Brevet FR2057054A1 — publié le 19710507

La présente invention concerne la production de dérivés azotés des acides alcane-alpha,oméga-dioSques présentant un atome d'azote lié à l'atome de carbone oméga, et un perfectionnement au procédé décrit dans le brevet beige 0 702,603, qui concerne un procédé de production de déridés d'acides alcane-alpha, oméga-dioSque présentant un atome d'azote lié à l'atome de carbone oméga et qui consiste à chauffer un com- posé de formule : dans laquelle X et X1 représentent des radicaux aliphatiques divalents qui peuvent être identiques ou différents.Il est décrit en particulier la préparation de acide 11-cyano17ndé- canonique et (ou) du décane-1,10-dicarbonimide, en chauffant la 1,1 '-peroxydicyclohexylamine. Selon la présente invention, un procédé de production de dérivés de l'acide 1,12-dodécanediolque, dont l'atome d'azote est lié à l'atome de carbone en position 12, consiste à introduire de la 1,1'-peroxydicyclohetylamine sous la forme de gouttelettes liquides dans un gaz qui est inerte dans les conditions réactionnelles et qui est maintenu à une température élevée sous une pression absolue comprise entre 300 mm de Hg et 3 bars0 La 1,1-peroxydicyclohesylamine et son procédé de préparation sont décrits dans le brevet belge NO 701.327. la 1,1'peroxydicyclohexylamine sera désignée ci-après par peroxyamine. Le dérivé de l'acide dodécane-1,12-dioSque produit dépend des conditions réactionnelles. les températures supérieures et de plus longues durées de séjour favorisent la formation de l'acide 11-cyanoundécanoSque, tandis que des températures inférieures et de plus courtes durées de séjour favorisent la formation du décane-1,10-dicarbonimide. Le gaz dans lequel les gouttelettes liquides sont intro duites peut etre un gaz quelconque qui est inerte dans les conditions réactionnelles. Des exemples de gaz convenable c-umprennent l'azote, la vapeur d'eau et un gaz decarneau(obtenu par combustion d'un combustible). La peroxyamine peut être obtenue sous la forme de gouttelettes liquides par tout procédé commode. Ces gouttelettes peuvent n'être constituées sensiblement que par la peroxyamine, mais elles peuvent également contenir d'autres matières. Ainsi, la peroxyamine peut être produite sous la forme de gouttelettes liquides en la pulvérisant dans la phase liquide contenue dans le réacteur Par exemple, la peroxyamine de la phase liquide peut être transformée en gouttelettes par atomisation d'un courant de la peroxyamine dans la phase liquide par l'action d'un courant de gaz maintenu à température élevée. l'atomisation est obtenue de la même manière qu'une pulvérisation de parfum et des atomiseurs convenables sont connus des spécialistes0 Selon une variante, les gouttelettes liquides peuvent être introduites en injectant la peroxyamine dans la phase liquide par des ajutages de pulvérisation convenables,sans que l'action d'un courant de gaz soit nécessaire pour provoquer l'atomisation. On peut également utiliser d'autres types d'atomiseurs par exemple des atomiseurs à coupelle rotative. La peroxyamine de -la phase liquide, qui- est transformée en gouttelettes,peut etre- à l'état fondu ou sous la forme d'une solution dans un solvant. Il est préférable d'utiliser des solutions de peroxyamine dans la cyclohexanone et la peroxyamine est souvent obtenue sous forme d'une solution dans la cyclohexanone dans des procédés dans lesquels la peroxyamine est produite comme décrit dans le brevet belge N0701.327. Ces solutions peuvent etre introduites dans le procédé avec ou sans quantité supplémentaire de cyclohexanone. La réaction est conduite à une pression absolue comprise entre 300 mm:Hget 3 bars. La pression est de préférence égale à la pression atmosphérique ou à une pression voisine de cette dernière, par exemple de 0,9 à 1,3 bars. La température à laquelle le gaz est maintenu dans le réacteur peut varier dans une gamme assez large. Ainsi, on peut utiliser des températures comprises entre 2500 et 10000 C. La température correspondant à la limite inférieure est de préférence de 3000C,tandis que celle correspondant à la limite supérieure est de préférence de 6000 C-. Il est bien entendu que ces températures concernent la zone réactionnelle et non pas les températures du courant gazeux avant qutil entre dans la zone. La durée de séjour de la peroxyamine dans le réacteur peut varier dans une gamme assez large. Des durées convenables sont comprises par exemple entre 0,05 et 5 secondes. Avec une durée de séjour d'environ 0,5 secondes, une température réactionnelle supérieure à 3600C favorise la formation de l'acide ll-cyanoundécanolque et avec une durée de séjour d'environ 4 secondes, l'acide ll-cyanoundécanolque constitue le produit principal à une température réactionnelle supérieure à 3000C. le gaz qui est inerte dans les conditions réactionnelles est introduit de préférence dans la zone réactionnelle à un débit tel que le rapport molaire du gaz inerte à la peroxyamine soit compris entre 5 :1 et 500 : 1. La réaction peut être conduite dans toute installation de réaction commode, mais elle est conduite de préférence dans un réacteur non garni qui de préférence est sensiblement adiabatique, c'est-à-dire un réacteur dans lequel la chaleur n'est sensiblement pas transmise à l'intérieur du réacteur par ses parois, ce réacteur ayant un faible rapport de la surface au volume, par exemple, inférieur à 1 cm l. L'application de pressions comprises entre 300 mmEg et 3 bars et en particulier l'utilisation de pressions voisines de la pression atmosphérique permet de simplifier la construction du réacteur et de réduire dans une large mesure les besoins en pompes et autres appareillages,en comparaison d'un fonctionnement à une pression comprise entre 0,1 et 300 Hg. les exemples suivants sont donnés à titre illustratif, mais non limitatif, de l'invention. Lorsqutil est indiqué plus loin que les exemples donnés ci-après sont mis en oeuvre dans un réacteur de 60.x7,6 cm, le réacteur utilisé est constitué par un tube en acier inoxydable d'une longueur de 60 cm ayant un diamètre externe de 7,6 cm et un diamètre interne de 7 cm. L'ajutage atomiseur est incorporé dans la bride supérieure du réacteur. Les produits réactionnels sont évacués par les fond du réacteur et acheminés dans un système condensateur et collecteur. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention ressortiront de la description qui va suivre,faite en regard du dessin annexé et donnant à titre- explicatif, mais nullement limitatif; une forme de réalisation de l'invention. Sur c-e dessin La figure unique représente une coupe transversale du réacteur. Deux éléments de chauffage électrique sont enroulés autour de l'extérieur de la zone réactionnelle,pour compenser les- pertes de chaleur à travers les parois. La l,l'-peroxydicyclohexylamine est introduite par une entrée 1 et passe à travers un petit filtre dans un ajutage d'atomisation 2.La vapeur d'eau surchauffée introduite par une entrée 3 provoque l'atomisation de la peroxyamine et l'entrains également à travers la zone réactionnelle. Il est prévu: un bras latéral 4 par lequel une quantité supplémentaire de vapeur d'eau pourrait autre i-ntroduite,si cela s'avérait nécessaire. leè produits sont évacués par une conduite de sortie 5.Des alvéoles 6, 7 et 8 sont ménagés pour y disposer des thermocouples. le réacteur de 60 x 5 cm a un diamètre interne de 4,5 cm et est également entouré par deux éléments chauffants. Sous tous les autres rapports, il est identique au réacteur de 7,6 cm. - Exemple 1 on introduit pendant 80 minutes 4000 g du produit réactionnel brut obtenu au-moyen du procédé décrit dans le brevet - precite belge N 701.327/contenant 3560 g de peroxyamine et 400 g de cyclohexanone avec 5000 l/h . de- vapeur d'eau surchauffée maintenue à 450 C environ par l'intermédiaire d'un ajutage d'ato- misation dans un réacteur de 60 x 5 cm maintenu à 500bC et à la pression atmosphérique. les produits réactionnels sont condensés et on sépare les deux phases0 L'analyse chromatographique en phase gazeuse révèle que la phase organique contient 1804 g d'acide ll-cyanoundécanoque, 284 g de caprolactame et 756 g de cyclohexanone. La phase aqueuse s'avère contenir 180 g supplémentaires de caprolactame et 116 g supplémentaires de cyclohexanone. Exemple 2 On introduit pendant 100 minutes 5000 g du peroxyde brut contenant 4172 g de peroxyamine et 600 g de cyclohexanone avec 3300 l/h . de vapeur d'eau surchauffée par l'intermédiaire d'un ajutage d'atomisation dans un réacteur de 60 x 5 cm maintenu à 5000C et à la pression atmosphérique. Les produits réactionnels sont condensés et on sépare les deux phases. On constate que la phase organique contient 2286 g d'acide ll-cyanoundé- canonique, 415 g de caprolactame et 1023 g de cyclohexanone. La phase aqueuse s'avère contenir 160 g supplémentaires de caprolactame et 99 g supplémentaires de cyclohexanone. - Exemple 3 On introduit pendant 16 minutes 200 g du peroxyde brut contenant 144 g de peroxyamine avec 1860 l/h de vapeur d'eau dans un réacteur de -150 x 5 cm maintenu à 300 O et à la pression atmosphérique. Les produits réactionnels sont condensés et filtrés pour obtenir 48 g de dodécane-l,10-dicarbonimide. On extrait le filtrat avec de l'éther de diéthyle. On sèche les extraits et on chasse l'éther par distillation pour obtenir 91,2 g de résidu qui s'avère contenir 17,5 g d'acide 11 cyanoundécanoîque et 7,7 g de dodécane-l,10-dicarbonimide. - Exemple 4 On introduit pendant 24 minutes 1200 g du produit réactionnel brut obtenu u mpyen du procédé décrit dans le brevet precite belge NO 701.327/contenant 942 g de peroxyamine et 152 g de cyclohexanone avec 1860 l/h- de vapeur d'eau surchauffée par l'intermédiaire d'un ajutage d'atomisation dans un réacteur de 60 x 5 cm. On introduit dans le réacteur une quantité supplémentaire de 4000 l/h de vapeur d'eau surchauffée par l'intermédiaire d'un bras latéral. La température réactionnelle est de 5000C et la durée de séjour est de 0,18 secondes. On condense les produits réactionnels et on sépare la phase organique de la phase aqueuse.Une analyse chromatographique en phase gazeuse révèle que la phase organique contient 490 g d'acide ll-cyanoundécanolque, 70 g de caprolactame et 259 g de cyclohexanone. La phase aqueuse contient 58 g supplémentaires de caprolactame et 72 g supplémentaires de cyclohexanone. - Exemple 5 On introduit pendant 57 minutes 400 g du peroxyde brut sous la forme d'une huile contenant 712 g de peroxyamine avec 1860 l/h , de vapeur d'eau surchauffée par l'intermédiaire d'un ajutage d'atomisation dans un réacteur de 60 x 5 cm. On introduit dans le réacteur une -quantité supplémentaire de 6000 l/h- de vapeur d'eau surchauffée par l'intermédiaire du bras latéral. La température réactionnelle est de 500 C et la durée de séjour de 0,14 secondes. On condense les produits réactionnels et on sépare la phase organique de la phase aqueuse. La phase organique s'avère contenir 156g d'acide ll-cyanoundé canonique. - Exemple 6 On introduit pendant 4,5 minutes 200 g du peroxyde brut contenant 151 g de peroxyamine avec 1860 l/h de vapeur d'eau surchauffée par l'intermédiaire d'un ajutage d'atomisation dans un réacteur de 60 x 7,6 cm. On introduit dans le réacteur une quantité supplémentaire de 4000 l/h de vapeur d'eau surchauffée par le bras latéral. La température réactionnelle est de 3750C. et la durée de séjour est de 0,54 secondes. On filtre les produits condensés pour obtenir 14,4 g de dodécane-l,10- dicarbonimide et on sépare les phases organique et aqueuse du filtrat. On constate que la phase organique contient 48,7 g d'acide ll-cyanoundécanoSque et 22,Si g de dodécane-l,10-dicarbonimide. - Exemple 7 On utilise les mêmes conditions réactionnelles que celles décrites dans l'exemple 4. On introduit au total 21 kg. de peroxyde brut contenant 16,9 kg de peroxyamine pendant 7 heures 1/4. Après cette pyrolyse, on ne trouve dans le réacteur que 8 g dé goudron. REVENDICATIONS 10) - Procédé de production de dérivés de l'acide 1,12 dodécanediolque dont l'atome d'azote est lié à l'atome de carbone en position 12, procédé caractérisé en ce qu'il consiste à introduire de la l,l'-peroxydicyclohexylamine sous la forme de gouttelettes liquides dans un gaz qui est inerte dans les conditions réactionnelles et qui est maintenu à une température élevée, à une pression absolue comprise entre 300 mgEg et 3 bars. 20) - Procédé selon la revendication l,caractérisé en ce que le dérivé de l'acide 1,12-dodécanediolque est produit dans un réacteur non garni sensiblement adiabatique. JO) - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dérivé produit de l'acide 1,12-dodécanediolque -est l'acide ll-cyanoundécanoSque. 40) - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dérivé produit de l'acide 1,12-dodécanediolque est le décane-l,10-dicarbonimide. 50) - Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le gaz dans lequel les gouttelettes liquides de l,l'-peroxydicyclohexylamine sont introduites,est l'azote, la vapeur d'eau ou un gaz de carneau ou bien un mélange de ces derniers. 6 ) - Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les gouttelettes -liquides de l,l'-peroxydicyclohexylamine comprennent de la l,l'-peroxydicyclohexylamine fondue. 70) - Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les gouttelettes liquides de 1,1'- peroxydicyclohexylamine introduites dans un gaz inerte comprennent une solution de l,l'-peroxydicyclohexylamine dans un solvant. 80) - Procédé selon la revendication , caractérisé en ce que le solvant est la cyclohexanone. 90) - Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la température du gaz inerte dans lequel les gouttelettes liquides de l,lt-peroxydicy- clohexylamine sont introduites, est comprise- entre 2500C et 10000C. 100) - Procédé selon l'une qùelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la température du gaz inerte dans lequel les gouttelettes liquides de l,l'-peroxydicy- clohexylamine sont introduites, est comprise entre 3000C et 6000C. 110 - Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la durée de séjour de la l,l'-peroxyiicyclohexylamine dans le réacteur est comprise entre 0,05 et 5- secondes. 120) - Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé- en ce que les réactifs sont maintenus dans le réacteur à une pression absolue comprise entre 300 mmEg et 3 bars. 130) - Procédé selon l'une quelconque des feyendications précédentes, caractérisé en ce que le rapport molaire du gaz inerte à la l,l'-peroxydicyclohexylamine dans le réacteur est compris entre 5 : 1 et 500 : 1. 140) - Procédé selon l'une quelconque des revendications 2 à 13, caractérisé en ce que le rapport de la surface au volume du réacteur est inférieur à 1 cm 1. 15 ) - Dérivés de l'acide de 1,12-dodécane-diolque, carac térisés en ce qu'ils sont produits par un procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes.