Nuevas rutas más respetuosas con el medio ambiente para la síntesi de 2-feniletanol y óxido de estireno

Abstract

El 2-feniletanol es uno de los principales componentes del aceite de rosas. Éste posee innumerables propiedades que le hacen apto para su utilización en perfumería, en cosmética, en detergentes, en medicina, etc., así como en alimentación.<br/>Industrialmente, este compuesto suele ser sintetizado mediante una tecnología tradicional como es la alquilación de Friedel-Crafts empleando benceno y óxido de etileno como reactivos y cantidades estequiométricas de AlCl3 como catalizador. No obstante, la utilización de tricloruro de aluminio genera importantes problemas medioambientales y de corrosión en los equipos. Por este motivo, últimamente se están investigando nuevas tecnologías más limpias y respetuosas con el medio ambiente que además reduzcan los costes de producción de 2-feniletanol. Una vía alternativa es la hidrogenación catalítica selectiva de óxido de estireno. Los estudios realizados hasta ahora se han hecho mayoritariamente en fase líquida empleando reactores discontinuos. La información de este proceso se encuentra principalmente en forma de patentes. Por esta razón, no se tiene suficiente información básica de diferentes aspectos de esta reacción como pueden ser: el mecanismo de reacción, las fases metálicas más activas y más selectivas, la correlación de la actividad y selectividad con la fase activa del catalizador y su preparación, la influencia de las propiedades ácido-base del soporte sobre la fase activa, la vida activa del catalizador, el efecto del disolvente sobre la actividad y selectividad, etc.<br/>No obstante un posible inconveniente en la viabilidad de obtener el 2-feniletanol a partir de la hidrogenación de óxido de estireno, desde un punto de vista industrial, puede residir en la disponibilidad de óxido de estireno a un precio de mercado aceptable. Por esta razón, hemos creído interesante estudiar también procesos que nos permitan la obtención del óxido de estireno a partir de intermedios más baratos o más accesibles en el mercado como puede ser el estireno.<br/>Es por todo ello, que en este trabajo de investigación hemos estudiado la reacción de hidrogenación del óxido de estireno mediante el empleo de reactores tanto en discontinuo trabajando en fase líquida, como en continuo trabajando en fase gas. Se han preparado diferentes catalizadores con fases activas de Pd, Pt y Ni, y se han empleado diferentes soportes (magnesia, alúmina y carbón activo) para estudiar el efecto del soporte sobre el comportamiento catalítico.<br/>Para la oxidación selectiva de estireno se han estudiado dos estrategias diferentes. La primera ha sido estudiar el comportamiento catalítico de materiales tipo hidrotalcitas con diferentes relaciones Mg/Al en la epoxidación de estireno en fase líquida empleando agua oxigenada como agente oxidante, en presencia de nitrilos y mediante el empleo de un reactor discontinuo. La segunda ha sido estudiar la oxidación selectiva de estireno empleando aire como agente oxidante, trabajando en fase gas y con el empleo de un reactor continuo. En esta segunda estrategia se ha iniciado el desarrollo de nuevos materiales catalíticos a base de nanopartículas de plata de diferentes morfologías (nanofilamentos, nanopoliedros) en diferentes soportes como son corindón y óxido de magnesio.

2-Phenylethyl alcohol (commonly known as 2-phenethyl alcohol) is the main component of rose oils obtained from rose blossoms. It is one of the most widely used of all perfume chemicals. Industrially, 2-phenethyl alcohol can be synthesized by Friedel-Crafts alkylation of benzene using ethylene oxide with molar quantities of aluminium chloride as catalyst. However, the stoichiometric use of the highly corrosive aluminium chloride causes important effluent disposal problems due to the formation of aluminium oxychloride during the process. Therefore, it is necessary to develop new technologies cleaner and more respectful with the environment to produce 2-phenethyl alcohol.<br/>An interesting alternative is the selective hydrogenation of styrene oxide. Although several patents are available, mainly in discontinuous reactors in liquid phase, published basic information is conspicuously absent. The reaction mechanism, correlation between activity and selectivity with the active phase of the catalyst and its preparation, the effect of the acidbase properties of the support on the active phase, the catalyst life etc., are not well known.<br/>The aim of this work is the study at laboratory scale the selective hydrogenation of styrene oxide to obtain 2-phenethyl alcohol. The reaction is carried out using different reactors design such as continuous reactor in gas phase and batch reactor in liquid phase. Several active phases such as Ni, Pd and Pt on different supports (magnesia, alumina and activated carbon) will be tested.<br/>However, one possible disadvantage for the industrial application of this process could<br/>be the price and/or the availability of styrene oxide. For this reason, another aim of this work is the study of the selective oxidation of styrene to obtain styrene oxide or/and phenylacetaldehyde in order to hydrogenate it in a second stage to obtain 2-phenyethanol.<br/>The selective oxidation of styrene was investigated in phase gas (using air or oxygen as oxidant) using a continuous reactor, as well as in batch reactor working in liquid phase with hydrogen peroxide as oxidant. In gas phase we have study the catalytic behaviour of silver nanoparticles with different morphologies (nanowires, nanopolyhedra and amorphous particles) on different supports such as corundum and magnesia in order to correlate the crystalline planes exposed on the surface of the nanoparticles with their catalytic behaviour.<br/>In liquid phase we have study the synthesis of hydrotalcite-like materials with different<br/>Mg/Al molar ratios to see the influence of the textural and basic properties of these materials in the catalytic properties.