Proceso de preparación de 3-aminopentanonitrilo.

Un proceso para la preparación de 3-aminopentanonitrilo, que comprende (a) poner en contacto (i) un 2- pentenonitrilo en bruto ("2PN en bruto") que comprende 50 % al 85 % de cis-2-pentenonitrilo;

3 % al 25 % de 2-metil- 2-butenonitrilo y 2-5 metil-3-butenonitrilo; 0,5 % al 10 % de mononitrilos alifáticos lineales; y 0,01 % al 15 % de hidrocarburos, con (ii) un fluido que contiene amoniaco, y (iii) agua, usando un exceso molar de amoniaco con respecto al contenido de 2-pentenonitrilo de 2PN en bruto en el intervalo del 10 % al 20 %, para producir una mezcla de reacción,

en el que:

el 2-pentenonitrilo es cis-2-pentenonitrilo, o una mezcla de cis-2-pentenonitrilo y trans-2-pentenonitrilo; y el fluido que contiene amoniaco comprende al menos un miembro seleccionado del grupo que consiste en amoniaco, amoniaco acuoso e hidróxido de amonio; y

(b) mantener la concentración de agua en la mezcla de reacción en el intervalo del 15 % en peso al 60 % en peso, basado en el peso total de la mezcla de reacción.

DETALLADA DE LA INVENCIÓN

El 3-aminopentanonltrllo puede prepararse a partir de un 2-pentenonltrllo en bruto (2PN en bruto) que comprende

2- pentenonitrilo, 2-metil-2-butenonitrilo y 2-met¡l-3-butenonitr¡lo por procesos de cianobutilación que se encuentran dentro del alcance de la presente invención. En tales procesos, el 2PN en bruto se pone en contacto con un fluido que contiene amoniaco y agua para producir una mezcla de reacción. El fluido que contiene amoniaco puede incluir al menos un miembro seleccionado del grupo que consiste en amoniaco, amoniaco acuoso e hidróxido de amonio. La mezcla de reacción debe contener agua en el Intervalo del 15% al 60%, tal como en el intervalo del 25% al 40% en peso, basado en el peso total de la mezcla de reacción.

El proceso de la presente invención puede, por ejemplo, ejecutarse a una temperatura de reacción de 25 °C a 135 °C, tal como en el Intervalo de aproximadamente 80 °C a aproximadamente 110 °C, tanto a presión atmosférica como autógena. Además, pueden emplearse presiones de hasta aproximadamente 1500 psig en el proceso.

El proceso puede llevarse a cabo con un fluido que contiene amoniaco que incluye al menos un reactivo seleccionado de amoniaco, amoniaco acuoso e hidróxido de amonio en presencia de agua. En una realización, la reacción se realiza con 19 al 29 por ciento en peso de amoniaco acuoso. Se prefiere un exceso molar del 10 % al 20 % de amoniaco (es decir, en total al menos un contenido de reactivo de fluido que contiene amoniaco) con respecto a 2-pentenonitrilo para tanto mejorar la velocidad de reacción como la selectividad hacia el producto de 3- aminopentanonltrllo deseado.

Puede emplearse tanto cis- como trans-2-pentenonithlo en procesos que se encuentran dentro del alcance de la presente invención. También pueden usarse mezclas de los dos isómeros. También pueden usarse mezclas de 2- pentenonitrilo, 2-metil-2-butenonitrilo y 2-metil-3-butenonitrilo en la presente invención. Para el óptimo rendimiento de

3- amlnopentanonltrllo, tales mezclas pueden contener más de aproximadamente el 50 % en peso de 2- pentenonitrilo, tal como del 65 % al 75 % en peso de 2-pentenonitrilo, basado en el peso total del 2PN en bruto. Tales mezclas también pueden contener cantidades variables de compuestos no reactivos que incluyen, pero no se limitan a, ciclohexano, benceno y valeronitrilo. A este respecto, puede lograrse un rendimiento del 85 % de 3- aminopentanonitrilo o mayor mediante procesos que se encuentran dentro del alcance de la invención. Además, los procesos que se encuentran dentro del alcance de la presente invención pueden proporcionar más del 90 % de conversión del contenido de 2-pentenonltrllo de 2PN en bruto en 3-aminopentanonitrilo.

Aunque los procesos que se encuentran dentro del alcance de la presente invención pueden llevarse a cabo en ausencia de disolventes añadidos, es posible usar disolventes orgánicos que son generalmente inertes bajo las condiciones de reacción de la presente invención. Disolventes adecuados incluyen, por ejemplo, dioxano, tetrahidrofurano, dimetilformamida, dimetilacetamida, metanol, isopropanol y butano!. Tales disolventes pueden añadirse a la mezcla de reacción por separado o conjuntamente con agua.

La presente reacción puede ejecutarse discontinuamente o como una reacción continua, usando agua, que puede disolverse o suspenderse homogéneamente en la fase líquida. El modo continuo de operación puede ejecutarse, por ejemplo, usando un reactor de tanque con agitación continuo, un reactor de aspersión o un reactor de flujo pistón.

El 3-aminopentanonitrilo formado en la presente invención puede hidrogenarse adicionalmente para formar 1,3- diaminopentano. El 1,3-diaminopentano tiene una variedad de usos que incluyen, por ejemplo, su uso como agente de curado de epoxi, un agente quelante de metales, un extensor de la cadena para formulaciones de poliuretano, o como monómero para formar polímeros que incluyen poliamidas o poliimidas.

Ejemplos

La presente invención puede ¡lustrarse adicionalmente en vista de los siguientes ejemplos.

Ejemplo comparativo 1 Cianobutilación de amoniaco acuoso con cis-2-pentenonitrilo

Una mezcla de aproximadamente 440 kg (970 libras) de cis-2-pentenonithlo y aproximadamente 821 kg (1810 libras) de amoniaco acuoso al 29 % se agitó vigorosamente y se calentó a 110 °C durante cuatro horas en un autoclave de acero inoxidable de 227 litros (50 galones) a una presión autógena de 7,6 bar (150 psig). Se eliminaron impurezas de bajo punto de ebullición de la mezcla de productos de reacción final evaporando a vacío la mezcla a una presión de 0,8 bar (610 mm de Hg) y a una temperatura de vapor de aproximadamente 62 °C. El rendimiento aislado del 3- aminopentanonitrilo fue del 90%.

Ejemplo 2 Cianobutilación de amoniaco acuoso con una mezcla de 2-pentenonitrilo. 2-metil-2-butenonitr¡lo v 2-metil- 3-butenonitrilo

Una mezcla de aproximadamente el 70 por ciento en peso de cis-2-pentenonitrilo, 14 por ciento en peso de 2-metil- 2-butenonitrilo, 4 por ciento en peso de 2-metil-3-butenon¡trilo, siendo el resto ciclohexano, benceno y valeronitrilo, se hizo reaccionar con 29 por ciento en peso de amoniaco acuoso (un exceso molar del 15 por ciento con respecto a

cis-2-pentenonitrilo) en un reactor discontinuo con agitación a aproximadamente 90 0 a 100 °C, a una presión autógena de aproximadamente 4,1 a 8,1 bar (60 a 118 psig), durante aproximadamente diez horas. La destilación a vacío de la mezcla de reacción en bruto para eliminar impurezas de bajo punto de ebullición y agua produjo el 91 % de selectividad hacia 3-am¡nopentan¡tr¡lo con el 97 % de conversión del cis-2-pentenonitrilo de partida.

1. Un proceso para la preparación de 3-amlnopentanomtrilo, que comprende (a) poner en contacto (i) un 2- pentenonitrilo en bruto (2PN en bruto) que comprende 50 % al 85 % de cls-2-pentenonitrilo; 3 % al 25 % de 2-metil- 2-butenonitrilo y 2-metil-3-butenonitrilo; 0,5 % al 10 % de mononitrilos alifáticos lineales; y 0,01 % al 15 % de hidrocarburos, con (¡i) un fluido que contiene amoniaco, y (i¡¡) agua, usando un exceso molar de amoniaco con respecto al contenido de 2-pentenonitrilo de 2PN en bruto en el intervalo del 10 % al 20 %, para producir una mezcla de reacción,

en el que:

el 2-pentenonltrllo es cis-2-pentenonitrilo, o una mezcla de cls-2-pentenonltrllo y trans-2-pentenonithlo; y el fluido que contiene amoniaco comprende al menos un miembro seleccionado del grupo que consiste en amoniaco, amoniaco acuoso e hidróxido de amonio; y

(b) mantener la concentración de agua en la mezcla de reacción en el intervalo del 15 % en peso al 60 % en peso, basado en el peso total de la mezcla de reacción.

2. El proceso de la reivindicación 1, en el que el fluido que contiene amoniaco comprende amoniaco acuoso que comprende del 19 % en peso al 29 % en peso de amoniaco.

3. El proceso de la reivindicación 1, en el que el exceso molar de amoniaco con respecto al contenido de 2- pentenonitrilo de 2PN en bruto es del 15 %.

4. El proceso de la reivindicación 1, en el que el proceso se lleva a cabo en un reactor a una temperatura en el intervalo de 25 °C a 135 °C, preferentemente 80 °C a 110 °C, y a una presión en el intervalo de presión atmosférica a 10.342 kPa (1500 psig).

5. El proceso de la reivindicación 1, en el que el 2PN en bruto comprende más del 50 % en peso de 2-pentenonitrilo, preferentemente del 65 % en peso al 75 % en peso de 2-pentenonitrilo, basado en el peso total del 2PN en bruto.

6. El proceso de la reivindicación 1, en el que la concentración de agua en la mezcla de reacción se mantiene en el intervalo del 25 % en peso al 40 % en peso, basado en el peso total de la mezcla de reacción.

7. El proceso de la reivindicación 1, en el que la mezcla de reacción incluye adicionalmente al menos un disolvente añadido seleccionado del grupo que consiste en dioxano, tetrahidrofurano, dimetilformamida, dimetilacetamida, metanol, isopropanol y butanol.

8. El proceso de la reivindicación 1, que comprende además (c) separar por ebullición las impurezas para aislar 3- aminopentanonitrilo.

9. El proceso de la reivindicación 8, en el que más del 90 % del contenido de 2-pentenonitrilo del 2PN en bruto se convierte en 3-aminopentanonitrilo.