Brevet FR2137484A1 — publié le 19721229

Il est connu de préparer la glycérine par réaction de l'alcool allylique avec le peroxyde d'hydrogène ou avec des composés qui forment du peroxyde d'hydrogène. Comme produit intermédiaire de cette réaction il se forme du glycidol. 5 Mais les temps de réaction sont extrêmement longs, de sorte qu'il est nécessaire, pour la réalisation technique, de mettre en oeuvre des catalyseurs, principalement le trioxyde de tungstène ou l'acide tungstique. En utilisant des tungstates neutres, 10 on peut obtenir le glycidol en tant que produit principal de la réaction, cf DT-OS 1 816 060. Récupérer ces catalyseurs coûteux sous une forme utilisable pour la réaction est compliqué, et constitue une lourde charge pour l'ensemble du procédé. En outre, l'isolement du glycidol pur à partir des solutions aqueuses di-15 luées s'accompagne de pertes considérables. On a. également observé la formation de produits secondaires indésirables, comme l'acroléine qui donne lieu, de son côté, à des réactions diminuant le rendement cf. US-PS 2 862 978. On connaît, d'autre part, la prépara-20 tion directe de la glycérine par réaction de l'alcool allylique avec l'acide peracétique en milieu aqueux. lia DT-PS 1 222 028 dit que cette réaction en milieu hydro-acétique, à des températures comprises entre 30 et 90°C, conduit à la glycérine; cette réaction fait également l'objet du DT-OS 1 568 660. Bien que la 25 formation de glycidol comme produit intermédiaire de cette réaction soit bien évidente, on n'a observé jusqu'ici que des rendements très faibles. Les glycérines brutes obtenues doivent être purifiées par des procédés coûteux en raison des produits secondaires formés (esters acétiques de la glycérine). Il est donc 30 favorable de préparer, non pas la glycérine directement, mais le produit intermédiaire glycidol, et de l'hydrolyser en glycérine après sa séparation du milieu réactionnel. On évite ainsi d'importantes mesures supplémentaires de purification. On connaît, également, la préparation 35 du glycidol à partir de l'alcool allylique et de l'acide peracé-tique. On doit avoir soin pourtant d'avoir un milieu réactionnel le plus anhydre possible, voir OE-PS 281 781 et le EE-PS 692 370 (déjà cité). Selon le OE-PS 281 781, on procède à la réaction de l'alcool allylique et de l'acide peracétique dans la zone de 40 distillation d'une colonne sous vide, à des rapports presque 72 12369 2. 2137484 stoe chiométrique s des participants à la réaction» On met en oeuvre l'acide peracétique en solution de 5 à 40 $ dans un solvant organique inerte sensiblement anhydre. Selon le G-B-PS 1153 971 il faut éviter à tout prix la présence de l'eau dans le mélange 5 réactionnel, pour éviter une hydrolyse en glycérine, et une diminution du rendement en glycidol. Ce fait est encore souligné dans le DT-OS 1 568 660, selon lequel on prépare la glycérine à 20-110°C, à partir d'une solution acétonique d'acide peracétique et d'une solution aqueuse d'alcool allylique. D'après ce tex-10 te, le glycidol formé doit être hydrolysé en glycérine immédiatement après sa formation. Par opposition à ce qui précède, on a trouvé de façon surprenante qu'on peut préparer le glycidol a-vec d'excellents rendements à des vitesses d'époxydation écono-15 miquement favorables en présence d'eau, lorsqu'on époxyde l'alcool allylique par des solutions aqueuses pures d'acides percar-boniques contenant de 2 à 5 atomes de carbone, à des températures de 0 - 45°C, de préférence de 10 à 35°C. lia réaction est réalisée, de préférence sous pression normale. Mais on peut 20 aussi utiliser des pressions inférieures. L'alcool allylique est mis en oeuvre tel quel, ou sous forme de solutions aqueuses qui ne devront pourtant pas contenir plus de 30 $ d'eau en poids. On peut mettre en oeuvre, comme acides percarboniques, les acides peracétique, perpropionique, per-25 butyrique, perisobutyrique et pervalérianique, particulièrement sous forme de leurs solutions aqueuses, telles qu'elles sont préparées d'après les brevets allemands 1 165 576 et 1 170 926. Ces solutions aqueuses d'acides percarboniques présentent en outre le grand avantage d'être relativement moins dangereuses en ce 30 qui concerne leur caractère explosif que les solutions d'acide peracétique dans des solvants organiques, ce qui simplifie leur manipulation technique. Les températures relativement basses, de 0 à 45°C, de préférence entre 10 et 35°C, sont essentielles 35 pour le procédé de l'invention. Il en résulte une faible perte en oxygène actif des acides percarboniques, en outre la réaction est sans danger, tout en se déroulant à des vitesses économiquement favorables. Il se produit en outre de faibles quantités de sous-produits. Les temps de réaction qui en découlent 40 se situent entre 0,5 et 12 heures environ, selon les conditions 72 12369 3.- 2137484 opératoires. lors de la réalisation technique, il est avantageux de laisser la réaction se poursuivre à différentes températures, en partageant la masse réactionnelle entre 5 différentes.cascades de réacteurs rotatifs ou à agitation, qui opèrent à des températures de 20, 25 et 30°C par exemple. On obtient ainsi une économie globale en liquide de refroidissement pour ,1a réaction exothermique, en utilisant pour le deuxième réacteur le liquide de refroidissement du premier réacteur, et ain-10 si.de suite. Mais la réaction peut être réalisée sans difficulté en une seule étape. Les composants réactionnels alcool allylique et acide peracétique sont mis en oeuvre dans le rapport molaire de 1,5 à 10, de préférence de 3 à 5» 15 Le procédé peut être réalisé de façon continue ou discontinue. Les rendements en glycidol dépassent* en général de 80 $ de la théorie. Mais on peut atteindre des rendements de 90 $ de la théorie et plus. L'avantage technique du procédé con-20- forme à l'invention, qui a vaincu les préjugés techniques, selon lesquels notamment il est impossible d'obtenir avec des rendements élevés du gLycidol à partir d'alcool allylique et d'acide peracétique en présence d'eau et d'acide acétique, se caractérise par une extrême simplification de l'ensemble du procé-25 dé technique d'obtention du glycidol. Par l'emploi de solutions non organiques d'acides percarboniques, tout danger d'explosion est pratiquement éliminé. En outre, on évite d'introduire dans le système réactionnel un solvant étranger à la réaction, et donc de l'éli-30 miner. D'autre part, l'acide carbonique formé dans la réaction, et qui correspond à l'acide percarbonique mis en oeuvre, constitue une matière première pour la préparation de l'acide percarbonique et n'est donc pas un produit de copulation. On n'introduit donc plus dans le mélange réactionnel des quantités sup-35 plémentaires d'acides carboxyliques, grâce à l'emploi de solutions pures d'acides percarboniques. Par l'obtention de grands rendements en glycidol, qui se forme à l'état relativement pur, on augmente également, par rapport aux procédés connus, les rendements en fonction du temps et de l'espace. 40 Pour isoler un glycidol pur à partir 72 12369 4.- 2137484 des mélanges réactionnels, il est avantageux de séparer d'abord rapidement les composants à bas point d'ébullition (alcool allylique, eau et acide' acétique), de préférence par distillation sous pression réduite, avec un temps de séjour le plus court 5 possible dans la colonne. Le glycidol, qui contient encore éventuellement des sous-produits à point d'ébullition plus élevé, peut être fractionné par distillation sous vide. Le glycidol obtenu de cette façon représente un sous-produit intermédiaire très précieux pour les 10 synthèses organiques. C'est ainsi que, selon des procédés connus, il peut, par exemple, être hydrolysé par l'eau en glycérine, ou transformé par des acides gras en monoglycérides purs. Les exemples suivants illustreront l'invention : 15 EXEMPLE 1 - On ajoute goutte à goutte pendant 3 heures, en agitant vigoureusement, à 16 moles (928g) d'alcool allylique, 4 moles d'acide peracétique sous forme de solution aqueuse à 59 $ en poids, en refroidissant extérieurement pour 20 maintenir la température à 25-29° C. L'addition faite, on continue l'agitation pendant une heure à la même température, ce qui amène la transformation quantitative de l'acide peracétique. Le mélange réactionnel contient 18,8 % en poids de glycidol, ce qui correspond à un rendement de 91,9 % de la théorie, calculé par 25 rapport à l'acide peracétique mis en oeuvre. EXEMPLE 2 - On ajoute goutte à goutte 1 mole d'acide peracétique sous forme d'une solution aqueuse à 57,4 (en-tout 132,5 g, contenant 76 g d'acide peracétique et 56,5 g d'eau), 30 dans un intervalle de 1,5 heure, à 4 moles d'alcool allylique pur (232 g), sous bonne agitation, et on maintient par refroidissement extérieur une température de 35°C. 45 minutes après la fin de l'addition, l'acide peracétique a été transformé à 99»8 et la solution contient 17»14 % en poids de glycidol. Ceci cor-35 respond à un rendement de 84,4 de la théorie, calculé par rapport à l'acide peracétique mis en oeuvre. EXEMPLE 3 - On ajoute à 8 moles d'alcool allylique pur (464g), sous bonne agitation, 1 mole d'acide peracétique sous 40 forme d'une solution aqueuse à 57»4 dans un intervalle de deux 72 12369 5.- 2137484 heures, et on maintient la température à + 5°C (refroidissement par de l'eau glacée). Après 11,5 heures supplémentaires, l'acide peracétique est totalement transformé, et la solution contient 10,82 i° de glycidol. Rendement 87,1 ^ de la théorie, calculé par 5 rapport à 1'acide peracétique mis en oeuvre. EXEMPLE 4 - On ajoute à 332 g d'alcool allylique aqueux à 70 # ( = 4 moles d'alcool allylique), en une heure, 137 g d'une solution d'acide peracétique à 55,45 % en poids dans 10 l'eau (s= 1 mole d'acide peracétique), à la température de 25-27°C. Après 2.heures supplémentaires, l'acide peracétique est complètement transformé, et le mélange réactionnel contient 13,45 % en poids de glycidol; rendement 85,1 % de la théorie, calculé paï rapport à l'acide peracétique mis en oeuvre. 15 EXEMPLE 5 - On réalise en continu l'époxydation de l'alcool allylique par l'acide peracétique dans une cascade de trois réacteurs, refroidis extérieurement, d'un volume de 400 ml environ chacun. On y introduit chaque heure, en moyenne, 20 0,96 mole d'acide peracétique aqueux (= 123,5 g d'une solution à 59 # en poids) et 4,2 moles d'alcool allylique pur (= 244g). Les températures dans les trois réacteurs sont réglées à 22,26 et 29°C. Le mélange réactionnel exempt d'acide peracétique contient en moyenne 17,9 en poids de glycidol, ce qui correspond 25 à un rendement de 92,7 $ de la théorie par rapport à l'acide peracétique mis en oeuvre. Le mélange réactionnel est introduit sans traitement intermédiaire dans la partie inférieure d'une colonne à distiller, montée sur un évaporateur à couche mince, et on distille à une pression en tête de colonne de 30 torrs un 30 mélange d'alcool allylique, d'eau et d'acide acétique. Au-dessous du point d'admission de la colonne, on retire chaque heure en moyenne, sous forme de vapeur, 69,1 g de glycidol, contenant encore 6,2 $> d'acide acétique. Le fractionnement qui suit immédiatement, dans une deuxième colonne sous vide (14 torrs à la 35 tête de la colonne),, donne par heure 63,8 g de glycidol, d'une pureté supérieure à 99 & (soutirage latéral sous forme de vapeur), ce qui donne un rendement en produit pur de 89,8 ^ de la théorie. EXEMPLE 6 - 40 On ajoute goutte à goutte, pendant 72 12369 6.- 2137484 1 heure, à 22£ g d'alcool allylique, à la température de 25°C, 184 g d'une solution aqueuse à 49 $ en poids d'acide perpropio-nique (refroidissement extérieur). On continue l'agitation pendant 2,5 heures à cette température, jusqu'à ce qu'on ne puisse 5 plus identifier d'acide perpropionique dans la solution, le mélange réactionnel contient 16 % en poids de glycidol, ce qui correspond à un rendement de 89,9 ia de la théorie, calculé d'après l'acide perpropionique. Bien entendu, l'invention n'est pas 10 limitée aux exemples de réalisation ci-dessus décrits et représentés, à partir desquels on pourra prévoir d'autres modes et d'autres formes de réalisation, sans pour cela sortir du cadre de l'invention» 72 12369 7.- 2137484 a E Y ENDICATIONS 1.- Procédé de préparation de glycidol par réaction entre de l'alcool allylique et des acides percarboniques, caractérisé en ce qu1on réalise la réaction avec 5 des solutions aqueuses pures d'acides percarboniques contenant de 2 à 5 atomes de carbone, à des températures comprises entre 0 et 45°G. 2.- Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'on réalise la réaction à des températu- 10 res comprises entre 10 et 35°C. 3.- Procédé suivant l'une ou l'autre des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'on réalise la réaction avec de l'acide peracétique ou de l'acide perpropionique. 15 4.- Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'on met en oeuvre de l'alcool allylique et de l'acide percarbonique dans un rapport molaire de 1,5 à 10. 5.- Procédé selon l'une quelconque 20 des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'on met en oeuvre de l'alcool allylique et de l'acide percarbonique dans un rapport molaire de 3 à 5«