ES2939559B2 - Synthesis of trans 2,4,7,9-tetramethyldecen-4,7-diol by catalytic semi-hydrogenation with molecular hydrogen - Google Patents
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Description
DESCRIPCIÓNDESCRIPTION
Síntesis de trans 2.4.7.9-tetrametildecen-4.7-diol porsemi-hidroqenación catalítica con hidrógeno molecularSynthesis of trans 2.4.7.9-tetramethyldecen-4.7-diol by catalytic semi-hydrogenation with molecular hydrogen
Campo de la invenciónfield of invention
La presente invención describe un procedimiento altamente selectivo para la síntesis de trans 2.4.7.9- tetrametildecen-4,7-diol mediante la hidrogenación de su precursor acetilénico, el 2.4.7.9- tetrametildecin-4,7-diol (conocido como TMDD por sus siglas en inglés) con hidrógeno gas y un catalizador sólido, para la formulación y uso como lubricante, surfactante, agente antiespumante y humectante para aplicaciones de interés industrial como, y sin ser limitadas a, la fabricación de polímeros, recubrimientos y revestimientos, tintas, lubricantes y el procesado de alimentos.The present invention describes a highly selective procedure for the synthesis of trans 2.4.7.9-tetramethyldecen-4,7-diol through the hydrogenation of its acetylenic precursor, 2.4.7.9-tetramethyldecin-4,7-diol (known as TMDD for its acronym in English) with hydrogen gas and a solid catalyst, for the formulation and use as a lubricant, surfactant, antifoaming agent and wetting agent for applications of industrial interest such as, and not limited to, the manufacture of polymers, coatings, inks, lubricants and food processing.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓNBACKGROUND OF THE INVENTION
Los surfactantes y agentes antiespumantes son una pieza clave en el manejo de mezclas multifásicas. Estos compuestos se concentran en la interfase de los sistemas multifásicos y ejercen diversas funciones, como incrementar la solubilidad y dispersión de los compuestos de la mezcla, además del control de otras propiedades del sistema.Surfactants and antifoam agents are a key element in the management of multiphase mixtures. These compounds concentrate at the interface of multiphase systems and perform various functions, such as increasing the solubility and dispersion of the compounds in the mixture, in addition to controlling other properties of the system.
Durante los años 50 y 60, los alquilbencenosulfanatos (ABS, por sus siglas en inglés) fueron los surfactantes sintéticos monoméricos que dominaron el mercado, antes de ser desbancados en los años 70 y 80 por los alquilbencenosulfanatos lineares (LABS, por sus siglas en inglés), que paliaron los problemas de degradación en el tratamiento de aguas que sufrían sus antecesores. Desde entonces, avances en los distintos sectores industriales, cambios en el mercado y la puesta en vigor de nuevas regulaciones han impulsado la aparición de nuevos surfactantes Entre ellos, los surfactantes “Gemini” constituyen una prometedora nueva clase debido a su versatilidad y efectividad. Estos surfactantes diméricos son por naturaleza más eficientes que sus predecesores monoméricos, ya que poseen generalmente el doble de grupos hidrofóbicos e hidrofílicos por molécula. Comúnmente, los grupos hidrofílicos se sitúan en los extremos del grupo espaciador, que conforma el eje central de la molécula, y del cual brotan las colas hidrofóbicas del surfactante. Debido a esta estructura específica, sus fuerzas intermoleculares están bien compensadas, otorgándoles buenas propiedades antiespumantes. (Galgoci, E. C., Chan, S. Y. and Yacoub, K. (2006) ‘Innovative, Gemini-Type Molecular Defoamer Technology for Improved Coating Aesthetics’ , JCT Research, 3(1), pp. 77-85.)During the 1950s and 1960s, alkylbenzenesulfanates (ABS) were the monomeric synthetic surfactants that dominated the market, before being displaced in the 1970s and 1980s by linear alkylbenzenesulfanates (LABS). ), which alleviated the degradation problems in water treatment suffered by their predecessors. Since then, advances in different industrial sectors, changes in the market and the implementation of new regulations have driven the emergence of new surfactants. Among them, “Gemini” surfactants constitute a promising new class due to their versatility and effectiveness. These dimeric surfactants are inherently more efficient than their monomeric predecessors, generally possessing twice as many hydrophobic and hydrophilic groups per molecule. Commonly, the hydrophilic groups are located at the ends of the spacer group, which forms the central axis of the molecule, and from which the hydrophobic tails of the surfactant emerge. Due to this specific structure, their intermolecular forces are well compensated, giving them good antifoaming properties. (Galgoci, EC, Chan, SY and Yacoub, K. (2006) 'Innovative, Gemini-Type Molecular Defoamer Technology for Improved Coating Aesthetics', JCT Research, 3(1), pp. 77-85.)
Pese a ser compuestos ya conocidos en los años 70, ha sido tres décadas después cuando se ha incentivado la investigación del rol de su estructura en su función como surfactantes, más en concreto, en expandir la diversidad estructural de los surfactantes “Gemini” . (Menger, F. M., Keiper, J. S. and Azov, V. (2000) ‘Gemini surfactants with acetylenic spacers’, Langmuir, 16(5), pp. 2062-2067. doi: 10.1021/la9910576). En concreto, el compuesto acetilénico “gemini” 2,4,7,9-tetrametildecin-4,7-diol es conocido por su actividad antiespumante, entre otras, y en los últimos años se ha estudiado la actividad de sus derivados alquenos y alcano (EP0940169A1), observándose una mejor solubilidad en agua y, por tanto, un mayor potencial de aplicabilidad para su derivado semi-hidrogenado el alqueno trans 2,4,7,9-tetrametildecen-4.7- diol respecto al correspondiente cis 2,4,7,9-tetrametildecen-4,7-diol . A diferencia del acetilénico, un espaciador etilénico aporta mayor flexibilidad al compuesto, lo que proporciona distintas posibles conformaciones en la interfase. Esta nueva estructura química proporciona nuevas propiedades Teológicas y su estado líquido a temperatura ambiente, que junto a su relativa alta solubilidad en agua, le dan al trans 2,4,7,9-tetrametildecen-4,7-diol una ventaja vehicular en comparación a su equivalente acetilénico y cis alquénico, lo que en conjunto hacen de este compuesto una alternativa atractiva al TMDD.Despite being compounds already known in the 70s, it has been three decades later that research into the role of their structure in their function as surfactants has been encouraged, more specifically, in expanding the structural diversity of “Gemini” surfactants. (Menger, FM, Keiper, JS and Azov, V. (2000) 'Gemini surfactants with acetylenic spacers', Langmuir, 16(5), pp. 2062-2067. doi: 10.1021/la9910576). Specifically, the acetylenic compound “gemini” 2,4,7,9-tetramethyldecin-4,7-diol is known for its antifoaming activity, among others, and in recent years the activity of its alkene and alkane derivatives has been studied. (EP0940169A1), observing a better solubility in water and, therefore, a greater potential of applicability for its semi-hydrogenated derivative the trans alkene 2,4,7,9-tetramethyldecen-4.7- diol with respect to the corresponding cis 2,4, 7,9-tetramethyldecen-4,7-diol. Unlike acetylene, an ethylene spacer provides greater flexibility to the compound, which provides different possible conformations at the interface. This new chemical structure provides new Theological properties and its liquid state at room temperature, which together with its relative high solubility in water, gives trans 2,4,7,9-tetramethyldecen-4,7-diol a vehicle advantage compared to to its acetylenic and cis alkene equivalent, which together make this compound an attractive alternative to TMDD.
Sin embargo, la síntesis del mencionado compuesto trans a partir del 2,4,7,9-tetrametildecin-4.7- diol está severamente impedida en condiciones típicas de reacción y los rendimientos son siempre menores al 10% (Amador et al., Heterocycles 67(2), 705-720, 2006; documento US2011004028A1), incluso con hidruros no procedentes de hidrógeno molecular tales como hidruros de cobre (N. Cox et al., Tetrahedron 70(27-28) 4219-4231, 2014) o derivados de hidracina (documento CN105439817A). De hecho, hasta la fecha, sólo existen procedimientos de síntesis específicos para el mencionado alqueno cis y no para el trans, y estos métodos usan como agentes reductores una combinación de polisiloxanos y terc-butóxido potásico en cantidades estequiométricas (Aaron M Whittaker, Gojko Lalic, Org. Lett., 15(5), 1112-1115, 2013; NickCox, Hester Dang, Aaron M. Whittaker, Gojko Lalic. Tetrahedron, 70(27-28), 4219 4231; 2014), con catalizadores homogéneos caros e irrecuperables.However, the synthesis of the aforementioned trans compound from 2,4,7,9-tetramethyldecyn-4,7-diol is severely impeded under typical reaction conditions and the yields are always less than 10% (Amador et al., Heterocycles 67 (2), 705-720, 2006; document US2011004028A1), even with hydrides not from molecular hydrogen such as copper hydrides (N. Cox et al., Tetrahedron 70(27-28) 4219-4231, 2014) or derivatives of hydrazine (document CN105439817A). In fact, to date, there are only specific synthesis procedures for the aforementioned cis alkene and not for the trans one, and these methods use as reducing agents a combination of polysiloxanes and potassium tert-butoxide in stoichiometric quantities (Aaron M Whittaker, Gojko Lalic , Org. Lett., 15(5), 1112-1115, 2013; NickCox, Hester Dang, Aaron M. Whittaker, Gojko Lalic. Tetrahedron, 70(27-28), 4219 4231; 2014), with expensive and unrecoverable homogeneous catalysts.
La presente invención proporciona la obtención selectiva de trans 2,4,7,9-tetrametildecen-4,7-diol mediante semihidrogenación selectiva de 2,4,7,9-tetrametildecin-4,7-diol con catalizadores de paladio e hidrógeno molecular. El sistema de la presente patente supone la primera síntesis eficiente descrita para el mencionado isómero trans, donde se usa hidrógeno como agente reductor 100% eficiente y un catalizador sólido recuperable, sin residuos. Además, el proceso es susceptible de ser implementado en continuo.The present invention provides the selective preparation of trans 2,4,7,9-tetramethyldecen-4,7-diol by selective semihydrogenation of 2,4,7,9-tetramethyldecin-4,7-diol with palladium catalysts and molecular hydrogen . The system of the present patent represents the first efficient synthesis described for the aforementioned trans isomer, where hydrogen is used as a 100% efficient reducing agent and a recoverable solid catalyst, without residues. Furthermore, the process can be implemented continuously.
DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓNDESCRIPTION OF THE INVENTION
La presente invención describe un procedimiento para la síntesis altamente selectiva de trans 2,4,7,9-tetrametildecen-4,7-diol mediante la hidrogenación parcial de su precursor acetilénico, el 2,4,7,9-tetrametildecin-4,7-diol (conocido como TMDD por sus siglas en inglés) con hidrógeno gas y un catalizador sólido, para la formulación y uso como lubricante, surfactante, agentes antiespumante y humectante para aplicaciones de interés industrial como, y sin ser limitadas a, la fabricación de polímeros, recubrimientos y revestimientos, tintas, lubricantes y el procesado de alimentos-The present invention describes a procedure for the highly selective synthesis of trans 2,4,7,9-tetramethyldecen-4,7-diol through the partial hydrogenation of its acetylenic precursor, 2,4,7,9-tetramethyldecin-4, 7-diol (known as TMDD) with hydrogen gas and a solid catalyst, for the formulation and use as a lubricant, surfactant, antifoaming agent and wetting agent for applications of industrial interest such as, but not limited to, manufacturing of polymers, coatings and linings, inks, lubricants and food processing-
Dicho procedimiento comprende las siguientes etapas:This procedure includes the following stages:
a) contactar el diol acetilénico 2,4,7,9-tetrametildecin-4,7-diol (TMDD) (1) con un catalizador que contiene paladio,a) contacting the acetylenic diol 2,4,7,9-tetramethyldecin-4,7-diol (TMDD) (1) with a palladium-containing catalyst,
b) adicionar hidrógeno (H2) a la mezcla obtenida en la etapa a) hasta obtener como mínimo 3 bares de presión,b) add hydrogen (H 2 ) to the mixture obtained in step a) until obtaining at least 3 bars of pressure,
c) calentar la mezcla obtenida en la etapa b) a una temperatura entre 50 °C y 1200C.c) heat the mixture obtained in step b) to a temperature between 50 °C and 1200C.
El procedimiento incluye preferiblemente una etapa adicional d) de recuperación del producto de reacción del catalizador.The process preferably includes an additional step d) of recovering the reaction product from the catalyst.
El procedimiento de la reacción da lugar a una mezcla del isómero trans-2,4,7,9-tetrametildecen-4,7-diol (3) y del alqueno cis-2,4,7,9-tetrametildecen-4,7-diol (2), obteniéndose el isómero trans siempre de forma mayoritaria. The reaction procedure gives rise to a mixture of the isomer trans-2,4,7,9-tetramethyldecen-4,7-diol (3) and the alkene cis-2,4,7,9-tetramethyldecen-4,7 -diol (2), always obtaining the trans isomer in a majority.
Según una realización particular de la presente invención, la cantidad de diol acetilénico (1) que puede contener la mezcla inicial en la etapa a) está en cantidades entre 10%-99% en peso, preferentemente entre el 20%-99%.According to a particular embodiment of the present invention, the amount of acetylenic diol (1) that the initial mixture can contain in step a) is in amounts between 10%-99% by weight, preferably between 20%-99%.
La etapa a) se puede llevar en presencia o ausencia de disolvente. En caso de utilizar disolvente, éste es preferiblemente seleccionado de la lista que comprende: etanol, heptano, isopropanol, tolueno, agua y combinaciones de los mismos.Step a) can be carried out in the presence or absence of solvent. If a solvent is used, it is preferably selected from the list that includes: ethanol, heptane, isopropanol, toluene, water and combinations thereof.
En caso de utilizar disolvente, la cantidad de éste respecto al diol acetilénico (1) está preferiblemente entre 1 y 10 veces en peso.If a solvent is used, the amount of this with respect to the acetylenic diol (1) is preferably between 1 and 10 times by weight.
Según otra realización particular, la proporción molar de diol acetilénico (1) a catalizador está entre 10000 y10, preferentemente entre 1000 y 100.According to another particular embodiment, the molar ratio of acetylenic diol (1) to catalyst is between 10,000 and 10, preferably between 1,000 and 100.
En una realización preferida, el Pd contenido en el catalizador se encuentra en forma de nanopartículas, preferiblemente entre 1 y 50 nanómetros. Además, el paladio puede estar soportado o íntimamente mezclado con sólidos compatibles, definiendo sólido compatible como aquél que soporta y/o activa el paladio para la reacción, entre los que podemos mencionar, a modo de ejemplo, óxidos inorgánicos, carbonatos, carbón activo, zeolitas, MOFs y polímeros como soporte, o plomo como aditivo. En una realización más preferida, el catalizadores seleccionado de la lista que comprende: Pd sobre CaCC>3 , catalizador“Lindlar” , catalizador coloidal Pd/TiSIn a preferred embodiment, the Pd contained in the catalyst is in the form of nanoparticles, preferably between 1 and 50 nanometers. Furthermore, the palladium can be supported or intimately mixed with compatible solids, a compatible solid being defined as one that supports and/or activates the palladium for the reaction, among which we can mention, by way of example, inorganic oxides, carbonates, activated carbon, zeolites, MOFs and polymers as a support, or lead as an additive. In a more preferred embodiment, the catalysts selected from the list comprising: Pd on CaCC> 3 , “Lindlar” catalyst, Pd/TiS colloidal catalyst
El catalizador Lindlar, como es bien conocido para el experto en la materia, es un catalizador heterogéneo formado por paladio precipitado en carbonato de calcio y tratado con acetato de plomo (II) o quinoleína, procedimiento también conocido como envenenamiento del catalizador que tiene como objeto desactivar algunas posiciones activas del paladio.The Lindlar catalyst, as is well known to those skilled in the art, is a heterogeneous catalyst formed by palladium precipitated in calcium carbonate and treated with lead (II) acetate or quinoline, a procedure also known as poisoning of the catalyst whose objective is deactivate some active PD positions.
La cantidad de paladio soportado en el catalizador puede ir preferiblemente desde 0,01% hasta 10% en peso .The amount of palladium supported on the catalyst can preferably range from 0.01% to 10% by weight.
Según una realización particular de la presente invención, la cantidad de hidrógeno que se puede utilizar es de 3 a 150 equivalentes (moles), más preferentemente en entre 3 y100 equivalentes y, aún más preferiblemente, entre 10 y 100 equivalentes con respecto al diol acetilénico (1).According to a particular embodiment of the present invention, the amount of hydrogen that can be used is from 3 to 150 equivalents (moles), more preferably between 3 and 100 equivalents and, even more preferably, between 10 and 100 equivalents with respect to the acetylenic diol (1).
Según una realización particular de la presente invención, el H2 adicionado en la etapa b) está a presiones entre 3 y 20 bares, preferiblemente d e 5 a 15 bares,).According to a particular embodiment of the present invention, the H 2 added in step b) is at pressures between 3 and 20 bars, preferably 5 to 15 bars,).
Según una realización particular de la presente invención, el calentamiento de la etapa c) se realiza a una temperatura entre 60 y 800C.According to a particular embodiment of the present invention, the heating of step c) is carried out at a temperature between 60 and 800C.
El tiempo de calentamiento de la etapa c) puede variar entre 5 min y 48 h, preferentemente entre 1 y 10 horas.The heating time of step c) can vary between 5 min and 48 h, preferably between 1 and 10 hours.
Según otra realización particular de la presente invención, las etapas de la reacción a)-c) se pueden llevar a cabo en un reactor batch, o en un reactor en flujo.According to another particular embodiment of the present invention, reaction steps a)-c) can be carried out in a batch reactor, or in a flow reactor.
En una realización preferida, la etapa d) se lleva a cabo mediante separación del catalizador sólido por filtración o centrifugación, y la separación de (2) y (3) mediante extracción selectiva en disolvente orgánico (por ejemplo: acetato de etilo, diclorometano hexano)/agua o separación cromatográfica en columna.In a preferred embodiment, step d) is carried out by separation of the solid catalyst by filtration or centrifugation, and the separation of (2) and (3) by selective extraction in organic solvent (for example: ethyl acetate, dichloromethane hexane )/water or column chromatographic separation.
La presente invención también se refiere a la mezcla o composición obtenida según el procedimiento descrito anteriormente.The present invention also refers to the mixture or composition obtained according to the procedure described above.
Luego, la presente invención se refiere en un segundo aspecto a una composición que comprende una mezcla de trans-2,4,7,9-tetrametildecen-4,7-diol (3) y cis-2,4,7,9-tetrametildecen-4,7-diol (2), en proporciones molares (2):(3) inferiores a 1, preferiblemente, las proporciones están entre (2):(3) están entre 1:1,1 y 1: 3; más preferiblemente entre 1:1,3 y1:2,5.Then, the present invention relates in a second aspect to a composition comprising a mixture of trans-2,4,7,9-tetramethyldecen-4,7-diol (3) and cis-2,4,7,9- tetramethyldecen-4,7-diol (2), in molar ratios (2):(3) less than 1, preferably, the ratios are between (2):(3) are between 1:1.1 and 1:3; more preferably between 1:1.3 and 1:2.5.
En una realización preferida, la pureza de la mezcla del compuesto (2) y (3) está entre el 25% y 100% (en peso). In a preferred embodiment, the purity of the mixture of compound (2) and (3) is between 25% and 100% (by weight).
Además, la presente invención también se refiere al uso del producto obtenido según el procedimiento de la presente invención que comprende una mezcla de los compuestos (2) y (3), siendo el (3) el mayoritario. De manera preferente, un último aspecto de la invención se refiere al uso de la composición obtenida de acuerdo con el procedimiento descrito en el primer aspecto de la invención o la composición descrita en el segundo aspecto de la invención como lubricante, surfactante, antiespumante y/o humectante y, más particularmente, para la formulación y fabricación de polímeros, recubrimientos y revestimientos, tintas, lubricantes y el procesado de alimentos. El compuesto (3) es más soluble en agua, por lo que puede formularse y aplicarse mejor en la mayoría de aplicaciones industriales base agua, mucho más barata y respetuosa medioambientalmente. Por ello, la mezcla obtenida directamente por el procedimiento de la invención, mayoritaria en el compuesto (3), es ventajosa respecto a las mezclas obtenidas en los procedimientos del estado de la técnica que conducen mayoritariamente al isómero cis (2). Estas mezclas del estado de la técnica requieren la separación de ambos compuestos para la posterior utilización del compuesto minoritario (3).Furthermore, the present invention also refers to the use of the product obtained according to the process of the present invention that comprises a mixture of compounds (2) and (3), with (3) being the majority. Preferably, a last aspect of the invention refers to the use of the composition obtained according to the procedure described in the first aspect of the invention or the composition described in the second aspect of the invention as a lubricant, surfactant, antifoam and/or or humectant and, more particularly, for the formulation and manufacturing of polymers, coatings and linings, inks, lubricants and food processing. Compound (3) is more soluble in water, so it can be better formulated and applied in most water-based industrial applications, much cheaper and environmentally friendly. Therefore, the mixture obtained directly by the process of the invention, with a majority in the compound (3), is advantageous with respect to the mixtures obtained in the procedures of the state of the art that lead mainly to the cis isomer (2). These state-of-the-art mixtures require the separation of both compounds for the subsequent use of the minor compound (3).
A lo largo de la descripción y las reivindicaciones la palabra "comprende" y sus variantes no pretenden excluir otras características técnicas, aditivos, componentes o pasos. Para los expertos en la materia, otros objetos, ventajas y características de la invención se desprenderán en parte de la descripción y en parte de la práctica de la invención.Throughout the description and claims the word "comprises" and its variants are not intended to exclude other technical characteristics, additives, components or steps. For those skilled in the art, other objects, advantages and features of the invention will emerge partly from the description and partly from the practice of the invention.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURASBRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES
Figura 1: Esquema de la ruta catalítica para la semi-hidrogenación de 2,4,7,9-tetrametildecin-4,7-diol (1) a trans-2,4,7,9-tetrametildecen-4,7-diol (3) y cis-2,4,7,9-tetrametildecen-4,7-diol (2). El producto 2,4,7,9-tetrametildecan-4,7-diol (4) se obtiene en muy bajas cantidades o no se obtiene. Figure 1: Scheme of the catalytic pathway for the semi-hydrogenation of 2,4,7,9-tetramethyldecen-4,7-diol (1) to trans-2,4,7,9-tetramethyldecen-4,7-diol (3) and cis-2,4,7,9-tetramethyldecen-4,7-diol (2). The product 2,4,7,9-tetramethyldecane-4,7-diol (4) is obtained in very low quantities or not at all.
EJEMPLOSEXAMPLES
A continuación, se detallan ejemplos no limitantes de la presente invención: Non-limiting examples of the present invention are detailed below:
Ejemplo 1: Procedimiento de reacción en un reactor batch sin disolvente y catalizador de Lindlar (5% en peso Pd).Example 1: Reaction procedure in a batch reactor without solvent and Lindlar catalyst (5% by weight Pd).
Un reactor batch fue cargado con 7 g de 2,4,7,9-tetrametildecin-4,7-diol (1) puro que contenía un 1% en peso de Pd (0,5 mol%) respecto al diol en un catalizador de Lindlar. Posteriormente, el reactor fue presurizado hasta los 10 bares con 20 equivalentes de hidrógeno y la temperatura fue elevada a 65 0C. La reacción se paró al cabo de 12 h y se recuperó el producto.A batch reactor was charged with 7 g of pure 2,4,7,9-tetramethyldecyn-4,7-diol (1) containing 1% by weight of Pd (0.5 mol%) with respect to the diol in a catalyst. from Lindlar. Subsequently, the reactor was pressurized to 10 bars with 20 equivalents of hydrogen and the temperature was raised to 65 0C. The reaction was stopped after 12 h and the product was recovered.
La reacción se siguió con un equipo GC con detector FID. La conversión de (1) obtenida fue del 99,5% y la selectividad al diol etílico del 99,9%, con una relación molar de 1:1,3 entre (2) y (3). Las propiedades físicas de la mezcla de reacción obtenida y filtrada se detallan en la Tabla 1.The reaction was monitored with a GC equipment with FID detector. The conversion of (1) obtained was 99.5% and the selectivity to ethyl diol was 99.9%, with a molar ratio of 1:1.3 between (2) and (3). The physical properties of the reaction mixture obtained and filtered are detailed in Table 1.
Tabla 1: Propiedades físicas de la mezcla producto de reacción.Table 1: Physical properties of the reaction product mixture.
Ejemplo 2: Procedimiento de reacción en un reactor batch en etanol con distintos catalizadores de paladio.Example 2: Reaction procedure in a batch reactor in ethanol with different palladium catalysts.
Tres reactores batch fueron cargados con 0,1 g de 2,4,7,9-tetrametildecin-4,7-diol (1) puro que contenían un 0,001%, 0,04% y 0,01% en peso de Pd respecto al diol en un catalizador de paladio soportado en CaCÜ3 (0,1% de Pd en peso), un catalizador de “Lindlar” (5% de Pd en peso), y un catalizador de Pd coloidal sobre silicato de titanio (0,5% Pd en peso), respectivamente (el catalizador Lindlar fue adquirido comercialmente en Aldrich, el catalizador coloidal Pd/TiS fue adquirido comercilamente en BASF y el catalizador de Pd sobre CaCÜ3 fue preparado mediante el procedimiento indicado más abajo) . Se adicionaron 0.2 mL de etanol. Posteriormente, los reactores fueron presurizados hasta los 3 bares con 3 equivalentes de hidrógeno y la temperatura fue elevada a 600C. La reacción se paró al cabo de 48 h y se recuperó el producto. Three batch reactors were charged with 0.1 g of pure 2,4,7,9-tetramethyldecin-4,7-diol (1) containing 0.001%, 0.04% and 0.01% by weight of Pd with respect to diol on a palladium catalyst supported on CaCÜ 3 (0.1% Pd by weight), a “Lindlar” catalyst (5% Pd by weight), and a colloidal Pd catalyst on titanium silicate (0. 5% Pd by weight), respectively (the Lindlar catalyst was purchased commercially from Aldrich, the colloidal Pd/TiS catalyst was purchased commercially from BASF and the Pd catalyst on CaCÜ 3 was prepared by the procedure indicated below). 0.2 mL of ethanol was added. Subsequently, the reactors were pressurized to 3 bars with 3 equivalents of hydrogen and the temperature was raised to 600C. The reaction was stopped after 48 h and the product was recovered.
La reacción se siguió con un equipo GC con detector FID, y un equipo GC-MS con detector FID y cuadrupolo con trampa de iones. Las conversiones y selectividades se muestran en la Tabla 2.The reaction was monitored with a GC device with FID detector, and a GC-MS device with FID detector and quadrupole ion trap. The conversions and selectivities are shown in Table 2.
Tabla 2: Conversiones y selectividades de las reacciones. La proporción de (3) respecto a (2) es >1 en todos los casos. El balance de materia se completa al considerar los subproductos de hidrogenólisis, de uno o ambos grupos alcohólicos.Table 2: Conversions and selectivities of the reactions. The ratio of (3) to (2) is >1 in all cases. The material balance is completed by considering the hydrogenolysis byproducts of one or both alcoholic groups.
Como se puede ver en la Tabla 2, el catalizador de Pd sobre CaCÜ3 en disolución y el catalizador coloidal Pd/TiS son superiores al clásico catalizador Lindlar, obteniéndose en todos los casos una buena selectividad hacia el deseado compuesto (3).As can be seen in Table 2, the Pd catalyst on CaCÜ 3 in solution and the Pd/TiS colloidal catalyst are superior to the classic Lindlar catalyst, obtaining in all cases good selectivity towards the desired compound (3).
El catalizador de Pd sobre CaCÜ3 se preparó a partir de una solución de etanol saturada con Pd2(dba)3 y C 02, conteniendo además trietilamina y cloruro de calcio. El dióxido de carbono, junto a la sal de calcio forman carbonato de calcio in situ, la precipitación del cual es evitada por la base, que detiene la nucleación y a su vez desestabiliza el precursor de paladio, generando así agregaciones subnanométricas de paladio, contenidas en la matriz de carbonato cálcico en suspensión.The Pd catalyst on CaCÜ 3 was prepared from an ethanol solution saturated with Pd2(dba) 3 and C 02, also containing triethylamine and calcium chloride. Carbon dioxide, together with the calcium salt, form calcium carbonate in situ, the precipitation of which is prevented by the base, which stops the nucleation and in turn destabilizes the palladium precursor, thus generating subnanometer palladium aggregations, contained in the calcium carbonate matrix in suspension.
Ejemplo 3: Procedimiento de reacción en un reactor batch con distintos disolventes.Example 3: Reaction procedure in a batch reactor with different solvents.
Seis reactores batch fueron cargados dentro de un mismo autoclave con 1 g de 2,4,7,9-tetrametildecin-4,7-diol (1) puro que contenían un 1% en peso de Pd respecto al diol en un catalizador de “Lindlar” (5% de Pd en peso). A continuación, se añadieron 4 mi de etanol, heptano, isopropanol, tolueno y agua en cada reactor, dejando el primero sin disolvente. Posteriormente, el autoclave fue presurizado hasta los 10 bares con 20 equivalentes de hidrógeno y la temperatura fue elevada a 65 0C. La reacción se paró al cabo de 24 h y se recuperó el producto. La reacción se siguió con un equipo GC con detector FID. Six batch reactors were loaded into the same autoclave with 1 g of pure 2,4,7,9-tetramethyldecin-4,7-diol (1) containing 1% by weight of Pd with respect to the diol in a catalyst of “ Lindlar” (5% Pd by weight). Next, 4 ml of ethanol, heptane, isopropanol, toluene and water were added to each reactor, leaving the first one without solvent. Subsequently, the autoclave was pressurized to 10 bars with 20 equivalents of hydrogen and the temperature was raised to 65 0C. The reaction was stopped after 24 h and the product was recovered. The reaction was monitored with a GC equipment with FID detector.
Tabla 3: Conversiones y selectividades de las reacciones.Table 3: Conversions and selectivities of the reactions.
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