Procedimiento para producir un ácido dicarboxílico que comprende la etapa de someter un cicloalcano auna reacción de escisión oxidativa con oxígeno en presencia de un catalizador,

en el que el catalizadorcomprende uno seleccionado de compuestos de cobalto, compuestos de manganeso y mezclas de estoscompuestos, en una fase líquida usando un reactor continuo para producir de ese modo un ácidodicarboxílico correspondiente,

en el que el tiempo de residencia π (h) satisface la siguiente condición:

0,1≤π≤50/c

en la que c es la proporción (% en peso) del cicloalcano con respecto al peso total de un líquido cargado yen el que la reacción de escisión oxidativa se lleva a cabo en un disolvente seleccionado del grupo queconsiste en hidrocarburos aromáticos, hidrocarburos halogenados, alcoholes, nitrilos, ácidos carboxílicos,amidas o combinaciones de los mismos.

Procedimiento para producir ácido dicarboxílico

Antecedentes de la invención

1. Campo de la invención

La presente invención se refiere a un procedimiento para producir un ácido dicarboxílico. Más específicamente, se refiere a un procedimiento para producir un ácido dicarboxílico sometiendo un cicloalcano a una reacción de escisión oxidativa con oxígeno en presencia de un catalizador usando un reactor continuo para producir de ese modo un ácido dicarboxílico correspondiente. Tales ácidos dicarboxílicos son útiles como, por ejemplo, materiales de partida para poliamidas y poliésteres, aditivos para polímeros y materiales intermedios para productos de química fina. Entre ellos, el ácido adípico es normalmente importante como material de partida para nailon 66 (poliamida 66) .

2. Descripción de la técnica relacionada

Se conocen determinados procedimientos de escisión oxidativa de una mezcla de una cicloalcanona y un cicloalcanol como procedimientos para producir ácidos dicarboxílicos. Por ejemplo, el ácido adípico, un material de partida para poliamidas, se produce mediante un procedimiento de conversión de ciclohexano mediante oxidación con aire en una mezcla de ciclohexanona y ciclohexanol, y oxidando la mezcla con ácido nítrico. Sin embargo, este procedimiento produce grandes cantidades de óxidos de nitrógeno, que se cree que son gases de calentamiento global, durante la oxidación con ácido nítrico y requiere instalaciones enormes y esfuerzos para la eliminación de los óxidos de nitrógeno.

Como una posible solución al problema, se ha investigado un procedimiento de oxidación directa de un cicloalcano con oxígeno para producir de ese modo un ácido dicarboxílico correspondiente como procedimiento sin la producción de subproductos de óxidos de nitrógeno. El procedimiento, si es viable, puede reducir notablemente las etapas del procedimiento de producción y el coste de producción de ácidos dicarboxílicos.

Por ejemplo, se han estudiado procedimientos de oxidación de ciclohexano en una etapa para producir ácido adípico desde la década de 1960 (por ejemplo, publicación de solicitud de patente no examinada japonesa n.º 49-100022, publicación internacional PCT n.º WO 9407834, patentes japonesas n.º 3197518 y n.º 3056790) . Sin embargo, no se ha puesto en funcionamiento ninguna planta en producción comercial. Las razones son las siguientes. Se han estudiado de manera convencional estos procedimientos principalmente usando reactores de sistema discontinuo en los que si la conversión a partir de ciclohexano aumenta para aumentar la productividad de ácido dicarboxílico, aumenta el tiempo de reacción, y el aumento del tiempo de reacción conlleva un aumento de la producción de subproductos de ácido glutárico, ácido succínico y otros ácidos dicarboxílicos distintos del ácido adípico diana y un aumento de la producción de subproductos de ésteres, lactonas, compuestos de alto punto de ebullición y otros subproductos. Por consiguiente, los procedimientos requieren etapas de procedimiento de purificación complicadas, conllevan una disminución de la utilización de ciclohexano que produce de ese modo un aumento del coste de producción de ácido adípico. Además, tales subproductos deterioran la actividad catalítica. Además, los reactores de sistema discontinuo requieren un coste excesivamente grande de construcción y equipo de plantas y son bajos en operabilidad en la producción comercial.

El documento GB 1.161.191 se refiere a la producción de ácido adípico y hexametilendiamina.

Sumario de la invención

Por consiguiente, un objeto de la presente invención es proporcionar un procedimiento para producir un ácido dicarboxílico correspondiente en un rendimiento espacio-tiempo alto mediante oxidación catalítica de un cicloalcano con oxígeno.

Otro objeto de la presente invención es proporcionar un procedimiento para producir un ácido dicarboxílico correspondiente mediante oxidación catalítica de un cicloalcano con oxígeno con un deterioro minimizado en la actividad catalítica.

Se encontró que puede producirse un ácido dicarboxílico diana en un rendimiento espacio-tiempo alto mediante escisión oxidativa de un cicloalcano con oxígeno en presencia de un catalizador usando un reactor continuo para un tiempo de residencia específico. Se solucionó el objeto de la presente invención basándose en las reivindicaciones 1 a 6.

Específicamente la presente invención proporciona un procedimiento para producir un ácido dicarboxílico que comprende la etapa de someter un cicloalcano a una reacción de escisión oxidativa con oxígeno en presencia de un catalizador, en el que el catalizador comprende uno, seleccionado de compuestos de cobalto, compuestos de manganeso y mezclas de estos compuestos, en una fase líquida usando un reactor continuo para producir de ese modo un ácido dicarboxílico correspondiente, en el que el tiempo de residencia 1 (h) satisface la siguiente condición:

0, 1:1:50/c

en la que c es la proporción (% en peso) del cicloalcano con respecto al peso total de un líquido cargado y en el que la reacción de escisión oxidativa se lleva a cabo en un disolvente seleccionado del grupo que consiste en hidrocarburos aromáticos, hidrocarburos halogenados, alcoholes, nitrilos, ácidos carboxílicos, amidas o combinaciones de los mismos.

En otra realización, la presente invención proporciona un procedimiento para producir un ácido dicarboxílico que comprende la etapa de someter un cicloalcano a una reacción de escisión oxidativa con oxígeno en presencia de un catalizador, en el que el catalizador comprende un compuesto de imida que tiene al menos una estructura de imida cíclica representada por la siguiente fórmula (I) :

en la que n es 0 ó 1; y X es un átomo de oxígeno o un grupo –OR, R es un átomo de hidrógeno o un grupo protector de hidroxilo; en una fase líquida usando un reactor continuo para producir de ese modo un ácido dicarboxílico correspondiente, en el que el tiempo de residencia 1 (h) satisface la siguiente condición: 0, 1:1:50/c 15 en la que c es la proporción (% en peso) del cicloalcano con respecto al peso total de un líquido cargado. Tales compuestos de imida incluyen, por ejemplo, compuestos representados por la siguiente fórmula (1) :

en la que n es 0 ó 1;

X es un átomo de oxígeno o un grupo –OR

en el que R es un átomo de hidrógeno o un grupo protector de hidroxilo;

R1, R2, R3, R4, R5 y R6 son iguales o diferentes y se seleccionan cada uno del grupo que consiste en un átomo de hidrógeno, átomos de halógeno, grupos alquilo, grupos arilo, grupos cicloalquilo, grupo hidroxilo, grupos alcoxilo, grupo carboxilo, grupos oxicarbonilo sustituidos, grupos acilo y grupos aciloxilo,

en el que al menos dos de R1, R2, R3, R4, R5 y R6 pueden combinarse para formar uno de un doble enlace, un anillo 25 aromático y un anillo no aromático, y

en el que uno o más del grupo imido cíclico N-sustituido indicado en la fórmula (1) puede formarse en al menos uno de R1, R2, R3, R4, R5 y R6 y/o en el doble enlace, anillo aromático o anillo no aromático formado por los al menos dos de R1, R2, R3, R4, R5 y R6.

Puede usarse un ácido carboxílico como disolvente de reacción. Una temperatura de reacción es preferiblemente 30 desde 80ºC hasta 150ºC, y una presión de reacción es preferiblemente igual a o de más de 0, 5 MPa.

El procedimiento de la presente invención puede producir un ácido dicarboxílico correspondiente en un rendimiento espacio-tiempo alto mediante oxidación catalítica de un cicloalcano con oxígeno con un deterioro minimizado en la actividad catalítica.

Resultarán evidentes objetos, características y ventajas adicionales de la presente invención a partir de la siguiente 35 descripción de las realizaciones preferidas.

Descripción de las realizaciones preferidas

Cicloalcanos

Se usan cicloalcanos (denominados resumidamente “sustrato” a continuación en el presente documento) como material de partida en la presente invención.

Tales cicloalcanos incluyen ciclopropano, ciclobutano, ciclopentano, ciclohexano, cicloheptano, ciclooctano, ciclononano, ciclodecano, ciclododecano, ciclotetradecano, ciclohexadecano, ciclooctadecano,... [Seguir leyendo]

en la que n es 0 ó 1; y X es un átomo de oxígeno o un grupo -OR, 20 en el que R es un átomo de hidrógeno o un grupo protector de hidroxilo;

en una fase líquida usando un reactor continuo para producir de ese modo un ácido dicarboxílico correspondiente, en el que el tiempo de residencia 1 (h) satisface la siguiente condición:

0, 1:1:50/c 25 en la que c es la proporción (% en peso) del cicloalcano con respecto al peso total de un líquido cargado.

3. Procedimiento según la reivindicación 2, en el que el compuesto de imida es un compuesto representado por la siguiente fórmula (1) :

en la que n es 0 ó 1; X es un átomo de oxígeno o un grupo –OR en el que R es un átomo de hidrógeno o un grupo protector de hidroxilo; R1, R2, R3, R4, R5 y R6 son iguales o diferentes y se seleccionan cada uno del grupo que consiste en

átomos de hidrógeno, átomos de halógeno, grupos alquilo, grupos arilo, grupos cicloalquilo, grupos hidroxilo, grupos alcoxilo, grupos carboxilo, grupos oxicarbonilo sustituidos, grupos acilo y grupos aciloxilo,

en el que al menos dos de R1, R2, R3, R4, R5 y R6 pueden combinarse para formar uno de un doble enlace, un anillo aromático y un anillo no aromático, y

en el que uno o más del grupo imido cíclico N-sustituido indicado en la fórmula (1) puede formarse en al menos uno de R1, R2, R3, R4, y R6 y/o en el doble enlace, anillo aromático o anillo no aromático formado por los al menos dos de R1, R2, R3, R4, R5 y R6.

4. Procedimiento según la reivindicación 1 ó 2, que comprende además realizar la reacción de escisión oxidativa en presencia de un ácido carboxílico como disolvente de reacción.

5. Procedimiento según la reivindicación 1 ó 2, que comprende además realizar la reacción de escisión oxidativa a una temperatura de reacción de 80ºC a 150ºC.

6. Procedimiento según la reivindicación 1 ó 2, que comprende además realizar la reacción de escisión oxidativa a una presión de reacción igual a o de más de 0, 5 MPa.