Métodos y dispositivos para la producción de disoluciones acuosas de cianopiridinas.

Método para la producción de una cianopiridina, en el que:

(A) se produce un producto de reacción gaseoso que comprende la cianopiridina en un reactor (1),

(B) se extingue el producto de reacción gaseoso con agua en una columna (2) y se obtiene una fase gaseosa, en laque al menos una parte de la cianopiridina está agotada,

(C) se transfiere la fase gaseosa a un condensador (7), en el que se obtiene un condensado, y en la fase gaseosa almenos una parte del agua está agotada,

(D) se hace pasar la fase gaseosa del condensador (7) a través de al menos un intercambiador (9) de calor.

Métodos y dispositivos para la producción de disoluciones acuosas de cianopiridinas La invención se refiere a métodos y dispositivos para la producción de cianopiridinas a partir de alquilpiridinas.

Antecedentes de la invención Las cianopiridinas son materiales de partida importantes para la producción de productos intermedios farmacéuticos y de otros compuestos. La 3-metilpiridina (3-picolina) es un producto intermedio en la producción industrial de nicotinamida y ácido nicotínico, que es una vitamina esencial del complejo de vitamina B (vitamina B3) .

En la técnica se conocen métodos para la producción de cianopiridinas a partir de metilpiridinas. Comúnmente, se oxidan las cianopiridinas en presencia de un catalizador con amoníaco y oxígeno. El procedimiento se denomina “amoxidación” o “amonólisis oxidativa”. Se conocen diversos catalizadores, que comprenden combinaciones específicas de componentes catalíticos, que pueden estar recubriendo materiales portadores.

El documento WO 03/022819 da a conocer métodos para la producción de nitrilos heteroaromáticos mediante amoxidación de las correspondientes piridinas sustituidas con alquilo. Los métodos y catalizadores para amonólisis oxidativa de alquilpiridinas también se dan a conocer en el documento WO 95/32055.

Tras la reacción de amoxidación, se obtiene una mezcla gaseosa, que comprende cianopiridina, amoníaco, metilpiridinas residuales, productos secundarios tales como piridina y gases de la corriente de reacción, tales como oxígeno, nitrógeno, dióxido de carbono y agua. Por lo tanto, es necesario aislar la cianopiridina de esta mezcla. En la técnica se conocen diversos métodos para separar el producto de los otros componentes.

En la técnica se conocen métodos para aislar la cianopiridina, en los que la cianopiridina se extingue o se extrae con un disolvente orgánico.

El documento US 2.861.999 da a conocer un método para obtener cianopiridina a partir de un producto de reacción, en el que se hace pasar el producto de reacción a través de un condensador enfriado con agua, una trampa de hielo seco y un filtro de lana de vidrio y se extrae en un recolector usando un solvente inerte tal como benceno. La extracción con benceno como agente de extinción también se da a conocer en el documento US 3.929.811. Sin embargo, el uso de agentes de extinción orgánicos es desventajoso, debido a que disolventes orgánicos tales como el benceno son relativamente costosos, tóxicos e inflamables a temperaturas elevadas. Además, los métodos de extinción son a menudo complicados y requieren de una gran cantidad de etapas en el procedimiento.

Con el fin de superar los problemas asociados con la extinción con disolventes orgánicos, se han desarrollado métodos en la técnica en los que no es necesario el uso de un disolvente orgánico. El documento CN 101045706 A da a conocer un método en el que el producto gaseoso obtenido a partir de la reacción de amoxidación se pone en contacto con una disolución acuosa circulante en dos torres de absorción, con el fin de obtener una disolución acuosa de 3-cianopiridina. Ya que la cianopiridina se hidrolizada hasta ácido nicotínico a elevadas temperaturas y a una concentración alta, es necesario controlar la concentración de 3-cianopiridina en las torres de absorción y en el producto por debajo del 10% en peso. Además, es necesario controlar la temperatura de la disolución acuosa circulante, y por lo tanto la temperatura en las dos torres absorbentes, por debajo de 50ºC, preferiblemente entre 15 y 30ºC. Cuando se escoge una concentración y temperatura tan bajas, se recupera más del 95% del producto. Sin embargo, la concentración del producto en la disolución final es relativamente baja y sería deseable obtener el producto con una concentración más alta. Además, la pérdida del 5% de cianopiridina por hidrólisis es aún relativamente alta. El producto gaseoso, del que se separó la cianopiridina, no se reutiliza en el procedimiento y el procedimiento requiere de al menos dos torres de absorción. Por razones de eficacia y también por razones ambientales, sería deseable hacer uso adicional del producto gaseoso.

En general, el manejo de la fase gaseosa obtenida en la producción de cianopiridinas es problemática, debido a que tienden a acumularse depósito sólidos en los dispositivos. Por tanto, especialmente la reutilización de tales fases gaseosas después del agotamiento de las cianopiridinas es problemática. Después de la formación de depósitos en las tuberías y en otras partes de la planta de procesamiento, se puede reducir la transferencia de gases. La uniformidad del procedimiento no puede mantenerse y se disminuye la eficacia. Los dispositivos tienen que limpiarse de manera que se pierde tiempo y eficacia, durante lo cual el procedimiento debe ser interrumpido.

Problema fundamental de la invención El problema fundamental de la invención es proporcionar un método para la preparación de cianopiridinas, que supere las desventajas mencionadas anteriormente.

Específicamente, el problema fundamental de la invención es el de proporcionar un método mejorado para la preparación de cianopiridinas, en el que se separan las cianopiridinas de una mezcla gaseosa en una forma eficiente. El procedimiento será aplicable con agua y un solvente. El procedimiento no se verá afectado negativamente por depósitos en el dispositivo. Por tanto, no será necesario, o al menos solo en raras ocasiones, interrumpir el procedimiento para eliminar depósitos.

Otro problema fundamental de la invención es proporcionar un método para la preparación de cianopiridinas, que puede llevarse a cabo en un procedimiento circular y cerrado. Específicamente, al menos una parte de la fase gaseosa y de la fase acuosa debe reutilizarse en el procedimiento y circular.

La invención proporcionará un procedimiento y un dispositivo relativamente sencillos para la preparación de cianopiridinas a partir de una mezcla gaseosa. El procedimiento y el dispositivo permitirán la purificación de cianopiridinas con un bajo nivel de productos residuales y por lo tanto de una manera ambientalmente aceptable. Las cianopiridinas se obtendrán con alto rendimiento. La hidrólisis de la cianopiridina durante el procedimiento se mantendrá en un nivel bajo.

Descripción de la invención Sorprendentemente, el problema fundamental de la invención se resuelve mediante los métodos y dispositivos según las reivindicaciones. Además, se describen realizaciones de la invención a lo largo de toda la descripción.

El objetivo de la invención es un método para la producción de una cianopiridina, en el que:

(A) se produce un producto de reacción gaseoso que contiene la cianopiridina en un reactor,

(B) se extingue el producto de reacción gaseoso con agua en una columna y se obtiene una fase gaseosa, en la que al menos una parte de la cianopiridina está agotada,

(C) se transfiere la fase gaseosa a un condensador, en el que se obtiene un condensado, y en la fase gaseosa al menos una parte del agua está agotada,

(D) la fase gaseosa del condensador se hace pasar a través de al menos un intercambiador de calor.

Sin limitarse a ninguna teoría particular, se asume que el problema de depósitos sólidos observado está al menos en parte relacionado con la formación de una niebla durante el enfriamiento y la extinción de una fase gaseosa, que contiene componentes condensables. Una niebla consiste en gotas de líquido muy pequeñas, que resultan de la condensación y de la etapa de extinción. Tales gotas pequeñas difícilmente pueden separarse de la fase gaseosa por medio de fuerzas gravitacionales e inerciales. Por lo tanto, la corriente gaseosa transporta las gotas desde los dispositivos de extinción y condensación hasta las tuberías y equipos posteriores. Las gotas consisten en componentes condensables tales como agua, cianopiridina, amoníaco y otros. Ésta es una composición ideal para la formación de nicotinamida y ácido nicotínico. Si las gotas se ponen en contacto con las paredes de las tuberías y de los equipos y la saturación de agua de la fase gaseosa circundante disminuye debido a un cambio de temperatura y/o de presión, se evaporará el agua. Como resultado, la nicotinamida y el ácido nicotínico, que no son volátiles, permanecen como depósitos sólidos sobre las paredes de las tuberías y de los equipos. Después de la formación de los depósitos en las tuberías y en otras partes de la planta de procesamiento, puede reducirse la transferencia de gases. No puede mantenerse la uniformidad del procedimiento y disminuye la eficacia. Se deben limpiar los dispositivos de manera que se consume tiempo... [Seguir leyendo]

1. Método para la producción de una cianopiridina, en el que:

(A) se produce un producto de reacción gaseoso que comprende la cianopiridina en un reactor (1) ,

(B) se extingue el producto de reacción gaseoso con agua en una columna (2) y se obtiene una fase gaseosa, en la que al menos una parte de la cianopiridina está agotada,

(C) se transfiere la fase gaseosa a un condensador (7) , en el que se obtiene un condensado, y en la fase gaseosa al menos una parte del agua está agotada,

(D) se hace pasar la fase gaseosa del condensador (7) a través de al menos un intercambiador (9) de calor.

2. Método según la reivindicación 1, en el que en la etapa (D) al menos un intercambiador (9) de calor tiene una temperatura de entre 80ºC y 350ºC.

3. Método según al menos una de las reivindicaciones anteriores, en el que la cantidad de condensado sólido que se acumula en al menos un intercambiador (9) de calor se monitoriza y el al menos un intercambiador (9) de calor se lava, cuando se ha acumulado una cantidad predeterminada de sólido.

4. Método según la reivindicación 3, en el que el lavado se lleva a cabo con agua, o con una disolución acuosa obtenida durante el procedimiento.

5. Método según al menos una de las reivindicaciones anteriores, en el que la fase acuosa se transfiere desde el condensador (7) hasta el al menos un intercambiador (9) de calor en menos de un minuto.

6. Método según al menos una de las reivindicaciones anteriores, en el que en la etapa (D) se hace pasar la fase gaseosa a través de al menos dos intercambiadores de calor, que están dispuestos en paralelo.

7. Método según las reivindicaciones 3 y 6, en el que durante el lavado de al menos un intercambiador (9a) de calor, al menos un intercambiador (9b) de calor no se lava.

8. Método según al menos una de las reivindicaciones anteriores, en el que el condensado obtenido en la etapa (C) se alimenta dentro de la columna (2) y/o en el que al menos una parte de la fase gaseosa, que se hizo pasar por el al menos un intercambiador (9) de calor en la etapa (D) , se alimenta dentro del reactor (1) .

9. Método según al menos una de las reivindicaciones anteriores, en el que en el reactor (1) se lleva a cabo una amonólisis oxidativa de una alquilpiridina.

10. Método según al menos una de las reivindicaciones anteriores, en el que la alquilpiridina es 3-metilpiridina y la cianopiridina es 3-cianopiridina.

11. Método según al menos una de las reivindicaciones anteriores, en el que la etapa (B) comprende:

(a) proporcionar una columna (2) que comprende una sección (3) absorbente y una sección (4) de separación, estando posicionada la sección absorbente por encima de la sección de separación, de tal manera que el líquido que pasa por la sección (3) absorbente entra a la sección (4) de separación,

(b) alimentar un producto de reacción gaseoso que comprende la cianopiridina dentro de la columna (2) ,

(c) poner en contacto la fase gaseosa con una disolución acuosa en la sección (3) absorbente, de tal manera que al menos una parte de la cianopiridina se disuelve en la disolución acuosa,

(d) someter a separación la disolución acuosa obtenida a partir de la sección (3) absorbente en la etapa (c) con un gas de separación en la sección (4) de separación, y

(e) eluir la disolución acuosa de la parte inferior de la columna (2) .

12. Método según la reivindicación 11, en el que el procedimiento es un procedimiento cerrado, en el que la fase acuosa, que no se eluye de la columna (2) en la etapa (e) , se somete a reflujo, y/o en el que al menos una parte de la fase gaseosa, preferiblemente más del 50% en volumen, se somete a reflujo.

13. Dispositivo para la producción de una cianopiridina, que comprende:

(i) un reactor (1) para producir un producto de reacción gaseoso que comprende una cianopiridina,

(ii) una columna (2) para extinguir el producto de reacción gaseoso con agua, de tal manera que se obtiene una fase gaseosa, en la que al menos una parte de la cianopiridina está agotada,

(iii) un condensador para agotar la fase gaseosa obtenida a partir de la columna (2) de al menos una parte del agua, en el que se obtiene un condensado, y

(iv) al menos un intercambiador (9) de calor, a través del cual se hace pasar la fase gaseosa obtenida a partir del condensador.

14. Dispositivo según la reivindicación 13, en el que la columna (2) comprende: 10 una sección (3) absorbente y una sección (4) de separación, estando posicionada la sección (3) absorbente por

encima de la sección (4) de separación, de tal manera que el líquido que se hizo pasar por la sección (3) absorbente entra a la sección (4) de separación, medios para alimentar el producto de reacción gaseoso que contiene la cianopiridina dentro de la columna (2) , estando adaptada la sección (3) absorbente para poner en contacto la fase gaseosa con una disolución acuosa, de

tal manera que al menos una parte de la cianopiridina se disuelve en la disolución acuosa,

estando adaptada la sección (4) de separación para someter a separación la disolución acuosa obtenida de la sección (3) absorbente con un gas de separación, y medios (11, 14) en la parte inferior de la columna (2) para eluir la disolución acuosa.

15. Dispositivo según la reivindicación 13 ó 14, en el que el condensador (7) incluye medios (16) para alimentar el

condensado acuoso desde el condensador (7) dentro de la sección (3) absorbente de la columna (2) y/o medios (20, 25) para transferir la fase gaseosa, que se hizo pasar por el al menos un intercambiador (9) de calor dentro del reactor (1) .