Procedimiento para la preparación de ciclopentanona.

Procedimiento para la preparación de ciclopentanona que comprende al menos las siguientes etapas (i) a (iii):

(i) facilitación de una mezcla G(i) que contiene ciclopenteno;

(ii) facilitación de N2O líquido o supercrítico o de una mezcla de gases G(ii) licuada o supercrítica que contiene al menos el 20 % en volumen de N2O en relación con el volumen total de la mezcla G(ii);

(iii) puesta en contacto de la mezcla G(i) con el N2O líquido o supercrítico o con la mezcla G(ii) licuada o supercrítica con obtención de una mezcla G(iii), que contiene ciclopentanona,

caracterizado por que la mezcla G(i) contiene al menos el 25 % en peso y como mucho el 95 % en peso de ciclopenteno, en relación con el peso total de la mezcla G(i), y poniéndose en contacto en la etapa (iii) las mezclas G(i) y G(ii) en un reactor continuo a temperaturas en el intervalo de 200 a 290 °C y presiones en el intervalo de 1 a 40 MPa (10 a 400 bar), encontrándose el tiempo de permanencia de la mezcla de reacción en el reactor continuo en el intervalo de 0,3 a 2,5 h.

Procedimiento para la preparación de ciclopentanona La presente invención se refiere a un procedimiento para la preparación de ciclopentanona partiendo de una mezcla que contiene ciclopenteno en hasta como mucho el 95 % de peso. Además de ciclopenteno, la mezcla puede contener otros disolventes, prefiriéndose por ejemplo otros hidrocarburos como constituyentes de la mezcla. A este respecto se obtiene, de acuerdo con la invención, ciclopentanona mediante reacción con N2O, empleándose N2O puro o una mezcla de gases que contiene N2O en forma líquida o supercrítica.

A gran escala, actualmente se prepara ciclopentanona esencialmente de forma exclusiva mediante ciclación catalítica de ácido adípico a alta temperatura. Ciertamente, esta reacción proporciona un buen rendimiento de ciclopentanona, pero aproximadamente el 42 % del ácido adípico empleado se pierde en forma de dióxido de carbono y agua. Esta reducida eficiencia atómica grava, entre otras cosas, la rentabilidad del procedimiento. Ciertamente es posible la preparación también partiendo de éster de ácido adípico, pero la eficiencia atómica en este caso es aún menor.

En la bibliografía se ofrece como alternativa a escala de laboratorio la oxidación de ciclopenteno con N2O. De este modo, el documento GB 649.680 desvela la reacción de alquenos tales como, por ejemplo, ciclohexeno o ciclopenteno, con N2O. No obstante, en los ejemplos de ese documento no se describe explícitamente la reacción de ciclopenteno con N2O. Otras olefinas reaccionadas en los ejemplos con N2O y no sustituidas se emplean como compuestos puros o junto con el disolvente dietilanilina.

El documento US 2.636.898, equivalente al documento GB 649.680, tampoco desvela en los ejemplos la reacción de ciclopenteno con N2O. También en estos ejemplos se hacen reaccionar las olefinas no sustituidas exclusivamente en forma pura sin adición de un disolvente con N2O.

F. S. Bridson-Jones y col. describen en J. Chem. Soc., pág. 2999-3008 (1951) la reacción de olefinas con N2O, haciéndose reaccionar, por ejemplo, ciclohexeno hasta dar ciclohexanona. También en este caso se emplea el ciclohexeno como tal sin adición, por ejemplo, de un disolvente adicional. Asimismo está descrita, por ejemplo, la reacción de etileno, acenaftileno y metilenciclobutano, empleándose ciclohexano o decalina como disolvente.

También K. A. Dubkov y col., React. Kinet. Catal. Lett., Vol. 77, Nº 1, pág. 197-205 (2002) describen la reacción de ciclopenteno puro al 99 % con N2O puro (puro, calidad médica) . Al igual que en todos los otros documentos citados, en la reacción no se emplea ningún disolvente. En la reacción además de ciclopenteno tampoco está presente ningún otro hidrocarburo.

En los artículos científicos más recientes de G. L. Panov y col., "Non-Catalytic Liquid Phase Oxidation of Alkenes with Nitrous Oxide. 1. Oxidation of Cyclohexene to Cyclohexanone", React. Kinet. Catal. Lett. Vol. 76, Nº 2 (2002) pág. 401-405 y K. A. Dubkov y col., "Non-Catalytic Liquid Phase Oxidation of Alkenes with Nitrous Oxide. 2. Oxidation of Cyclopentene to Cyclopentanone", React. Kinet. Catal. Lett. Vol. 77, Nº 1 (2002) pág. 197-205 se describen asimismo oxidaciones de compuestos olefínicos con monóxido de dinitrógeno. También un artículo científico "Liquid Phase Oxidation of Alkenes with Nitrous Oxide to Carbonyl Compounds" de E. V. Starokon y col. en Adv. Synth. Catal. 2004, 346, 268 -274 incluye un estudio mecanístico de la oxidación de alquenos con monóxido de dinitrógeno en fase líquida.

La síntesis de compuestos de carbonilo a partir de alquenos con monóxido de dinitrógeno se describe también en distintas solicitudes internacionales de patente. De este modo, el documento WO 03/078370 desvela un procedimiento para la preparación de compuestos de carbonilo a partir de alquenos alifáticos con monóxido de dinitrógeno. La reacción se lleva a cabo a temperaturas en el intervalo de 20 a 350 º C y presiones de 1, 01325 a 10132, 5 kPa (0, 01 a 100 atm) . El documento WO 03/078374 desvela un procedimiento correspondiente para la preparación de ciclohexanona. De acuerdo con el documento WO 03/078372 se preparan cetonas cíclicas con 4 a 5 átomos de C. De acuerdo con el documento WO 03/078375 se preparan, en estas condiciones del procedimiento, cetonas cíclicas a partir de alquenos cíclicos con 7 a 20 átomos. El documento WO03/078371 desvela un procedimiento para la preparación de cetonas sustituidas a partir de alquenos sustituidos. El documento WO 04/000777 desvela un procedimiento para la reacción de di-y polialquenos con monóxido de dinitrógeno hasta dar los correspondientes compuestos de carbonilo. No se menciona en estos documentos la purificación de monóxido de dinitrógeno.

El uso de reactantes puros, tal como se describe en los trabajos científicos anteriormente citados, ciertamente puede ser de gran valor para aclarar los mecanismos de reacción, pero en la práctica está asociado a algunas desventajas. De este modo, por ejemplo, el ciclopenteno con la pureza elevada que se ha descrito anteriormente solo se puede obtener con una dificultad técnica muy elevada. En procedimientos técnicos en los que se produce ciclopenteno en las cantidades requeridas a gran escala, el mismo está presente en mezclas con otros hidrocarburos tales como, por ejemplo, ciclopentano. Debido a los similares puntos de ebullición, la separación, por ejemplo, a través de procedimientos de destilación está asociada a una considerable complejidad.

Uno de los objetivos en los que basa la presente invención era, por tanto, facilitar un procedimiento que permitiese emplear, durante la preparación de ciclopentanona, ciclopenteno como reactante que está presente en una mezcla que presenta como mucho el 95 % en peso de ciclopenteno, tal como se produce, por ejemplo, en procedimientos a gran escala.

Por consiguiente, la presente invención se refiere a un procedimiento para la preparación de ciclopentanona que comprende al menos las siguientes etapas (i) a (iii) :

(i) facilitación de una mezcla G (i) que contiene ciclopenteno;

(ii) facilitación de N2O líquido o supercrítico o de una mezcla de gases G (ii) licuada o supercrítica que contiene al menos el 20 % en volumen de N2O en relación con el volumen total de la mezcla G (ii) ;

(iii) puesta en contacto de la mezcla G (i) con el N2O líquido o supercrítico o con la mezcla G (ii) licuada o supercrítica con obtención de una mezcla G (iii) , que contiene ciclopentanona, que está caracterizado por que la mezcla G (i) contiene al menos el 25 % en peso y como mucho el 95 % en peso de ciclopenteno, en relación con el peso total de la mezcla G (i) , y poniéndose en contacto en la etapa (iii) las mezclas G (i) y G (ii) en un reactor continuo a temperaturas en el intervalo de 200 a 290 º C y presiones en el intervalo de 1 a 40 MPa (10 a 400 bar) , encontrándose el tiempo de permanencia de la mezcla de reacción en el reactor continuo en el intervalo de 0, 3 a 2, 5 h.

Preferentemente se emplea N2O líquido o una mezcla licuada G (ii) .

El documento DE 103 19 489.4 desvela un procedimiento para la preparación de ciclopentanona mediante el uso de monóxido de dinitrógeno como oxidante. El uso de monóxido de dinitrógeno líquido o supercrítico, sin embargo, allí no se menciona.

Básicamente, la mezcla G (i) puede contener, adicionalmente al ciclopenteno, cualquier otro compuesto. Entre otros también son adecuados compuestos que pueden reaccionar asimismo con N2O con la puesta en contacto de acuerdo con (iii) . En este caso se prefieren aquellos compuestos que, ciertamente, en principio pueden reaccionar con N2O, que, sin embargo, en las condiciones de reacción seleccionadas de acuerdo con (iii) son inertes frente a N2O. El término "inerte" como se usa en el marco de la presente invención indica compuestos que en las condiciones de reacción seleccionadas de acuerdo con (iii) con N2O no reaccionan o, en comparación con la reacción de ciclopenteno con N2O, reaccionan de forma tan limitada que su producto de reacción con N2O en la mezcla resultante de (iii) está contenido como mucho en el 15 % en peso, preferentemente como mucho en el 10 % en peso y de forma particularmente preferente como mucho en el 5 % en peso, respectivamente, con respecto al peso total de la mezcla resultante a partir de (iii) .

Por consiguiente, la presente invención también se refiere a un procedimiento, tal como se ha descrito anteriormente, que está caracterizado por que la mezcla G (i) , adicionalmente a ciclopenteno, contiene al menos un compuesto inerte frente a N2O durante la puesta en contacto de acuerdo con (iii) .

Como compuestos inertes en el marco de la presente invención son adecuados... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento para la preparación de ciclopentanona que comprende al menos las siguientes etapas (i) a (iii) :

(i) facilitación de una mezcla G (i) que contiene ciclopenteno;

(ii) facilitación de N2O líquido o supercrítico o de una mezcla de gases G (ii) licuada o supercrítica que contiene al menos el 20 % en volumen de N2O en relación con el volumen total de la mezcla G (ii) ;

(iii) puesta en contacto de la mezcla G (i) con el N2O líquido o supercrítico o con la mezcla G (ii) licuada o supercrítica con obtención de una mezcla G (iii) , que contiene ciclopentanona, caracterizado por que la mezcla G (i) contiene al menos el 25 % en peso y como mucho el 95 % en peso de ciclopenteno, en relación con el peso total de la mezcla G (i) , y poniéndose en contacto en la etapa (iii) las mezclas G (i) y G (ii) en un reactor continuo a temperaturas en el intervalo de 200 a 290 º C y presiones en el intervalo de 1 a 40 MPa (10 a 400 bar) , encontrándose el tiempo de permanencia de la mezcla de reacción en el reactor continuo en el intervalo de 0, 3 a 2, 5 h.

2. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que la mezcla G (i) contiene adicionalmente al ciclopenteno al menos un compuesto inerte frente a N2O durante la puesta en contacto de acuerdo con (iii) .

3. Procedimiento de acuerdo con las reivindicaciones 1 o 2, caracterizado por que la mezcla G (i) contiene hidrocarburos en al menos el 99 % en peso en relación con el peso total de la mezcla.

4. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado por que la mezcla G (i) contiene en al menos el 99 % en peso hidrocarburos C5yC6º C5yC7º C5yC6y C7.

5. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado por que la mezcla G (ii) contiene como mucho el 93 % en volumen de N2O.

6. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado por que la mezcla G (ii) contiene como mucho el 0, 5 % en volumen de oxígeno o como mucho el 0, 5 % en volumen de óxidos de nitrógeno o como mucho tanto el 0, 5 % en volumen de oxígeno como el 0, 5 % en volumen de óxidos de nitrógeno, en cada caso en relación con el volumen total de la mezcla G (ii) .

7. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado por que la mezcla de gases G (ii) antes del empleo en el procedimiento se somete al menos a una etapa de purificación, en la que se ajusta el contenido de oxígeno y/u óxidos de nitrógeno en como mucho el 0, 5 % en volumen.

8. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 7, caracterizado por que el reactor continuo durante la conversión de acuerdo con (iii) está lleno exclusivamente en esencia con líquido.

9. Procedimiento de acuerdo con las reivindicaciones 7 u 8, caracterizado por que el contenido del reactor en el reactor continuo durante la conversión de acuerdo con (iii) se encuentra esencialmente en fase supercrítica.