ES2357937T3 - Composiciones que contienen olefinas sustituidas con flúor. - Google Patents

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Abstract

Uso de una composición que comprende al menos un tetrafluoropropreno (HFO-1234) en calidad de agente propulsor.

Description

Composiciones que contienen olefinas sustituidas con flúor.
SOLICITUDES RELACIONADAS
La presente solicitud está relacionada con y reivindica el beneficio de prioridad de las solicitudes provisionales de EE.UU. nºs 60/421.263 y 60/421.435, cada una de las cuales fue presentada el 25 de octubre de 2002, y cada una de las cuales se incorpora en esta memoria como referencia. La presente solicitud está también relacionada con e incorpora como referencia cada una de las siguientes solicitudes de patente de Estados Unidos presentadas al mismo tiempo: número de expediente del agente H0004412 (26269) titulada “Composición refrigerante de alquenos fluorados”, de Raymond Thomas, y número de expediente del agente H0003789 (26267) titulada “Procedimiento para producir fluoropropenos” por Hsueh Sung Tung et al.
CAMPO DE LA INVENCIÓN
Esta invención se refiere a composiciones que tienen utilidad en calidad de un agente propulsor.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN
Fluidos basados en fluorocarbonos han encontrado un uso generalizado en muchas aplicaciones comerciales e industriales. Por ejemplo, fluidos basados en fluorocarbonos se utilizan frecuentemente como un fluido de trabajo en sistemas tales como aplicaciones de acondicionamiento del aire, bomba de calor y de refrigeración. El ciclo de la compresión de vapor es uno de los métodos tipo más comúnmente utilizados para conseguir la refrigeración o el calentamiento en un sistema de refrigeración. El ciclo de compresión de vapor implica habitualmente el cambio de fases del refrigerante desde la fase líquida a la fase de vapor a través de la absorción de calor a una presión relativamente baja y luego desde la fase de vapor a la fase líquida a través de la eliminación de calor a una presión y temperatura relativamente bajas, comprimir el vapor hasta una presión relativamente elevada, condensar el vapor a la fase líquida a través de la eliminación de calor a esta presión y temperatura relativamente elevadas y luego reducir la presión para iniciar de nuevo el ciclo.
Mientras que el fin primario de la refrigeración consiste en eliminar el calor de un objeto u otro fluido a una temperatura relativamente baja, el fin principal de una bomba de calor consiste en añadir calor a una temperatura más elevada con respecto al entorno.
Determinados fluorocarbonos han sido un componente preferido en muchos fluidos de intercambio de calor tales como agentes refrigerantes, durante muchos años en muchas aplicaciones. Por ejemplo, los fluoroalcanos tales como derivados de clorofluorometano y clorofluoroetano han adquirido un uso generalizado como agentes refrigerantes en aplicaciones que incluyen aplicaciones del acondicionamiento del aire y de la bomba de calor debido a su combinación única de propiedades químicas y físicas. Muchos de los agentes refrigerantes comúnmente utilizados en sistemas de compresión de vapor son fluidos de un sólo componente o mezclas azeotrópicas.
En los últimos años ha crecido la preocupación sobre el potencial daño a la atmósfera y clima de la Tierra y, a este respecto, se han identificado como particularmente problemáticos determinados compuestos basados en cloro. El uso de composiciones con contenido en cloro (tales como clorofluorocarbonos (CFCs), hidrofluorocarbonos (HCFs) y similares) en calidad de agentes refrigerantes en sistemas de acondicionamiento del aire y de refrigeración se ha visto desfavorecido debido a las propiedades de agotamiento del ozono asociadas con muchos compuestos de este tipo. Así, ha existido una necesidad creciente de nuevos compuestos y composiciones de fluorocarbonos e hidrofluorocarbonos que ofrezcan alternativas para las aplicaciones de refrigeración y de la bomba de calor. Por ejemplo, se ha vuelto deseable retro-ajustar los sistemas de refrigeración con contenido en cloro reemplazando agentes refrigerantes con contenido en cloro por compuestos refrigerantes que no contengan cloro y que no agotarán la capa de ozono tales como hidrofluorocarbonos (HFCs).
La inflamabilidad es otra propiedad importante para muchas aplicaciones. Es decir, se considera importante o esencial en muchas aplicaciones, incluidas particularmente aplicaciones de transferencia de calor, utilizar composiciones que no sean inflamables. Así, frecuentemente es beneficioso utilizar en composiciones de este tipo compuestos que no sean inflamables. Tal como se utiliza en esta memoria, la expresión “no inflamable” se refiere a compuestos o composiciones que se establece que son no inflamables según se determina de acuerdo con la norma ASTM E-681 de fecha 2002, que se incorpora en esta memoria como referencia. Desgraciadamente, muchos HFCs que podrían ser de otro modo deseables para ser utilizados en composiciones refrigerantes, son inflamables. Por ejemplo, el fluoroalcano difluoroetano (HFC-152a) y el fluoroalqueno 1,1,1-trifluoropropeno (HFO-1243zf) son cada uno de ellos inflamables y, por lo tanto, no son viables para uso en muchas aplicaciones.
Fluoroalquenos superiores, es decir, alquenos sustituidos con flúor que tengan al menos cinco átomos de carbono, han sido sugeridos para uso como agentes refrigerantes. La patente de EE.UU. nº 4.788.352 - Smutny se dirige a la producción de compuestos C5 a C8 fluorados que tengan al menos un cierto grado de insaturación. La patente de Smutny identifica a olefinas superiores de este tipo como conocidas por su utilidad como agentes refrigerantes, plaguicidas, fluidos dieléctricos, fluidos de transferencia de calor, disolventes y compuestos intermedios en diversas reacciones químicas (véase la columna 1, líneas 11-22).
Mientras que las olefinas fluoradas descritas en Smutny pueden tener un cierto nivel de eficacia en aplicaciones de transferencia de calor, se piensa que compuestos de este tipo también pueden tener determinados inconvenientes. Por ejemplo, algunos de estos compuestos pueden tender a atacar los sustratos, particularmente plásticos para fines generales tales como resinas acrílicas y resinas de ABS. Además de ello, los compuestos olefínicos superiores descritos en Smutny pueden también ser indeseables en determinadas aplicaciones, debido al potencial nivel de toxicidad de este tipo de compuestos que puede surgir como resultado de la actividad plaguicida señalada por Smutny. También, compuestos de este tipo pueden tener un punto de ebullición que sea demasiado elevado para hacerles útiles como un agente refrigerante en determinadas aplicaciones.
Derivados de bromofluorometano y bromoclorofluorometano, particularmente bromotrifluorometano (Halon 1301) y bromoclorodifluorometano (Halon 1211) han adquirido un uso generalizado como agentes para la extinción de incendios en zonas cerradas tales como cabinas de aviones y salas de ordenadores. Sin embargo, el uso de diversos halones está siendo eliminado gradualmente debido a su elevado agotamiento del ozono. Además, dado que los halones se utilizan frecuentemente en zonas en las que están presentes seres humanos, sustitutos adecuados deben ser también seguros para los seres humanos a las concentraciones necesarias para suprimir o extinguir el incendio.
El documento US-A-3723318 describe agentes propulsores de aerosol y agentes refrigerantes basados en trifluoropropeno (CF3CH=CH2).
El documento US-A-5766511 describe mezclas casi azeotrópicas de determinados hidrofluorocarbonos con butano o isobutano, y su uso como agentes propulsores. Las mezclas casi azeotrópicas se seleccionan de A) 5 a 88% en peso de 1,1,1,2-tetrafluoroetano (HFC-134a) y 12 a 95% en peso de 1,1,1,2,3,3,3-heptafluoropropano (HFC-227ea); B) 10 a 87% en peso de HFC-134a, 12 a 81% en peso de HFC-227ea y 1 a 30% en peso de n-butano; y C) 18 a 69% en peso de HFC-134a, 30 a 81% en peso de HFC-227ea y 1 a 30% en peso de isobutano.
El documento WO-A-9852542 describe una formulación en aerosol farmacéutica que incluye el fármaco antiinflamatorio ciclesonida, agentes propulsores de hidrofluorocarbonos tales como HFC-134a y/o HFC-227, y etanol en una cantidad suficiente para solubilizar la ciclesonida.
El documento US-A-5776434 describe una formulación en aerosol autopropulsora que comprende un medicamento, 1,1,1,2-tetrafluoroetano, un agente tensioactivo y al menos un compuesto con una polaridad mayor que 1,1,1,2tetrafluoroetano.
El documento DE-A1-2534315 describe un preparado cosmético para suministrar oxígeno a la piel, que comprende, en un recipiente de aerosol, una fase formadora de gas y una fase fluible, homogénea o heterogénea, que comprende una disolución de oxígeno en un derivado fluorocarbonado que tiene la fórmula CnF2n+1-CH=CH-CmF2m+1, en que cada uno de n y m es un número entero de 2 a 10, y n+m > 8.
La solicitante ha llegado pues a apreciar una necesidad de composiciones que sean potencialmente útiles en numerosas aplicaciones, al tiempo que eviten uno o más de los inconvenientes arriba señalados.
SUMARIO
De acuerdo con la presente invención, una composición que comprende al menos un tetrafluoropropeno (HFO-1234) es útil en calidad de un agente propulsor.
La presente invención proporciona también composiciones atomizables que comprenden al menos un tetrafluoropropeno (HFO-1234) y un material a atomizar.
DESCRIPCIÓN DETALLADA DE REALIZACIONES PREFERIDAS
Los tetrafluoropropenos preferidos para uso en la presente invención son 1,3,3,3-tetrafluoropropeno (HFO-1234ze) y 2,3,3,3-tetrafluoropropeno (HFO-1234yf), y cualquiera y la totalidad de los estereoisómeros de cada uno de éstos. La solicitante ha descubierto que compuestos de este tipo tienen un nivel de toxicidad aguda muy bajo, según se mide por exposición a inhalación a ratones y ratas.
Los compuestos HFO-1234 son materiales conocidos y están enumerados en las bases de datos de Chemical Abstracts. Además de ello, generalmente en la bibliografía de patentes se describen métodos para producir fluoroalquenos. Por ejemplo, la producción de tetrafluoropropenos tal como CF3CH=CH2 mediante fluoración en fase de vapor catalítica de diversos compuestos C3 con contenido en halógeno saturados e insaturados se describe en las patentes de EE.UU. nºs 2.889.379; 4.798.818 y 4.465.786. La patente de EE.UU. nº 5.532.419 describe un proceso catalítico en fase de vapor para la preparación de fluoroalqueno utilizando un cloro- o bromohalofluorocarbono y HF. El documento EP 974.571 describe la preparación de 1,1,1,3-tetrafluoropropeno poniendo en contacto 1,1,1,3,3-pentafluoropropano (HFC-245fa) en la fase de vapor con un catalizador basado en cromo a temperatura elevada, o en la fase líquida con una disolución alcohólica de KOH, NaOH, Ca(OH)2 o Mg(OH)2. Además, métodos para producir compuestos de acuerdo con la presente invención se describen, en general, en relación con la solicitud de patente de los Estados Unidos presentada al mismo tiempo, titulada “Procedimiento para producir fluoropropenos” con el número de expediente del agente (H0003789 (26267)).
Se piensa que las presentes composiciones poseen propiedades que son ventajosas por un cierto número de razones importantes. Por ejemplo, la solicitante piensa, basado al menos en parte en un modelo matemático, que las fluoro-olefinas que son útiles en la presente invención no tendrán efecto negativo sustancial alguno sobre la química de la atmósfera, siendo contribuyentes despreciables al agotamiento del ozono en comparación con algunas otras especies halogenadas. Las composiciones preferidas de la presente invención tienen, así, la ventaja de no contribuir esencialmente al agotamiento del ozono. Las composiciones preferidas tampoco contribuyen esencialmente al calentamiento global en comparación con muchos de los hidrofluoroalcanos actualmente en uso.
Preferiblemente, las composiciones de la presente invención tienen un potencial de calentamiento global (GWP – siglas en inglés) no mayor que 150, más preferiblemente, no mayor que 100 e incluso más preferiblemente, no mayor que 75. Tal como se utiliza en esta memoria, el “GWP” se mide con relación al de dióxido de carbono y a lo largo de un horizonte en el tiempo de 100 años, según se define en “The Scientific Assessment of Ozone Depletion, 2002, A report of the World Meteorological Association’s Global Ozone Research and Monitoring Project”.
Las presentes composiciones tienen también preferiblemente un potencial de agotamiento del ozono (ODP – siglas en inglés) no mayor que 0,05, más preferiblemente no mayor que 0,02 e incluso más preferiblemente, de aproximadamente cero. Tal como se utiliza en esta memoria, “ODP” es como se define en “The Scientific Assessment of Ozone Depletion, 2002, A report of the World Meteorological Association’s Global Ozone Research and Monitoring Project”.
La presente invención proporciona composiciones de agentes propulsores que comprenden o consisten esencialmente en un tetrafluoropropeno, siendo dicha composición de agente propulsor preferiblemente una composición atomizable. Las composiciones de agente propulsor de la presente invención comprenden preferiblemente un material a ser atomizado y un agente propulsor que comprende, consiste esencialmente o consiste en un tetrafluoropropeno. En la mezcla atomizable también pueden estar presentes ingredientes, disolventes y otros materiales inertes. Preferiblemente, la composición atomizable es un aerosol. Materiales adecuados a ser atomizados incluyen, sin limitación, materiales cosméticos tales como desodorantes, perfumes, sprays para el pelo, productos de limpieza y agentes de pulido, así como materiales medicinales tales como medicamentos anti-asma y anti-halitosis.
Las presentes composiciones que comprenden un tetrafluoropropeno son ventajosas para uso en sistemas y métodos para generar aerosoles, preferiblemente que comprenden o consisten en el agente propulsor de aerosol en sistemas y métodos de este tipo.

Claims (13)

  1. REIVINDICACIONES
    1.- Uso de una composición que comprende al menos un tetrafluoropropreno (HFO-1234) en calidad de un agente propulsor.
  2. 2.- Uso de acuerdo con la reivindicación 1, en donde la composición es una composición atomizable.
  3. 3.- Uso de acuerdo con la reivindicación 1 o la reivindicación 2, en donde la composición atomizable es un aerosol.
  4. 4.- Uso de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde el tetrafluoropropreno es 1,3,3,3tetrafluoropropeno (HFO-1234ze).
  5. 5.- Uso de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde la composición consiste esencialmente en al menos un tetrafluoropropeno (HFO-1234).
  6. 6.- Uso de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 2 a 4, en donde la composición comprende, además, uno
    o más de ingredientes y disolventes inertes.
  7. 7.- Una composición atomizable que comprende al menos un tetrafluoropropeno (HFO-1234) y un material a ser atomizado.
  8. 8.- Una composición de acuerdo con la reivindicación 7, en donde el material a ser atomizado comprende un material cosmético o un material medicinal.
  9. 9.- Una composición de acuerdo con la reivindicación 7, en donde el material cosmético se selecciona del grupo que consiste en desodorantes, perfumes, sprays para el pelo, productos de limpieza y agentes de pulido.
  10. 10.- Una composición de acuerdo con la reivindicación 8, en donde el material medicinal se selecciona del grupo que consiste en medicamentos anti-asma y anti-halitosis.
  11. 11.- Una composición de acuerdo con la cualquiera de las reivindicaciones 7 a 10, en donde la composición es un aerosol.
  12. 12.- Una composición de acuerdo con la cualquiera de las reivindicaciones 7 a 11, en donde la composición tiene un Potencial del Calentamiento Global (GWP) no mayor que 150, más preferiblemente no mayor que 100, e incluso más preferiblemente no mayor que 75.
  13. 13.- Una composición de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 7 a 11, en donde la composición tiene un Potencial de Agotamiento del Ozono (ODP) no mayor que 0,05, más preferiblemente no mayor que 0,02, e incluso más preferiblemente de aproximadamente cero.
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