ES2973341T3 - Proceso de fabricación de omega-nitrooxi-1-alcanoles - Google Patents

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Abstract

La invención se refiere a un proceso seguro y eficiente para la fabricación de ω-nitrooxi-C3-10alcano-1-oles. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Proceso de fabricación de omega-nitrooxi-1-alcanoles
La invención se refiere a un proceso seguro y eficaz para la fabricación de w-nitrooxi-alcan C3-10-1 -oles.
La temperatura global está aumentando, un proceso conocido como calentamiento global o cambio climático. Uno de los principales focos para reducir este efecto de calentamiento es reducir la cantidad de gases de efecto invernadero emitidos a la atmósfera. Existen diferentes fuentes de emisión de gases de efecto invernadero, tanto naturales como antropogénicas; sin embargo, las dos fuentes con mayor impacto son la industria agrícola y la industria de combustibles fósiles. Dentro de la agricultura, los rumiantes, y en particular el ganado vacuno, son los principales contribuyentes a la formación de metano biogénico, y se ha estimado que prevenir la formación de metano por los rumiantes casi estabilizaría las concentraciones de metano atmosférico. Se ha informado que el 3-nitrooxipropanol (3-NOP, también conocido como 3-nitrooxi-propan-1-ol o mononitrato de 1,3-propanodiol) es muy eficaz para reducir la formación de metano en rumiantes sin afectar a la fermentación microbiana de una forma perjudicial para el animal huésped (documento de patente WO-2012/084629).
La mononitración de polioles es generalmente poco selectiva y da lugar rápidamente a la formación de alcoholes dinitrados o polinitrados, ya que la cinética no es fácil de controlar. Además, al llevar a cabo la misma reacción en alcanodioles de cadena corta, se desencadenan fácilmente fuertes reacciones de descomposición.
Así, el documento de patente WO-2012/084629 divulga la preparación de 3-nitrooxipropanol haciendo reaccionar 3-bromopropanol en acetonitrilo con nitrato de plata, un proceso que, sin embargo, no es económico en una producción a escala industrial.
Zikas et al (Bioorganic & Medicinal Chemistry, 13 (2005) 6485-6492) divulga la mononitración de alcanodioles con nitrato de acetilo (generado a partir de ácido nítrico, ácido acético y anhídrido acético) a temperatura ambiente en presencia de acetato de etilo. Además de la necesidad de un disolvente orgánico, otro inconveniente de este proceso es el uso de nitrato de acetilo que, aunque es un excelente agente de nitración, es muy explosivo y, por tanto, no es viable para una producción a escala industrial.
El documento de patente WO-2004043898 divulga la mononitración por lotes de alcanodioles con ácido nítrico estabilizado en un disolvente orgánico clorado inmiscible con agua a una temperatura de reacción inferior a la temperatura ambiente (TA), tal como preferentemente igual o inferior a 0 °C. El ácido nítrico estabilizado consiste en ácido nítrico fumante diluido en agua a una concentración de aproximadamente el 83 al 85 % p/p y está sustancialmente desprovisto de ácido nitroso y óxidos de nitrógeno. La proporción en peso entre el ácido nítrico "estabilizado" y los alcanodioles oscila de aproximadamente 10:1 a aproximadamente 15:1. El documento de patente WO2009/000723 divulga un proceso para la preparación de mononitrato de 1,4-butanodiol como producto intermedio para la preparación a gran escala de éster nitroxibutílico de alta pureza de compuesto farmacéuticamente activo.
Además del uso de un disolvente clorado, que es muy indeseado en la producción química, un inconveniente importante de este proceso es el requerimiento de altos equivalentes de ácido, lo que da lugar a una alta carga de sal. Además, el proceso utiliza una dilución de ácido nítrico no comercial. Además, la reacción requiere bajas temperaturas (es decir, < TA) para controlar la selectividad y evitar fugas térmicas o incluso explosiones.
Por lo tanto, continúa existiendo la necesidad de desarrollar un proceso industrial eficaz, económico y seguro para la nitración directa de a,w-alcano C3-10-diol tal como en particular 1,3-propanodiol, que pueda llevarse a cabo por lotes y en ausencia de un disolvente orgánico, que requiera cantidades bajas de equivalentes de ácido nítrico y que sea fácilmente susceptible de llevar a cabo a una mayor escala.
Sorprendentemente, a diferencia del conocimiento común en la técnica, se ha descubierto que los w-nitrooxialcan C3-10-1 -oles, tales como en particular el 3-nitrooxipropanol, también pueden obtenerse con altos rendimientos en un proceso discontinuo, ‘sin disolvente’ y de una sola etapa a temperaturas elevadas usando significativamente menos equivalentes de ácido nítrico que los informados en la bibliografía, a la vez que se mantiene al mismo tiempo la estabilidad de la reacción.
Por lo tanto, la invención se refiere a un proceso para la preparación de w-nitrooxialcan C3-10-1-oles, que comprende la nitración de un a,w-alcano C3-10-diol con un agente de nitración, caracterizado por que el agente de nitración es una mezcla que consiste en 50 a 75 % en peso de ácido nítrico en agua y en donde el ácido nítrico se usa en una cantidad seleccionada del intervalo de 3 a 8 equivalentes molares basado en el a,w-alcano C3-10-diol y en donde la nitración se lleva a cabo a una temperatura seleccionada del intervalo de 25-100 °C (temperatura de nitración).
El término ‘a,w-alcano C3-10-dioles’, como se usa en el presente documento, se refiere a los a,w-alcanodioles que tienen 3 a 10 átomos de carbono, tales como 1,3-propanodiol, 1,4-butanodiol, 1,5-pentanodiol, 1,6-hexanodiol, 1,7-heptanodiol, 1,8-octanodiol, 1,9-nonanodiol y 1,10-decanodiol. Es particularmente preferido en todas las formas de realización según la presente invención el 1,3-propanodiol.
El término ‘w-nitroxialcan C3-i0-1 -oles’ se refiere a los w-nitroxialcan-1-oles lineales que tienen 3 a 10 átomos de carbono, tales como 3-nitrooxipropan-1-ol (también denominado 3-nitrooxipropanol), 4-nitrooxibutan-1-ol, 5-nitrooxipentan-1-ol, 6-nitrooxihexan-1-ol, 7-nitrooxiheptan-1-ol, 8-nitrooxioctan-1-ol, 9-nitrooxinonan-1-ol y 10-nitrooxidecan-1-ol. Es particularmente preferido en todas las formas de realización según la presente invención el 3-nitrooxipropanol.
En todas las realizaciones de la presente invención, se usan preferentemente 3 a 6 moles equivalentes, más preferentemente 3,5 a 5 moles equivalentes, más preferentemente 3,5 a 4,5 moles equivalentes, lo más preferentemente 3,5 a 4 moles equivalentes de ácido nítrico basados en el a,w-alcano C3-10-diol, tal como en particular de 1,3-propanodiol.
En todas las realizaciones de la presente invención, la concentración de ácido nítrico en agua se selecciona preferentemente del intervalo de 60 a 72 % en peso, incluso más preferentemente en el intervalo de 62 a 68 % en peso. Dicho ácido nítrico está fácilmente disponible comercialmente (por ejemplo, en Lonza o Yara). Alternativamente, se puede utilizar ácido nítrico regenerado.
Se entiende bien que en todas las formas de realización de la presente invención se usa ácido nítrico como único agente de nitración, es decir, en ausencia de ácido sulfúrico o agentes que den lugar a la formación de un nitrato activado (por ejemplo, nitrato de acetilo) tal como anhídrido acético.
En una forma de realización ventajosa, la reacción se lleva a cabo en presencia de un agente capaz de eliminar ácido nitroso y óxidos de nitrógeno (es decir, en presencia de un agente atrapador de nitrito adecuado), tal como en particular en presencia de urea y/o ácido sulfámico, de forma más preferida en presencia de urea.
En todas las realizaciones de la presente invención, la cantidad del agente capaz de eliminar el ácido nitroso y los óxidos de nitrógeno (es decir, el agente atrapador de nitritos) se selecciona preferentemente del intervalo de 0,1 a 0,7 equivalentes molares, preferentemente del intervalo de 0,2 a 0,5 equivalentes molares, más preferentemente del intervalo de 0,2 a 0,4 equivalentes molares, basados en la cantidad de a,w-alcano C3-10-diol, tal como, en particular basados en la cantidad de 1,3-propanodiol.
Además, en todas las realizaciones de la presente invención, la nitración se lleva a cabo preferentemente en ausencia (es decir, sin la adición) de cualquier disolvente orgánico, sino que se lleva a cabo únicamente en agua, es decir, la nitración se lleva a cabo en una mezcla de reacción que consiste esencialmente en ácido nítrico, agua, a,w-alcano C3-10-diol y opcionalmente el agente atrapador de nitrito.
El término "disolvente orgánico", como se usa en el presente documento, es bien conocido por un experto en la técnica y se refiere a disolventes basados en carbono que son capaces de disolver otras sustancias y que son generalmente líquidos a temperatura ambiente. Los disolventes orgánicos típicos incluyen compuestos de cadena alifática, por ejemplo, hexano, hidrocarburos halogenados, por ejemplo, diclorometano, ésteres, por ejemplo, acetato de etilo, éteres, por ejemplo, dietil éter, hidrocarburos aromáticos, por ejemplo, tolueno o xileno, alcoholes, por ejemplo, metanol o etanol, además de cetonas, como la acetona, sin limitarse a ellos.
En una realización ventajosa particular, la presente invención se refiere a un proceso para la preparación de wnitrooxialcan C3-10-1 -oles, que comprende la nitración de un a, w-alcano C3-10-diol con un agente de nitración en una mezcla de reacción que consiste esencialmente en ácido nítrico, agua, un a, w-alcano C3-10-diol y un agente atrapador de nitrito, caracterizado por que el agente de nitración es una mezcla que consiste en 50 a 75 % en peso de ácido nítrico en agua en donde el ácido nítrico se usa en una cantidad seleccionada del intervalo de 3 a 8 equivalentes molares basado en el a,w-alcano C3-10-diol y en donde la nitración se lleva a cabo a una temperatura seleccionada del intervalo de 25-100 °C (temperatura de nitración) con la condición de que todas las preferencias y definiciones dadas en el presente documento también se aplican a dicho proceso.
Ventajosamente, en todas las realizaciones de la presente invención, la temperatura de reacción durante la nitración (temperatura de nitración) se selecciona del intervalo de 25-90 °C, más preferentemente del intervalo de 25-80 °C, tal como del intervalo de 30 a 80 °C, aún más preferentemente del intervalo de 40-75 °C, y más preferentemente del intervalo de 50 a 65 °C, tal como en particular del intervalo de 55 a 65 °C o del intervalo de 50 a 60 °C o 55 a 60 °C o incluso de 60 a 65 °C.
En una realización ventajosa particular, la temperatura de nitración se selecciona del intervalo de 25 a 60 °C, cuando se usan más de 5 equivalentes molares (es decir, de 5 a 8 equivalentes molares) de ácido nítrico basados en la cantidad de a, w-alcano C3-10-diol, en particular basados en la cantidad de 1,3-propanodiol, y la temperatura de nitración se selecciona del intervalo de 60 a 100 °C, preferentemente de 60 a 90 °C, más preferentemente de 60 a 80 °C cuando es igual o inferior a 5 equivalentes molares (es decir, de 3 a 5 equivalentes molares) de ácido nítrico basado en la cantidad de a,w-alcano C3-10-diol, en particular basado en la cantidad de 1,3-propanodiol, ya que dichas condiciones de proceso conducen a una minimización de los subproductos no deseados (en particular la dinitración), proporcionando al mismo tiempo buenos rendimientos que permiten una producción económica a escala industrial.
La mononitración del a,w-alcano C3-i0-diol, preferentemente de 1,3-propanodiol, se lleva a cabo preferentemente durante tiempos de reacción que varían de aproximadamente 30 a aproximadamente 300 minutos, preferentemente de aproximadamente 60 a aproximadamente 120 minutos.
El progreso de la reacción puede supervisarse mediante procedimientos analíticos convencionales y determinarse de esta forma el tiempo de reacción óptimo. Así, en una realización preferida, la presente invención se refiere a un proceso según la presente invención, en donde la reacción se monitoriza y la reacción se termina en un rendimiento en proceso de aproximadamente 40-65 %, preferentemente en un rendimiento durante el proceso de aproximadamente 40 a 55 %, más preferentemente en un rendimiento durante el proceso en el intervalo de aproximadamente 40 a 50 % o incluso 45 a 55 % como se determina por HPLC o GC, por ejemplo, por RP-HPLC basada en un patrón externo.
Se entiende bien que el proceso según la presente invención está diseñado para llevarse a cabo discontinuamente (no continuamente) de una manera segura y económica, por lo que en una realización preferida, la presente invención se refiere a procesos para la nitración discontinua de w-nitrooxialcan C3-10-1-oles con todas las definiciones y preferencias que se dan en el presente documento.
En una forma de realización particularmente ventajosa, el proceso según la presente invención con todas las definiciones y preferencias dadas en el presente documento es un proceso (I) que comprende las siguientes etapas consecutivas:
i. Provisión del agente de nitración (por ejemplo, cargando el recipiente del reactor con la mezcla de agua y ácido nítrico), seguida de
ii. Adición del agente capaz de eliminar ácido nitroso y óxidos de nitrógeno (es decir, el agente atrapador de nitrito) y agitación de la mezcla de reacción obtenida, preferentemente durante 10 a 60 minutos, de forma más preferida durante 15 a 45 minutos, seguida de
iii. Adición del a,w-alcano C3-10-diol, preferentemente el 1,3-propanodiol (reacción de nitración real)
En una forma de realización particularmente ventajosa, el proceso según la presente invención es un proceso (II) que es un proceso (I) que comprende además de las etapas consecutivas (i) a (iii), también la etapa posterior iv. Enfriamiento rápido de la mezcla de reacción obtenida en (iii) con agua o una base para obtener una mezcla de reacción acuosa que comprende el w-nitrooxialcan C3-10-1-ol, preferentemente el 3-nitrooxipropanol.
Opcionalmente, la mezcla de reacción acuosa obtenida en (iv) se puede neutralizar adicionalmente con una base adecuada, en particular en caso de inactivación con agua (es decir, el proceso contiene una etapa de neutralización (v) posterior).
Las bases adecuadas en todas las formas de realización de la presente invención incluyen bases alcalinas o alcalinotérreas tales como hidróxidos o carbonatos alcalinos o alcalinotérreos, así como aminas, sin limitarse a las mismas.
Preferentemente, en todas las realizaciones de la presente invención, la base usada en la etapa (iv) y en la etapa de neutralización opcional (v) se selecciona del grupo de NaOH, KOH, Ca(OH)2 o amoniaco, más preferentemente se usa una disolución acuosa. De la forma más preferida en todas las formas de realización de la presente invención la base es NaOH acuoso o amoniaco (NH4OH).
En caso de inactivación con agua, preferentemente se incluye una etapa de neutralización (v) en el proceso (II). En otra realización preferida, el proceso según la presente invención incluye además una etapa de extracción (vi). La temperatura en la etapa (i) y la temperatura inicial en la etapa (ii) pueden ser ya la temperatura de nitración. Sin embargo, se prefiere que la temperatura en la etapa (i) y la temperatura inicial en la etapa (ii) se seleccionen del intervalo de 18-30 °C, tal como a temperatura ambiente (generalmente aproximadamente 20-22 °C) y que la mezcla de reacción obtenida en (ii) se caliente posteriormente hasta la temperatura de nitración deseada con todas las preferencias y definiciones que se indican en el presente documento antes de la adición del a,w-alcano C3-10-diol, preferentemente del 1,3-propanodiol (es decir, antes de la etapa (iii)).
En una realización ventajosa adicional, el enfriamiento rápido de la reacción se realiza con agua fría, tal como con agua que tiene una temperatura seleccionada del intervalo de 0 a 20 °C, más preferentemente del intervalo de 5 a 15 °C o con una base inorgánica acuosa, tal como en particular NaOH, KOH, Ca(OH)2 o NH4OH acuosos que tienen una temperatura seleccionada del intervalo de (-20) a 15 °C, más preferentemente en el intervalo de (-10) a 10 °C.
En una realización ventajosa particular, el pH de la mezcla de reacción acuosa que comprende el w-nitrooxialcano C3-10-I -ol, tal como en particular el 3-nitrooxipropanol en la etapa de enfriamiento rápido, respectivamente de neutralización, se ajusta a un pH de 8-12, más preferentemente a un pH de 9 a 11, más preferentemente con hidróxido de sodio (NaOH) acuoso, hidróxido potásico (KOH) o amoniaco (NH4OH) acuoso.
Preferentemente, en todas las realizaciones de la presente invención, durante el procesamiento, el w-nitrooxialcan-1-ol, más preferentemente el 3-nitrooxipropanol, se separa del material de partida residual (es decir, el a,w-alcano C3-10-diol, preferentemente el 1,3-propanodiol) y del subproducto (es decir, dinitrato de a,w-alcano C3-10-diol, preferentemente dinitrato de 1,3-propanodiol) mediante extracción selectiva.
Así, la presente invención también se refiere a un proceso (III) que es un proceso (I) o (II), que comprende una etapa de extracción adicional (vi) ya sea después de la etapa (iii), la etapa (iv) o la etapa (v).
Es particularmente preferido en todas las formas de realización de la presente invención un proceso (IV) que comprende una etapa de extracción selectiva (vi) después de la etapa de inactivación (iv) o, respectivamente, la etapa de neutralización (v).
El pH de la mezcla acuosa que comprende el w-nitrooxialcano C3-10-1-ol, tal como en particular el 3-nitrooxipropanol antes de extracción selectiva, se ajusta a un pH de 8-12, más preferentemente a un pH de 9 a 11, más preferentemente con hidróxido de sodio (NaOH) acuoso, hidróxido potásico (KOH) o amoniaco (NH4OH) acuoso.
La extracción selectiva según la presente invención comprende la extracción de la mezcla de reacción acuosa obtenida en la etapa (iii), (iv) o (v) que comprende el w-nitrooxialcano C3-10-1-ol, preferentemente el 3-nitrooxipropanol, primero con un disolvente apolar, tal como preferentemente un disolvente de hidrocarburo alifático o aromático, más preferentemente un disolvente aromático tal como xileno o tolueno, más preferentemente tolueno (para eliminar impurezas/subproductos tales como, por ejemplo, a,w-alcano C3-10-dioles dinitrados), seguida de extracción con un disolvente de éter (por ejemplo, éter cíclico tal como tetrahidrofurano o dioxano o un alquil éter, tal como dietil éter, dibutil éter, diisobutil éter o metil terc-butil éter) tal como, en particular, metil terc-butil éter (MtBE) (para extraer el wnitrooxialcan C3-10-1-ol, tal como, en particular, el 3-nitrooxipropanol).
Además, se prefiere lavar la fase de éter obtenida con agua para asegurar la eliminación completa del a,w-alcano C3-10-diol, preferentemente el 1,3-propanodiol. Tras la evaporación del disolvente de éter (opcionalmente después de una etapa de secado con, por ejemplo, MgSO4), se obtiene w-nitrooxialcan C3-10-1-ol puro, tal como, en particular, el 3-nitrooxipropanol puro. Aún más preferentemente, el disolvente apolar usado en la extracción selectiva, tal como en particular la fase de disolvente de hidrocarburo, aún más en particular la fase de disolvente de hidrocarburo aromático, se vuelve a extraer con un disolvente acuoso, tal como, por ejemplo, la disolución acuosa obtenible del lavado de la fase de éter para aumentar aún más el rendimiento del w-nitrooxialcano C3-10-1 -ol.
La reacción del proceso según la invención se puede llevar a cabo en principio en cualquier reactor adecuado para el tipo de reacción respectivo. Sin restringir la generalidad, se mencionan a modo de ejemplo los siguientes: reactor de suspensión, tanque agitado, cascada de tanques agitados, reactor tubular, reactores tubulares que contienen elementos de mezclado tales como mezcladores estáticos, reactores de tipo coraza, reactores de coraza y tubos, columnas de destilación reactiva.
La mezcla de reacción acuosa obtenida en la etapa (iv) o (v) tal como se ha descrito anteriormente se puede suministrar como complemento directamente a rumiantes tales como en particular ganado vacuno por razones económicas.
Dichas disoluciones acuosas del w-nitrooxialcano C3-10-1-ol, preferentemente el 3-nitrooxipropanol, pueden usarse para suplementar a rumiantes, tales como en particular bovinos, para reducir la formación de metano en dichos rumiantes. Dichas disoluciones acuosas se caracterizan por una gran estabilidad, una baja toxicidad y una mayor rentabilidad, ya que el w-nitrooxialcano C3-10-1-ol no necesita aislarse antes de suplementarse al rumiante.
En particular, dichas disoluciones acuosas (todos los % en peso se basan en el peso total de la disolución acuosa) consisten esencialmente en
(a) del 1 al 30 % en peso, preferentemente 1 al 15 % en peso, más preferentemente 2 al 10 % en peso, más preferentemente 5 al 9 % en peso de un a,w-alcano C3-10-diol, preferentemente de 1,3-propanodiol, (b) del 2,5 al 40 % en peso, preferentemente 5 al 30 % en peso, más preferentemente 5 al 20 % en peso, más preferentemente 7,5 al 20 % en peso de un w-nitrooxialcan C3-10-1 -ol, preferentemente de 3- nitrooxipropanol, (c) 0,1 a 5 % en peso, preferentemente 0,3 al 3 % en peso, más preferentemente 0,5 al 2 % en peso de un a,wdinitrooxialcano C3-10, preferentemente de 1,3-dinitrooxipropano,
(d) del 0,1 al 10 % en peso, preferentemente del 0,1 al 6 % en peso, de forma más preferida del 0,3 al 4 % en peso, de la forma más preferida del 0,5 al 2 % en peso de un agente atrapador de nitrito, preferentemente ácido sulfámico o urea,
(e) del 5 al 30 % en peso, preferentemente del 10 al 25 % en peso, de la forma más preferida del 15 al 20 % en peso de un nitrato, preferentemente nitrato de sodio
(f) del 0,1 al 5 % en peso, preferentemente del 0,3 al 3 % en peso, de la forma más preferida del 0,5 al 2 % en peso de una base, preferentemente hidróxido de sodio, y
(g) del 30 al 80 % en peso, preferentemente del 40 al 70 % en peso, de la forma más preferida del 50 al 65 % en peso de agua.
Las soluciones acuosas preferidas (todos los % en peso se refieren al peso total de la solución acuosa) según la presente invención consisten esencialmente en
(a) del 5 al 10 % en peso de 1,3-propanodiol,
(b) del 5 al 20 % en peso de 3-nitrooxipropanol,
(c) del 0,5 al 3 % en peso de 1,3-dinitrooxipropano,
(d) del 0,5 al 4 % en peso de urea,
(e) del 15 al 20 % en peso de nitrato de sodio,
(f) del 0,5 al 3 % en peso de hidróxido de sodio, y
(g) del 50 al 65 % en peso de agua.
Las soluciones acuosas más preferidas (todos los % en peso se refiere al peso total de la solución acuosa) según la presente invención consisten esencialmente en
(a) del 5 al 9 % en peso de 1,3-propanodiol,
(b) del 5 al 20 % en peso de 3-nitrooxipropanol,
(c) del 0,5 al 2 % en peso de 1,3-dinitrooxipropano,
(d) del 0,5 al 2 % en peso de urea,
(e) del 15 al 20 % en peso de nitrato de sodio,
(f) del 0,5 al 2 % en peso de hidróxido de sodio, y
(g) del 50 al 65 % en peso de agua.
El término "consiste esencialmente en", tal como se utiliza según la presente invención, significa que las cantidades de los ingredientes (a) a (g) totalizan el 100 % en peso. Sin embargo, no se excluye que puedan estar presentes pequeñas cantidades de impurezas o aditivos que se introducen, por ejemplo, a través de las respectivas materias primas de los ingredientes (a) a (g).
Los ejemplos siguientes se utilizan para ilustrar mejor la invención sin que esta se limite a los mismos.
Ejemplo 1: Preparación de 3-nitrooxipropanol (3-NOP)
A) Formación de éster de nitrato
La nitración se llevó a cabo en un reactor de doble camisa que se mantuvo abierto, preferentemente con un ligero flujo de nitrógeno por encima de la reacción durante todo el proceso de nitración. Se cargó ácido nítrico (3-14 equivalentes basados en el 1,3-propanodiol como se indica en la Tabla 1) en el reactor y se agitó durante 15 min a 20 °C. Se añadió urea (0,3 eq) y se siguió agitando durante 30 min. Mientras tanto, la temperatura de la camisa se ajustó a la temperatura de reacción (20-90 °C). A continuación, se administró 1,3-propanodiol (1 eq) en el ácido durante 15 min a través de un embudo de goteo y la reacción se agitó durante 60-120 min. A continuación se enfrió rápidamente la reacción vertiéndola sobre agua enfriada a 10-15 °C en una cantidad para diluir el ácido nítrico hasta -20 %. La disolución de reacción inactivada se ajustó lentamente a pH 9-11 con NaOH acuoso al 30 %. Alternativamente, la reacción se enfrío rápidamente vertiéndola sobre NaOH acuoso al 20 % enfriado hasta (-10)-10 °C, tal como para obtener una disolución acuosa de pH 9-11.
B) Procesamiento (extracción selectiva)
Las disoluciones acuosas obtenidas en la etapa A se extrajeron posteriormente con tolueno seguido de MtBE. Las fases de MtBE se lavaron con agua y se evaporaron hasta sequedad para obtener 3-nitrooxipropanol (mononitrato de 1,3-propanodiol) como un aceite de incoloro a ligeramente amarillo.
Tabla 1
La síntesis de 3-nitrooxipropanol (PDMN) tal como se ha descrito anteriormente usando las condiciones de la entrada de la tabla 1, entrada 5 (4 eq. de HNO al 65 %, 70 °C, 60 min) con una inactivación en NaOH al 20 % dio como resultado un rendimiento del 52 % en una escala de 25 g.
C.) Composición de la mezcla de reacción neutralizada (condiciones: Tabla 1, entrada 5, enfriamiento rápido en NaOH al 20 %)
Ejemplo 2
La síntesis de 3-nitrooxipropanol (PDMN) como se ha descrito anteriormente (4 eq. de 65 % de HNO3, 60 °C, 90 min) con 0,3 eq. de ácido sulfámico en lugar de urea dio como resultado un rendimiento aislado del 34 %.
Ejemplo 3
El ejemplo como se ha descrito anteriormente (4 eq de 65 % de HNO3, 60 °C, 90 min) se repitió con 1,4-butanodiol en lugar de 1,3-propanodiol, dando lugar al 19 % de rendimiento aislado de 4-nitrooxibutanol.

Claims (11)

REIVINDICACIONES
1. Un proceso para la preparación de w-nitrooxialcan C3-i0-1-oles, que comprende la nitración de un a,w-alcano C3-10-diol con un agente de nitración, opcionalmente en presente de un agente atrapador de nitrito,caracterizado por queel agente de nitración es una mezcla que consiste en 50 a 75 % en peso de ácido nítrico en agua y en donde el ácido nítrico se usa en una cantidad seleccionada del intervalo de 3 a 8 equivalentes molares basado en el a,w-alcano C3-10-diol y en donde la nitración se lleva a cabo a una temperatura seleccionada del intervalo de 25-100 °C, preferentemente en el intervalo de 25-90°C, más preferentemente en el intervalo de 25-80°C.
2. El proceso según la reivindicación 1,caracterizado por queel w-nitrooxialcano C3-10-1-ol es 3-nitrooxipropanol y el a,w-alcano C3-10-diol es 1,3-propanodiol.
3. El proceso según la reivindicación 1 o 2, en donde se usan de 3 a 6, preferentemente de 3,5 a 5 equivalentes molares de ácido nítrico, basados en el a,w-alcano C3-10-diol.
4. El proceso según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en donde la concentración del ácido nítrico en agua se selecciona en el intervalo de 60 a 72 % en peso, preferentemente en el intervalo de 62 a 68 % en peso.
5. El proceso según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en donde en atrapador de nitrito es ácido sulfámico y/o urea, lo más preferentemente urea.
6. El proceso según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en donde la cantidad de los agentes atrapadores de nitrito se selecciona del intervalo de 0,1 a 0,7 equivalentes molares, preferentemente del intervalo de 0,2 a 0,4 equivalentes molares, basados en el a,w-alcano C3-10-diol.
7. El proceso según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en donde la temperatura de reacción se selecciona del intervalo de 40-75 °C, más preferentemente del intervalo de 50 a 65 °C, lo más preferentemente del intervalo de 55 a 65 °C.
8. El proceso según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en donde la nitración se lleva a cabo durante un tiempo que varía de 10 a 300 minutos.
9. El proceso según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, que comprende las etapas siguientes:
i. Provisión del agente de nitración, seguida de
ii. Adición del agente atrapador de nitrito y preferentemente agitación de la mezcla de reacción obtenida durante 10 a 60 minutos, de forma más preferida durante 15 a 45 minutos, seguida de
iii. Adición del a,w-alcano C3-10-diol, preferentemente el 1,3-propanodiol, y opcionalmente
iv. Enfriamiento rápido de la mezcla de reacción obtenida en (iii) con agua o una base para obtener una mezcla de reacción acuosa que comprende el w-nitrooxialcano C3-10-1-ol.
10. El proceso según la reivindicación 9, en donde la mezcla de reacción acuosa, opcionalmente después de la neutralización con una base adecuada, se extrae consecutivamente en primer lugar con un disolvente de hidrocarburo aromático y en segundo lugar con un disolvente de éter.
11. El proceso según la reivindicación 10, en donde el disolvente de hidrocarburo aromático es tolueno y el disolvente de éter es metil terc-butil éter.
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