Método de fabricación de metilpentametilen diamina y metilpiperidina.

Método de fabricación de metil-2-pentametilen diamina y metil-3-piperidina por hidrogenación de metilglutaronitrilo

, caracterizado por que la hidrogenación se realiza en presencia de un catalizador que comprende cobalto y, como elementos dopantes, níquel y cromo, a una presión absoluta de hidrógeno inferior a 5 MPa.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/EP2009/052966.

Solicitante: RHODIA OPERATIONS.

Nacionalidad solicitante: Francia.

Dirección: 40, rue de la Haie Coq 93306 Aubervilliers FRANCIA.

Inventor/es: MARION, PHILIPPE.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > QUIMICA ORGANICA > COMPUESTOS ACICLICOS O CARBOCICLICOS (compuestos... > Preparación de compuestos que contienen grupos amino... > C07C209/48 (por reducción de nitrilos)
  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > QUIMICA ORGANICA > COMPUESTOS ACICLICOS O CARBOCICLICOS (compuestos... > Compuestos que contienen grupos amino unidos a una... > C07C211/09 (Diaminas)
  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > QUIMICA ORGANICA > COMPUESTOS HETEROCICLICOS (Compuestos macromoleculares... > Compuestos heterocíclicos que contienen ciclos hidrogenados... > C07D211/12 (con solamente átomos de hidrógeno unidos al átomo de nitrógeno del ciclo)
  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > QUIMICA ORGANICA > COMPUESTOS HETEROCICLICOS (Compuestos macromoleculares... > Compuestos heterocíclicos que contienen ciclos de... > C07D213/08 (Preparación por ciclación)
  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > QUIMICA ORGANICA > COMPUESTOS HETEROCICLICOS (Compuestos macromoleculares... > Compuestos heterocíclicos que contienen ciclos de... > C07D213/133 (Preparación por deshidrogenación de compuestos de piridina hidrogenada)

PDF original: ES-2542065_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

Método de fabricación de metilpentametilen diamina y metilpiperidina La presente invención se refiere a un método de fabricación de metil-2-pentametilen diamina y metil-3-piperidina.

Esta se refiere a un método de fabricación de metil-2-pentametilen diamina y metil-3-piperidina por hidrogenación de metil-glutaronitrilo.

El metil-glutaronitrilo es un compuesto obtenido en conjunto con adiponitrilo en el método de hidrocianación del butadieno. Ya se conoce la transformación de este metil-glutaronitrilo en metil-pentametilen diamina (MPMD) por hidrogenación en presencia de diferentes catalizadores tales como cobalto Raney o níquel Raney. Se obtuvieron tasas de transformación elevadas de metil-glutaronitrilo en MPMD usando metilglutaronitrilo puro y realizando la hidrogenación a presiones elevadas tal como se describe en los documentos de patente francesa Nº 2 306 202,

Nº 2 306 203.

Del mismo modo se han descrito métodos de hidrogenación de metilglutaronitrilo en una mezcla de metil-2pentametilen diamina (MPMD) y metil-3-piperidina (MPP) con catalizadores a base de níquel o de níquel Raney a presiones de hidrógeno elevadas. En particular, tales métodos se han descrito en los documentos de patente 20 francesa Nº 2 306 204, Nº 2 306 205, Nº 2 306 206, Nº 2 306 207 y Nº 2 306 208. Según el disolvente y/o el catalizador usados, la proporción de MPMD formada con respecto a la MPP es variable. Al igual que para los métodos que se han descrito anteriormente, estos métodos usan como materia prima un compuesto de metilglutaronitrilo (MGN) puro. Del mismo modo se ha propuesto un método de hidrogenación de MGN puro en MPMD y MPP en presencia de cobalto Raney dopado con cromo en el documento de patente Nº US4885391. Esta reacción se realiza de forma ventajosa en presencia de agua. La tasa de transformación de MGN en productos recuperables, a saber MPMD y MPP, es como máximo de un 85 % con la formación de aproximadamente un 10 % de productos pesados no recuperables.

La metil-2-pentametilen diamina (MPMD) se usa principalmente en dos aplicaciones, una como monómero para la fabricación de poliamida, sustituyendo total o parcialmente la hexametilen diamina, la otra como materia prima en la fabricación de ß-picolina que por sí misma es un compuesto intermedio de síntesis para fabricar nicotamida. Este método se describe en la bibliografía, por ejemplo, en el artículo de S. Lanini, R. Prins publicado en Appl. Cat. A 1996 137 páginas 287-306 con el título "síntesis de 3-picolina a partir de MGN sobre soporte de catalizadores de metales nobles".

Del mismo modo se ha propuesto la síntesis de ß-picolina por deshidrogenación de una mezcla de metil-2pentametilen diamina y metil-3-piperidina tal como se ha descrito en el documento de patente de Estados Unidos Nº 4401819.

Además, el metil-glutaronitrilo se produce principalmente en el método de fabricación de adiponitrilo, compuesto intermedio de síntesis para la fabricación de hexametilen diamina y de caprolactama que son monómeros importantes para la producción de poliamidas.

El metil-glutaronitrilo se separa del adiponitrilo por destilación y se recupera en forma de una fracción de destilación.

De hecho, la fracción recuperada es una mezcla de compuestos dinitrilos que comprende principalmente metilglutaronitrilo y algunos porcentajes de etil-succinonitrilo y adiponitrilo.

Se necesita una destilación complementaria para obtener el metilglutaronitrilo puro, producto usado en los métodos de hidrógeno de la técnica anterior. Los ensayos que se describen en el documento de la Patente de Estados 50 Unidos Nº 4 521 602 muestran que la transformación del MGN en Metil 3-piridina se obtiene con un rendimiento de un 80 % a partir del MGN puro y solamente un 42 % con una mezcla de dinitrilos.

Además, los métodos de transformación del MGN en MPMD y MPP que se describen en la bibliografía usan presiones de hidrógeno elevadas para obtener un porcentaje de transformación de MGN en MPMD + MPP superior 55 a un 90 %. A menudo, la reacción de hidrogenación se realiza en medio líquido.

Para permitir abaratar el coste de fabricación de la ß-picolina, es importante buscar soluciones que permitan realizar la transformación del MGN ya sea en forma pura o bien contenido en la mezcla de dinitrilos con rendimientos de transformación del MGN en MPMD y MPP elevados, superiores a un 90 % y en condiciones de funcionamiento más 60 lentas que las que se describen en la técnica anterior.

Uno de los objetivos de la presente invención es proponer un método de fabricación de metil-2-pentametilen diamina y metil-3-piperidina a partir de metil-glutaronitrilo puro o en mezcla con otros nitrilos con tasas de transformación en MPMD + MPP elevadas, pudiéndose recuperar estos dos compuestos en métodos posteriores de fabricación de 65 compuestos químicos importantes tales como ß-picolina, como se ha indicado anteriormente.

Para este fin, la invención propone un método de fabricación de metil-2-pentametilen diamina y metil-3-piperidina por hidrogenación de metilglutaronitrilo, caracterizado por que la hidrogenación se realiza en presencia de un catalizador que comprende cobalto, y como elementos dopantes de cromo y de níquel, a una presión absoluta de hidrógeno inferior a 5 MPa, preferentemente, inferior a 4 MPa, de forma ventajosa comprendida entre 1 y 3, 5 MPa.

De acuerdo con otra característica de la invención, la hidrogenación se realiza en presencia de un disolvente elegido entre el grupo que comprende preferentemente alcoholes, agua o una mezcla de los mismos. Del mismo modo es posible usar como disolvente uno de los compuestos resultantes de la reacción de hidrogenación (MPMD y/o MPP) en combinación con agua.

De forma ventajosa, la hidrogenación se realiza en presencia de un compuesto mineral básico fuerte elegido entre el grupo que comprende los hidróxidos alcalinos y el hidróxido de amonio. Preferentemente, el compuesto básico es hidróxido de potasio o amoniaco.

La hidrogenación se puede realizar a una temperatura comprendida entre 60 y 160 ºC, de forma ventajosa entre 80 y 140 ºC.

De acuerdo con una nueva característica de la invención, el catalizador comprende una cantidad de cobalto expresada como Co elemental comprendida entre aproximadamente un 85 % y aproximadamente un 98 % del peso total del catalizador, una cantidad de níquel expresada como Ni elemental comprendida entre aproximadamente un 0, 1 % y aproximadamente un 4 % en peso del catalizador y una cantidad de cromo expresada como Cr elemental comprendida entre aproximadamente un 0, 1 % y de aproximadamente un 4 % en peso del catalizador.

De acuerdo con una característica preferente de la invención, el cobalto presente en el catalizador es un cobalto Raney.

El catalizador de la invención permite obtener una tasa de transformación de MGN en MPMD y MPP muy elevada, cercana a un 100 % y por lo tanto evitar la formación de una cantidad importante de compuestos pesados o con punto de ebullición elevado, tal como se ha obtenido con los catalizadores del estado de la técnica.

Además, de acuerdo con otra ventaja del método de la invención que usa un catalizador de composición en particular, es posible usar un hidrogenador como materia prima, una mezcla de dinitrilos que comprende metilglutaronitrilo, etil-succinonitrilo y adiponitrilo. Esta mezcla de dinitrilos corresponde de forma ventajosa a la fracción de destilación producida en el método de fabricación de adiponitrilo por doble hidrocianación del butadieno, lo que permite separar los dinitrilos ramificados (metil-glutaronitrilo, etilsuccinonitrilo) del adiponitrilo.

Esta mezcla de dinitrilos tiene por lo general la... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Método de fabricación de metil-2-pentametilen diamina y metil-3-piperidina por hidrogenación de metil glutaronitrilo, caracterizado por que la hidrogenación se realiza en presencia de un catalizador que comprende 5 cobalto y, como elementos dopantes, níquel y cromo, a una presión absoluta de hidrógeno inferior a 5 MPa.

2. Método de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que la reacción de hidrogenación se realiza a una presión absoluta de hidrógeno comprendida entre 1 y 3, 5 MPa.

3. Método de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, caracterizado por que la hidrogenación se realiza en presencia de un disolvente elegido entre el grupo que comprende alcoholes, agua o una mezcla de los mismos.

4. Método de acuerdo con la reivindicación 1, 2 o 3, caracterizado por que la hidrogenación se realiza en presencia de un compuesto mineral básico fuerte elegido entre el grupo que comprende hidróxidos alcalinos e hidróxido de 15 amonio.

5. Método de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes caracterizado por que la hidrogenación se realiza a una temperatura comprendida entre 60 y 160 ºC.

6. Método de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que el porcentaje en peso de cobalto en el catalizador, expresado en Co está comprendido entre un 85 % y un 98 % con respecto al peso del catalizador.

7. Método de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que el porcentaje en peso de níquel en el catalizador, expresado en Ni está comprendido entre un 0, 1 % y un 4 % con respecto al peso del catalizador.

8. Método de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que el porcentaje en peso de cromo en el catalizador, expresado en Cr está comprendido entre un 0, 1 % y un 4 % con respecto al peso del 30 catalizador.

9. Método de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que el cobalto presente en el catalizador es un Cobalto Raney.

10. Método de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que en la etapa de hidrogenación se introduce una mezcla de dinitrilos que comprende metil-glutaronitrilo, etil-succinonitrilo y adiponitrilo.

11. Método de acuerdo con la reivindicación 10, caracterizado por que la mezcla de dinitrilos tiene la siguiente 40 composición en peso:

Metil-glutaronitrilo : comprendido entre un 70 % y un 95 % Etil-succinonitrilo : comprendido entre un 5 % y un 30 % Adiponitrilo : comprendido entre un 0 % y un 10 %

12. Método de acuerdo con una de las reivindicaciones 10 a 11, caracterizado por que la mezcla de dinitrilos se enriquece con metil-glutaronitrilo antes de alimentarla a la etapa de hidrogenación.