PROCEDIMIENTO PARA LA OBTENCIÓN DE UNA CETONA.

Procedimiento para la obtención de una cetona, que comprende la conversión de 1,

5,9-ciclododecatrieno con monóxido de dinitrógeno para obtener ciclododeca-4,8-dienona

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/EP2004/010681.

Solicitante: BASF SE.

Nacionalidad solicitante: Alemania.

Dirección: BASF SE101005518PF0054908/GMY 67056 LUDWIGSHAFEN ALEMANIA.

Inventor/es: PINKOS, ROLF, PREISS, THOMAS, GENGER,THOMAS, TELES,JOAQUIM,H, ROSSLER,BEATRICE.

Fecha de Publicación: .

Fecha Solicitud PCT: 23 de Septiembre de 2004.

Fecha Concesión Europea: 28 de Julio de 2010.

Clasificación Internacional de Patentes:

  • C07C45/28 SECCION C — QUIMICA; METALURGIA.C07 QUIMICA ORGANICA.C07C COMPUESTOS ACICLICOS O CARBOCICLICOS (compuestos macromoleculares C08; producción de compuestos orgánicos por electrolisis   o electroforesis C25B 3/00, C25B 7/00). › C07C 45/00 Preparación de compuestos que tienen grupos C = O unidos únicamente a átomos de carbono o hidrógeno; Preparación de los quelatos de estos compuestos. › de restos — CH x -.
  • C07C45/62 C07C 45/00 […] › por hidrogenación de enlaces dobles o triples carbono-carbono.

Clasificación PCT:

  • C07C45/27 C07C 45/00 […] › por oxidación.

Clasificación antigua:

  • C07C45/27 C07C 45/00 […] › por oxidación.

Países PCT: Austria, Bélgica, Suiza, Alemania, Dinamarca, España, Francia, Reino Unido, Grecia, Italia, Liechtensein, Luxemburgo, Países Bajos, Suecia, Mónaco, Portugal, Irlanda, Eslovenia, Finlandia, Rumania, Chipre.


Fragmento de la descripción:

La presente invención comprende un procedimiento para la obtención de una cetona, en donde el 1,5,9-ciclododecatrieno es oxidado por una conversión con monóxido de dinitrógeno, para obtener ciclododecadienona. Acorde a un modo de ejecución preferido, en un paso siguiente, la ciclododeca-4,8-dienona se hidrogena hasta obtener ciclododecanona.

La ciclododecanona es un producto intermedio importante para la 10 fabricación de, por ejemplo, lactama laúrica, ácido dodecandicarboxílico y las poliamidas derivadas, por ejemplo, Nylon 12 o Nylon 6.12.

La ciclododecanona se obtiene, acorde al procedimiento técnico usual, por oxidación por aire de ciclododecano en presencia de un ácido bórico para obtener borato de ciclododecilo, hidrólisis del borato para obtener ciclododecanol y, posteriormente, deshidrogenación del ciclododecanol. El ciclododecano mismo es obtenido, además, mediante la hidrogenación completa de ciclododecatrieno (CDT). Una descripción de dicho procedimiento técnico para la síntesis de ciclododecanona se encuentra, entre otros, en T. Schiffer, G. Oenbrink, "Cyclododecanol, Cyclododecanon and Laurolactam" (Ciclododecanol, Ciclododecanona y lactama

20 láurica) en Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry (Enciclopedia Ullman de química industrial), 6ª edición, 2000, edición electrónica, Wiley VCH. El procedimiento técnico mencionado presenta, a su vez, una serie de desventajas. Por un lado, la oxidación de ciclododecano con oxígeno sólo garantiza una selectividad aceptable en el caso de conversiones reducidas. Inclusive agregando ácido bórico, que protege al ciclododecanol obtenido en forma de éster de ácido bórico de una oxidación posterior, la conversión de ciclododecano no debe superar el 30 %. Tras la oxidación, los ésteres de ácido bórico deben ser hidrolizados en otro paso separado, y tanto el ácido bórico como así también el ciclododecano no convertido deben ser reconducidos a la oxidación. También se generan desechos que contienen boro, difíciles de eliminar. Como productos principales se forman, a su vez, ciclododecanol y ciclododecanona en una relación de 10:1.

- 2Por otro lado, la mezcla obtenida de ciclododecanol y ciclododecanona se deben separar por destilación y el ciclododecanol sebe ser convertido por deshidrogenación en ciclododecanona. Esta deshidrogenación es endotérmica y su conversión también es sólo parcial. El ciclododecanol no convertido debe ser 5 separado por destilación y reconducido al procedimiento. Como consecuencia de la conversión no completa, el procedimiento convencional presenta múltiples flujos de retorno y una serie de separaciones costosas por destilación. Un objeto que subyace a la presente invención, era presentar un 10 procedimiento novedoso para la obtención de ciclododecanona que no presentar las desventajas del procedimiento conocido en el estado actual de la técnica. Este objeto se logra, acorde a la invención, gracias a un procedimiento para la obtención de ciclododecanona en el cual la ciclododecanona se obtiene por hidrogenación de ciclododeca-4,8-dienona, acorde a la reivindicación 9. 15 En el marco de la solución acorde a la presente invención, se presentaba el siguiente problema: de qué manera obtener en forma sencilla y efectiva la ciclododeca-4,8-dienona utilizada como educto de la hidrogenación. Este problema se resuelve, acorde a la invención, mediante un procedimiento en el cual el 1,5,9-ciclododecatrieno es oxidado en una conversión de 20 un solo paso con monóxido de dinitrógeno, para obtener ciclododeca-4,8-dienona. La oxidación de un compuesto olefínico para obtener un aldehído o una cetona mediante monóxido de dinitrógeno se describe, por ejemplo, en la memoria GB 649 680 o en su equivalente US 2 636 898. Sin embargo, en ellas sólo se describen como compuestos cíclicos olefínicos el ciclopenteno, ciclohexeno, 25 cicloocteno y ciclooctatetraeno. Los compuestos cíclicos con más de 8 átomos de C o compuestos cíclicos con 3 dobles enlaces C-C no se describen en ellas. En los nuevos artículos científicos de G. L. Panov et al., "Non-Catalytic Liquid Phase Oxidation of Alkenes with Nitrous Oxide. 1. Oxidation of Cyclohexene to Cyclohexanone" (Oxidación no catalítica en fase líquida de alquenos con óxido de 30 nitrógeno. Oxidación de de ciclohexeno en ciclohexanona), React. Kinet. Catal. Lett. Vol. 76, no 2 (2002) pág. 401-405, y K. A. Dubkov et al., "Non-Catalytic Liquid Phase Oxidation of Alkenes with Nitrous Oxide. 2. Oxidation of Cyclohexene to

Cyclohexanone" (Oxidación no catalítica en fase líquida de alquenos con óxido de nitrógeno. Oxidación de de ciclopenteno en ciclopentanona), React. Kinet. Catal. Lett. Vol. 77, no 1 (2002) pág. 197-205 también se describen oxidaciones de compuestos olefínicos con monóxido de dinitrógeno. Sin embargo, dichas publicaciones se limitan exclusivamente a ciclopenteno y ciclohexeno.

El artículo científico "Liquid Phase Oxidation of Alkenes with Nitrous Oxide to Carbonyl Compounds" (Oxidación no catalítica en fase líquida de alquenos con óxido de nitrógeno. Oxidación de de compuestos carbonilo) de E. V. Starokon et al. en Adv. Synth. Catal. 2004, 346, 268 -274 comprende un estudio mecánico de la

10 oxidación de alquenos con monóxido de dinitrógeno en fase líquida. La obtención de ciclododeca-4,8-dienona a partir de 1,5,9ciclododecatrieno sólo era posible, hasta ahora, mediante una síntesis con dos pasos, en la cual en un primer paso se epoxidaba 1,5,9-ciclododecatrieno en 1,2epoxiciclododeca-5,9-dieno y en un segundo paso, el epóxido se reagrupa catalíticamente en ciclododeca-4,8-dienona. Dicho procedimiento se describe, por ejemplo, en las memorias US 3 063 986 y GB 876531. Dicho procedimiento convencional presenta dos desventajas decisivas: Por un lado es difícil lograr una mono-epoxidación selectiva. Por otro lado, el procedimiento requiere necesariamente de dos pasos.

20 La memoria EP 1 035 119 A1 publica un procedimiento para la obtención de epoxiciclododecadieno. Se describe un procedimiento para la obtención de 1,2epoxiciclododecadieno mediante la conversión de 1,5,9-ciclododecatrieno con peróxido de hidrógeno en presencia de ácidos carboxílicos. La memoria EP 1 170 291 A1 presenta un procedimiento para la epoxidación de ciclododecatrieno a través de la conversión con peróxido de hidrógeno en presencia de catalizadores. Los catalizadores comprenden un compuesto de wolframio y ácidos minerales.

L. I. Zakharkin et al. en el Journal of Organic Chemistry of the USSR, tomo 26, no. 7, 1990, pág. 1291-1294 publica un procedimiento de isomerización de epoxiciclododecadienos en las cetonas correspondientes. También se describe la síntesis del epóxido a través de la epoxidación de ciclododecatrieno con hidroperóxidos. El reagrupamiento se lleva a cabo en presencia de un catalizador.

JP 2001302570 (Patent Abstracts) publica un procedimiento para la obtención de ciclododecanona y ciclododecanol a través de la hidrogenación de 1,2epoxiciclododecadieno. En él, primero se lleva a cabo una hidrogenación de 1,2epoxi-5,9-ciclododecadieno en presencia de un catalizador y, posteriormente, un

5 reagrupamiento del epóxido en cetona.

A diferencia de ello, el modo de ejecución preferido en el procedimiento acorde a la invención, brinda la posibilidad de que, en un sólo paso de procedimiento y con una elevada selectividad, partiendo de 1,5,9-ciclododecatrieno se obtenga ciclododeca-4,8-dienona.

10 El procedimiento total acorde a la invención, para la obtención de ciclododecanona comprende, correspondientemente, dos pasos, en donde, en un primer paso, se convierte 1,5,9-ciclododecatrieno con monóxido de dinitrógeno, obteniendo ciclododeca-4,8-dienona y, en un segundo paso, la ciclododeca-4,8dienona se hidrogena obteniendo ciclododecanona.

15 A diferencia del procedimiento usual descrito, que necesariamente comprende los siguientes cuatro pasos: -hidrogenación completa de 1,5,9-ciclododecatrieno en ciclododecano; -oxidación por aire del ciclododecano en borato de ciclododecilo y en presencia de ácido bórico; -hidrólisis del borato en ciclododecanol; -deshidrogenación del ciclododecanol hasta obtener ciclododecanona, el procedimiento acorde a la invención para la obtención de ciclododecanona se caracteriza, entre otros, porque partiendo del mismo educto, 1,5,9-ciclododecatrieno, se puede obtener el producto

25 ciclododecanona prescindiendo de dos pasos de reacción, reduciendo a la mitad la cantidad de pasos de reacción. La presente...

 


Reivindicaciones:

1. Procedimiento para la obtención de una cetona, que comprende la conversión de 1,5,9-ciclododecatrieno con monóxido de dinitrógeno para obtener ciclododeca-4,8-dienona.

2. Procedimiento acorde a la reivindicación 1, caracterizado porque, como fuente de monóxido de dinitrógeno, se puede utilizar, al menos, un gas de escape de, al menos, un procedimiento industrial, que contiene monóxido de dinitrógeno.

3. Procedimiento acorde a la reivindicación 2, caracterizado porque la fuente de monóxido de dinitrógeno es el gas de escape de una planta de ácido adipínico y/o una planta de ácido dodecanodioico y/o una planta de hidroxilamina y/o una planta de ácido nítrico accionada con el gas de escape de una planta de ácido adipínico y/o una planta de ácido dodecanodioico y/o una planta de hidroxilamina.

4. Procedimiento acorde a una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque el 1,5,9-ciclododecatrieno es convertido con una mezcla de gas que contiene 20 a 99,9 % en peso de monóxido de dinitrógeno, en relación al peso total de la mezcla de gas.

5. Procedimiento acorde a las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque el monóxido de dinitrógeno o la mezcla de gas que contiene monóxido de dinitrógeno se utiliza en forma líquida.

6. Procedimiento acorde a una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque la conversión se lleva a cabo a una temperatura en el rango de entre 140 a 350 °C y a una presión de 1 a 1000 bar.

7. Procedimiento acorde a una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque, con una selectividad, en relación a la ciclododeca-4,8-dienona, de, al menos, 90 %, la reacción presenta una conversión de 1,5,9-ciclododecatrieno en el rango de 1 a 80 %.

8. Procedimiento acorde a las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque como 1,5,9-ciclododecatrieno se utiliza cis,trans,trans-1,5,9-ciclododecatrieno y se convierte con monóxido de dinitrógeno hasta obtener ciclododeca-4,8-dienona.

30 9. Procedimiento para la obtención de ciclododecanona, acorde a la reivindicación 1, que comprende los pasos (I) y (II)

(I) la conversión de 1,5,9-ciclododecatrieno con monóxido de dinitrógeno para obtener ciclododeca-4,8-dienona;

(II) hidrogenación de la ciclododeca-4,8-dienona obtenida acorde a (I) para obtener ciclododecanona.

5 10. Procedimiento acorde a la reivindicación 9, caracterizado porque, como fuente de monóxido de dinitrógeno se utiliza, al menos, un gas de escape de, al menos, un procedimiento industrial, que contiene monóxido de dinitrógeno.

11. Procedimiento acorde a la reivindicación 10, caracterizado porque la fuente de monóxido de dinitrógeno es el gas de escape de una planta de ácido adipínico y/o una planta de ácido dodecanodioico y/o una planta de hidroxilamina y/o una planta de ácido nítrico accionada con el gas de escape de una planta de ácido adipínico y/o una planta de ácido dodecanodioico y/o una planta de hidroxilamina.

12. Procedimiento acorde a una de las reivindicaciones 9 a 11, caracterizado porque el 1,5,9-ciclododecatrieno es convertido con una mezcla de gas que contiene 20 a 99,9 % en peso de monóxido de dinitrógeno, en relación al peso total de la mezcla de gas.

13. Procedimiento acorde a las reivindicaciones 9 a 12, caracterizado porque el monóxido de dinitrógeno, o la mezcla de gas que contiene monóxido de dinitrógeno, se utiliza en forma líquida.

14. Procedimiento acorde a una de las reivindicaciones 9 a 13, caracterizado porque la conversión acorde a (I) se lleva a cabo a una temperatura en el rango de entre 140 a 350 °C y a una presión de 1 a 1000 bar.

15. Procedimiento acorde a una de las reivindicaciones 9 a 14, caracterizado porque con una selectividad, en relación a la ciclododeca-4,8dienona, de, al menos, 90 %, la reacción acorde a (I) presenta una conversión de 1,5,9-ciclododecatrieno en el rango de 1 a 80 %.

16. Procedimiento acorde a las reivindicaciones 9 a 15, caracterizado porque como 1,5,9-ciclododecatrieno se utiliza cis,trans,trans-1,5,9ciclododecatrieno y, acorde a (I), se convierte con monóxido de dinitrógeno hasta obtener ciclododeca-4,8-dienona.

17. Procedimiento acorde a una de las reivindicaciones 9 a 16, caracterizado porque la hidrogenación acorde a (II) se lleva a cabo en presencia de

- 34 un catalizador de hidrogenación heterogéneo a una temperatura en el rango de entre 0 a 250 °C y a una presión de 1 a 325 bar.


 

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