita y se toman muestras a distintos intervalos de tiempo hasta
las 17 horas de reacción. Las muestras son analizadas mediante GC
con detector FID, calculando de la composición de la mezcla obtenida
la conversión de compuesto olefínico (moles iniciales de reactivo -
moles finales de reactivo / moles iniciales de reactivo * 100), y
las selectividades a los productos obtenidos (moles de producto i /
moles de productos totales * 100) en cada caso. De esta manera se
obtuvieron los siguientes resultados:
Tiempo | Conversión | Selectividad (% Mol.) | ||||
(horas) | (% Mol.) | Epóxido^{a} | Enol^{b} | Enona^{c} | Glicol^{d} | Dímeros^{e} |
1 | 0.21 | 11.5 | 11.5 | 8.5 | 12.4 | 18.7 |
2 | 0.63 | 11.2 | 18.9 | 7.4 | 10.1 | 26.6 |
3,5 | 1.24 | 10.0 | 27.4 | 21.3 | 5.1 | 39.2 |
5 | 1.49 | 15.6 | 26.7 | 25.6 | 4.8 | 40.3 |
a- Epóxido = 1,2-epoxi-octano.- b- Enol = 1-octen-3-ol.-c- Enona = 1-octen-3-ona.- d- 1,2-octanodiol.- Dímeros = Produc- | ||||||
tos de dimerización de compuesto olefínico.- |
En un reactor autoclave de acero inoxidable de
12 ml, con interior recubierto de Teflon y que contiene un barrita
magnética, se introducen 3000 mg de 1-octeno, 1000
mg de 3-metil-pentano y 12 mg de
AIBN (iniciador), y a continuación se añade una mezcla mecánica de
50 mg de un catalizador como el descrito en el Ejemplo 1b
[Au/MCM-41 - CAT A] + 100 mg de un catalizador como
el descrito en el Ejemplo 2b
[Ti-MCM-41-Sil. -
CAT T]. El autoclave se cierra herméticamente conteniendo la tapa
una conexión a un medidor de presión (manómetro), otra conexión para
la carga de la fuente de oxígeno gaseosa y una tercera salida que
permite tomar muestras a diferentes intervalos de tiempo.
El reactor se presuriza a 10 bares con oxígeno y la temperatura de reacción se lleva hasta los 90°C, sumergiendo el autoclave en un baño de silicona con control de temperatura. La mezcla de reacción se agita y se toman muestras a distintos
intervalos de tiempo hasta las 17 horas de reacción. Las muestras son analizadas mediante GC con detector FID, calculando de la composición de la mezcla obtenida la conversión de compuesto olefínico (moles iniciales de reactivo - moles finales de reactivo / moles iniciales de reactivo * 100), y las selectividades a los productos obtenidos (moles de producto i / moles de productos totales * 100) en cada caso. De esta manera se obtuvieron los siguientes resultados:
El reactor se presuriza a 10 bares con oxígeno y la temperatura de reacción se lleva hasta los 90°C, sumergiendo el autoclave en un baño de silicona con control de temperatura. La mezcla de reacción se agita y se toman muestras a distintos
intervalos de tiempo hasta las 17 horas de reacción. Las muestras son analizadas mediante GC con detector FID, calculando de la composición de la mezcla obtenida la conversión de compuesto olefínico (moles iniciales de reactivo - moles finales de reactivo / moles iniciales de reactivo * 100), y las selectividades a los productos obtenidos (moles de producto i / moles de productos totales * 100) en cada caso. De esta manera se obtuvieron los siguientes resultados:
Tiempo | Conversión | Selectividad (% Mol.) | ||||
(horas) | (% Mol.) | Epóxido^{a} | Enol^{b} | Enona^{c} | Glicol^{d} | Dímeros^{e} |
1 | 1.13 | 58.4 | 5.9 | 9.3 | 7.3 | 19.1 |
2 | 1.58 | 45.6 | 8.9 | 8.2 | 10.7 | 26.6 |
3,5 | 1.72 | 45.0 | 10.0 | 10.1 | 10.9 | 23.9 |
5 | 2.17 | 43.2 | 15.0 | 11.9 | 10.8 | 19.3 |
a- Epóxido = 1,2-epoxi-octano.- b- Enol = 1-octen-3-ol.-c- Enona = 1-octen-3-ona.- d- 1,2-octanodiol.- Dímeros = Produc- | ||||||
tos de dimerización de compuesto olefínico.- |
En un reactor autoclave de acero inoxidable de
12 ml, con interior recubierto de Teflon y que contiene un barrita
magnética, se introducen 3000 mg de 1-octeno, 1000
mg de ciclohexano y 12 mg de AIBN (iniciador), y a continuación se
añade una mezcla mecánica de 50 mg de un catalizador como el
descrito en el Ejemplo la [Au/CeO_{2} - CAT A] + 100 mg de un
catalizador como el descrito en el Ejemplo 2b
[Ti-MCM-41-Sil. -
CAT T]. El autoclave se cierra herméticamente conteniendo la tapa
una conexión a un medidor de presión (manómetro), otra conexión
para la carga de la fuente de oxígeno gaseosa y una tercera salida
que permite tomar muestras a diferentes intervalos de tiempo. El
reactor se presuriza a 10 bares con oxígeno y la temperatura de
reacción se lleva hasta los 90°C, sumergiendo el autoclave en un
baño de silicona con control de temperatura. La mezcla de reacción
se agita y se toman muestras a distintos
intervalos de tiempo hasta las 17 horas de reacción. Las muestras son analizadas mediante GC con detector FID, calculando de la composición de la mezcla obtenida la conversión de compuesto olefínicos (moles iniciales de reactivo - moles finales de reactivo / moles iniciales de reactivo * 100), y las selectividades a los productos obtenidos (moles de producto i / moles de productos totales * 100) en cada caso. De esta manera se obtuvieron los siguientes resultados:
intervalos de tiempo hasta las 17 horas de reacción. Las muestras son analizadas mediante GC con detector FID, calculando de la composición de la mezcla obtenida la conversión de compuesto olefínicos (moles iniciales de reactivo - moles finales de reactivo / moles iniciales de reactivo * 100), y las selectividades a los productos obtenidos (moles de producto i / moles de productos totales * 100) en cada caso. De esta manera se obtuvieron los siguientes resultados:
Tiempo | Conversión | Selectividad (% Mol.) | ||||
(horas) | (% Mol.) | Epóxido^{a} | Enol^{b} | Enona^{c} | Glicol^{d} | Dímeros^{e} |
1 | 0.47 | 90.3 | 5.7 | 4.0 | 0 | 0 |
2 | 2.10 | 85.2 | 4.7 | 5.6 | 3.9 | 0.6 |
3,5 | 2.90 | 82.3 | 5.7 | 6.8 | 3.7 | 1.5 |
5 | 4.10 | 83.0 | 6.4 | 6.5 | 2.1 | 2.0 |
a- Epóxido = 1,2-epoxi-octano.- b- Enol = 1-octen-3-ol.-c- Enona = 1-octen-3-ona.- d- 1,2-octanodiol.- Dímeros = Produc- | ||||||
tos de dimerización de compuesto olefínico.- |
En un reactor autoclave de acero inoxidable de
12 ml, con interior recubierto de Teflon y que contiene un barrita
magnética, se introducen 3000 mg de 1-octeno, 1250
mg de etilbenceno y 12 mg de AIBN (iniciador), y a continuación se
añade una mezcla mecánica de 50 mg de un catalizador como el
descrito en el Ejemplo la [Au/CeO_{2} - CAT A] + 100 mg de un
catalizador como el descrito en el Ejemplo 2b
[Ti-MCM-41-Sil. -
CAT T]. El autoclave se cierra herméticamente conteniendo la tapa
una conexión a un medidor de presión (manómetro), otra conexión
para la carga de la fuente de oxígeno gaseosa y una tercera salida
que permite tomar muestras a diferentes intervalos de tiempo. El
reactor se presuriza a 10 bares con oxígeno y la temperatura de
reacción se lleva hasta los 90°C, sumergiendo el autoclave en un
baño de silicona con control de temperatura. La mezcla de reacción
se agita y se toman muestras a distintos intervalos de tiempo hasta
las 17 horas de reacción. Las muestras son analizadas mediante GC
con detector FID, calculando de la composición de la mezcla
obtenida la conversión de compuesto olefínico (moles iniciales de
reactivo - moles finales de reactivo / moles iniciales de reactivo
* 100), y las selectividades a los productos obtenidos (moles de
producto i / moles de productos totales * 100) en cada caso. De
esta manera se obtuvieron los siguientes resultados:
\vskip1.000000\baselineskip
Tiempo | Conversión | Selectividad (% Mol.) | ||||
(horas) | (% Mol.) | Epóxido^{a} | Enol^{b} | Enona^{c} | Glicol^{d} | Dímeros^{e} |
1 | 0.64 | 88.3 | 3.1 | 4.6 | 4.0 | 0 |
2 | 1.98 | 86.7 | 2.6 | 4.7 | 3.8 | 2.2 |
3,5 | 3.44 | 85.0 | 3.6 | 4.0 | 5.3 | 2.1 |
5 | 4.89 | 86.1 | 3.6 | 4.2 | 4.3 | 1.8 |
a- Epóxido = 1,2-epoxi-octano.- b- Enol = 1-octen-3-ol.-c- Enona = 1-octen-3-ona.- d- 1,2-octanodiol.- Dímeros = | ||||||
Productos de dimerización de compuesto olefínico.- |
\vskip1.000000\baselineskip
En un reactor autoclave de acero inoxidable de
12 ml, con interior recubierto de Teflon y que contiene un barrita
magnética, se introducen 3000 mg de 1-octeno, 1360
mg de iso-propil-benceno (cumeno) y 12 mg de
AIBN (iniciador), y a continuación se añade una mezcla mecánica de
50 mg de un catalizador como el descrito en el Ejemplo 1a
[Au/CeO_{2} - CAT A] + 100 mg de un catalizador como el descrito
en el Ejemplo 2b
[Ti-MCM-41-Sil. -
CAT T]. El autoclave se cierra herméticamente conteniendo la tapa
una conexión a un medidor de presión (manómetro), otra conexión
para la carga de la fuente de oxígeno gaseosa y una tercera salida
que permite tomar muestras a diferentes intervalos de tiempo. El
reactor se presuriza a 10 bares con oxígeno y la temperatura de
reacción se lleva hasta los 90°C, sumergiendo el autoclave en un
baño de silicona con control de temperatura. La mezcla de reacción
se agita y se toman muestras a distintos intervalos de tiempo hasta
las 17 horas de reacción. Las muestras son analizadas mediante GC
con detector FID, calculando de la composición de la mezcla
obtenida la conversión de compuesto olefínico (moles iniciales de
reactivo - moles finales de reactivo / moles iniciales de reactivo *
100), y las selectividades a los productos obtenidos (moles de
producto i / moles de productos totales * 100) en cada caso. De
esta manera se obtuvieron los siguientes resultados:
\newpage
Tiempo | Conversión | Selectividad (% Mol.) | ||||
(horas) | (% Mol.) | Epóxido^{a} | Enol^{b} | Enona^{c} | Glicol^{d} | Dímeros^{e} |
1 | 0.97 | 94.5 | 3.0 | 2.5 | 0 | 0 |
2 | 1.52 | 93.5 | 2.9 | 2.0 | 1.6 | 0 |
3,5 | 3.27 | 92.6 | 3.0 | 1.9 | 1.1 | 1.4 |
5 | 5.33 | 91.7 | 3.1 | 2.8 | 1.3 | 1.1 |
a- Epóxido = 1,2-epoxi-octano.- b- Enol = 1-octen-3-ol.-c- Enona = 1-octen-3-ona.- d- 1,2-octanodiol.- Dímeros = | ||||||
Productos de dimerización de compuesto olefínico.- |
\vskip1.000000\baselineskip
En un reactor autoclave de acero inoxidable de
12 ml, con interior recubierto de Teflon y que contiene un barrita
magnética, se introducen 3000 mg de 1-octeno, 1360
mg de iso-propil-benceno (cumeno) y 12 mg de
AIBN (iniciador), y a continuación se añade una mezcla mecánica de
50 mg de un catalizador como el descrito en el Ejemplo la
[Au/CeO_{2} - CAT A] + 100 mg de un catalizador como el descrito
en el Ejemplo 2b
[Ti-MCM-41-Sil. -
CAT T]. El autoclave se cierra herméticamente conteniendo la tapa
una conexión a un medidor de presión (manómetro), otra conexión para
la carga de la fuente de oxígeno gaseosa conteniendo un regulador de
presión a 10 bares y una tercera salida que permite tomar muestras a
diferentes intervalos de tiempo. El reactor se presuriza a 10 bares
con oxígeno y esa presión se mantiene constante durante todo el
proceso con la adición lenta de oxígeno al sistema. La temperatura
de reacción se lleva hasta los 90°C, sumergiendo el autoclave en un
baño de silicona con control de temperatura. La mezcla de reacción
se agita y se toman muestras a distintos intervalos de tiempo hasta
las 17 horas de reacción. Las muestras son analizadas mediante GC
con detector FID, calculando de la composición de la mezcla obtenida
la conversión de compuesto olefínico (moles iniciales de reactivo -
moles finales de reactivo / moles iniciales de reactivo * 100), y
las selectividades a los productos obtenidos (moles de producto i /
moles de productos totales * 100) en cada caso. De esta manera se
obtuvieron los siguientes resultados:
\vskip1.000000\baselineskip
Tiempo | Conversión | Selectividad (% Mol.) | ||||
(horas) | (% Mol.) | Epóxido^{a} | Enol^{b} | Enona^{c} | Glicol^{d} | Dímeros^{e} |
3,5 | 3.33 | 92.4 | 3.1 | 2.1 | 1.2 | 1.2 |
7,0 | 6.52 | 91.5 | 3.1 | 2.8 | 1.4 | 1.2 |
10,5 | 8.74 | 89.9 | 3.5 | 3.2 | 1.6 | 1.8 |
a- Epóxido = 1,2-epoxi-octano.- b- Enol = 1-octen-3-ol.-c- Enona = 1-octen-3-ona.- d- 1,2-octanodiol.- Dímeros = | ||||||
Productos de dimerización de compuesto olefínico.- |
Claims (48)
1. Procedimiento para la epoxidación de
compuestos olefínicos, caracterizado porque comprende
realizar una reacción de oxidación de al menos un compuesto
olefínico que contiene uno o más dobles enlaces C=C, con oxígeno,
gen presencia de:
- uno o más agentes iniciadores de la reacción,
y
- al menos un catalizador, que comprende al
menos
un metal seleccionado entre uno o más metales
nobles, uno o más metales de transición y mezclas de ellos, y
- al menos un hidrocarburo seleccionado entre
uno o más alcanos ramificados, uno o más hidrocarburos cíclicos o
alquil-cíclicos, uno o más compuestos aromáticos o
alquil-aromáticos, y mezclas de ellos.
2. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque se obtiene un epóxido orgánico
seleccionado entre una olefina terminal, interna, lineal, cíclica,
con ninguna ramificación, con una o más ramificaciones de cadena, y
que comprende una cadena hidrocarbonada de entre 2 y 24
carbonos.
3. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 ó 2, caracterizado porque se obtiene un
epóxido orgánico que responde a la fórmula general:
R_{1}-HCOCH-R_{2}
en la que R_{1} y R_{2} son
sustituyentes iguales o distintos entre sí, y están seleccionados
indistintamente entre: alquilo con 1 a 12 átomos de C, lineales o
ramificados, sustituidos o no sustituidos; alquilo cíclico con 4 a
12 átomos de C, sustituidos o no sustituidos; o arilo con 6 a 18
átomos de C, sustituidos o no
sustituidos.
4. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 ó 2, caracterizado porque se obtiene un
epóxido orgánico que posee la fórmula:
R_{1}-HCOCH-(CH_{2})_{n}-HCOCH-R_{2}
en la que R_{1} y R_{2} son
sustituyentes iguales o distintos entre sí, y están seleccionados
indistintamente entre: alquilo con 1 a 12 átomos de C, lineales o
ramificados, sustituidos o no sustituidos; alquilo cíclico con 4 a
12 átomos de C, sustituidos o no sustituidos; o arilo con 6 a 18
átomos de C, sustituidos o no sustituidos; y n puede variar entre 1
y
12.
5. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 ó 2, caracterizado porque se obtiene un
epóxido orgánico que posee entre 2 y 12 átomos de carbono.
6. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque el compuesto olefínico está
seleccionado entre una monoolefina, una diolefina y una
poliolefina.
7. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque el compuesto olefínico es una mono-
olefina.
8. Procedimiento según la reivindicación 7,
caracterizado porque dicha mono-olefina está
seleccionada entre una o más olefinas terminales, olefinas
internas, olefinas ramificadas, olefinas cíclicas, y combinaciones
de las mismas.
9. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque el hidrocarburo es un compuesto que
responde a la fórmula:
R_{1}-(CH_{2})_{n}-R_{2}
en la que R_{1} y R_{2} son
sustituyentes iguales o distintos entre sí, y están seleccionados
indistintamente entre: hidrógeno, alquilo ramificado con 1 a 12
átomos de C, sustituidos o no sustituidos; alquilo cíclico con 4 a
12 átomos de C, sustituidos o no sustituidos; o arilo con 6 a 18
átomos de C, sustituidos o no sustituidos; y n puede variar entre 0
y
12.
10. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque el compuesto olefínico es propileno y
el hidrocarburo es un metil-alcano o mezclas de
metil- alcanos.
11. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque el compuesto olefínico es propileno y
el hidrocarburo es etilbenceno.
12. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque el compuesto olefínico es propileno y
el hidrocarburo es iso-propil-benceno
(cumeno).
13. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque el agente iniciador de la reacción está
seleccionado entre:
- uno o más nitrilos orgánicos,
- uno o más azo-compuestos,
- mezclas de uno o más nitrilos orgánicos y uno
o más azo-compuestos, y
- uno o más nitrilos orgánicos que comprenden
uno o más grupos azo- en la misma molécula.
14. Procedimiento según la reivindicación 13,
caracterizado porque el agente iniciador es un compuesto
orgánico que posee al menos un grupo nitrilo en su composición, y
al menos un grupo azo- en la misma molécula, y responde a la
fórmula general:
N\equiv
C-R_{1}-N=N-R_{2}-C\equiv
N
en la que R_{1} y R_{2} son
sustituyentes iguales o distintos entre sí, y están seleccionados
indistintamente entre: un grupo alquilo de 1 a 12 átomos de C,
lineal o ramificado, sustituido o no sustituido; un grupo
alquil-cíclico de 4 a 12 átomos de C, sustituido o
no sustituido; y un grupo arilo de 6 a 18 átomos de C, sustituido o
no
sustituido.
15. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque el oxígeno procede de una fuente
seleccionada entre oxígeno molecular, una mezcla gaseosa que
comprende oxígeno y combinaciones de los mismos.
16. Procedimiento según la reivindicación 15,
caracterizado porque la fuente de oxígeno es una mezcla
gaseosa que comprende oxígeno, seleccionada entre aire, aire
enriquecido con oxígeno, ozono enriquecido con oxígeno, N_{2}
enriquecido con oxígeno, Ar enriquecido con oxígeno, y una mezcla
que comprende nitrógeno, argón y oxígeno.
17. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque el catalizador está seleccionado
entre:
a) un catalizador metálico "CAT A"
que comprende:
- -
- uno o más metales nobles, o
- -
- uno o más metales de transición, o
- -
- una o más de sus sales, o complejos, y
- -
- combinaciones de los anteriores,
estando dicho "CAT A"
soportado, o incluido, en la estructura de una matriz
inorgánica;
b) un catalizador metálico "CAT T"
que comprende uno o más metales de transición, sus sales o
complejos, incluidos o soportados, en la estructura de una matriz
inorgánica; y
c) combinaciones de los mismos "CAT
A" + "CAT T".
18. Procedimiento según la reivindicación 17,
caracterizado porque el catalizador es un catalizador
metálico "CAT A" que comprende uno o más metales nobles,
uno o más metales de transición, o una de sus sales, y está
soportado, o incluido, en la estructura de una matriz
inorgánica.
19. Procedimiento según la reivindicación 17,
caracterizado porque el catalizador es un catalizador
metálico "CAT T" que comprende uno o más metales de
transición incluidos en la estructura de una matriz inorgánica.
20. Procedimiento según la reivindicación 18,
caracterizado porque dicho metal noble está seleccionado
entre Au, Pd, Pt, Ag, Re, Rh, y combinaciones de los mismos.
21. Procedimiento según la reivindicación 18,
caracterizado porque dicho metal noble es Au o Au combinado
con otro metal.
22. Procedimiento según la reivindicación 21,
caracterizado porque dicho Au, o Au combinado con otro
metal, está soportado, en forma de nano-partículas
de una tamaño comprendido entre 0,5 y 20 nm.
23. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 17, 18 ó 19, caracterizado porque dicho
metal de transición está seleccionado entre uno o más metales de
los grupos Ib, IIb, IVb, Vb, VIb, VIIb y VIII de la tabla
periódica.
\newpage
24. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 17, 18 ó 19, caracterizado porque dicho
metal de transición está seleccionado entre Ti, Zr, Zn, Cu, Co,
Mn, Mo, V, Ni, Fe, Al, y combinaciones de los mismos.
25. Procedimiento según la reivindicación 18,
caracterizado porque dicha matriz inorgánica es un material
amorfo seleccionado entre uno o más óxidos de metales, uno o más
óxidos mixtos de metales, y combinaciones de los mismos.
26. Procedimiento según la reivindicación 25,
caracterizado porque dicha matriz inorgánica está
seleccionada entre: sílice, alúmina, ceria, ytria, titania,
Fe_{2}O_{3}, sílice-alúmina,
sílice-ceria, uno o más óxidos mixtos de metales
alcalino térreos, y uno o más óxidos de metales de transición.
27. Procedimiento según la reivindicación 18,
caracterizado porque dicha matriz inorgánica es un óxido de
cerio.
28. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 17, 18 ó 19, caracterizado porque dicha
matriz inorgánica es uno o más tamices moleculares
microporosos.
29. Procedimiento según la reivindicación 28,
caracterizado porque dicho tamiz molecular microporoso está
seleccionado entre una zeolita, arcilla y arcilla pilareada, y
mezclas de ellos.
30. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 17, 18 ó 19, caracterizado porque dicha
matriz inorgánica es uno o más tamices moleculares mesoporosos.
31. Procedimiento según la reivindicación 30,
caracterizado porque dicho tamiz molecular mesoporoso está
seleccionado entre silicato, metalo-silicato y un
material mesoposoro procedente de la deslaminación de un precursor
zeolítico laminar.
32. Procedimiento según la reivindicación 19,
caracterizado porque dicha matriz inorgánica es un material
amorfo seleccionado entre: sílice, alúmina,
sílice-alúmina, titania,
sílice-titania, y un óxido mixto de metales de
transición.
33. Procedimiento según la reivindicación 30,
caracterizado porque dicho sólido mesoporoso está
seleccionado entre tamices moleculares mesoporosos, y tamices
moleculares que contienen meso y microporos, y porque contiene al
menos Si, Ti incorporado en la red - en posiciones
tetraédricas.
34. Procedimiento según la reivindicación 33,
caracterizado porque dicho sólido mesoporoso comprende
además Ti en posiciones no reticulares - octaédricas - del tamiz
molecular, y silicio unido a carbono.
35. Procedimiento según la reivindicación 30,
caracterizado porque el tamiz molecular mesoporoso responde
en su forma calcinada y anhidra, y sin componente orgánico, a la
composición química
y
(A_{1/n}^{n+} XO_{2}) : t TO_{2} : SiO_{2} : x
TiO_{2}
en la
que:
- X representa al menos a un elemento
trivalente,
- y está comprendido entre 0 y 0.2,
- A representa a cationes de compensación mono,
di o trivalentes, o mezclas de éstos,
- n = 1, 2 o 3,
- T representa al menos un elemento tetravalente
otros que Si y Ti,
- t está comprendido entre 0 y 1, y
- x puede variar entre 0.015 y 0.065.
36. Un procedimiento según la reivindicación 30,
caracterizado porque el catalizador sólido mesoporoso está
seleccionado entre materiales del tipo MCM-41, MCM-
48, SBA-15, HMS y mezclas de ellos.
37. Un procedimiento según la reivindicación 30,
caracterizado porque el catalizador sólido mesoporoso ha
sido preparado mediante un proceso que comprende una etapa,
seleccionada entre etapas de síntesis y etapas postsíntesis, en la
que se introducen en el catalizador enlaces
Si-C.
38. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque la epoxidación de compuestos olefínicos
se lleva a cabo en un reactor seleccionado entre un reactor
discontinuo, un reactor CSTR, un reactor continuo de lecho fijo, un
reactor de lecho fluidizado y un reactor de lecho ebullente.
39. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque la epoxidación de compuestos olefínicos
se lleva a cabo en un reactor discontinuo, con una relación en peso
de compuesto olefínico al catalizador comprendida entre 2 y
1000.
40. Procedimiento según la reivindicación 39,
caracterizado porque dicha relación en peso del compuesto
olefínico al catalizador se encuentra comprendida entre 10 y
500.
41. Procedimiento según la reivindicación 1, 5
caracterizado porque la epoxidación del compuesto olefínico
se lleva a cabo en un reactor discontinuo, con una relación molar
de compuesto olefínico y el oxidante comprendida entre 3 y 600.
42. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque la epoxidación de compuestos olefínicos
se lleva a cabo en un reactor discontinuo, con una relación en peso
de compuesto olefínico y el agente iniciador comprendida entre 10 y
10000.
43. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque la reacción de epoxidación de
compuestos olefínicos se lleva a cabo en un reactor discontinuo,
con una relación en peso de compuesto olefínico y el hidrocarburo
comprendida entre 0,1 y 200.
44. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque la epoxidación de compuestos olefínicos
se lleva a cabo en un reactor discontinuo, a una temperatura
comprendida entre 10 y 250°C.
45. Procedimiento según la reivindicación 44,
caracterizado porque la temperatura está comprendida entre
40 y 200°C.
46. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque la reacción de epoxidación de
compuestos olefínicos se lleva a cabo en un reactor discontinuo, en
un tiempo de reacción comprendido entre 2 minutos y 72 horas.
47. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque la epoxidación de compuestos olefínicos
se lleva a cabo en un reactor discontinuo, a una presión total en
el sistema comprendida entre presión atmosférica y 50 bares.
48. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque la epoxidación de compuestos olefínicos
se lleva a cabo en un reactor discontinuo, con adición continua de
oxígeno manteniendo la presión del reactor constante, a una presión
total en el sistema comprendida entre presión atmosférica y 50
bares.
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