Métodos y dispositivos para la producción de soluciones acuosas de cianopiridinas.

Un método para la producción de una cianopiridina, que comprende las etapas de

(a) proporcionar una columna (2) que comprende una sección absorbedora (3) y una sección de arrastre (4),

situándose la sección absorbedora por encima de la sección de arrastre, de tal manera que el líquido que pasa ala sección absorbedora (3) penetra en la sección de arrastre (4),

(b) alimentar una fase gaseosa que comprende la cianopiridina a la columna (2),

(c) poner en contacto la fase gaseosa con una solución acuosa en la sección absorbedora (3), de tal manera queal menos una porción de la cianopiridina se disuelva en la solución acuosa,

(d) arrastrar la solución acuosa obtenida procedente de la sección absorbedora (3) en la etapa (c) con un gas dearrastre en la sección de arrastre (4), y

(e) eluir una solución acuosa que comprende la cianopiridina desde la parte inferior de la columna (2).

Métodos y dispositivos para la producción de soluciones acuosas de cianopiridinas La invención se refiere a métodos y dispositivos para la producción de cianopiridinas a partir de alquilpiridinas.

Antecedente de la invención Las cianopiridinas son importantes materiales de partida para la producción de intermedios farmacéuticos y otros compuestos. 3-metilpiridina (3-picolina) es un intermedio en la producción industrial de amida nicotínica y ácido nicotínico, que son vitaminas esenciales del complejo de la vitamina B (vitamina B3) .

Se conocen en la técnica métodos para la producción de cianopiridinas a partir de metilpiridinas. Comúnmente, las cianopiridinas se oxidan con amoníaco y oxígeno en presencia de un catalizador. El procedimiento se denomina “amoniación oxidativa” o amoniolisis oxidativa”. Se conocen diversos catalizadores, que comprenden combinaciones específicas de componentes catalíticos, que se pueden revestir sobre materiales portadores.

El documento WO 03/022819 divulga métodos para la producción de nitrilos heteroaromáticos mediante amoniación oxidativa de las correspondientes piridinas sustituidas con alquilo. En el documento WO 95/32055 se divulgan también métodos y catalizadores para la amoniolisis oxidativa de las alquilpiridinas.

Después de la reacción de amoniación oxidativa, se obtiene una mezcla gaseosa, que comprende cianopiridina, amoníaco, metilpiridinas residuales, productos secundarios tales como piridina, dióxido de carbono, cianuro de hidrógeno, agua y gases de la corriente de reacción, tales como oxígeno y nitrógeno. Es por tanto necesario aislar la cianopiridina a partir de esta mezcla. Se conocen en la técnica diversos métodos para separar el producto del resto de componentes.

Se conocen en la técnica métodos para aislar la cianopiridina, en los que la cianopiridina se inactiva rápidamente y se extrae con un disolvente orgánico.

El documento 2.861.299 divulga un método para obtener cianopiridina a partir de un producto de reacción, en el que el producto de reacción se pasa a un condensador de serpentín, un receptor de hielo seco y un filtro de fibra de vidrio y se extrae en un colector utilizando un disolvente inerte tal como benceno. La extracción con benceno como agente de inactivación se divulga también en el documento US 3.929.811.

Sin embargo, no es conveniente el uso de agentes de inactivación orgánicos, debido a que los disolventes orgánicos tales como el benceno son relativamente caros, tóxicos e inflamables. Además, el uso de disolventes orgánicos en un procedimiento de inactivación industrial es problemático, debido a que la fase gaseosa está enriquecida en disolventes orgánicos y es explosiva incluso a temperatura ambiente. De esta manera, los productos de reacción han de enfriarse a temperaturas bajas antes y durante la inactivación. El gas residual comprende niveles elevados de disolvente orgánico y ha de tratarse. Los métodos de inactivación con disolventes orgánicos son por tanto complicados y requieren un gran número de etapas de procedimiento.

El documento US 2008/0039632 divulga un método para inactivar rápidamente un producto de reacción gaseoso que comprende cianopiridina con un fluido de inactivación rápida predominantemente no acuoso. El fluido de inactivación rápida comprende picolina, que es el compuesto de partida de la reacción de amoniación oxidativa y de esta manera se puede volver a transferir al reactor. Sin embargo, la picolina es explosiva cuando se mezcla con aire, y de esta manera el procedimiento requiere medidas de seguridad específicas tales como la reducción y el control de la temperatura y del contenido de oxígeno. Tras enfriar la picolina en la etapa de separación, ha de transferirse al reactor y volverse a calentar, y de esta manera, el procedimiento global requiere una gran cantidad de energía.

A fin de superar los problemas asociados con la inactivación rápida con disolventes orgánicos, han de desarrollarse métodos en la técnica en los que el uso de un disolvente orgánico no sea necesario.

El documento CN 101045706 A divulga un método en el que el producto gaseoso obtenido de la reacción de amoniación oxidativa se pone en contacto con una solución acuosa que circula en dos torres de absorción, a fin de obtener una solución acuosa de 3-cianopiridina. Debido a que la cianopiridina se hidroliza a ácido nicotínico a elevadas temperaturas y a una concentración alta, es necesario controlar la concentración de la 3-cianopiridina en las torres de absorción y en el producto por debajo de 10 % en peso. Además, es necesario controlar la temperatura de la solución acuosa en circulación, y de esta manera la temperatura en las dos torres absorbentes, por debajo de 50 ºC, preferentemente entre 15 y 30 ºC. Cuando se escogen dichas concentración y temperatura bajas, se recupera más del 95 % del producto. Sin embargo, la concentración del producto en la solución final es relativamente baja y sería deseable obtener el producto a una mayor concentración. Además, la pérdida de cianopiridina al 5 % mediante hidrólisis es todavía relativamente alta. El producto gaseoso, a partir del cual se separa la cianopiridina, no se reutiliza en el procedimiento. La picolina residual se pierde y el procedimiento requiere al menos dos torres de absorción.

Problema subyacente a la invención El problema subyacente a la invención es proporcionar un método para la preparación de cianopiridinas, que supere las desventajas anteriormente mencionadas.

De forma específica, el problema subyacente a la invención es proporcionar un método mejorado para la preparación de cianopiridinas, en el que las cianopiridinas se separan de una mezcla gaseosa sin el uso de un disolvente orgánico para absorber la cianopiridina. La cianopiridina se obtendrá con un rendimiento elevado. La hidrólisis de la cianopiridina deberá mantenerse a un nivel bajo.

Otro problema subyacente a la invención es proporcionar un procedimiento para la preparación de cianopiridinas, en el que se obtiene cianopiridina con alta pureza. Específicamente, la cianopiridina se deberá obtener en solución acuosa a concentración elevada.

Otro problema subyacente a la invención es proporcionar un método para la preparación de cianopiridinas, que se puede llevar a cabo como un procedimiento cerrado y circular. De forma específica, la solución acuosa deberá mantenerse en el procedimiento. La mezcla gaseosa, que permanece tras la separación de las cianopiridinas, deberá mantenerse en el procedimiento, al menos en parte.

Otro problema subyacente a la invención es proporcionar un dispositivo relativamente sencillo para la preparación de cianopiridinas a partir de mezclas gaseosas. El dispositivo deberá comprender un número bajo de componentes. Deberá poderse utilizar de una manera sencilla y continuada durante un largo periodo de tiempo.

En su conjunto, el procedimiento y el dispositivo deberán permitir la purificación de cianopiridinas con un bajo nivel de productos residuales de una manera ambientalmente aceptable.

Divulgación de la invención De forma sorprendente, el problema subyacente a la invención se resolvió mediante los métodos y dispositivos de acuerdo con las reivindicaciones. Las realizaciones inventivas adicionales se divulgan a lo largo de la descripción.

El sujeto de la invención es un método para la producción de una cianopiridina, que comprende las etapas de

(a) proporcionar una columna que comprende una sección absorbedora y una sección de arrastre, situándose la sección absorbedora por encima de la sección de arrastre, de tal manera que el líquido que pasa a la sección absorbedora penetra en la sección de arrastre,

(b) alimentar una fase gaseosa que comprende la cianopiridina a la columna,

(c) poner en contacto la fase gaseosa con una solución acuosa en la sección absorbedora, de tal manera que al menos una porción de la cianopiridina se disuelva en la solución acuosa,

(d) arrastrar la solución acuosa obtenida procedente de la sección absorbedora en la etapa (c) con un gas de arrastre en la sección de arrastre, y

(e) eluir una solución acuosa que comprende la cianopiridina desde la parte inferior de la columna

La columna es preferentemente una columna industrial. Las columnas absorbedoras y las columnas de arrastre son componentes comunes de los dispositivos de procedimiento químico industrial y son conocidas en la técnica. En el método de la presente invención, se utiliza una columna que comprende una sección absorbedora y una sección de arrastre, Sin embargo, el procedimiento inventivo puede llevarse a cabo también... [Seguir leyendo]

1. Un método para la producción de una cianopiridina, que comprende las etapas de

(a) proporcionar una columna (2) que comprende una sección absorbedora (3) y una sección de arrastre (4) , situándose la sección absorbedora por encima de la sección de arrastre, de tal manera que el líquido que pasa a la sección absorbedora (3) penetra en la sección de arrastre (4) ,

(b) alimentar una fase gaseosa que comprende la cianopiridina a la columna (2) ,

(c) poner en contacto la fase gaseosa con una solución acuosa en la sección absorbedora (3) , de tal manera que al menos una porción de la cianopiridina se disuelva en la solución acuosa,

(d) arrastrar la solución acuosa obtenida procedente de la sección absorbedora (3) en la etapa (c) con un gas de arrastre en la sección de arrastre (4) , y

(e) eluir una solución acuosa que comprende la cianopiridina desde la parte inferior de la columna (2) .

2. El método de la reivindicación 1, donde la temperatura en la sección absorbedora (3) está entre 40 y 90 ºC.

3. El método de al menos una de las reivindicaciones anteriores, donde el gas de arrastre es vapor de agua

4. El método de al menos una de las reivindicaciones anteriores, donde la temperatura en la sección de arrastre (4) está entre 90 y 115 ºC.

5. El método de al menos una de las reivindicaciones anteriores, donde la solución acuosa se enfría a una temperatura por debajo de 50 ºC durante y/o después de la elución (e) por un enfriador (6) .

6. El método de al menos una de las reivindicaciones anteriores, donde la fase gaseosa que comprende la cianopiridina se produce en un reactor (1) en el cual se lleva a cabo una amoniolisis oxidativa de una alquilpiridina.

7. El método de la reivindicación 6, donde la alquilpiridina es 3-metilpiridina y la cianopiridina es 3-cianopiridina.

8. El método de al menos una de las reivindicaciones anteriores, donde la fase gaseosa, que atraviesa la sección absorbedora (3) , se deja pasar a la parte superior de la columna (2) y se transfiere a un condensador (7) , en el cual se obtiene un condensado acuoso.

9. El método de la reivindicación 8, donde el condensado acuoso se alimenta a la sección absorbedora de la columna (2) y/o donde al menos una porción de la fase gaseosa que pasa al condensador (7) , se alimenta al reactor (1) .

10. El método de al menos una de las reivindicaciones anteriores, donde el proceso es un proceso cerrado, en el cual la fase acuosa, que no se eluye de la columna (2) en la etapa (e) , se lleva a reflujo, y/o en la que al menos una porción de la fase acuosa, preferentemente más de un 50 % en volumen, se lleva a reflujo.

11. Un dispositivo para la producción de una cianopiridina que comprende una columna (2) que comprende una sección absorbedora (3) y una sección de arrastre (4) , situándose la sección absorbedora (3) por encima de la sección de arrastre (4) , de tal manera que el líquido que pasa a la sección absorbedora (3) penetra en la sección de arrastre (4) , medios (10) para alimentar una fase gaseosa que comprende la cianopiridina en la columna (2) , estando adaptada la sección absorbedora para poner en contacto la fase gaseosa con una solución acuosa, de tal manera que al menos una porción de la cianopiridina se disuelve en la solución acuosa, estando adaptada la sección de arrastre (4) para arrastrar la solución acuosa obtenida procedente de la sección absorbedora (3) con un gas de arrastre, y medios (11) en la parte inferior de la columna (2) para eluir una solución acuosa que comprende la cianopiridina.

12. El dispositivo de la reivindicación 11, donde la columna (2) comprende además una salida en la parte superior y medios (15) en la parte superior de la columna (2) para transferir la fase gaseosa, que pasa de la sección absorbedora (3) , a un condensador (7) , en el cual se obtiene un condensado acuoso.

13. El dispositivo de la reivindicación 11 o 12, donde el condensador (7) comprende medios (16) para alimentar el condensado acuoso procedente del condensador (7) a la sección absorbedora (3) de la columna (2) y/o medios (17, 20) para transferir la fase gaseosa, que pasa por el condensador (7) , hasta el reactor (1) .

14. El dispositivo de al menos una de las reivindicaciones 11 a 13, que comprende además una caldera para proporcionar vapor de agua a la sección de arrastre (4) y/o un enfriador (6) para enfriar la solución acuosa después de la elución (e) .

15. El dispositivo de al menos una de las reivindicaciones 11 a 14, que comprende una cianopiridina.

Figura 1