ES2618937T3 - Procedimiento para la producción de acesulfamo de potasio - Google Patents

Procedimiento para la producción de acesulfamo de potasio Download PDF

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ES2618937T3 ES13727188.8T ES13727188T ES2618937T3 ES 2618937 T3 ES2618937 T3 ES 2618937T3 ES 13727188 T ES13727188 T ES 13727188T ES 2618937 T3 ES2618937 T3 ES 2618937T3
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Abstract

Un procedimiento para producir acesulfamo de potasio, comprendiendo el procedimiento las etapas de: (a) hacer reaccionar una primera mezcla de reacción que comprende: ácido sulfámico, una amina y de 1 ppmp a 1 % en peso de ácido acético para formar una sal de ácido amidosulfámico; (b) hacer reaccionar la sal de ácido amidosulfámico con diceteno para formar una sal de acetoacetamida; (c) derivar el acesulfamo de potasio de la sal de acetoacetamida; en el que la razón molar de ácido acético a ácido sulfámico en la primera mezcla de reacción es inferior a 0,095:1.

Description

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DESCRIPCION
Procedimiento para la produccion de acesulfamo de potasio Campo de la invencion
La presente invencion se refiere generalmente a la produccion de acesulfamo de potasio. Mas especlficamente, la presente invencion se refiere a la produccion de acesulfamo de potasio y/o intermedios de acesulfamo de potasio que tienen Indices de amarilleamiento bajos.
Antecedentes de la invencion
El acesulfamo de potasio ("acesulfamo-K") tiene un sabor intenso, y dulce y se ha usado en muchas aplicaciones relacionadas con los alimentos. En los procedimientos convencionales de produccion de acesulfamo-K, se hace reaccionar acido sulfamico y una amina, por ejemplo, trietilamina, para formar una sal de acido amidosulfamico. Como ejemplo, la sal de acido amidosulfamico puede ser una sal de trialquilamonio de acido amidosulfamico. La sal de acido amidosulfamico puede entonces hacerse reaccionar con diceteno para formar una sal de acetoacetamida. La sal de acetoacetamida puede ciclizarse, hidrolizarse, y neutralizarse para formar el acesulfamo-K. La patente de Estados Unidos n.° 5.744.010 desvela un procedimiento ejemplar de produccion de acesulfamo-K.
Tlpicamente, para iniciar y mantener eficientemente la reaccion en condiciones a escala de produccion, se anade acido acetico al acido sulfamico y amina. El acido acetico puede formar una sal correspondiente de acetato de amonio, que puede promover la reaccion de acetoacetilacion que forma la sal de acetoacetamida. El acido sulfamico (y en algunos casos acido acetico) crea condiciones de reaccion acidas, lo que puede reducir el pH de las mezclas de reaccion, por ejemplo, a un nivel de pH inferior a 5,5. En algunos casos, por ejemplo, para crear un entorno mas neutro, se puede anadir amina a la reaccion en cantidades mayores que las cantidades estequiometricas, por ejemplo, la reaccion se lleva a cabo en un exceso de amina. Sin embargo, este uso de amina en exceso y el consiguiente aumento de pH, puede causar problemas de coloracion en la sal de acetoacetamida resultante.
Incluso a la vista de los procedimientos convencionales, existe la necesidad de un procedimiento de produccion de acesulfamo-K mejorado que utilice cantidades mas pequenas de reactivos, por ejemplo, acido acetico y/o amina, y produzca un producto de acesulfamo-K de alta calidad con mejores velocidades de rendimiento.
Todas las referencias tratadas anteriormente se incorporan por el presente documento por referencia.
Sumario de la invencion
La presente invencion se refiere a procedimientos para la produccion de acesulfamo de potasio. En una realization, el procedimiento comprende la etapa de hacer reaccionar una primera mezcla de reaccion para formar una sal de acido amidosulfamico tal como una sal de trialquilamonio de acido amidosulfamico. La primera mezcla de reaccion comprende acido sulfamico, una amina, por ejemplo, trietilamina, y cantidades menores, en caso de haberlas, de acido acetico, por ejemplo, menos del 1% en peso (10000 ppmp). En cuanto a intervalos, la primera mezcla de reaccion puede comprender de 1 ppmp a 1% en peso de acido acetico. El procedimiento comprende ademas la etapa de hacer reaccionar la sal de acido amidosulfamico con diceteno para formar una sal de acetoacetamida. En realizaciones preferentes, la reaccion de formation de sales de acido amidosulfamico se lleva a cabo a niveles de pH de 5,5 a 7,0. El procedimiento comprende ademas la etapa de derivar el acesulfamo-K a parti r de la sal de acetoacetamida, que puede comprender las etapas de hacer reaccionar la sal de acetoacetamida con un agente de ciclacion para formar un aducto clclico de trioxido de azufre y derivar la composition de acesulfamo de potasio a parti r del aducto clclico de trioxido de azufre. La derivation puede comprender hidrolizar el aducto clclico de trioxido de azufre para formar acesulfamo-H y neutralizar el acesulfamo-H con hidroxido de potasio para formar el acesulfamo de potasio. La razon molar de acido acetico a acido sulfamico en la primera mezcla de reaccion es inferior a 0,095:1. Una razon molar de amina a acido sulfamico en la primera mezcla de reaccion puede ser inferior a 1,06:1. La reaccion puede llevarse a cabo en un exceso de amina inferior a 6 % en moles. En una realizacion, la sal de acido amidosulfamico puede tener un Indice de amarilleamiento inferior a 5 y/o la sal de acetoacetamida puede tener un Indice de amarilleamiento inferior a 45. El acesulfamo de potasio puede tener un Indice de amarilleamiento inferior a 5. En una realizacion, el procedimiento no comprende una etapa de elimination de acido acetico. La reaccion de la sal de acido amidosulfamico con diceteno puede comprender poner en contacto la sal de acido amidosulfamico y diceteno para formar una segunda mezcla de reaccion y hacer reaccionar la segunda mezcla de reaccion para formar la sal de acetoacetamida. Tambien se desvelan acesulfamo de potasio, sal de acido amidosulfamico, y sal de acetoacetamida producida por el procedimiento. En algunas realizaciones, la invencion se refiere a un procedimiento para producir una sal de acido amidosulfamico que comprende la etapa de hacer reaccionar acido sulfamico, una amina y menos de 10000 ppmp de acido acetico para formar la sal de acido amidosulfamico. La reaccion puede llevarse a cabo a un pH que varla de 5,5 y 7,0. En algunas realizaciones, la invencion se refiere a un procedimiento para producir una sal de acetoacetamida que comprende las etapas de hacer reaccionar acido sulfamico, una amina y de 1 ppm en peso a 10000 ppmp de acido
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acetico para formar una sal de acido amidosulfamico, hacer reaccionar la sal de acido amidosulfamico con diceteno para formar la sal de acetoacetamida. En una realizacion, la sal de acido amidosulfamico tiene un Indice de amarilleamiento inferior a 5 y/o la sal de acetoacetamida tiene un Indice de amarilleamiento inferior a 45.
Breve descripcion de los dibujos
La invencion se describe con detalle mas adelante con referencia a los dibujos adjuntos.
La Fig. 1 es un diagrama de flujo del procedimiento de un procedimiento de production de acesulfamo-K de acuerdo con una realizacion de la presente invencion.
Descripcion detallada de la invencion introduccion
Los procedimientos convencionales para producir acesulfamo-K hacen reaccionar acido sulfamico, una amina y acido acetico para formar una sal de acido amidosulfamico. Tlpicamente, en condiciones a escala de produccion, se anade el acido acetico al acido sulfamico y amina para iniciar y mantener eficientemente la reaction. Como tal, el acido acetico esta tlpicamente presente en cantidades superiores, por ejemplo, superiores a 1% en peso, basadas en el peso total de los reactivos en la mezcla de reaccion (disolvente no incluido). Si se incluye disolvente en el calculo del porcentaje en peso, el acido acetico puede estar presente tlpicamente en una cantidad superior a 0,15% en peso. La reaccion se lleva a cabo normalmente en exceso de amina, lo que eleva el pH al cual se lleva a cabo la reaccion. La sal de acido amidosulfamico se hace entonces reaccionar con un agente de acetoacetilacion, por ejemplo, diceteno, para formar una sal de acetoacetamida. Se ha encontrado que el uso de amina en exceso y el consiguiente aumento del pH provoca problemas de coloration en la sal de acetoacetamida resultante.
Se ha descubierto ahora que, a diferencia de los procedimientos convencionales, el uso de cantidades menores (si las hay) de acido acetico en la reaccion de formation de sal de acido amidosulfamico puede iniciar y mantener la reaccion de manera efectiva. La reaccion puede entonces llevarse a cabo usando cantidades menores de amina, por ejemplo, excesos menores. En una realizacion, la reaccion de formacion de sal de acido amidosulfamico puede llevarse a cabo a niveles de pH que varlan de 5,5 a 7,0. Como resultado, tanto el rendimiento como las propiedades de color de la sal de acetoacetamida resultante pueden mejorarse. Asimismo, debido a que la cantidad de acido acetico adicional anadida a la reaccion puede reducirse o eliminarse, se pueden usar cantidades menores de materias primas para formar la misma cantidad de producto, lo que da lugar a eficacias de procedimiento adicionales. Ademas, los componentes del procedimiento que se requieren para proporcionar acido acetico y/o amina, por ejemplo, tanques, llneas, bombas, etc., pueden reducirse o eliminarse ventajosamente, generando menores costes de capital.
Formacion de acesulfamo-K
La presente invencion se refiere a procedimientos para producir acesulfamo-K. En una realizacion, el procedimiento comprende la etapa de hacer reaccionar una mezcla de reaccion, por ejemplo, una primera mezcla de reaccion, para formar una sal de acido amidosulfamico, por ejemplo, una sal de trialquilamonio de acido amidosulfamico. La primera mezcla de reaccion comprende acido sulfamico, amina, y cantidades inferiores (si las hay) de acido acetico. En una realizacion preferente, la primera mezcla de reaccion comprende acido acetico en cantidades inferiores a 1% en peso, por ejemplo, inferiores a 900 ppmp, inferiores a 800 ppmp, inferiores a 500 ppmp, o inferiores a 100 ppmp, basadas en el peso total de los reactivos en la mezcla de reaccion (disolvente no incluido). En cuanto a intervalos, la primera mezcla de reaccion puede comprender de 1 ppmp a 1% en peso de acido acetico, por ejemplo, de 1 ppmp a 900 ppmp, de 1 ppmp a 800 ppmp, de 1 ppmp a 500 ppmp, de 10 ppmp a 1 % en peso, de 10 ppmp a 900 ppmp, de 10 ppmp a 800 ppmp, de 10 ppmp a 500 ppmp, de 100 ppmp a 1 % en peso, ppmp, de 100 ppmp a 900 ppmp, de 100 ppmp a 800 ppmp o de 100 ppmp a 500 ppmp. En una realizacion, la primera mezcla de reaccion esta sustancialmente libre de acido acetico, por ejemplo, el acido acetico se elimina provechosamente como reactivo. Tlpicamente, el acido acetico se anade al acido sulfamico y la amina para iniciar y mantener eficientemente la reaccion en condiciones a escala de produccion. En algunas condiciones de laboratorio, por ejemplo, operaciones discontinuas a pequena escala, la velocidad a la que se inicia la reaccion no se ve afectada por restricciones de produccion. Como tal, en estas operaciones discontinuas a pequena escala, puede ser innecesario anadir acido acetico. Sin embargo, en procedimientos convencionales a escala de produccion, se utilizan tlpicamente cantidades mayores de acido acetico en la mezcla de reaccion. Cuando se incluye disolvente en el calculo del porcentaje en peso, la primera mezcla de reaccion puede comprender acido acetico en cantidades inferiores a 0,175% en peso, por ejemplo, inferiores a 0,15% en peso, inferiores a 0,10% en peso, inferiores a 0,08% en peso, o inferiores a 0,05% en peso. En cuanto a intervalos, la primera mezcla de reaccion puede comprender de 1 ppmp a 150 ppmp de acido acetico, por ejemplo, de 1 ppmp a 100 ppmp, de 1 ppmp a 80 ppmp o de 1 ppmp a 50 ppmp.
Las cantidades de acido acetico inferiores empleadas en la presente invencion reducen ventajosamente el coste de materia prima. Asimismo, en procedimientos convencionales, debido a que se usan cantidades mayores de acido acetico, a menudo se requieren etapas de elimination de acido acetico para proporcionar un intermedio de acesulfamo-K purificado, por ejemplo, la sal de acido amidosulfamico y/o la sal de acetoacetamida. Los niveles mas
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bajos de acido acetico empleados en la presente invencion dan como resultado la reduccion o eliminacion de la necesidad de una etapa separada de eliminacion de acido acetico durante la formacion de los intermedios de acesulfamo-K.
Tal como se ha senalado anteriormente, la cantidad de acido acetico empleada en la reaccion de formacion de sal de acido amidosulfamico convencional es significativamente mayor que la usada en la reaccion de la presente invencion. En algunas realizaciones de la presente invencion, el uso de cantidades menores de acido acetico de la invencion requiere menos amina en la primera mezcla de reaccion. Provechosamente, el uso de cantidades menores de amina reduce ventajosamente el coste de la materia prima. En una realizacion, el pH al cual se lleva a cabo la reaccion de formacion de sal de acido amidosulfamico puede variar de 5,5 a 7,0, por ejemplo, de 5,9 a 6,8 o de 6,1 a 6,4. En cuanto a llmites inferiores, la reaccion puede llevarse a cabo a un pH de al menos 5,5, por ejemplo, al menos 5,7, al menos 5,9, o al menos 6,1. En cuanto a llmites superiores, la reaccion puede llevarse a cabo a un pH inferior a 7,0, por ejemplo, inferior a 6,8, inferior a 6,4. Al llevarse a cabo la reaccion de acuerdo con los parametros de reaccion de la invencion, se mejora el rendimiento, de forma sorprendente e inesperada.
Tambien, al emplear los parametros de reaccion de la invencion, la sal de acido amidosulfamico que se forma, de manera sorprendente, tiene mejores propiedades de color, por ejemplo, un Indice de amarilleamiento inferior a 5, por ejemplo, inferior a 2, inferior a 1 o inferior a 0,5, cuando se ha formado, se determina mediante ASTM E313. Ademas, la sal de acetoacetamida que puede formarse posteriormente a partir de la sal de acido amidosulfamico, de forma inesperada, tambien puede demostrar mejores propiedades de color, por ejemplo, un Indice de amarilleamiento inferior a 45, por ejemplo, inferior a 35, inferior a 25, o inferior a 10, cuando se ha formado. Algunos procedimientos convencionales que operan a niveles de pH superiores a los de la presente invencion pueden producir: 1) una sal de acido amidosulfamico que tiene un Indice de amarilleamiento superior a 5; y/o 2) una sal de acetoacetamida que tiene un Indice de amarilleamiento superior a 45.
Debido a que las sales de acido amidosulfamico de la invencion y las sales de acetoacetamida tienen propiedades de color mejoradas, cuando se ha formado el acesulfamo-K, a partir de las mismas, puede tener mejores propiedades de color, en comparacion con los productos de acesulfamo-K convencionales. En una realizacion preferente, cuando se ha formado el acesulfamo-K, el acesulfamo-K, tiene un Indice de amarilleamiento inferior a 5, por ejemplo, inferior a 3, inferior a 2, inferior a 1, o inferior a 0,5.
En una realizacion, la reaccion de la primera mezcla de reaccion se lleva a cabo a temperaturas mas altas. Por ejemplo, la reaccion puede llevarse a cabo a temperaturas superiores a 0 °C, por ejemplo, superiores a 10 °C, o superiores a 25 °C. En una realizacion, la reaccion se lleva a cabo a temperaturas por encima de la temperatura ambiente. En procedimientos discontinuos a pequena escala, en los que el enfriamiento de los reactivos y el mantenimiento de temperaturas de reaccion mas bajas son economicamente viables, no se puede llevar a cabo una reaccion similar a temperaturas mas altas y en lugar de ello pueden realizarse a temperaturas mucho mas bajas, por ejemplo, inferiores a 25 °C o inferiores a 10 °C.
En una realizacion, el procedimiento de la invencion no es un procedimiento discontinuo a pequena escala o un procedimiento a escala de laboratorio. Por ejemplo, el procedimiento de la invencion puede producir al menos 50 gramos de acesulfamo-K por lote, por ejemplo, al menos 100 gramos de acesulfamo-K por lote, al menos 500 gramos de acesulfamo-K por lote, al menos 1 kilogramo de acesulfamo-K por lote, o al menos 10 kilogramos de acesulfamo-K por lote. En cuanto a velocidades, el procedimiento de la invencion puede producir al menos 50 gramos de acesulfamo-K por hora, por ejemplo, al menos 100 gramos de acesulfamo-K por hora, al menos 500 gramos de acesulfamo-K por hora, al menos 1 kilogramo de acesulfamo-K por hora, o al menos 10 kilogramos de acesulfamo-K por hora.
El procedimiento comprende ademas la etapa de hacer reaccionar la sal de acido amidosulfamico con diceteno para formar una sal de acetoacetamida. En una realizacion, la sal de acetoacetamida se lleva a cabo en el mismo reactor que la reaccion de formacion de sales de acido amidosulfamico. En una realizacion preferente, las dos reacciones se llevan a cabo en reactores separados. Como ejemplo, el producto de reaccion de la reaccion de formacion de sal de acido amidosulfamico se alimenta al reactor de formacion de sal de acetoacetamida, en el que la sal de acido amidosulfamico se hace reaccionar para formar la sal de acetoacetamida.
En realizaciones en las que las dos reacciones se llevan a cabo en el mismo reactor, las reacciones pueden llevarse a cabo al mismo nivel de pH.
En realizaciones en las que las dos reacciones se llevan a cabo en reactores separados, la reaccion de formacion de sales de acetoacetamida se lleva a cabo a un pH que varla de 5,5 a 7,0, por ejemplo, de 5,9 a 6,8 o de 6,1 a 6,4. En cuanto a llmites inferiores, la reaccion puede llevarse a cabo a un pH de al menos 5,5, por ejemplo, al menos 5,7, al menos 5,9, o al menos 6,1. En cuanto a llmites superiores, la reaccion puede llevarse a cabo a un pH inferior a 7,0, por ejemplo, inferior a 6,8, o inferior a 6,4. En una realizacion preferente, el pH al que se lleva a cabo la reaccion de formacion de sal de acido amidosulfamico es similar o igual que el de la reaccion de formacion de sal de
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acetoacetamida. En una realizacion, los niveles de pH de las dos reacciones pueden diferir entre si.
El procedimiento preferentemente comprende ademas la etapa de derivar el acesulfamo-K a partir de la sal de acetoacetamida. En una realizacion preferente, esta derivation implica las siguientes etapas: hacer reaccionar la sal de acetoacetamida con un agente de ciclacion para formar un aducto clclico de trioxido de azufre; hidrolizar el aducto de trioxido de azufre clclico para formar acesulfamo-H; y neutralizar el acesulfamo-H con hidroxido de potasio para formar el acesulfamo-K.
Como se ha tratado, en una primera etapa de reaction, el acido sulfamico y la amina se hacen reaccionar para formar la sal de acido amidosulfamico. Un esquema de reaccion ejemplar que emplea trietilamina como amina y produce sal de trietilamonio de acido amidosulfamico se muestra a continuation.
H2N-S03H + N(C2H5)3 -► H2N-S03- • HN+(C2H5)3
Acido acetico tambien esta presente en la primera mezcla de reaccion. El Acido acetico puede reaccionar con la amina, por ejemplo, trietilamina, para formar un acetato de trietilamonio. A continuacion se muestra un esquema de reaccion ejemplar que emplea trietilamina como amina.
H3C-COOH + N(C2H5)3 -> H3C-COO- • HN+(C2H5)3
En procedimientos convencionales, se anade acido acetico a estos reactivos en cantidades mayores, por ejemplo, en cantidades superiores a 1 % en peso de acido acetico. La adicion de acido acetico afecta al pH al que se lleva a cabo la reaccion. La adicion de amina a una mezcla puede aumentar el pH de la mezcla a la que se anaden las aminas. Por tanto, ademas del contenido de acido acetico, la presencia de amina en la mezcla de reaccion tambien puede afectar al pH al que se lleva a cabo la reaccion. Como tal, la amina no solo sirve como reactivo, sino que tambien puede ajustar el pH de la mezcla de reaccion. En una realizacion, la amina esta presente en cantidades que exceden a la cantidad estequiometrica. En una realizacion, la reaccion de formation de sales de acido amidosulfamico se lleva a cabo con un exceso de amina inferior a 6 % en moles, por ejemplo, inferior a 5 % en moles o inferior a 3 % en moles. Sin embargo, en el procedimiento de la presente invention, se usa menos acido acetico en la primera mezcla de reaccion. Por consiguiente, se requiere menos amina (s) para alcanzar el nivel de pH deseado, en comparacion con las reacciones convencionales que emplean mayores cantidades de acido acetico.
En una realizacion, la primera mezcla de reaccion comprende de 35 % en peso a 75 % en peso de amina (s), por ejemplo, de 45 % en peso a 65 % en peso o de 50 % en peso a 60 % en peso, basado en el peso total de la primera mezcla de reaccion, excluyendo disolvente. En cuanto a llmites superiores, la primera mezcla de reaccion puede comprender menos del 75 % en peso de amina (s), por ejemplo, menos del 65 % en peso o menos del 60 % en peso. En cuanto a llmites inferiores, la primera mezcla de reaccion puede comprender al menos 35 % en peso de amina(s), por ejemplo, al menos 45 % en peso o al menos 50 % en peso. La primera mezcla de reaccion tambien puede comprender un disolvente. En una realizacion, la primera mezcla de reaccion comprende de 45 % en peso a 85 % en peso de disolvente, por ejemplo, de 55 % en peso a 75 % en peso o de 60 % en peso a 70 % en peso. Se tratan en el presente documento disolventes ejemplares.
La primera mezcla de reaccion tiene una razon molar de acido acetico a acido sulfamico que es inferior a 0,095:1 por ejemplo, inferior a 0,06:1, inferior a 0,01:1 o inferior a 0,001:1. En cuanto a intervalos, la primera mezcla de reaccion puede tener una razon molar de acido acetico a acido sulfamico en el intervalo de 0,0001:1 a 0,095:1, por ejemplo, de 0,001:1 a 0,06:1.
En una realizacion, una razon molar de amina(s) a acido sulfamico en la primera mezcla de reaccion es superior a 1:1, por ejemplo, superior a 1,02:1 o superior a 1,05:1.
La amina que se emplea en esta reaccion puede variar ampliamente. Preferentemente, la amina comprende trietilamina. En una realizacion, la amina puede seleccionarse del grupo que consiste en trimetilamina, dietilpropilamina, tri-n-propilamina, triisopropilamina, etildiisopropilamina, tri-n-butilamina, triisobutilamina,
triciclohexilamina, etildicilohexilamina, N,N-dimetilanilina, N,N-dietilanilina, bencildimetilamina, piridina, piridinas sustituidas, tales como picolina, lutidina, colidina o metiletilpiridina, N-metilpiperidina, N-etilpiperidina, N-metilmorfolina, N,N-dimetilpiperazina, 1,5-diazabiciclo[4.3.0]-non-5-eno, 1,8-diazabiciclo-[5.4.0]undec-7-eno, 1,4 - diazabiciclooctano, tetrametilhexametilendiamina, tetrametiletilendiamina, tetrametilpropilendiamina, tetrametilbutilendiamina, 1,2 -dimorfoliletano, pentametildietiltriamina, pentaetildietilentriamina, pentametildipropilentriamina, tetrametildiaminometano, tetrapropildiaminometano, hexametiltrietilentetramina, hexametiltripropilenotetramina, diisobutilentriamina, triisopropilentriamina, y mezclas de los mismos.
Volviendo a la reaccion de formacion de sales de acetoacetamida, se hace reaccionar sal de acido amidosulfamico y
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un agente de acetoacetilacion para formar la sal de acetoacetamida. Preferentemente, el agente acetoacetilante es diceteno, aunque pueden emplearse otros agentes de acetoacetilacion, bien con o sin diceteno.
En una realizacion, la sal de acetoacetamida resultante puede corresponder a la siguiente formula.
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en la que M+ es un ion metalico apropiado,
Preferentemente, M+ es Li+ o N+R1R2R3R4. Ri, R2, R3 y R4, independientemente entre si, pueden ser radicales organicos o hidrogeno, preferentemente H o alquilo Ci-Cs, cicloalquilo C6-C10, arilo y/o aralquilo.
En una realizacion, el numero total de atomos de carbono en el ion amonio en las sales de amonio no es mayor de aproximadamente 20, en particular no mas de aproximadamente 10.
Se muestra a continuacion un esquema de reaccion ejemplar que emplea una sal de trialquilamonio de acido amidosulfamico y diceteno como reactivos y produce una sal de trietilamonio de acetoacetamida.
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En una realizacion, la reaccion se realiza en presencia de un catalizador. El catalizador puede variar ampliamente. En algunas realizaciones, el catalizador comprende una o mas aminas y/o fosfinas. Preferentemente, el catalizador es trietilamina. Ademas de trietilamina, otros ejemplos de catalizadores de amina incluyen las aminas enumeradas anteriormente con respecto a la reaccion de formacion de sales de acido amidosulfamico. Las fosfinas ejemplares incluyen metildifenilfosfina, trifenilfosfina, tributilfosfina. En una realizacion, la reaccion de formacion de sal de acetoacetamida tiene lugar sin catalizador.
En una realizacion en la que la reaccion de formacion de sal de acido amidosulfamico y la reaccion de formacion de sal de acetoacetamida se llevan a cabo en reactores separados, una segunda mezcla de reaccion comprende la sal de acido amidosulfamico, el diceteno, y el catalizador, por ejemplo, trietilamina. Preferentemente, el catalizador de la primera reaccion es conducido a la mezcla de reaccion de la segunda reaccion. La segunda mezcla de reaccion se somete entonces a condiciones eficaces para formar la sal de acetoacetamida. Preferentemente, la segunda mezcla de reaccion no comprende esencialmente acido acetico.
En una realizacion, la composicion de la segunda mezcla de reaccion puede ser similar a la de la primera mezcla de reaccion, tratada anteriormente. En una realizacion, cuando se toma en consideracion el peso del disolvente en el calculo del porcentaje en peso, la segunda mezcla de reaccion comprende menos de 0,157 % en peso de acido acetico, a base de, por ejemplo, menos de 0,15 % en peso, menos de 0,10 % en peso, menos de 0,8 % en peso, o menos de 0,5 % en peso. En algunas realizaciones, la segunda mezcla de reaccion puede comprender ademas de 3 % en peso a 45 % en peso de sal de acido amidosulfamico, por ejemplo, de 13 % en peso a 35 % en peso o de 18 % en peso a 30 % en peso; de 1 % en peso a 30 % en peso de diceteno, por ejemplo, de 1 % en peso a 20 % en peso o de 5 % en peso a 15 % en peso; y/o de 45 % en peso a 85 % en peso de disolvente, por ejemplo, de 55 % en peso a 75 % en peso o de 60 % en peso a 70 % en peso. En una realizacion preferente, el producto de reaccion de la reaccion de formacion de sal de acido amidosulfamico proporciona el componente de sal de acido amidosulfamico de la segunda mezcla de reaccion. Ademas de los componentes anteriormente mencionados, la segunda mezcla de reaccion puede comprender ademas subproductos de reaccion de la primera reaccion, por ejemplo, sal de acetato de amonio (residual).
En una realizacion, la cantidad de agente acetoacetilante, por ejemplo, diceteno, debe ser al menos equimolar a la sal del acido amidosulfamico del reactivo. En una realizacion, el procedimiento puede utilizar un exceso de diceteno inferior a 30 % en moles, por ejemplo, inferior a 10 % en moles. Tambien se contemplan mayores excesos.
La primera y/o segunda reaccion puede emplear un disolvente organico. Disolventes organicos inertes adecuados son practicamente todos los disolventes organicos que no reaccionan de manera no deseada con los materiales de partida, productos finales y/o los catalizadores en la reaccion. Los disolventes tienen preferentemente la capacidad de disolver, al menos parcialmente, sales de acido amidosulfamico. Disolventes organicos ejemplares incluyen hidrocarburos 5 alifaticos halogenados, preferentemente aquellos que tienen hasta 4 atomos de carbono tales como, por ejemplo, cloruro de metileno, cloroformo, 1,2-dicloroetano, tricloroetileno, tetracloroetileno, triclorofluoroetileno; cetonas alifaticas, preferentemente aquellas que tienen de 3 a 6 atomos de carbono tales como, por ejemplo, acetona, metiletilcetona; eteres alifaticos, preferentemente eteres alifaticos ciclicos que tienen 4 o 5 atomos de carbono tales como, por ejemplo, tetrahidrofurano, dioxano; acidos carboxilicos alifaticos inferiores, preferentemente aquellos que
10 tienen de 2 a 6 atomos de carbono tales como, por ejemplo, acido acetico, acido propionico; nitrilos alifaticos, preferentemente acetonitrilo; amidas N-alquil-sustituidas de acido carbonico y acidos carboxilicos alifaticos inferiores, preferentemente amidas que tienen hasta 5 atomos de carbono tales como, por ejemplo, tetrametilurea, dimetilformamida, dimetilacetamida, N-metilpirrolidona; sulfoxidos alifaticos, preferentemente dimetilsulfoxido, y sulfonas alifaticas, preferentemente sulfolano.
15 Disolventes particularmente preferentes incluyen cloruro de metileno, 1,2-dicloroetano, acetona, acido acetico glacial y dimetilformamida, siendo particularmente preferente dicloruro de metileno. Los disolventes se pueden usar bien solos o en mezcla.
En una realization, la reaccion se lleva a cabo a una temperatura que varia de -30 °C a 50 °C, por ejemplo, de 0 °C a 25 °C. La presion de reaccion puede variar ampliamente. En realizaciones preferentes, la reaccion se lleva a cabo a 20 presion atmosferica. El tiempo de reaccion puede variar ampliamente, preferentemente de 0,5 horas a 12 horas, por ejemplo, de 1 hora a 10 horas. En la realizacion, la reaccion se lleva a cabo introduciendo la sal del acido amidosulfamico y dosificando el diceteno. En una realizacion, la reaccion se lleva a cabo introduciendo diceteno y dosificando la sal de acido amidosulfamico. La reaccion puede llevarse a cabo introduciendo el diceteno y acido amidosulfamico y dosificando el catalizador.
25 Una vez formado, el producto de reaccion se somete preferentemente a una o mas etapas de purification. Por ejemplo, el disolvente puede separarse del producto de reaccion, por ejemplo, por destilacion, y el residuo (principalmente acetoacetamida-N-sulfonato) puede recristalizarse a partir de un disolvente adecuado tal como, por ejemplo, acetona, acetato de metilo o etanol.
Ciclacion, Hidrolisis y neutralization
30 En realizaciones preferentes, la sal de acetacetamida, se hace reaccionar con un agente de ciclacion para formar un aducto de trioxido de azufre ciclico . En una realizacion, la ciclacion se consigue usando al menos una cantidad equimolar de agente ciclador, por ejemplo, trioxido de azufre, que puede disolverse en un disolvente inerte inorganico u organico. El trioxido de azufre se usa generalmente en exceso molar, por ejemplo, hasta un exceso de 20 veces, o hasta un exceso de 10 veces, basado en la sal de acetoacetamida. A continuation se muestra una reaccion de 35 ciclacion ejemplar.
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El trioxido de azufre se puede anadir a la mezcla de reaccion bien en forma solida o liquida o por condensation en vapor de trioxido de azufre. Preferentemente, se usa una solution de trioxido de azufre en 1) acido sulfurico concentrado, 2) dioxido de azufre liquido, o 3) un disolvente organico inerte. En una realizacion, la reaccion se lleva a 40 cabo sin disolvente. Disolventes inertes inorganicos u organicos adecuados son aquellos liquidos que no reaccionan de manera no deseada con trioxido de azufre o los materiales de partida o productos finales de la reaccion. Disolventes inorganicos preferentes incluyen, pero no se limitan a dioxido de azufre liquido. Disolventes organicos preferentes incluyen, pero no se limitan a, hidrocarburos alifaticos halogenados, preferentemente con hasta 4 atomos de carbono, tales como, por ejemplo, cloruro de metileno (diclorometano), cloroformo, 1,2-dicloroetano, tricloroetileno, 45 tetracloroetileno, triclorofluoroetileno; esteres de acido carbonico con alcoholes alifaticos inferiores, preferentemente con metanol o etanol; nitroalcanos, preferentemente con hasta 4 atomos de carbono, en particular nitrometano; piridinas sustituidas con alquilo, preferentemente colidina; y sulfonas alifaticas, preferentemente sulfolano. Los procedimientos pueden emplear estos disolventes solos o en mezclas de los mismos.
En una realizacion preferente, se usa el mismo disolvente tanto en la reaccion de formacion de sales de 50 acetoacetamida como en la reaccion de ciclacion. Como ventaja, la solucion obtenida en la reaccion de formation de
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sal de acetoacetamida, sin aislamiento de la reaccion de formacion de sal de acetoacetamida, se puede usar inmediatamente en la ciclacion.
En una realizacion, la temperatura de reaccion para la reaccion de ciclacion varia de -70 °C a 175 °C, por ejemplo, de -40 °C a 10 °C. La presion a la que se lleva a cabo la reaccion puede variar ampliamente. En una realizacion, la reaccion se lleva a cabo a una presion que varia de 0,01 MPa y 10 MPa, por ejemplo, de 0,1 MPa a 5 MPa. Preferentemente, la reaccion se lleva a cabo a presion atmosferica.
La sal de acetoacetamida se puede introducir en el reactor y el trioxido de azufre se dosifica en el reactor. En realizaciones preferentes, ambos reactivos se alimentan simultaneamente al reactor. En una realizacion, se anade trioxido de azufre inicialmente introducido en el reactor y la sal de acetoacetamida. Preferentemente, al menos parte del trioxido de azufre se introduce en el reactor y, bien de forma continua o en porciones, se dosifica a continuacion sal de acetoacetamida y trioxido de azufre (adicional).
El aducto de trioxido de azufre ciclico puede hidrolizarse y neutralizarse por medios convencionales. En los casos en los que se usa cloruro de metileno como medio de reaccion, se puede anadir agua o hielo, por ejemplo, en un exceso molar, basado en el trioxido de azufre, a la solucion de aducto de trioxido de azufre ciclico /trioxido de azufre. A continuacion se muestra un esquema de reaccion de hidrolisis ejemplar.
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La adicion del agua conduce a una separacion de fases. El acido edulcorante, acesulfamo-H (2,2-dioxido de 6-metil-3,4-dihidro-1,2,3-oxatiazin-4ona), que se forma por hidrolisis, esta presente en la fase organica.
Despues de la adicion de agua, el disolvente de reaccion puede eliminarse por destilacion, y el acesulfamo-H que permanece en la fase organica puede extraerse con un disolvente mas adecuado. Disolventes adecuados son aquellos que son suficientemente estables frente al acido sulfurico y que tienen una capacidad de disolucion satisfactoria. Otros disolventes adecuados incluyen esteres de acido carbonico tales como, por ejemplo carbonato de dimetilo, carbonato de dietilo y carbonato de etileno, o esteres de acidos monocarboxilicos organicos tales como, por ejemplo, formiato de isopropilo y formiato de isobutilo, acetato de etilo, acetato de isopropilo, acetato de butilo, acetato de isobutilo y acetato de neopentilo, o esteres de acidos dicarboxilicos o amidas que son inmiscibles en agua, tales como, por ejemplo, tetrabutilurea, son adecuados. Se prefieren particularmente acetato de isopropilo y acetato de isobutilo.
Las fases organicas combinadas se secan con, por ejemplo, Na2SO4, y se evaporan. Cualquier acido sulfurico que ha sido transportado en la extraction puede eliminarse mediante la adicion apropiada de alcali acuoso a la fase organica. Para este fin, se puede anadir alcali acuoso diluido a la fase organica hasta que el pH alcanzado en la fase acuosa corresponda al del 2,2-dioxido de 6-metil-3,4-dihidro 1,2,3-oxatiazin-4-ona puro a la misma concentration en el mismo sistema bifasico de agente de extraccion y agua.
La neutralization del acesulfamo-H produce una sal no toxica de acesulfamo-H, por ejemplo, acesulfamo-K. En una realizacion, la neutralizacion se lleva a cabo haciendo reaccionar el acesulfamo-H con una base apropiada, por ejemplo, hidroxido de potasio. Otras bases adecuadas incluyen, por ejemplo, KOH, KHCO3, K2CO3, alcoholatos de potasio. A continuation se muestra un esquema de reaccion ejemplar usando hidroxido de potasio como agente neutralizante.
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En una realization, el acesulfamo-H puede neutralizarse y extraerse directamente de la fase de extraction organica purificada usando una base acuosa de potasio. El acesulfamo-K precipita, si procede despues de la evaporation de la solution, en forma cristalina, y tambien se puede recristalizar para purification.
La Fig. 1 muestra un procedimiento de acesulfamo-K 100 ejemplar, que es conforme con la presente invention. El procedimiento 100 comprende un reactor 102 de formation de sal de acido amidosulfamico y un reactor 104 de formation de sal de acetoacetamida. Aunque la Fig. 1 muestra reactores separados para las dos reacciones de formation intermedias, otras configuraciones, por ejemplo, un procedimiento en un reactor, esta dentro de la consideration de la presente invention. Acido sulfamico se alimenta a un reactor 102 de formation de sal de acido amidosulfamico mediante alimentation de acido sulfamico 106. Amina (s), preferentemente trietilamina, es alimentada al reactor 102 de formation de sal de acido amidosulfamico a traves de la llnea de alimentation de amina 108. Ademas de acido sulfamico y amina (s), tambien se alimenta acido acetico a un reactor 102 de formation de sales de acido amidosulfamico (a traves de la llnea 110). La mezcla de reaction resultante en el reactor 102 de formation de sal de acido amidosulfamico es tal como se trato anteriormente. En el reactor 102 de formation de sal de acido amidosulfamico, el acido sulfamico y la amina (en presencia de acido acetico) se hacen reaccionar para producir una composition bruta de sal de acido amidosulfamico, que sale del reactor 102 a traves de la llnea 112. Mediante el control de la velocidad de alimentation del acido acetico y/o la amida(s), la reaction en el reactor 102 de formation de sal de acido amidosulfamico se mantiene a niveles de pH de la invention. Aunque no se muestra, un disolvente de reaction, por ejemplo, dicloruro de metileno tambien puede estar presente en el reactor 102 de formation de sal de acido amidosulfamico.
La composition bruta de sal de acido amidosulfamico en la llnea 112 se refiere al reactor 104 de formation de sal de acetoacetamida. Se alimenta diceteno al reactor 104 de formation de sal acetoacetamida, a traves de la llnea 114. La mezcla de reaction resultante en el reactor 104 de formation de sal de acetoacetamida es como se trato anteriormente. En el reactor 104 de formation de sal de acetoacetamida, la sal de acido amidosulfamico y el diceteno se hacen reaccionar para producir una composition bruta de sal acetoacetamida, que sale del reactor 104 a traves de la llnea 118. Mediante el control de la velocidad de alimentation de la amida (s), la reaction en el reactor 104 de formation de sal de acetoacetamida se mantiene a los niveles de pH de la invention. Aunque no se muestra, dicloruro de metileno tambien puede estar presente en el reactor 104 de formation de sal de acetoacetamida.
La composition bruta de sal de acetoacetamida esta dirigida al reactor de ciclacion 120. El trioxido de azufre tambien se alimenta al reactor de ciclacion 120 (a traves de la llnea 122). En el reactor de ciclacion 120, la sal de acetoacetamida en la llnea 118 se cicla y una corriente de aducto de trioxido de azufre clclico, sale a traves de la llnea 124.
La llnea 124, que contiene el aducto de trioxido de azufre clclico, esta dirigida al reactor de hidrolisis 126. Se alimenta agua al reactor de hidrolisis 126 a traves de alimentation de agua 128. En el reactor de hidrolisis 126, el aducto de trioxido de azufre clclico se hidroliza para producir una corriente bruta de acesulfamo-H, que sale del reactor de hidrolisis 126 a traves de la llnea 130 y esta dirigida a la unidad de separation de fases 132. La unidad de separation de fases 132 separa el contenido de la llnea 130 en una fase organica 134 y una fase acuosa 136. La fase organica 134 comprende una cantidad principal de acesulfamo-H en la llnea 130 as! como disolvente, por ejemplo, cloruro de metileno. La fase acuosa 136 sale a traves de la llnea 137 y comprende sulfato de trietilamonio, y opcionalmente acido sulfurico y cantidades menores de acesulfamo-H. Esta fase se puede purificar adicionalmente para separar y/o recuperar el acesulfamo-H y/o el sulfato de trietilamonio. El acesulfamo-H recuperado se puede combinar con el acesulfamo de la fase organica (no mostrado).
La fase organica sale de la unidad de separation de fases 132 y esta dirigida a la columna de extraction 138 (a traves de la llnea 140). Se alimenta agua a la columna de extraction 138 a traves de alimentation de agua 142. El agua extrae sulfatos residuales de los contenidos de la llnea 140 y una corriente de acesulfamo-H purificado sale de la columna de extraction 138 mediante la llnea 144. Los sulfatos extraldos salen de la columna de extraction 138 a traves de la llnea 145.
La llnea 144 esta dirigida a la unidad de neutralization 146. Se alimenta tambien hidroxido de potasio a la unidad de neutralization 146 (a traves de la llnea 148). El hidroxido de potasio neutraliza el acesulfamo-H para producir un producto bruto de acesulfamo-K, que sale de la unidad de neutralization 146 mediante la llnea 150. La corriente de producto bruta de acesulfamo-K comprende acesulfamo-K, dicloruro de metileno, agua e hidroxido de potasio. La corriente de producto bruta de acesulfamo-K en la llnea 150 puede ser dirigida a un procesamiento adicional para recuperar acesulfamo-K purificado, que se muestra saliendo a traves de la corriente 152. Ademas del acesulfamo-K purificado, se pueden separar dicloruro de metileno e hidroxido de potasio de la corriente de producto bruta de acesulfamo-K, como se muestra a traves de la corriente 154. El contenido de la corriente 154 se puede recuperar y/o reciclar al procedimiento.
Aunque la invention se ha descrito con detalle, pueden combinarse o intercambiarse bien en su totalidad o bien en parte aspectos de la invention y partes de diversas realizaciones y diversos elementos enumerados anteriormente y/o en las reivindicaciones adjuntas. En las descripciones anteriores de las diversas realizaciones, dichas realizaciones
que se refieren a otras realizaciones, se pueden combinar apropiadamente con otras realizaciones, como sera apreciado por un experto en la tecnica. Ademas, los expertos en la tecnica apreciaran que la description anterior es solo a modo de ejemplo, y no se pretende limitar la invention.

Claims (15)

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    REIVINDICACIONES
    1. Un procedimiento para producir acesulfamo de potasio, comprendiendo el procedimiento las etapas de:
    (a) hacer reaccionar una primera mezcla de reaccion que comprende: acido sulfamico,
    una amina y de 1 ppmp a 1 % en peso de acido acetico para formar una sal de acido amidosulfamico;
    (b) hacer reaccionar la sal de acido amidosulfamico con diceteno para formar una sal de acetoacetamida;
    (c) derivar el acesulfamo de potasio de la sal de acetoacetamida; en el que la razon molar de acido acetico a acido sulfamico en la primera mezcla de reaccion es inferior a 0,095:1.
  2. 2. El procedimiento de la reivindicacion 1, en el que la etapa (c) comprende:
    hacer reaccionar la sal de acetoacetamida con un agente de ciclacion para formar un aducto de trioxido de azufre clclico; y derivar la composicion de acesulfamo de potasio del aducto de trioxido de azufre clclico.
  3. 3. El procedimiento de la reivindicacion 2, en el que la derivacion comprende:
    hidrolizar el aducto de trioxido de azufre clclico para formar acesulfamo-H; y neutralizar el acesulfamo-H con hidroxido de potasio para formar el acesulfamo de potasio.
  4. 4. El procedimiento de la reivindicacion 1, en el que el pH de la reaccion en la etapa (a) varla de 5,5 a 7,0 o en el que la reaccion en la etapa (a) se lleva a cabo con un exceso de amina inferior a 6 % en moles.
  5. 5. El procedimiento de la reivindicacion 1, en el que la sal de acido amidosulfamico tiene un Indice de amarilleamiento inferior a 5 y/o la sal de acetoacetamida tiene un Indice de amarilleamiento inferior a 45 y/o el acesulfamo de potasio tiene un Indice de amarilleamiento inferior a 5.
  6. 6. El procedimiento de la reivindicacion 1, en el que la razon molar de amina a acido sulfamico en la primera mezcla de reaccion es inferior a 1,06: 1 o
    en el que el procedimiento no comprende una etapa de eliminacion de acido acetico.
  7. 7. El procedimiento de la reivindicacion 1, en el que la etapa (b) comprende:
    poner en contacto la sal del acido amidosulfamico y diceteno para formar una segunda mezcla de reaccion; y hacer reaccionar la segunda mezcla de reaccion para formar la sal de acetoacetamida.
  8. 8. Acesulfamo de potasio producido a partir del procedimiento de la reivindicacion 1, que tiene preferentemente un Indice de amarilleamiento inferior a 5.
  9. 9. Una sal de acido amidosulfamico producida a partir del procedimiento de la reivindicacion 1, que tiene preferentemente un Indice de amarilleamiento inferior a 5.
  10. 10. Una sal de acetoacetamida producida a partir del procedimiento de la reivindicacion 1, que tiene preferentemente un Indice de amarilleamiento inferior a 45.
  11. 11. Un procedimiento para producir una sal de acido amidosulfamico, comprendiendo el procedimiento las etapas de:
    hacer reaccionar acido sulfamico, una amina y menos de 10000 ppmp de acido acetico a una razon molar de acido acetico a acido
    sulfamico inferior a 0,095:1, para formar la sal de acido amidosulfamico.
  12. 12. Un procedimiento para producir una sal de acetoacetamida, comprendiendo el procedimiento las etapas de:
    (a) hacer reaccionar acido sulfamico, una amina y acido acetico de 1 ppmp a 10000 ppmp a una razon molar de acido acetico a acido sulfamico inferior a 0,095:1, para formar una sal de acido amidosulfamico; y
    (b) hacer reaccionar la sal de acido amidosulfamico con diceteno para formar una sal de acetoacetamida.
  13. 13. Un procedimiento para producir acesulfamo de potasio, comprendiendo el procedimiento las etapas de:
    10
    (a) hacer reaccionar una primera mezcla de reaccion que comprende:
    acido sulfamico, una amina y
    acido acetico de 1 ppmp a 1 % en peso para formar una sal de acido amidosulfamico;
    (b) hacer reaccionar la sal de acido amidosulfamico con diceteno para formar una sal de acetoacetamida;
    (c) derivar el acesulfamo de potasio de la sal de acetoacetamida; en la que el acesulfamo de potasio tiene un Indice de amarilleamiento inferior a 5.
  14. 14. El procedimiento de la reivindicacion 11, en el que la sal de acido amidosulfamico tiene un Indice de amarilleamiento inferior a 5.
  15. 15. El procedimiento de la reivindicacion 12, en el que la sal de acetoacetamida tiene un Indice de amarilleamiento inferior a 45.
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