ES2266363T3 - Procedimiento para la preparacion de aciloxi-benceno-sulfonatos. - Google Patents
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Abstract
Procedimiento para la preparación de aciloxi- benceno-sulfonatos mediante reacción de fenol-sulfonatos, que tienen un contenido de agua de menos que 0, 5 % en peso de agua, y de halogenuros de ácidos alcano-carboxílicos, en el seno de un hidrocarburo alifático o aromático, caracterizado porque la reacción se lleva a cabo en presencia de 0, 01 a 10 % en peso de un catalizador en forma de una amina terciaria, o una amida de ácido carboxílico, de cadena abierta o cíclica.
Description
Procedimiento para la preparación de
aciloxi-benceno-sulfonatos.
El invento se refiere a un procedimiento para la
preparación de
aciloxi-benceno-sulfonatos,
partiendo de halogenuros de ácidos carboxílicos y de sales pobres
en agua de un ácido fenol-sulfónico.
Los ácidos
aciloxi-benceno-sulfónicos y sus
sales son compuestos conocidos desde hace mucho tiempo. Dependiendo
de la longitud de cadena del grupo acilo, ellos pueden encontrar
utilización como agentes tensioactivos, activadores del blanqueo o
en otras aplicaciones. Estos compuestos se pueden obtener mediante
reacción de un fenol-sulfonato de sodio (SPS) con
el cloruro de un ácido carboxílico orgánico. Como medio de reacción
sirven disolventes orgánicos tales como cloruro de metileno
(documento de patente de los EE.UU. 3.503.888), hidrocarburos de
alto punto de ebullición (documento de patente europea EP 220.826),
xileno o tolueno (documento EP 164.786). Según el documento US
5.069.828, esta reacción se lleva a cabo en el seno de un disolvente
orgánico aprótico en presencia de un catalizador para transferencia
de fases.
El documento de solicitud de patente
internacional WO 01/19771 describe la reacción de cloruros de acilo
con un SPS en el seno de ácido trifluoroacético (TFA) como
disolvente. En los Ejemplos se trabaja con una relación de
TFA : SPS de 0,5 : 1 a 3 : 1. El alto precio del TFA, su separación total desde la mezcla de reacción, así como las posibles reacciones de transesterificación y respectivamente la formación de productos secundarios, se oponen no obstante a un aprovechamiento a gran escala técnica del procedimiento.
TFA : SPS de 0,5 : 1 a 3 : 1. El alto precio del TFA, su separación total desde la mezcla de reacción, así como las posibles reacciones de transesterificación y respectivamente la formación de productos secundarios, se oponen no obstante a un aprovechamiento a gran escala técnica del procedimiento.
En todos los procedimientos se plantea el
problema de que para la reacción se debe usar un SPS casi anhidro,
puesto que en caso contrario el halogenuro de acilo y
respectivamente el éster acabado son hidrolizados en presencia de
agua, lo cual conduce a considerables pérdidas de rendimiento. El
SPS está disponible comercialmente en forma del dihidrato con una
proporción de agua de aproximadamente 15%. Mediante una desecación
convencional, el contenido de agua se puede disminuir hasta
aproximadamente un 2%. De acuerdo con el documento US 5.069.828, es
posible eliminar la cantidad restante de agua mediante una
destilación azeótropa en presencia de un agente de arrastre, tal
como xileno. A causa de la alta dedicación de tiempo, esto es poco
conveniente, sin embargo, en instalaciones que trabajan en régimen
continuo. Alternativamente, el contenido de agua se puede disminuir
hasta por debajo de 1% mediante una desecación especial en equipos
adecuados. Tal como es conocido, sin embargo, a partir del
documento US 4.666.636 se deben respetar con exactitud determinadas
condiciones de desecación, puesto que el SPS, en caso contrario,
puede pasar a tomar parte de una serie de reacciones secundarias,
con lo cual se influye negativamente de una manera significativa
tanto sobre el grado de conversión de la acilación siguiente, como
también sobre el color de los productos finales. Una desecación
excesiva del SPS conduce en la siguiente reacción de acilación a
unos grados de conversión menores que 50%.
Por lo tanto, es misión del presente invento
desarrollar un procedimiento, realizable tanto a gran escala
técnica como también en régimen continuo, que conduzca en muy buenos
rendimientos a unos productos lo más uniformes que sean posibles,
que sean apropiados para su empleo en agentes de lavado y limpieza
en lo que se refiere a la composición, la calidad y el color. En
este contexto, el procedimiento debe ser independiente de la
calidad del fenol-sulfonato de sodio empleado y de
su tratamiento previo. Sorprendentemente, se encontró por fin que
se pueden preparar
aciloxi-benceno-sulfonatos en altos
rendimientos y buenas calidades, de manera independiente de la
calidad del SPS empleado, cuando la reacción del SPS con un
halogenuro de ácido alcano-carboxílico se lleva a
cabo en el seno de un disolvente alifático o aromático en presencia
de cantidades catalíticas de una amina terciaria, o de una amida de
ácido carboxílico, de cadena abierta o cíclica.
Es objeto del invento un procedimiento para la
preparación de
aciloxi-benceno-sulfonatos mediante
reacción de fenol-sulfonatos, que tienen un
contenido de agua de menos que 0,5, preferiblemente de menos que
0,2%, en peso de agua, con halogenuros de ácidos
alcano-carboxílicos en el seno de un hidrocarburo
alifático o aromático, caracterizado porque la reacción se lleva a
cabo en presencia de 0,01 a 10% en peso de un catalizador en forma
de una amina terciaria, o de una amida de ácido carboxílico, de
cadena abierta o cíclica.
En el caso de los
fenol-sulfonatos que sirven como compuestos de
partida se trata preferiblemente de compuestos de la fórmula
significando X hidrógeno, halógeno
o alquilo C_{1}-C_{4} y M un ion de metal
alcalino o
alcalino-térreo.
Se prefieren los orto- o
para-fenol-sulfonatos de sodio, en
particular el para-fenol-sulfonato
de sodio (SPS), que, de un modo condicionado por la preparación,
puede contener de 0 a 20% del correspondiente isómero orto.
Un SPS está disponible comercialmente como
dihidrato, es decir con un contenido de agua de 15%. Para la
reacción conforme al invento con un derivado de ácido
alcano-carboxílico, el
fenol-sulfonato se debe secar primeramente hasta
dejar una humedad residual de a lo sumo 0,5, preferiblemente de a lo
sumo 0,2% en peso de agua. Esto puede realizarse de acuerdo con
procedimientos usuales y de por sí conocidos, por ejemplo en un
aparato secador de discos, que permite una desecación hasta dejar
una humedad residual de menos que 0,1% en peso.
Los períodos de tiempo de desecación pueden
estar situados, dependiendo del equipo utilizado, entre 1 min y 18
h, y las temperaturas pueden estar situadas entre 80 y 250ºC. En el
caso del procedimiento conforme al invento, la calidad del SPS
secado no tiene ninguna influencia sobre el rendimiento de la
reacción de acilación, y en promedio se pueden conseguir unos
grados de conversión mayores que 95%. En particular, se pueden
aplicar también unas condiciones de desecación, que estén situadas
fuera de las condiciones de desecación óptimas mencionadas en el
documento US 4.666.636, es decir las que contienen un producto
"secado en exceso". Un producto de este tipo no se puede
utilizar, de acuerdo con el estado de la técnica, para reacciones de
acilación, puesto que no es suficientemente reactivo.
Como halogenuros de ácidos
alcano-carboxílicos entran en cuestión en particular
los cloruros o bromuros de ácidos carboxílicos, siendo preferidos
los cloruros. Éstos se pueden preparar a partir de los
correspondientes ácidos carboxílicos, p.ej. por reacción con
fosgeno, cloruro de tionilo, tricloruro de fósforo, oxicloruro de
fósforo, pentacloruro de fósforo o tribromuro de fósforo.
Un halogenuro de ácido carboxílico y un
fenol-sulfonato de acuerdo con el invento se pueden
hacer reaccionar entre sí, de manera preferida, en la relación
molar de 0,9 : 1 a 2 : 1, de manera más preferida en la de 1 : 1 a
1,5 : 1.
Como medio de reacción sirven hidrocarburos
alifáticos o aromáticos con unos puntos de ebullición comprendidos
entre 80 y 220ºC, en particular entre 100 y 180ºC, p.ej. tolueno,
xileno, parafinas con 8 a 22 átomos de carbono, tales como decano,
undecano, dodecano, hexadecano u octadecano, o sus mezclas. Se
prefieren especialmente mezclas de hidrocarburos alifáticos, tales
como las que están disponibles comercialmente como Shellsoles (de
Schell), ISOPAR G e ISOPAR 4 (de ESSO). La solubilidad del SPS en
este medio de reacción está situada frecuentemente por debajo de
1%.
Como catalizador se utilizan aminas terciarias,
o amidas de ácidos carboxílicos, de cadena abierta o cíclicas.
Pueden encontrar utilización trietil-amina,
tripropil-amina, dimetilformamida,
dietil-formamida, dimetil-acetamida,
tetrametil-urea, pirrolidonas sustituidas tales
como N-metil-pirrolidona,
N-etil-pirrolidona,
N-butil-pirrolidona,
N-octil-pirrolidona,
N-metil-caprolactama y
N-octil-caprolactama. Se prefieren
especialmente trietil-amina,
dimetil-formamida,
N-metil-pirrolidona y
N-octil-pirrolidona. La relación
molar del catalizador empleado al fenol-sulfonato
es de 0,0001 : 1 a 0,02 : 1, de manera preferida de 0,005 : 1 a
0,012 : 1.
La reacción de acilación se lleva a cabo a unas
temperaturas comprendidas entre 60 y 200ºC, en particular entre 100
y 150ºC. El gas resultante durante la reacción es retirado, y
eventualmente la mezcla de reacción se cubre con una corriente
gaseosa inerte a base de nitrógeno o argón. La reacción se lleva a
cabo en el sentido de una reacción heterogénea (en suspensión = en
inglés Slurry) puesto que ni el fenol-sulfonato ni
el resultante
aciloxi-benceno-sulfonato presentan
una solubilidad digna de mención en el medio de reacción. El período
de tiempo de reacción se ajusta a las condiciones de reacción, y
puede estar situado entre 10 min y 5 h, preferiblemente entre 30 y
120 min.
En una forma especial de realización, la
reacción conforme al invento se puede llevar a cabo en régimen
continuo. Son especialmente apropiados para esto cascadas de
recipientes y respectivamente reactores tubulares, tal como se
conocen por un experto en la especialidad.
Después de haberse terminado la reacción, el
producto de reacción se aísla mediante convencionales métodos de
separación. Para esto son apropiadas centrifugadoras y aparatos de
filtración. Para la separación total del catalizador se recomienda
separar el producto de reacción sólido una o varias veces por lavado
con el medio de reacción. Las aguas madres se pueden utilizar, y
respectivamente reciclar, sin ninguna purificación ulterior, para
las siguientes reacciones. El
aciloxi-benceno-sulfonato utilizado
resulta en altos rendimientos en forma de un polvo de color blanco,
que puede ser aislado mediante una desecación convencional.
El
aciloxi-benceno-sulfonato obtenido
de esta manera se puede emplear como agente tensioactivo, o como
agente activador del tipo de una persal, en agentes de lavado y
limpieza, tales como agentes de lavado completos pulverulentos,
sales quitamanchas o agentes pulverulentos para el lavado mecánico
de vajillas. Para el aumento de la estabilidad en almacenamiento en
estas formulaciones, éste se puede transformar en una forma
granular, tal como es conocido por un experto en la
especialidad.
Ejemplo
1a
1 kg de un
4-fenol-sulfonato de sodio con un
contenido de agua de 2,6% se secaron análogamente al Ejemplo 1 del
documento US 4.666.636. Se obtuvieron 975 g de un
4-fenol-sulfonato de sodio con un
contenido de agua de < 0,1%.
Ejemplo
1b
1 kg de un
4-fenol-sulfonato de sodio con un
contenido de agua de 2,6% se secaron durante 12 h a 180ºC. Se
obtuvieron 975 g de un
4-fenol-sulfonato de sodio con un
contenido de agua de < 0,1%.
Ejemplo comparativo
A
98,1 g (0,5 moles) de un
fenol-sulfonato de sodio secado, preparado de
acuerdo con el Ejemplo 1, se dispusieron previamente en 150 g de
ISOPAR G y se calentaron a 120ºC. A continuación, se añadieron gota
a gota 114,8 g (0,65 moles) del cloruro de ácido nonanoico, en el
transcurso de 30 min, y se secaron posteriormente a 130ºC. El HCl
gaseoso, resultante en tal caso, se retiró. La mezcla de reacción se
enfrió a 80ºC después de 2 h y se separó por filtración a través de
un filtro. El producto de reacción de color blanco se lavó
posteriormente 2 veces con un poco de ISOPAR G y a continuación se
secó durante una noche en una estufa de desecación a 110 -
130ºC.
Rendimiento tal cual: 164,8 g (rendimiento 98%)
de un polvo de color blanco con un contenido de
nonanoiloxi-benceno-sulfonato de
sodio (NOBS) de 98%. Rendimiento de NOBS: 96%.
Ejemplo comparativo
B
98,1 g (0,5 moles) de un
fenol-sulfonato de sodio secado, preparado de
acuerdo con el Ejemplo 2, se dispusieron previamente en 150 g de
ISOPAR G y se calentaron a 120ºC. A continuación, se añadieron gota
a gota 114,8 g (0,65 moles) del cloruro de ácido nonanoico, en el
transcurso de 30 min, y se secaron posteriormente a 120ºC. El HCl
gaseoso, resultante en tal caso, se retiró. La mezcla de reacción se
enfrió a 80ºC después de 2 h y se separó por filtración a través de
un filtro. El producto de reacción de color gris se lavó
posteriormente 2 veces con un poco de ISOPAR G y a continuación se
secó durante una noche en una estufa de desecación a 110 -
130ºC.
Rendimiento tal cual: 129,5 g (rendimiento 77%)
de un polvo de color pardo beige con un contenido de
nonanoiloxi-benceno-sulfonato de
sodio (NOBS) de 59%. Rendimiento de NOBS: 45%.
Ejemplo comparativo
C
Se procedió de una manera análoga a la del
Ejemplo comparativo B, pero el SPS se molió directamente antes del
comienzo de la reacción, bajo nitrógeno mediante un mortero, para
dar un polvo finísimo.
Rendimiento tal cual: 132,8 g (rendimiento 79%)
de un polvo de color pardo beige, con un contenido de
nonanoiloxi-benceno-sulfonato de
sodio (NOBS) de 58%. Rendimiento de NOBS: 46%.
98,1 g (0,5 moles) de un
fenol-sulfonato de sodio secado, preparado de
acuerdo con el Ejemplo 1b, se dispusieron previamente en 150 g de
ISOPAR G y se calentaron a 120ºC. Se añadieron a esto 0,7 g (3,7
mmol) de N-octil-pirrolidona. A
continuación se añadieron gota a gota 114,8 g (0,65 moles) del
cloruro de ácido nonanoico, en el transcurso de 30 min, y se
agitaron posteriormente a 120ºC. El HCl gaseoso, resultante en tal
caso, se retiró. La mezcla de reacción se enfrió a 80ºC después de
2 h y se separó por filtración a través de un filtro. El producto
de reacción de color blanco se lavó posteriormente 2 veces con un
poco de ISOPAR G y a continuación se secó durante una noche a 110 -
130ºC en una estufa de desecación.
Rendimiento tal cual: 165,6 g (rendimiento
98,4%) de un polvo de color blanco con un contenido de
nonanoiloxi-benceno-sulfonato de
sodio (NOBS) de 97%. Rendimiento de NOBS: 95%. Las aguas madres se
pudieron usar para la siguiente tanda sin ninguna purificación
ulterior.
98,1 g (0,5 moles) de un
fenol-sulfonato de sodio secado, preparado de
acuerdo con el Ejemplo 1b, se dispusieron previamente en 150 g de
ISOPAR G y se calentaron a 130ºC. Se añadieron a esto 0,4 g (4 mmol)
de N-metil-pirrolidona. A
continuación, se añadieron gota a gota 114,8 g (0,65 moles) del
cloruro de ácido nonanoico, en el transcurso de 30 min, y se
agitaron posteriormente a 140ºC. El HCl gaseoso, resultante en tal
caso, se retiró. La mezcla de reacción se enfrió a 80ºC después de
2 h y se separó por filtración a través de un filtro. El producto
de reacción de color blanco se lavó posteriormente 2 veces con un
poco de ISOPAR G y a continuación se secó durante una noche a 110 -
130ºC en una estufa de desecación.
Rendimiento tal cual: 164 g (rendimiento 97,5%)
de un polvo de color blanco con un contenido de
nonanoiloxi-benceno-sulfonato de
sodio (NOBS) de 97%. Rendimiento de NOBS: 95%.
98,1 g (0,5 moles) de un
fenol-sulfonato de sodio secado, preparado de
acuerdo con el Ejemplo 1b, se dispusieron previamente en 150 g de
ISOPAR G y se calentaron a 120ºC. Se añadieron a esto 0,2 g (2,7
mmol) de dimetil-formamida. A continuación se
añadieron gota a gota 114,8 g (0,65 moles) del cloruro de ácido
nonanoico, en el transcurso de 30 min, y se agitaron posteriormente
a 120ºC. El HCl gaseoso, resultante en tal caso, se retiró. La
mezcla de reacción se enfrió a 80ºC después de 2 h y se separó por
filtración a través de un filtro. El producto de reacción de color
blanco se lavó posteriormente 2 veces con un poco de ISOPAR G y a
continuación se secó durante una noche a 110 - 130ºC en una estufa
de desecación.
Rendimiento tal cual: 165,7 g (rendimiento 99%)
de un polvo de color blanco con un contenido de
nonanoiloxi-benceno-sulfonato de
sodio (NOBS) de 98%. Rendimiento de NOBS: 97%.
98,1 g (0,5 moles) de un
fenol-sulfonato de sodio secado, preparado de
acuerdo con el Ejemplo 1b, se dispusieron previamente en 150 g de
ISOPAR G y se calentaron a 110ºC. Se añadieron a esto 0,2 g (2 mmol)
de trietil-amina. A continuación se añadieron gota
a gota 114,8 g (0,65 moles) del cloruro de ácido nonanoico, en el
transcurso de 30 min, y se agitaron posteriormente a 130ºC. El HCl
gaseoso, resultante en tal caso, se retiró. La mezcla de reacción
se enfrió a 80ºC después de 2 h y se separó por filtración a través
de un filtro. El producto de reacción de color blanco se lavó
posteriormente dos veces con un poco de ISOPAR G y a continuación se
secó durante una noche a 110 - 130ºC en una estufa de
desecación.
Rendimiento tal cual: 161,14 g (rendimiento
96,2%) de un polvo de color blanco con un contenido de
nonanoiloxi-benceno-sulfonato de
sodio (NOBS) de 97%. Rendimiento de NOBS: 93%.
98,1 g (0,5 moles) de un
fenol-sulfonato de sodio secado, preparado de
acuerdo con el Ejemplo 1b, se dispusieron previamente en 150 g de
ISOPAR G y se calentaron a 120ºC. Se añadieron a esto 0,7 g (3,7
mmol) de N-octil-pirrolidona. A
continuación se añadieron gota a gota 142 g (0,65 moles) del cloruro
de ácido láurico, en el transcurso de 30 min, y se agitaron
posteriormente a 130ºC. El HCl gaseoso, resultante en tal caso, se
retiró. La mezcla de reacción se enfrió a 80ºC después de 2 h y se
separó por filtración a través de un filtro. El producto de
reacción de color blanco se lavó posteriormente 2 veces con un poco
de ISOPAR G y a continuación se secó durante una noche a 110 -
130ºC en una estufa de desecación.
Rendimiento tal cual: 185,4 g (rendimiento 98%)
de un polvo de color blanco con un contenido de
lauroiloxi-benceno-sulfonato de
sodio (LOBS) de 98%. Rendimiento de LOBS: 96%.
\newpage
98,1 g (0,5 moles) de un
fenol-sulfonato de sodio secado, preparado de
acuerdo con el Ejemplo 1b, se dispusieron previamente en 150 g de
ISOPAR G y se calentaron a 120ºC. Se añadieron a esto 0,7 g (3,7
mmol) de N-octil-pirrolidona. A
continuación se añadieron gota a gota 114,7 g (0,65 moles) del
cloruro de ácido 2-metil-octanoico,
en el transcurso de 30 min, y se agitaron posteriormente a 120ºC.
El HCl gaseoso, resultante en tal caso, se retiró. La mezcla de
reacción se enfrió a 80ºC después de 2 h y se separó por filtración
a través de un filtro. El producto de reacción de color blanco se
lavó posteriormente 2 veces con un poco de ISOPAR G y a continuación
se secó durante una noche a 110 - 130ºC en una estufa de
desecación.
Rendimiento tal cual: 160,6 g (rendimiento
95,6%) de un polvo de color blanco con un contenido de
2-metil-octanoiloxi-benceno-sulfonato
de sodio de 95%.
Claims (6)
1. Procedimiento para la preparación de
aciloxi-benceno-sulfonatos mediante
reacción de fenol-sulfonatos, que tienen un
contenido de agua de menos que 0,5% en peso de agua, y de
halogenuros de ácidos alcano-carboxílicos, en el
seno de un hidrocarburo alifático o aromático, caracterizado
porque la reacción se lleva a cabo en presencia de 0,01 a 10% en
peso de un catalizador en forma de una amina terciaria, o una amida
de ácido carboxílico, de cadena abierta o cíclica.
2. Procedimiento de acuerdo con la
reivindicación 1, caracterizado porque como
fenol-sulfonato se emplea un compuesto de la
fórmula
significando X hidrógeno, halógeno
o alquilo C_{1}-C_{4} y M un ion de metal
alcalino o
alcalino-térreo.
3. Procedimiento de acuerdo con la
reivindicación 1, caracterizado porque como
fenol-sulfonato se emplea un
fenol-sulfonato de sodio.
4. Procedimiento de acuerdo con la
reivindicación 1, caracterizado porque como derivado de ácido
alcano-carboxílico se emplea un cloruro de ácido
carboxílico C_{6}-C_{22}.
5. Procedimiento de acuerdo con la
reivindicación 1, caracterizado porque el derivado de ácido
alcano-carboxílico y el
fenol-sulfonato se hacen reaccionar en la relación
molar de 0,9 : 1 a 2 : 1.
6. Procedimiento de acuerdo con la
reivindicación 1, caracterizado porque se emplean unos
fenol-sulfonatos que tienen un contenido de agua de
menos que 0,2% en peso de agua.
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