BRPI0621208A2 - composição, método para preparar uma composição de haleto de trialquil amÈnio quaternário e método para preparar uma composição de cloreto de 2,3-di-hidroxi-propil-trimetil-amÈnio - Google Patents
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Abstract
COMPOSIçãO, MéTODO PARA PREPARAR UMA COMPOSIçãO DE HALETO DE TRIALQUIL AMÈNIO QUATERNARIO E MéTODO PARA PREPARAR UMA COMPOSIçãO DE CLORETO DE 2,3-DI-HIDROXI-PROPIL-TRIMETIL-AMÈNIO. Descrevem-se composições e métodos para preparar composições incluindo um composto haleto de trialquilamónio quaternário. As composições seguem a fórmula (I): na qual cada um dos grupos R^ 1^ é individualmente selecionado do grupo consistindo de grupos alquila tendo de 1 a 12 átomos de carbono; cada um dos grupos R^ 2^, R^ 3^, e R^ 4^ é individualmente selecionado do grupo consistindo de hidrogênio, hidróxido, grupos alquila tendo de 1 a 12 átomos de carbono, e grupos hidroxialquila tendo de 1 a 12 átomos de carbono; y varia de 0 a 12; X^ -^ é selecionado de fluoreto, cloreto, brometo, e iodeto; o composto de trialquil amónio quaternário está presente numa quantidade de pelo menos 90 por cento em peso; e a composição compreende não mais que 4000 ppm de trialquilamina ou forma protonada da mesma.
Description
"COMPOSIÇÃO, MÉTODO PARA PREPARAR UMA COMPOSIÇÃO DE HALETO DE TRIALQUIL AMÔNIO QUATERNÁRIO E MÉTODO PARA PREPARAR UMA COMPOSIÇÃO DE CLORETO DE 2,3-DI-HIDROXI- PROPIL-TRIMETIL-AMÔNIO".
Campo técnico
A invenção refere-se a composições de haleto de trialquil amônio quaternário e métodos para preparar tais composições. Especificamente, incorporações da invenção provêm um composto de haleto de trialquil amônio quaternário seguindo a fórmula:
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Histórico da invenção
Compostos de trialquil amônio quaternário têm uma variedade de aplicações comerciais na indústria têxtil e no campo do cuidado pessoal. Alguns destes compostos também podem ser usados como agentes antimicrobianos; em cargas modificadoras, fibras, e superfícies; como agentes espessantes; e como agentes condicionadores. Em muitas destas aplicações e usos, é desejável prover o composto de trialquil amônio quaternário numa forma de alta pureza para garantir que efeitos indesejáveis de impurezas sejam minimizados. Composições convencionais não dispõem de concentrações aceitáveis dos compostos de trialquil amônio quaternário embora possuindo impurezas mais ou menos inócuas enquanto que outros produtos podem ter concentrações mais elevadas de compostos de haleto de trialquil amônio quaternário mas também possuem quantidades indesejáveis de impurezas mais perceptíveis. Uma impureza deste tipo é trialquilamina residual pelo fato de ter um odor caracteristicamente desagradável. Por exemplo, o olfato humano pode detectar um odor de peixe quando uma amina tal como a trietilamina está presente em concentrações tão baixas como cerca de 0,0023 ppm. Assim, haletos de trialquil amônio quaternário, preparados a partir de tais precursores de trialquilaminas, possuem freqüentemente odores desagradáveis mesmo quando diluídos em formulações. Conseqüentemente, seriam úteis composições tendo concentrações mais elevadas do haleto de trialquil amônio quaternário e níveis reduzidos de impurezas, bem como processos para preparar tais compostos por métodos mais eficientes.
Sumário da invenção
Em algum,as incorporações, a invenção provê composições que compreendem um composto de haleto de trialquil amônio quaternário com a seguindo a fórmula:
<formula>formula see original document page 3</formula>
na qual cada um dos grupos R1 é individualmente selecionado do grupo consistindo de grupos alquila tendo de 1 a 12 átomos de carbono; cada um dos grupos R2, R3, e R4 é individualmente selecionado do grupo consistindo de hidrogênio, hidróxido, grupos alquila tendo de 1 a 12 átomos de carbono, e grupos hidroxialquila tendo de 1 a 12 átomos de carbono; y varia de 0 a 12; X" é selecionado do grupo consistindo de fluoreto, cloreto, brometo, e iodeto; o composto de trialquil amônio quaternário está presente numa quantidade de pelo menos 90 por cento em peso; e a composição compreende não mais que 4000 ppm de trialquilamina ou forma protonada da mesma.
Composições particulares têm pelo menos 99,5 por cento em peso de cloreto de 2,3-di-hidroxi-propil-trimetil-amônio e não mais que 2 5 ppm de trimetilamina, sendo que as concentrações são determinadas baseadas nas quantidades de 2,3-di-hidroxi-propil-trimetil-amônio e de trimetilamina na composição. Outras incorporações provêm um método para preparar uma composição de haleto de trialquil amônio quaternário. Em algumas incorporações, o método inclui prover um halo-di- hidroxi-alcano primário e uma trialquilamina num excesso estequiométrico com respeito ao halo-di-hidroxi-alcano primário em condições de reação para prover uma mistura reagente intermediária; reduzir o pH da mistura reagente intermediária; e isolar a composição de haleto de trialquil amônio quaternário.
Em algumas incorporações, o método inclui um método para preparar uma composição de cloreto de 2,3-di-hidroxi- propil-trimetil-amônio. Os métodos para preparar composições de cloreto de 2,3-di-hidroxi-propil-trimetil- amônio incluem prover 3-cloro-1,2-di-hidroxi-propano e trimetilamina numa razão molar de 1 para cerca de 3 mols com respeito ao 3-cloro-l,2-di-hidroxi-propano em condições de reação para prover uma mistura reagente intermediária; remover pelo menos uma porção da trimetilamina remanescente da mistura reagente intermediária; e isolar a composição de cloreto de 2,3- di-hidroxi-propil-trimetil-amônio.
Em determinadas incorporações dos métodos aqui descritos, o método não inclui aquecer a mistura reagente intermediária para remover um ou mais componentes voláteis. Em algumas incorporações, o método não inclui aquecer a mistura reagente intermediária para remover componentes voláteis quando a mistura reagente tiver um pH maior ou igual a 8.
Descrição de incorporações da invenção
Na descrição seguinte, todos os números nela divulgados são valores aproximados, salvo se o termo "cerca de" ou "aproximadamente" for usado juntamente com os mesmos. Eles podem variar de 1%, 2%, 5%, e algumas vezes, de 10 a 20%. Quando se divulga um intervalo numérico com um limite inferior, RL, e um limite superior, RU, qualquer número que caia dentro dos limites do intervalo está especificamente divulgado. Em particular, os números seguintes dentro dos limites do intervalo estão especificamente divulgados: R= RL + k*(RU-RL), sendo que k é uma variável variando de 1% a 100% com um incremento de 1%, isto é, k é 1%, 2%, 3%, 4%, 5%,..., 50%, 51%, 52%, ..., 95%, 96%, 97%, 98%, 99%, ou 100%. Além disso, qualquer intervalo numérico definido por dois números R tal como acima definido também está especificamente divulgado.
O processo da invenção é amplamente aplicável e é particularmente útil para a preparação de cloreto de 3- cloro-1,2-di-hidroxi-propil-trimetil-amônio a partir da reação de trimetilamina com 3-cloro-1,2-di-hidroxi- propano. Embora a descrição seja parcialmente dada em termos daquele exemplo específico por clareza, a invenção não está assim limitada.
Conseqüentemente, incorporações da invenção provêm uma composição compreendendo um composto de haleto de trialquil amônio quaternário seguindo a fórmula:
<formula>formula see original document page 5</formula>
na qual cada um dos grupos R1 é individualmente selecionado do grupo consistindo de grupos alquila tendo de 1 a 12 átomos de carbono; cada um dos grupos R2, R3, e R4 é individualmente selecionado do grupo consistindo de hidrogênio, hidróxido, grupos alquila tendo de 1 a 12 átomos de carbono, e grupos hidroxialquila tendo de 1 a 12 átomos de carbono; y varia de 0 a 12, preferivelmente y varia de 0 a 6, mais pref erivelmente y varia de 0 a 3, muitíssimo preferivelmente y é 1; X" é selecionado do grupo consistindo de fluoreto, cloreto, brometo, e iodeto, preferivelmente X" é cloreto; o composto de trialquil amônio quaternário está presente numa quantidade de pelo menos 90 por cento em peso; e a composição compreende não mais que 4 000 ppm de trialquilamina.
Em incorporações particulares, o composto de trialquil amônio quaternário compreende pelo menos 90 por cento em peso a 100 por cento em peso da composição. Composições de outras incorporações têm concentrações maiores dos compostos de trialquil amônio quaternário, tais como 92,5 por cento em peso, 95 por cento em peso, 97,5 por cento em peso, 99 por cento em peso, 99,5 por cento em peso, 99,95 por cento em peso, 99,99 por cento em peso, ou 99,995 por cento em peso, do composto de trialquil amônio quaternário na composição.
Embora a concentração da trialquilamina nas composições tipicamente não seja maior que 4000 ppm, outras composições têm uma concentração têm uma concentração menor da trialquilamina. Em algumas incorporações, a concentração de trialquilamina é menor que cerca de 4000 ppm, menor que cerca de 3000 ppm, menor que cerca de 2500 ppm, menor que cerca de 2000 ppm, menor que cerca de 1000 ppm, menor que cerca de 500 ppm, menor que cerca de 400 ppm, menor que cerca de 300 ppm, menor que cerca de 200 ppm, menor que cerca de 10 0 ppm, menor que cerca de 50 ppm, menor que cerca de 25 ppm, menor que cerca de 10 ppm, menor que cerca de 5 ppm, menor que cerca de 1 ppm, menor que cerca de 0,1 ppm, menor que cerca de 0,01 ppm, menor que cerca de 0,002 ppm, ou menor que cerca de 0,001 ppm. Em incorporações particulares, a concentração da trialquilamina ou forma protonada da amina está presente numa quantidade variando de cerca de 1 ppm a cerca de 100 ppm. Em outras incorporações, a concentração da trialquilamina ou forma protonada da amina está presente numa quantidade variando de cerca de 10 ppm a cerca de 2 5 ppm, preferivelmente de cerca de 1 ppm a cerca de 10 ppm. Em algumas, o compostos de trialquil amônio quaternário está presente numa quantidade de pelo menos 95 por cento em peso; e sendo que a composição compreende não mais que 1000 ppm da trialquilamina ou forma protonada da mesma. Em outras incorporações, o composto de trialquil amônio quaternário está presente numa quantidade de pelo menos 99,5 por cento em peso e a composição compreende não mais que 500 ppm da trialquilamina ou da forma protonada da mesma. Em outras incorporações ainda, o composto de trialquil amônio quaternário está presente numa quantidade de pelo menos 99,5 por cento em peso e a composição compreende não mais que 10 0 ppm, não mais que 25 ppm, ou não mais que 10 ppm, da trialquilamina ou da forma protonada da mesma. Em incorporações particulares, a composição compreende pelo menos 99,9 por cento em peso, de composto de trialquil amônio quaternário e não mais que 1 ppm da trialquilamina ou da forma protonada da mesma.
Considera-se que as composições de incorporações da invenção podem combinar-se com outros componentes para prover uma composição apropriada para usos com cuidado pessoal. Assim, as quantidades ou concentrações do composto de trialquil amônio quaternário e do composto trialquilamina na composição podem ser determinadas como um valor absoluto na composição ou relativo para somente as quantidades do composto de trialquil amônio quaternário e do composto trialquilamina na composição. Quando aqui usado, o termo "grupo alquila" tenciona incluir grupos contendo hidrocarboneto tendo de 1 a 12 átomos de carbono incluindo grupos alquila, grupos alquila substituídos ou ramificados, ou grupos arila substituídos ou ramificados, particularmente grupos tendo de 1 a cerca de 6 átomos de carbono, tais como grupos metila e etila. Assim, em algumas incorporações, cada um dos grupos R1 é individualmente selecionado de grupos alquila tendo de 1 a 12 átomos de carbono, preferivelmente de 1 a cerca de 6, mais preferivelmente de 1 a 3 átomos de carbono, muitíssimo preferivelmente 1 átomo de carbono. Da mesma forma, onde os grupos R2, R3, e R4 são grupos alquila, cada um deles é individualmente selecionado do grupo consistindo de grupos alquila tendo de 1 a 12 átomos de carbono, de 1 a cerca de 6, de 1 a 3 átomos de carbono, ou 1 átomo de carbono. Assim, tais grupos alquila podem incluir grupo alquila substituído ou arila, particularmente grupos tendo de cerca de 1 a cerca de 6 átomos de carbono. Em algumas incorporações, R2, R3, e R4 podem ser hidrogênio, hidróxido, ou grupos hidroxialquila tendo de 1 a 12 átomos de carbono. Em outras incorporações particulares um ou mais dos grupos R2, R3, ou R4 podem ser um grupo hidroxialquila tendo de 1 a 4 átomos de carbono, preferivelmente grupos hidroximetila ou hidroxietila, ou um grupo hidroxila.
Embora algumas incorporações incluam qualquer combinação de grupos alquila como os grupos R1, em incorporações particulares cada grupo R1 é o mesmo grupo alquila, por exemplo, provendo uma composição que inclui um composto de trimetil amônio, ou de trietil amônio, ou de tri-n- propil amônio. Em composições particulares o composto de trialquil amônio quaternário é um cloreto de 2,3-di- hidroxi-propil-trialquil-amônio ou um cloreto de 3,4-di- hidroxi-butil-trialquil-amônio. Preferem-se algumas composições compreendendo cloreto de 2, 3-di-hidroxi- propil-trimetil-amônio.
Composições particulares provêm cloreto de 2,3-di- hidroxi-propil-trimetil-amônio, nas quais o cloreto de 2,3-di-hidroxi-propil-trimetil-amônio está presente numa quantidade de pelo menos 95 por cento em peso; e sendo que as composições compreendem não mais que 1000 ppm da trimetilamina ou forma protonada da mesma. Em outras composições, o cloreto de 2,3-di-hidroxi-propil-trimetil- amônio está presente numa quantidade de pelo menos 99,5 por cento em peso; e a composição compreende não mais que 500 ppm da trimetilamina ou da forma protonada da mesma. Em outras composições ainda, o cloreto de 2,3-di-hidroxi- propil-trimetil-amônio está presente numa quantidade de pelo menos 99,5 por cento em peso e sendo que a composição compreende não mais que cerca de 250 ppm, não mais que cerca de 100 ppm, não mais que cerca de 50 ppm, não mais que cerca de 2 5 ppm, não mais que cerca de 10 ppm, não mais que cerca de 5 ppm, não mais que cerca de 1 ppm, não mais que cerca de 0,1 ppm, não mais que cerca de 0,002 ppm, não mais que cerca de 0,001 ppm da trimetilamina ou da forma protonada da mesma, particularmente trimetilamina. Algumas composições compreendem pelo menos 99,9 por cento em peso, 99,95, 99,99, ou 99,995 por cento em peso de cloreto de 2,3-di- hidroxi-propil-trimetil-amônio e não mais que 1 ppm da trimetilamina ou da forma protonada da mesma, particularmente trimetilamina.
A análise da concentração de trialquilamina pode ser executada como se segue. Ajustou-se um cromatógrafo de gás Hewlett Packard Agilent 6890 com uma coluna CP Volanine (Varian) de 30 m χ 0,32 mm χ 5 μτη para prover um perfil de aquecimento de 50°C (retenção de 5 min) seguido por uma elevação para 260°C a 20°C/min (retenção de 2,5 min) por um tempo total de operação de 18 minutos usando modo de pressão constante e um fluxo inicial de 1,9 mL/min. A pressão inicial nominal é de 10 psi e a velocidade linear é de 33 cm/s usando hélio como gás transportador. Usa-se o modo de entrada dividida com uma razão de divisão de 21,3:1 e um fluxo de divisão de 40 mL/min numa temperatura de entrada de 270°C e um fluxo de entrada total de 44,3 mL/min. Usa-se um instrumento coletor de amostras automático de câmara Tekmar operando numa pressão de câmara de 15 psi, numa temperatura de prato superior de 750C para prover uma amostra de 230 μL. O tempo de equilíbrio de amostra é ajustado para 5 min. Ajustam-se as temperaturas de linha de transferência, de agulha, e de válvula de injeção/laço a 200°C. Usa-se para a detecção um detector de ionização por chama operando a 250°C, um fluxo de hidrogênio de 40 mL/min, um fluxo de ar de 450 mL/min, e uma composição de gás de nitrogênio num fluxo de 45 mL/min.
Preparam-se as amostras pesando aproximadamente 1 grama de amostra num recipiente e anotando o peso. Cada amostra é preparada em duplicata, uma para análise direta e uma para adição de padrão de uma mistura padrão de calibração. Adiciona-se aproximadamente 0,5 grama de fosfato tri-sódico em cada amostra para facilitar a volatilização das impurezas de amina. Adicionam-se 5 mL de água em cada amostra e o frasco é tampado com uma tampa de prega de topo.
A análise do composto de trialquil amônio quaternário pode ser executada por cromatografia líquida de alto desempenho (HPLC) de acordo com o seguinte procedimento. Usa-se um unidade de HPLC incluindo uma bomba Agilent modelo G1310A, desgaseificador Agilent modelo G1322A, e um injetor manual VICI ACU1050. A coluna é um cartucho Radial-PAC, Waters Nova-pak C de 18,8 mm χ 10 cm. Executa-se a detecção por um Agilent modelo G1362A RID (índice de refração). Usa-se Chemstation HP para integração. 0 tamanho típico de amostra é 75 μL. Ajusta- se o fluxo em 0,8 mL/min. A fase móvel compreende 1/2 PIC (cromatografia íon pareado) , preparado como 71,50 g de perclorato de sódio, anidro, 3,98 g de ácido octano sulfônico (sal de sódio), 1800 g de água destilada, e 200 g de metanol. As amostras foram diluídas a 1 por cento em peso em fase móvel antes da injeção. Pode-se usar outra concentração contanto que a concentração seja apropriada para detecção.
Em outras incorporações, a invenção provê um método para preparar uma composição de haleto de trialquil amônio quaternário. Em incorporações particulares, o método inclui prover um halo-di-hidroxi-alcano primário e uma trialquilamina num excesso estequiométrico com respeito ao halo-di-hidroxi-alcano primário em condições de reação para prover uma mistura reagente intermediária; reduzir o pH da mistura reagente intermediária; e isolar a composição de haleto de trialquil amônio por cristalização com um solvente orgânico polar.
Em algumas incorporações, o halo-di-hidroxi-alcano primário é selecionado do grupo consistindo de halo-di- hidroxi-alcanos primários seguindo a fórmula:
<formula>formula see original document page 11</formula>
onde cada um dos grupos R2, R3, e R4 é individualmente selecionado do grupo consistindo de hidrogênio, hidróxido, grupos alquila tendo de 1 a 12, particularmente de 1 a cerca de 6 átomos de carbono, e grupos hidroxialquila tendo de 1 a 12, particularmente de 1 a cerca de 6 átomos de carbono; y varia de 0 a 12, preferivelmente de 0 a cerca de 6, de 0 a 3, ou y é 1; X é selecionado do grupo consistindo de fluoreto, cloreto, brometo, e iodeto. Em algumas incorporações, o halo-di- hidroxi-alcano primário é 3-cloro-1, 2-di-hidroxi-propano. A trialquilamina pode ser selecionada de qualquer amina desejável tendo grupos alquila individualmente selecionados de grupos alquila tendo de 1 a 12, particularmente de 1 a cerca de 6 átomos de carbono, particularmente de 1 a 3 átomos de carbono, mais particularmente 1 átomo de carbono. Outros grupos alquila apropriados podem ser grupos alquila substituídos ou ramificados, ou grupos arila substituídos ou ramificados tendo de 1 a 12 átomos de carbono, particularmente de 1 a cerca de 6 átomos de carbono, mais particularmente de 1 a 4 átomos de carbono. As trialquilaminas particularmente apropriadas incluem trimetilamina, trietilamina, e tri-n- propilamina, dimetil dodecilamina, tri-n-butilamina, tri- n-hexilamina, dimetil monoetilamina, dimetil mono-n- butilamina, dimetil ciclo-hexilamina, dimetil mono- isopropilamina, metil-etil-n-propilamina, metil-etil-n- butilamina, metil dialquilaminas, e outras aminas terciárias tendo grupos hidrocarboneto linear, ramificado, ou cíclico cada um contendo independentemente de 1 a 12 átomos de carbono.
Em incorporações particulares, o halo-di-hidroxi-alcano primário é 3-cloro-l,2-di-hidroxi-propano e a trialquilamina é trimetilamina.
Qualquer que seja a trialquilamina selecionada, ela é tipicamente provida num excesso estequiométrico.. Em incorporações particulares, o termo "excesso estequiométrico" significa que se prove uma razão molar de pelo menos 1 a cerca de 3 mols de trialquilamina para cada mol do halo-di-hidroxi-alcano primário. Numa incorporação particular, a razão molar da trialquilamina para o halo-di-hidroxi-alcano primário varia de cerca de 1,0 a cerca de 1,5, preferivelmente de 1,1 a 1,3 mol da trialquilamina para cada mol do halo-di-hidroxi-alcano primário. Embora se possa usar qualquer quantidade em excesso da trialquilamina, grandes excessos da amina poderão ser difíceis de remover. Entretanto, muito pouca trialquilamina pode resultar em reação incompleta. Podem ser usadas quaisquer condições de reação apropriadas. Tipicamente, combina-se o halo-di-hidroxi- alcano primário com uma solução aquosa da trialquilamina. Entretanto, podem ser usadas quaisquer fontes dos reagentes. A temperatura de reação pode variar de cerca de -20°C a cerca de 25°C. Deve-se evitar calor em excesso. Tempos de reação típicos variam de alguns minutos a vários dias ou mais. Trata-se a mistura resultante para reduzir seu pH.
O pH da mistura reagente pode ser reduzido por quaisquer meios desejáveis. Em algumas incorporações, o pH pode ser reduzido adicionando-se um ou mais ácidos. O ácido deve ser selecionado para reduzir o pH sem degradar os produtos desejados. Pode ser usado qualquer ácido mineral ou orgânico. Em outras incorporações, reduz-se o pH removendo fisicamente pelo menos parte da triamina residual em excesso ou outros componentes voláteis da mistura reagente. Numa incorporação particular, remove-se a alquilamina aplicando-se uma pressão reduzida no recipiente de reação. Em outras incorporações, a mistura reagente é vaporizada com um gás inerte para remover a trialquilamina. Pode-se usar qualquer gás que seja inerte ao produto desejado. Em algumas incorporações, o gás inerte é ar, oxigênio, nitrogênio, argônio, ou um alcano ou alceno gasoso, e podem ser usadas misturas dos mesmos.
Entretanto, usa-se tipicamente nitrogênio como o gás inerte, particularmente quando a trialquilamina é a trimetilamina. Qualquer que seja o método usado, reduz-se o pH tipicamente para um valor na faixa de cerca de 3 a cerca de 10, preferivelmente de cerca de 4 a cerca de 9, ou de cerca de 5 a cerca de 8. Em algumas incorporações, reduz-se o pH para um valor na faixa de cerca de 6 a cerca de 7.
Em determinadas incorporações dos métodos aqui descritos, o método não inclui aquecer a mistura reagente intermediária para remover um ou mais componentes voláteis. Em algumas incorporações, o método não inclui aquecer a mistura reagente intermediária para remover componentes voláteis quando a mistura reagente tem um pH, maior ou igual a 8. Em outras incorporações, o pH é menor que 7,5, menor que 7,0, menor que 6,5, ou menor que 6,0- antes de se aplicar uma temperatura maior que 25°C. Valores menores de pH tais como 5,5, 5,0, 4,5, 4,0, ou 3,0 também podem ser atingidos antes de se aplicar uma temperatura maior que 25°C à mistura.
Em algumas incorporações, o método não inclui aquecer a mistura reagente intermediária para remover um ou mais componentes voláteis quando a mistura reagente tiver um nível indesejável de trialquilamina, particularmente onde a amina for trimetilamina. Assim, em incorporações particulares, a concentração de trialquilamina é de cerca de 5000 ppm ou menor, de cerca de 4000 ppm ou menor, de cerca de 2000 ppm ou menor, ou de cerca de 1000 ppm ou menor. Em outras incorporações, a concentração de trialquilamina é de cerca de 500 ppm ou menor, de cerca de 250 ppm ou menor, de cerca de 100 ppm ou menor, de cerca de 25 ppm ou menor, ou de cerca de 10 ppm ou menor antes de se aplicar uma temperatura maior que 25°C à mistura. Em tais incorporações, concentrações menores de trialquilamina são geralmente vantajosas.
O isolamento da composição de haleto de trialquil amônio quaternário pode ser executado por tratamento com qualquer solvente apropriado. Em incorporações particulares, o solvente é um solvente orgânico polar tal como um solvente de hidrocarboneto halogenado, por exemplo cloreto de metileno, ou tetraidrofurano. Em outras incorporações, o solvente é selecionado do grupo consistindo de álcoois tendo de 3 a 20 átomos de carbono. Os álcoois particularmente úteis incluem propanol, isopropanol, butanóis, e hexanóis. 0 isopropanol é particularmente útil. Uma vez selecionado o solvente, pode-se induzir a precipitação do haleto de trialquil amônio quaternário da mistura reagente intermediária e do solvente orgânico polar por qualquer meio apropriado. Em algumas incorporações, a precipitação é induzida pela adição do solvente orgânico polar. Em outras incorporações, a mistura pode ser resfriada até ocorrer a precipitação. Em algumas incorporações, recupera-se o solvente orgânico polar e se reutiliza para recuperar porções adicionais da composição de haleto de trialquil amônio quaternário numa etapa de isolamento subseqüente do método para preparar as composições aqui descritas. Em 25 algumas incorporações, adiciona-se um cristal semente de composição de haleto de trialquil amônio quaternário para facilitar a cristalização.
Em algumas incorporações, executa-se o isolamento com o solvente orgânico polar quando a concentração de 30 trialquilamina, tal como trimetilamina, estiver presente num nível baixo aceitável. Assim, em incorporações particulares, a concentração de trialquilamina é de cerca de 5 0 00 ppm ou menor, de cerca de 4 000 ppm ou menor, de cerca de 2 00 0 ppm ou menor, ou de cerca de 10 0 0 ppm ou 35 menor. Em outras incorporações, reduz-se a concentração de trialquilamina para cerca de 500 ppm ou menor, para cerca de 2 50 ppm ou menor, para cerca de 100 ppm ou menor, para cerca de 25 ppm ou menor, para cerca de 10 ppm ou menor, ou para cerca de Ippm antes de se isolar com o solvente orgânico polar. Em tais incorporações, concentrações menores de trialquilamina são geralmente vantajosas.
Em algumas incorporações, o isolamento do haleto de trialquil amônio quaternário inclui ainda (1) separar o haleto de trialquil amônio quaternário precipitado dos componentes restantes da mistura reagente e do solvente orgânico polar e (2) secar o haleto de trialquil amônio quaternário. Pode ser usado qualquer método de separação. Tipicamente, filtra-se a mistura para separar o haleto de trialquil amônio quaternário dos componentes restantes. Em incorporações particulares, a invenção provê um método para preparar uma composição de cloreto de 2,3-di- hidroxi-propil-trimetil-amônio, sendo que o método compreende prover 3-cloro-1,2-di-hidroxi-propano e trimetilamina numa razão molar de 1 a cerca de 3 mols com respeito ao 3-cloro-1,2-di-hidroxi-propano em condições de reação para prover uma mistura reagente intermediária; remover pelo menos uma porção da trimetilamina restante da mistura reagente intermediária; e isolar a composição de cloreto de 2,3-di-hidroxi-propil-trimetil-amônio com um solvente orgânico polar, particularmente um álcool tendo de 3 a cerca de 2 0 átomos de carbono, tal como isopropanol.
Cada um dos exemplos seguintes exemplifica uma incorporação da invenção. Ele não limita a invenção diferentemente do que foi descrito e reivindicado aqui.
Todos os números em cada exemplo são valores aproximados. Exemplo 1
Adicionaram-se 251 mL de 3-cloro-1,2-di-hidroxi-propano num balão de fundo redondo equipado com uma barra de agitação, termômetro, e condensador. Sob agitação adicionaram-se 837 mL de uma solução aquosa de trimetilamina a 25% ao reator. Agitou-se a solução por 16 horas a 15°C. Pulverizou-se a solução com nitrogênio por seis dias durante os quais o pH diminuiu de cerca de 11 para cerca de 6 . A solução foi colocada sob pressão reduzida de aproximadamente 25 polegadas de Hg por 24 horas a 65°C. A solução foi depois colocada sob pressão reduzida de 3 0 polegadas de Hg por oito horas a 65°C. A solução permaneceu em condições ambiente por 4 8 horas. A solução foi então colocada sob pressão reduzida de 3 0 polegadas de Hg por quatro horas a 65°C. Adicionaram-se 200 mL de isopropanol na solução e o produto cristalizou. O produto foi filtrado e colocado numa caixa seca com nitrogênio por 24 horas e depois num forno a vácuo a cerca de 60°C e numa pressão reduzida de 26 polegadas de Hg com uma varredura de nitrogênio por 36 horas. O produto foi colocado numa caixa seca de nitrogênio por 24 horas. O produto foi analisado para trimetilamina via análise de câmara de GC e tinha 3,2 ppm de trimet ilamina. A análise por HPLC mostrou 100,0% de pureza do cloreto de 2, 3-di-hidroxi-propil-trimetil-amônio.
Exemplo 2
Adicionaram-se 110,5220 g de 3-cloro-1,2-di-hidroxi- propano num béquer de 2L. Mantendo agitação, adicionaram- se no béquer 500 ml de solução aquosa de trimetilamina a 25%. Agitou-se a solução por 1,5 h em temperatura ambiente. Ajustou-se o pH da solução usando ácido clorídrico concentrado até um pH de 6,5. Colocou-se a solução sob pressão reduzida de 3 0 polegadas de Hg por trinta minutos a 65°C. O produto foi analisado para trimetilamina via análise de câmara de GC e tinha menos que 1 ppm de trimetilamina.
Exemplo 3
Adicionaram-se 251 mL de 3-cloro-1,2-di-hidroxi-propano num balão de fundo redondo equipado com uma barra de agitação, termômetro, e condensador. Sob agitação adicionaram-se 837 mL de uma solução aquosa de trimetilamina a 25% ao reator. Agitou-se a solução por 44 horas a 15°C. Pulverizou-se a solução com nitrogênio por 13 dias durante os quais o pH diminuiu de cerca de 11 para cerca de 6. Adicionaram-se 200 mL de metanol a 400 mL de solução reagente e colocou-se sob pressão reduzida de 30 polegadas de Hg por quatro horas a 65°C. Adicionaram-se 200 mL de isopropanol na solução e a solução foi então colocada sob pressão reduzida de 3 0 polegadas de Hg por duas horas a 65°C. Manteve-se a solução em condições ambiente por 16 horas. A solução foi então colocada sob pressão reduzida de 3 0 polegadas de Hg por cinco horas a 65°C. Manteve-se a solução em condições ambiente por 16 horas. A solução foi então colocada em pressão reduzida de 3 0 polegadas de Hg por duas horas a 65°C. Adicionaram-se 200 mL de isopropanol na solução e o produto cristalizou. O produto foi filtrado e colocado numa caixa seca com nitrogênio por 24 horas e depois num forno a vácuo a cerca de 600C e numa pressão reduzida de 26 polegadas de Hg com uma varredura de nitrogênio por 3 6 horas. O produto foi colocado numa caixa seca de nitrogênio por 24 horas. O produto foi analisado para trimetilamina via análise de câmara de GC e tinha 4,0 ppm de trimet ilamina. A análise por HPLC mostrou 100,0% de pureza do cloreto de 2,3-di-hidroxi-propil-trimetil- amônio.
Exemplo comparativo 4
Reproduziu-se o Exemplo 8 da patente européia 0 257 619 usando a informação aqui divulgada. Adicionam-se 4 0 mL de 30 por cento w/v de uma solução aquosa de trimetilamina a 10,40 g de 3-cloro-1,2-propanodiol. Após reagir por 2 horas em temperatura ambiente, evapora-se a mistura reagente até secura para gerar o produto. A análise de câmara usando o método aqui descrito indica que a composição tem mais que 4240 ppm de trimet ilamina. Embora a invenção tenha sido descrita com respeito a um número limitado de incorporações, as características específicas de uma incorporação devem ser atribuídas a outras incorporações da invenção. Nenhuma incorporação sozinha representa todos os aspectos da invenção. Além disso, existem variações e modificações da mesma. Por exemplo, incorporações das composições aqui descritas estão substancialmente ou essencialmente livres de qualquer componente que não tenha sido expressamente mencionado como estando aqui contido. Outros componentes podem estar presentes desde que as características mencionadas sejam satisfeitas. Em particular considera-se que as composições podem ser usadas em formulações reduzindo assim as concentrações absolutas do composto de trialquil amônio quaternário e da trialquilamina residual ou forma protonada da mesma. Conseqüentemente, as quantidades ou concentrações do composto de trialquil amônio quaternário e do composto trialquilamina ou forma protonada da mesma na composição podem ser determinadas somente em relação às quantidades do composto de trialquil amônio quaternário e do composto trialquilamina (ou forma protonada da mesma) em tais formulações. Em algumas incorporações, os métodos aqui descritos provêm composições tendo cor melhorada. Além disso, algumas incorporações dos métodos aqui descritos consistem de ou consistem essencialmente das etapas enumeradas. As reivindicações anexas têm a intenção de cobrir todas tais variações e modificações como caindo dentro dos limites da abrangência da invenção.
Claims (28)
1. Composição, caracterizada pelo fato de compreender: um composto haleto de trialquil amônio quaternário seguindo a fórmula: <formula>formula see original document page 19</formula> na qual cada um dos grupos R1 é individualmente selecionado do grupo consistindo de grupos alquila tendo de 1 a 12 átomos de carbono; cada um dos grupos R2, R3, e R4 é individualmente selecionado do grupo consistindo de hidrogênio, hidróxido, grupos alquila tendo de 1 a 12 átomos de carbono, e grupos hidroxialquila tendo de 1 a átomos de carbono; y varia de 0 a 12; X- é selecionado do grupo consistindo de fluoreto, cloreto, brometo, e iodeto; o composto de trialquil amônio quaternário está presente numa quantidade de pelo menos 90 por cento em peso; e a composição compreende não mais que 4000 ppm de trialquilamina ou forma protonada da mesma.
2. Composição, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de o composto de trialquil amônio quaternário ser um cloreto de 2,3-di-hidroxi-propil- trialquil-amônio ou um cloreto de 3,4-di-hidroxi-butil- trialquil-amônio.
3. Composição, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de o composto de trialquil amônio quaternário ser cloreto de 2,3-di-hidroxi-propil- trialquil-amônio.
4. Composição, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de o composto de trialquil amônio quaternário ser cloreto de 2,3-di-hidroxi-propil- trialquil-amônio, e a trialquilamina ser trimetilamina; o cloreto de 2, 3-di-hidroxi-propil-trialquil-amônio estar presente numa quantidade de pelo menos 95 por cento em peso; e a composição compreender não mais que 1000 ppm de trimetilamina ou forma protonada da mesma.
5. Composição, de acordo com a reivindicação 4, caracterizada pelo fato de o cloreto de 2,3-di-hidroxi- propil-trialquil-amônio estar presente numa quantidade de pelo menos 99,5 por cento em peso; e a composição compreender não mais que 500 ppm de trimet ilamina ou forma protonada da mesma.
6. Composição, de acordo com a reivindicação 5, caracterizada pelo fato de o cloreto de 2,3-di-hidroxi- propil-trialquil-amônio estar presente numa quantidade de pelo menos 99,5 por cento em peso; e a composição compreender não mais que 25 ppm de trimet ilamina ou forma protonada da mesma.
7. Composição, de acordo com a reivindicação 6, caracterizada pelo fato de o cloreto de 2,3-di-hidroxi- propil-trialquil-amônio estar presente numa quantidade de pelo menos 99,5 por cento em peso; e a composição compreender não mais que 10 ppm de trimet ilamina ou forma protonada da mesma.
8. Composição, de acordo com a reivindicação 7, caracterizada pelo fato de o cloreto de 2,3-di-hidroxi- propil-trialquil-amônio estar presente numa quantidade de pelo menos 99,9 por cento em peso; e a composição compreender não mais que 1 ppm de trimetilamina ou forma protonada da mesma.
9. Composição, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de as concentrações serem determinadas baseadas nas quantidades do haleto de trialquil amônio quaternário e da trialquilamina ou forma protonada da mesma na composição.
10. Composição, caracterizada pelo fato de compreender pelo menos 99,5 por cento em peso de cloreto de 2,3-di- hidroxi-propil-trialquil-amônio e não mais que 25 ppm de trimetilamina ou forma protonada da mesma, e as concentrações serem determinadas baseadas nas quantidades de cloreto de 2,3-di-hidroxi-propil-trialquil-amônio e de trimetilamina na composição.
11. Método para preparar uma composição de haleto de trialquil amônio quaternário, caracterizado pelo fato de compreender: (a) prover um halo-di-hidroxi-alcano primário e uma trialquilamina num excesso estequiométrico com respeito ao halo-di-hidroxi-alcano primário em condições de reação para prover uma mistura reagente intermediária; (b) reduzir o pH da mistura reagente intermediária; e (c) isolar a composição de haleto de trialquil amônio quaternário com um solvente orgânico polar.
12. Método, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de o halo-di-hidroxi-alcano primário ser selecionado do grupo consistindo de halo-di- hidroxi-alcanos primários seguindo a fórmula: <formula>formula see original document page 21</formula> onde cada um dos grupos R2, R3, e R4 é individualmente selecionado do grupo consistindo de hidrogênio, hidróxido, grupos alquila tendo de 1 a 12 átomos de carbono, e grupos hidroxialquila tendo de 1 a 12 átomos de carbono; y varia de 0 a 12; X" é selecionado do grupo consistindo de fluoreto, cloreto, brometo, e iodeto.
13. Método, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de o halo-di-hidroxi-alcano primário ser 3-cloro-1,2-di-hidroxi-propano e a trialquilamina ser trimetilamina.
14. Método, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de o excesso estequiométrico ser uma razão molar de pelo menos 1 a cerca de 3 mols da trialquilamina com respeito ao halo-di-hidroxi-alcano primário.
15. Método, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de a razão molar da trialquilamina para o halo-di-hidroxi-alcano primário variar de cerca de 1,0 a cerca de 1,5.
16. Método, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de o solvente orgânico polar ser selecionado do grupo consistindo de álcoois tendo de 3 a átomos de carbono.
17. Método, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de o solvente orgânico polar ser álcool isopropíIico.
18. Método, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de a redução de pH incluir reduzir o pH para um valor na faixa de cerca de 3 a cerca de 10.
19. Método, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de a redução de pH incluir reduzir o pH para um valor na faixa de cerca de 6 a cerca de 7.
20. Método, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de reduzir o pH incluir remover impurezas voláteis.
21. Método, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de reduzir o pH incluir remover trimetilamina.
22. Método, de acordo com a reivindicação 21, caracterizado pelo fato de incluir ainda um tratamento com ácido.
23. Método, de acordo com a reivindicação 20, caracterizado pelo fato de reduzir o pH incluir aspergir a mistura reagente intermediária com um gás inerte.
24. Método, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de isolar o haleto de trialquil amônio quaternário incluir misturar a mistura reagente intermediária com o solvente orgânico polar e induzir a cristalização do haleto de trialquil amônio quaternário da mistura reagente intermediária e do solvente orgânico polar.
25. Método, de acordo com a reivindicação 24, caracterizado pelo fato de isolar o haleto de trialquil amônio quaternário incluir ainda separar o haleto de trialquil amônio quaternário dos componentes restantes da mistura reagente e do solvente orgânico polar e secar o haleto de trialquil amônio quaternário.
26. Método para preparar uma composição de cloreto de - 2,3-di-hidroxi-propil-trimetil-amônio, caracterizado pelo fato de compreender: (a) prover 3-cloro-1,2-di-hidroxi- propano e trimetilamina numa razão molar de 1 a cerca de 3 mols com respeito ao 3-cloro-1,2-di-hidroxi-propano em condições de reação para prover uma mistura reagente intermediária; (b) remover pelo menos uma porção da trimetilamina restante da mistura reagente intermediária; e (c) isolar a composição de cloreto de 2 , 3-di-hidroxi- propil-trimetil-amônio por precipitação com um solvente orgânico polar.
27. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 11 a 26, caracterizado pelo fato de não incluir aquecer a mistura reagente intermediária para remover um ou mais componentes voláteis.
28. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 11 a 27, caracterizado pelo fato de incluir reciclar ou sanear o solvente e usá-lo num isolamento subseqüente da composição de haleto de trialquil amônio quaternário.
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