ES2279728A1 - Proceso de obtencion de sulfonatos de esteres metilicos insaturados derivados de acido oleico. - Google Patents
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Abstract
Proceso de obtención de sulfonatos de ésteres metílicos insaturados derivados de ácido oleico. Se propone sulfonar directamente un éster metílico insaturado derivado de un ácido oleico sin hidrogenar, como tensioactivos aniónicos en formulaciones detergentes, o como agentes humectantes o como agentes dispersantes de las sales cálcicas o magnésicas en aguas duras.
Description
Proceso de obtención de sulfonatos de ésteres
metílicos insaturados derivados de un ácido oleico.
Producción de tensioactivos destinados a la
fabricación de detergentes comerciales.
Los sulfonatos de ésteres metílicos derivados de
aceites y grasas naturales, como los de palma, girasol o colza, son
tensioactivos aniónicos que tienen propiedades detergentes y un
impacto ambiental muy favorable y cuyo uso y consumo data de más de
veinte años. Su gran interés radica en que son derivados de
materias primas renovables. Se trata de ésteres metílicos
hidrogenados sin insaturaciones en la cadena alquílica que
tradicionalmente se vienen sulfonando con anhídrido sulfúrico
(SO_{3}). Por lo tanto, la sulfonación de ésteres metílicos
saturados y la obtención de los alfa sulfonatos derivados de éstos,
conocidos como \alpha-MES, es un proceso bien
establecido en la industria de los detergentes.
La mayoría de los ésteres metílicos que se
obtienen poseen insaturaciones y éstas desaparecen únicamente por
hidrogenación posterior. De hecho una de las exigencias para poder
sulfonar un éster metílico es que su índice de yodo sea cuanto más
pequeño mejor, fundamentalmente debido a la coloración del producto
final por la presencia de dobles enlaces. Por lo tanto en la
bibliografía consultada únicamente aparecen sulfonatos de ésteres
metílicos saturados, es decir después de ser hidrogenados.
Sin embargo, entendiendo que el color no es un
factor primordial para un tensioactivo y que puede mejorarse por
blanqueo, y este es el aporte principal de esta invención, se
propone la idea de sulfonar directamente un éster metílico
insaturado derivado de un ácido oleico sin hidrogenar.
Esta propuesta se basa en la presencia en la
molécula de este tipo de ésteres, de dos puntos reactivos como son
el doble enlace olefínico y el carbono alfa con respecto al
carboxílico.
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
En efecto, se conocen en el mercado de los
tensioactivos aniónicos dos productos como son las alfa olefinas
sulfonadas (AOS) y los sulfonatos de ésteres metílicos saturados
(\alpha-MES) que han demostrado poseer propiedades
detergentes superiores. Se pensó pues, que un éster insaturado como
el oleico, que tiene la bifuncionalidad olefínica y carboxílica en
su molécula, podría dar un sulfonato o mezcla de éstos, con
potenciales aplicaciones como tensioacti-
vo.
vo.
El éster elegido fue el éster metílico oleico de
girasol, cuya composición es la que se indica a continuación:
| C16:0 Palmítico | 3,3% | |
| C18:0 Esteárico | 3,6% | |
| C18:1 Oleico | 80,7% | |
| C18:2 Linoleico | 11,8% | |
| Otros | 0,7% | |
| Índice de Yodo | 90 g I_{2}/100 g |
\vskip1.000000\baselineskip
Debido a que las sulfonaciones con anhídrido
sulfúrico de las olefinas y de los ésteres metílicos, transcurren
en condiciones de operación significativamente diferentes, en lo que
atañe sobre todo a la temperatura de reacción y a las condiciones
de la hidrólisis, se decidió llevar a cabo algunos experimentos de
sulfonación en planta piloto, en unas condiciones de compromiso
entre las correspondientes a los productos arriba mencionados y esta
es otra aportación de la invención.
\newpage
La reacción de sulfonación se llevó a cabo en
una planta piloto de laboratorio en las siguientes condiciones:
- \bullet
- Relación molar SO_{3}/ME: 1,06 a 1,3
- \bullet
- Tiempo de reacción: 1 a 2 horas
- \bullet
- Temperatura de reacción: 25°C a 80°C
- \bullet
- Temperatura de digestión: 0,5 a 1 Hora entre 35°C y a 80°C
- \bullet
- Hidrólisis: 1 a 5% de H_{2}O
- \bullet
- Neutralización: NaOH en exceso: 1% y 5%. Entre 30 minutos y 3 horas a una temperatura comprendida entre 80°C y 175°C.
La selectividad de la reacción al cabo de una
hora, entendida como la proporción de ácido monosulfónico en el
producto de la reacción, estuvo comprendida entre 40 y 70%.
Después de la neutralización con sosa, se obtuvo
un producto que presentaba la propiedad de ser un líquido homogéneo
a concentraciones superiores al 50% a temperatura ambiente. Hay que
puntualizar que la mayoría de los tensioactivos conocidos, entre
ellos el LAS y los \alpha-MES, forman dos fases
en disolución acuosa o tienen un aspecto pastoso a partir de
concentraciones superiores al 30%. Esta característica hace que este
nuevo producto pueda ser en principio de fácil manejo, transporte y
formulación en detergentes líquidos.
Tanto los ácidos sulfónicos como los sulfonatos
son productos muy pesados y por lo tanto difíciles de analizar por
técnicas comunes como la cromatografía de gases(debido a su
alto punto de ebullición). En nuestro caso, intentamos sin éxito
aplicar la derivatización con TMOA (Trimetilortoacetato) para
tratar de convertir los ácidos en diésteres, con objeto de obtener
unos derivados más volátiles y por consiguiente más fáciles de
analizar.
Sin embargo, hasta la fecha, la única técnica
que ha dado resultados bastante concluyentes, ha sido la
cromatografía líquida acoplada a la espectrometría de masas, donde
la muestra se puede inyectar tal cual, sin necesidad de ninguna
transformación previa. (Figura 1). Este análisis es otra aportación
de la invención, ya que hasta la fecha nadie ha caracterizado el
producto de la reacción.
| Área | % mol | ||||
| A | Disulfonatos | 518 | 2,6 | ||
| B | Hydroxi éster sulfonato | 590 | 3,0 | ||
| C | C18 éster sulfonato (cerca del doble enlace) | 4315 | 22,1 | ||
| DF | C18 éster sulfonato (posi.alfa) | 7181 | 36,7 | ||
| E | Di-sal(SO_{3}Na y -COONa) | 3034 | 15,5 | ||
| G | Ácido Oléico | 3930 | 20,1 | ||
| Total | 19568 | 100,0 |
Los resultados indican que:
- a.-
- El porcentaje de monosulfonato es de 61,8%.
- b.-
- Los dos puntos activos de la molécula, han sido sulfonados de manera cuantitativa (25,1% y 36,7%).
- c.-
- La proporción de disal 15,5% y la de ácido oleico 20,1% son en principio altas.
Claims (5)
1. Proceso de obtención de sulfonatos de ésteres
metílicos insaturados derivados de ácido oleico,
caracterizado porque se propone sulfonar directamente un
éster metílico insaturado derivado de un ácido oleico sin
hidrogena.
2. Proceso de obtención de sulfonatos de ésteres
metílicos insaturados derivados de ácido oleico, según
reivindicación 1, caracterizado porque la reacción de
sulfonación se lleva a cabo en una planta piloto de laboratorio en
las siguientes condiciones:
- \bullet
- Relación molar SO_{3}/ME: 1,06 a 1,3
- \bullet
- Tiempo de reacción: 1 a 2 horas
- \bullet
- Temperatura de reacción: 25°C a 80°C
- \bullet
- Temperatura de digestión: 0,5 a 1 Hora entre 35°C y a 80°C
- \bullet
- Hidrólisis: 1 a 5% de H_{2}O
- \bullet
- Neutralización: NaOH en exceso: 1% y 5%. Entre 30 minutos y 3 horas a una temperatura comprendida entre 80°C y 175°C.
3. Uso de los sulfonatos de ésteres metílicos
derivados del ácido oleico como tensioactivo aniónico con un
ingrediente activo en base seca de entre 60 y 75%.
4. Uso de los sulfonatos de ésteres metílicos
derivados de ácido oleico como tensioactivos aniónicos en
formulaciones detergentes, o como agentes humectante o como agentes
dispersantes de las sales cálcicas o magnésicas en aguas duras.
5. Proceso de obtención de sulfonatos de ésteres
metílicos insaturados derivados de ácido oleico, según
reivindicaciónes 1 y 2, en el que se ha obtenido una mezcla de
sulfonatos de ésteres metílicos con distinta posición del grupo
sulfónico en la cadena alquílica, caracterizado porque uno
de los grupos se halla en al carbono alfa con respecto al grupo
éster y el otro grupo sulfónico está situado cerca del doble enlace
olefínico.
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