Procedimiento para la síntesis de N,N-dimetil-1,3-diaminopropanos (DMAPA).

Procedimiento para la obtención a escala industrial de una diamina partiendo de un correspondiente alquenilnitrilo,

que contiene al menos un doble enlace C-C, que comprende los pasos

(a) reacción de alquenilnitrilo en un primer reactor con una correspondiente monoamina bajo adición exotérmica de monoamina a al menos un doble enlace para dar un aminoalquilnitrilo, disponiéndose la monoamina, así como agua, y añadiéndose el alquenilnitrilo;

(b) evaporación de alquenilnitrilo no transformado y monoamina para la concentración del producto de aminoalquilnitrilo en la cola del primer reactor;

(c) transformación del producto de cola de aminoalquilnitrilo del paso (b) en un segundo reactor;

(d) hidrogenado catalítico discontinuo del aminoalquilnitrilo transformado en el paso (c) para dar la diamina en el segundo reactor, disponiéndose para cada carga un catalizador apropiado para el hidrogenado de nitrilos para dar aminas, así como agua, la diamina deseada y una base, alimentándose el segundo reactor con hidrógeno, y añadiéndose con dosificación el aminoalquilnitrilo transformado en el paso (c); y

(e) obtención de la diamina, y en caso dado repetición de los pasos (a) a (e).

Procedimiento para la síntesis de N, N-dimetil-1, 3-diaminopropanos (DMAPA)

La presente invención se refiere a dispositivos y a procedimientos para la obtención a gran escala de una diamina partiendo de un correspondiente alquenilnitrilo, que contiene al menos un doble enlace C-C, así como al empleo de los dispositivos.

Diaminas constituyen un importante grupo químico que se emplea del modo más diverso como substancias de partida, productos intermedios o finales. A modo de ejemplo, diaminas son componentes importantes en la síntesis de poliamida y otras reacciones de policondensación.

En especial 3-dimetilaminopropilamina (DMAPA, N, N-dimetil-1, 3-diaminopropano) constituye un importante producto intermedio para la producción técnica, a modo de ejemplo, de jabones engrasantes. DMAPA sirve además como producto de partida para la obtención de agentes de coagulación, y presentará incluso propiedades anticorrosivas.

Frecuentemente se obtienen diaminas, al igual que sus análogos de amina, mediante reducción de nitrilos. Esta reacción es especialmente ventajosa si se deben obtener aminas primarias.

A modo de ejemplo la WO-A 2004/060853, así como la WO-A 2004/060039 y la US4172091, describen el hidrogenado catalítico de 3-dimetilaminopropionitrilo (DMAPN) para dar DMAPA.

La EP-A 0913388 describe el hidrogenado de nitrilos para la obtención de aminas con ayuda de un catalizador de cobalto.

A pesar de los métodos descritos para la reducción de nitrilos para dar aminas o diaminas, no se sabe como se puede poner a disposición un correspondiente nitrilo.

Por lo tanto, existía la necesidad de poner a disposición un procedimiento integral que fuera apto para generar diaminas de modo especialmente eficiente, partiendo de eductos relativamente simples.

En este caso son significativos en especial procedimientos que se emplean a escala industrial, ya que frecuentemente una ampliación simple de ensayos de laboratorio por encima de la escala técnica no conduce a resultados deseados.

Por consiguiente, una tarea de la presente invención consiste en poner a disposición un procedimiento a escala industrial, que permitiera la obtención de diaminas de modo especialmente eficiente.

El problema se soluciona mediante un procedimiento para la obtención a escala industrial de una diamina partiendo de un correspondiente alquenilnitrilo, que contiene al menos un doble enlace C-C, que comprende los pasos

(a) reacción de alquenilnitrilo en un primer reactor con una correspondiente monoamina bajo adición exotérmica de monoamina a al menos un doble enlace para dar un aminoalquilnitrilo, disponiéndose la monoamina, así como agua, y añadiéndose el alquenilnitrilo;

(b) evaporación de alquenilnitrilo no transformado y monoamina para la concentración del producto de aminoalquilnitrilo en la cola del primer reactor;

(c) transformación del producto de cola de aminoalquilnitrilo del paso (b) en un segundo reactor;

(d) hidrogenado catalítico discontinuo del aminoalquilnitrilo transformado en el paso (c) para dar la diamina en el segundo reactor, disponiéndose para cada carga un catalizador apropiado para el hidrogenado de nitrilos para dar aminas, así como agua, la diamina deseada y una base, alimentándose el segundo reactor con hidrógeno, y añadiéndose con dosificación el aminoalquilnitrilo transformado en el paso (c) ; y

(e) obtención de la diamina, y en caso dado repetición de los pasos (a) a (e) .

Esto es, se ha mostrado que un procedimiento a gran escala, basado en los pasos de procedimiento citados anteriormente, se puede emplear de modo especialmente eficiente respecto a rendimiento, selectividad, balance de energía, balance económico, así como bajo aspectos económicos, y otros parámetros importantes.

El procedimiento está motivado por una síntesis de dos etapas de una diamina. En el primer paso se hace reaccionar un alquenilnitrilo, que contiene al menos un doble enlace C-C, con una monoamina primaria o

secundaria, de modo que la amina se adiciona al doble enlace C-C. El aminoalquilnitrilo obtenido a partir de esta reacción se reduce en un paso adicional para dar la diamina deseada con ayuda de hidrógeno.

En el ámbito de la presente invención, los conceptos "alquenilnitrilo correspondiente", así como "monoamina correspondiente", significan que éstos se seleccionan de modo que según los dos pasos de síntesis descritos anteriormente se obtiene la diamina con la fórmula estructural deseada.

A modo de ejemplo, si en el caso de alquenilnitrilo se trata de nitrilo de ácido acrílico (ACN) , y en el caso de la monoamina se trata de dimetilamina (DMA) , en primer lugar se efectúa una reacción de eductos para dar 3dimetilaminopropionitrilo (DMAPN) . El subsiguiente hidrogenado proporciona 3-dimetilaminopropilamina (DMAPA) . Dicho de otro modo, para el caso en que se desee DMAPA, es claramente evidente que el correspondiente alquenilnitrilo debe ser ACN, y la correspondiente monoamina debe ser DMA.

El alquenilnitrilo es preferentemente un alqueno con 2 a 4 átomos de carbono, que puede ser de cadena lineal o ramificado, en el que un átomo de hidrógeno puede estar substituido por el grupo ciano.

El concepto alqueno con 2 a 4 átomos de carbono significa un alqueno con dos a cuatro átomos de carbono, que contiene al menos un doble enlace C-C. De modo preferente está presente un doble enlace C-C exactamente en posición a, º respecto al grupo ciano. Son ejemplos de alquenos con 2 a 4 átomos de carbono eteno, propeno, 1buteno, 2-buteno, 2-metilpropeno.

Son ejemplos de nitrilos acrilonitrilo, nitrilo de ácido but-2-enoico, nitrilo de ácido metacrílico, nitrilo de ácido pent-2enoico, nitrilo de ácido 2-etilacrílico, nitrilo de ácido 2-metilbut-2-enoico, así como nitrilo de ácido 3-metilbut-2-enoico.

Es preferente ACN.

En el caso de la monoamina se trata preferentemente de una amina primaria o secundaria de la fórmula general R1R2NH, en la que R1, R2, independientemente entre sí, son H o alquilo con 1 a 4 átomos de carbono, con la condición de que al menos un resto R1, R2 no sea hidrógeno.

Alquilo con 1 a 4 átomos de carbono significa metilo, etilo, n-propilo, i-propilo, 1-n-butilo, 2-n-butilo, i-butilo, t-butilo.

Es preferente DMA.

En tanto en el caso de alquenilnitrilo se trate de ACN, y en el caso de la monoamina se trate de dimetilamina, como diamina deseada resulta DMAPA, que es preferente.

En el ámbito de la presente invención, el concepto "obtención a escala industrial" significa que en la reacción de alquenilnitrilo, así como en el hidrogenado de aminoalquilnitrilo, se emplea por reacción una cantidad mínima en el orden de magnitud de 100 kg, preferentemente 1 t.

El paso (a) del procedimiento según la invención se refiere a la reacción de alquenilnitrilo en un primer reactor con una correspondiente monoamina bajo adición exotérmica de monoamina a al menos un doble enlace para dar un aminoalquilnitrilo, disponiéndose la monoamina, así como agua, y alimentándose el alquenilnitrilo.

La reacción se desarrolla preferentemente en una columna de burbujas.

Además es preferente que la monoamina se disponga en exceso estequiométrico, también tras adición completa. Ya que la monoamina se dispone y el alquenilnitrilo se añade a la mezcla de reacción, esto es válido igualmente para el tiempo de adición de alquenilnitrilo. De este modo se puede garantizar que se inhiba en lo posible la polimerización de alquenilnitrilo. El exceso de monoamina respecto a alquenilnitrilo asciende preferentemente al menos a un 1 % en moles, de modo más preferente al menos un 2, 5 % en moles, además de modo más preferente al menos un 5 % en moles, y de modo especialmente preferente al menos un 10 % en moles.

La reacción en el paso (a) se puede efectuar bajo calor de ebullición y bajo recirculación de monoamina. Mediante las burbujas de gas ascendentes en el primer reactor se puede efectuar un mejor entremezclado de la mezcla de reacción, y la descarga de calor se puede efectuar de modo especialmente económico.

Para la reacción en el paso (a) del procedimiento según la invención se dispone agua, además de la monoamina, que constituye el educto. En este caso se emplea preferentemente, referido a la monoamina, a lo sumo un 20 % en moles, de modo más preferente a... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento para la obtención a escala industrial de una diamina partiendo de un correspondiente alquenilnitrilo, que contiene al menos un doble enlace C-C, que comprende los pasos (a) reacción de alquenilnitrilo en un primer reactor con una correspondiente monoamina bajo adición exotérmica de monoamina a al menos un doble enlace para dar un aminoalquilnitrilo, disponiéndose la monoamina, así como agua, y añadiéndose el alquenilnitrilo;

(b) evaporación de alquenilnitrilo no transformado y monoamina para la concentración del producto de aminoalquilnitrilo en la cola del primer reactor;

(c) transformación del producto de cola de aminoalquilnitrilo del paso (b) en un segundo reactor;

(d) hidrogenado catalítico discontinuo del aminoalquilnitrilo transformado en el paso (c) para dar la diamina en el segundo reactor, disponiéndose para cada carga un catalizador apropiado para el hidrogenado de nitrilos para dar aminas, así como agua, la diamina deseada y una base, alimentándose el segundo reactor con hidrógeno, y añadiéndose con dosificación el aminoalquilnitrilo transformado en el paso (c) ; y (e) obtención de la diamina, y en caso dado repetición de los pasos (a) a (e) .

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque el alquenilnitrilo es nitrilo de ácido acrílico (ACN) .

3. Procedimiento según la reivindicación 1 o 2, caracterizado porque la monoamina es dimetilamina (DMA) .

4. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque la diamina es 3dimetilaminopropilamina (DMAPA) .

5. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque en el paso (a) , durante la reacción total, la monoamina se presenta en la mezcla de reacción en un exceso estequiométrico respecto a alquenilo de al menos un 1 % en moles.

6. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque el primer reactor constituye una columna de burbujas.

7. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque la reacción en el paso (a) se 25 efectúa bajo calor de ebullición bajo recirculación de amina.

8. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque la temperatura de cola en el paso (a) se mantiene por debajo de 130ºC.

9. Procedimiento según la reivindicación 8, caracterizado porque la temperatura de cola se mantiene constante en el primer reactor mediante reducción de presión controlada por temperatura.

10. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque los vapores obtenidos en el paso (b) se disponen, al menos parcialmente, de nuevo para un paso (a) en una reacción subsiguiente.

11. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizado porque en la transformación de aminoalquilnitrilo en el paso (c) no se efectúa ningún paso de purificación adicional, aparte de un paso de filtración.

12. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 11, caracterizado porque en el aminoalquilnitrilo 35 transformado en el paso (c) contiene a lo sumo un 5 % en peso de monoamina y agua en cada caso.

13. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 12, caracterizado porque en el paso (d) el catalizador está presente en la mezcla de reacción en al menos un 1 % en peso, referido al aminoalquilnitrilo añadido en total.

14. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 13, caracterizado porque el catalizador contiene níquel.

15. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 14, caracterizado porque en el paso (d) , para una o varias cargas sucesivas (lotes) , se añade una cantidad de catalizador a la cantidad de catalizador que se encuentra en el segundo reactor.

16. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 15, caracterizado porque los pasos (a) a (e) se repiten al menos 50 veces, antes de substituir el catalizador.

17. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 16, caracterizado porque la base es hidróxido potásico, hidróxido sódico, o una mezcla de los mismos.

18. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 17, caracterizado porque la obtención en el paso (e) se efectúa mediante destilación.

19. Procedimiento según la reivindicación 18, caracterizado porque, antes de la destilación, el producto de reacción se filtra y se traslada a una columna de destilación.

20. Procedimiento según la reivindicación 19, caracterizado porque antes de la filtración se separa por 10 sedimentación la parte principal de catalizador.

21. Procedimiento según una de las reivindicaciones 18 a 20, caracterizado porque se devuelve al primer reactor una fracción previa constituida principalmente por agua y monoamina.

22. Procedimiento según una de las reivindicaciones 18 a 21, caracterizado porque se devuelve a la destilación una fracción previa, constituida principalmente por agua y la diamina deseada.

23. Dispositivo para la obtención de diaminas, que contiene (a) un primer reactor para la adición de una monoamina a un alquenilnitrilo, que está provisto al menos de i) una o varias entradas separadas o comunes para la monoamina, el alquenilnitrilo y agua; ii) al menos una primera salida, que es apropiada para descargar vapor, que está constituido esencialmente por agua y la monoamina, del primer reactor; y 20 iii) al menos una segunda salida, que es apropiada para descargar el aminoalquilnitrilo formado en la cola;

(b) un segundo reactor para el hidrogenado discontinuo de aminoalquilnitrilo, que está provisto al menos de i) al menos una primera entrada, que está unida a la segunda salida del primer reactor; ii) una o varias entradas adicionales, separadas o comunes, para hidrógeno, catalizador, base, agua, así como un gas inerte (preferentemente nitrógeno) ; así como iii) una salida para la descarga del producto de reacción; y (c) un dispositivo para la obtención de diamina a partir del producto de reacción, que está provisto al menos de i) al menos una entrada, que está unida a la entrada del segundo reactor, así como ii) al menos una salida, que es apropiada para descargar la diamina obtenida.

24. Dispositivo según la reivindicación 23, caracterizado porque la primera salida del primer reactor está unida a una entrada de un depósito intermedio, que presenta a su vez al menos una salida que posibilita la recirculación de los vapores liberados, en caso dado condensados, del primer reactor en éste.

25. Dispositivo según la reivindicación 23 o 24, caracterizado porque la unión entre el primer y el segundo reactor contiene un depósito colector, así como un primer filtro.

26. Dispositivo según una de las reivindicaciones 23 a 25, caracterizado porque el segundo reactor presenta al menos una salida adicional, a través de la cual se puede evacuar el catalizador sedimentado.

27. Dispositivo según una de las reivindicaciones 23 a 26, caracterizado porque la unión entre el segundo reactor y el dispositivo para la obtención de diamina presenta un segundo filtro.

28. Dispositivo según la reivindicación 25 y 27, caracterizado porque el primer y el segundo filtro son idénticos.

29. Dispositivo según una de las reivindicaciones 23 a 28, caracterizado porque el dispositivo para la obtención de 5 diamina es una columna de destilación.

30. Dispositivo según una de las reivindicaciones 23 a 29, caracterizado porque la columna de destilación es un alambique de destilación.

31. Empleo de un dispositivo según una de las reivindicaciones 23 a 30 para la obtención de una diamina mediante reacción de un alquenilnitrilo con una monoamina y subsiguiente hidrogenado, en especial conforme a un 10 procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 22.