Síntesis renovable de acrilamida, éster acrílico y acrilonitrilo desde el ácido 3-hidroxipropiónico

GILBERT ELANGENI ANA; OGGERO JULIA; GUASTAVINO JAVIER; VAILLARD SANTIAGO

Encuentro; Encuentro Temático Acrilamida; 2021

Se propone la síntesis de ácido acrílico, éster acrílico, acrilamida, o acrilonitrilo desde el ácido 3-hidroxipropiónico (3-HP). Este, puede ser obtenido de forma renovable por fermentación microbiana (DOI: 10.1016/j.biotechadv.2013.02.008, DOI: 10.1007/s11274-021-03091-6), desde glucosa (DOI: 10.1021/acssynbio.6b00007, DOI: 10.1016/j.ymben.2016.11.009), glicerol (DOI: 10.1186/s13068-016-0625-8) o 1,3-propanodiol (DOI: 10.1038/s41467-021-21632-3) en fermentadores abiertos y no estériles. Puede ser extraído por absorción (resina polibenzimidazol, PBI) y eluído con un alcohol (solución alcohólica) (US6146534). El 3-HP concentrado puede ser cuantitativamente deshidratado a ácido acrílico sobre sílica gel a 300 °C con una selectividad >99.0% (10.1016/j.ces.2018.03.030). La solución alcohólica se acidifica con H2SO4 para que ocurra la esterificación y deshidratación al éster acrilico (US2510423), el cual se destila. Alternativamente, 3-HP puede deshidratarse y esterificarse cuantitativamente sobre TiO2 a 260 °C. El proceso se puede parar acá o continuar para obtener acrilonitrilo (98% de rendimiento) haciendo pasar el éster acrílico (0.11 atm) y vapor de amonio (0.89 atm) sobre un catalizador de TiO2 a 310°C (cada 18 h el catalizador es regenerado a 550 °C/aire (30s) sin pérdida de rendimiento) (DOI: 10.1126/science.aan1059). La acrilamida es obtenida por hidratación del acrilonitrilo con H2SO4 concentrado o bio-catalizada por enzimas nitrilo hidratasas (NHasa) (DOI: 10.1016/j.biortech.2014.07.034) en un proceso bio-seguro, de bajo consumo energético y alta puereza (DOI: 10.1007/s10295-009-0576-1).