Brevet FR2769624A1 — publié le 19990416

PROCÉDÉ DE PRÉPARATION D'ACIDE CARBOXYLIQUE La présente invention concerne un nouveau procédé de préparation d'acide carboxylique aliphatique, notamment en C2 à C22, et en particulier d'acide ramifié en alpha, tel que l'acide 2-éthyl hexanoique. On connaît la préparation d'acide carboxylique par oxydation de l'aldéhyde correspondant, dans un milieu réactionnel avec ou sans solvant, éventuellement en présence d'un agent alcalin. Ainsi, le brevet US-A-5 504 229 décrit un procédé de préparation d'acides carboxyliques par oxydation de l'aldéhyde correspondant, en l'absence de solvant et en présence d'un agent alcalin, avec distillation de l'acide et recyclage des lourds, sans séparation de l'agent alcalin. La température de réaction possible indiquée est de 20 à 1500C, de préférence de 30 à 600C, tandis que l'exemple mentionne la température de 400C. L'exemple unique de ce brevet a trait à la production d'acide 2éthyl hexanoique à partir de 2-éthyl hexanal, en présence de 1,9% en poids (soit 1,3% molaire) de 2-éthyl hexanoate de potassium. Une solution contenant 96% d'acide 2-éthyl hexanoïque est isolée après distillation. De façon générale, l'art antérieur, que la réaction soit mise en oeuvre avec ou sans solvant, décrit des températures de réaction supérieures à 300C pour cette réaction d'oxydation, notamment en vue de la production d'acide 2-éthyl hexanoïque. Ainsi, les documents JP-A-53105412, JP-A-53105413, JP- A-54009203 et JP-A-53105411, même si ceux-ci indiquent une plage de températures de 0 à 1000C (et de préférence de 30 à 700C), indiquent dans les exemples de mise en oeuvre des températures de réaction comprises entre 50 et 60 C. De même, le brevet DE-A-950007 mentionne une température comprise entre 30 et 900C, avec deux exemples de mise en oeuvre à des températures de 40 et 600C. De façon similaire, le brevet RO96797 mentionne une température de réaction comprise entre 50 et 600C. Il est connu que des températures élevées nécessitent toujours des équipements spécifiques, coûteux et de conduite difficile. De plus, il est aussi souhaitable d'avoir un rendement le plus élevé possible, notamment pour la production de produits de départ largement utilisés dans l'industrie chimique. Le document Ep-A-0 439 013 décrit un procédé d'oxydation, notamment de 2-éthyl hexaldéhyde en acide 2éthyl hexanoïque, dans lequel la température du milieu réactionnel est maintenue à environ 200C au-dessous de la température normale de la réaction d'oxydation. Les essais qui sont décrits sont cependant mis en oeuvre à des températures comprises entre 350C et 600C, donc des températures qui sont en fait classiques. De plus, le réacteur selon ce document est un réacteur très spécifique, puisqu'il comprend une pale d'agitation dimensionnée pour produire un cisaillement élevé. Enfin, il n'est fait aucune mention dans ce document du catalyseur utilisé, voire même si un catalyseur est utilisé. L'invention permet d'augmenter les rendement et sélectivité par rapport à l'art antérieur tout en travaillant à la température ambiante et sans recours à un réacteur spécifique. Ainsi, l'invention fournit un procédé de préparation d'acide carboxylique aliphatique en C2 à C22, comprenant l'étape d'oxydation à l'aide d'oxygène de l'aldéhyde correspondant, en présence d'un agent alcalin ou alcalinoterreux, qui est caractérisé en ce qu'il est mis en oeuvre à une température comprise entre 0 et 250C. Les acides carboxyliques en C2 à C22 peuvent être linéaires ou ramifiés, et comprennent notamment les acides propanoïque, butyrique, isobutyrique, n-hexanoïque, 2ethyl hexanoïque, isononanoïque, dodécanoïque, pentadécanoïque, icosanoïque et docosanoique. Les acides ramifiés en alpha et/ou les acides en C3 à C13 sont préférés. L'acide 2-éthyl hexanoïque est l'acide particulièrement recherché. La température de mise en oeuvre de la réaction est très faible, comparée à l'enseignement général de l'état de la technique. Notamment, la température est comprise entre 0 et 250C, de préférence entre 10 et 200C. La pression partielle en oxygène sera ajustée pour être suffisante pour assurer une oxydation correcte de l'aldéhyde de départ. A titre d'exemple, cette pression partielle en oxygène peut être comprise entre 2 et 7 bar; des pressions supérieures peuvent cependant être utilisées, par exemple 15 bar. La pression totale (oxygène et gaz diluant le cas échéant) est en général comprise entre 2 et 25 bar, par exemple entre 5 et 15 bar. Selon une variante, la pression totale est inférieure ou égale à 10 bar. Selon une autre variante, la pression totale est supérieure à 10 bar. On peut mélanger un gaz diluant inerte tel que l'azote, que la pression finale souhaitée soit ou non supérieure à 10 bar. L'agent alcalin ou alcalino-terreux utilisé est par exemple un dérivé de sodium, de potassium ou de césium, avec les hydroxyde, oxyde, formiate, acétate, carbonate, et carboxylate des acides produits durant la réaction. En particulier, cet agent peut être un hydroxyde ou un acétate de sodium, potassium ou césium. La quantité de cet agent alcalin ou alcalino-terreux est de préférence inférieure à 2% molaire, par rapport à l'aldéhyde; des quantités supérieures peuvent cependant être utilisées, par exemple 5. La réaction peut être mise en oeuvre en présence ou en l'absence de solvant, mais de préférence en l'absence de solvant. L'invention offre plusieurs avantages par rapport à l'art antérieur, notamment: - quantité d'agent alcalin ou alcalino-terreux faible; - mise en oeuvre à température ambiante; - rendement et sélectivité élevés. Les exemples suivants illustrent l'invention sans la limiter. Exemple 1. On introduit 109 g de 2-éthyl hexanal et 1090 mg d'acétate de potassium (1,3% molaire par rapport à l'aldéhyde) dans un autoclave en inox à paroi teflon de 300 ml. Le mélangeage est assuré par une turbine autoaspirante en inox (1000 tpm). La réaction est effectuée sous une pression de 7 bar (4 bar d'azote et 3 bar d'oxygène). De l'oxygène est introduit régulièrement dans l'autoclave pour maintenir une pression totale constante. La température est maintenue à 200C, la régulation étant assurée par un échangeur de chaleur placé à l'extérieur de l'autoclave (double enveloppe dans laquelle circule de l'alcool à environ -10 C). Après 5 heures de réaction, les phases liquide et gazeuse sont analysées par chromatographie en phase gazeuse. L'acide 2-éthyl hexanoïque étant insoluble dans l'eau, le mélange réactionnel est solubilisé dans de l'isopropanol puis l'acide est dosé par la soude. La conversion du 2-éthyl hexanal est de 99%. Le rendement en acide 2-éthyl hexanoïque est de 98W. De faibles quantités de sous-produits sont formées, majoritairement du formiate de 1-éthyl pentyle et de la 3heptanone. Exemple 2 (comparatif). L'exemple 1 est reproduit, mais cette fois à une température de 400C, conformément à l'exemple du brevet US-A-5 504 229. Le rendement en acide 2-éthyl hexanoique n'est alors que de 96%. Les mêmes sous-produits sont formés (en plus grandes quantités). Exemple 3. On introduit 109 g de 2-éthyl hexanal et 920 mg d'acétate de sodium (1,3% molaire par rapport à l'aldéhyde) dans le même autoclave que celui utilisé dans les exemples précédents. La réaction est effectuée sous une pression de 14 bar (9 bar d'azote et 5 bar d'oxygène). De l'oxygène est introduit régulièrement dans l'autoclave pour maintenir une pression totale constante. La température est maintenue à 200C. Après 5 heures de réaction, les phases liquide et gazeuse sont analysées par chromatographie en phase gazeuse. La conversion du 2-éthyl hexanal est de 99%. Le rendement en acide 2-éthyl hexanoïque est de 98a. De faibles quantités de sous-produits sont formées, identiques à ceux formés dans l'exemple 1. Exemple 4. L'exemple 3 est reproduit, mais cette fois en presence de 420 mg d'acétate de sodium, soit 0,6% molaire. La conversion du 2-éthyl hexanal est de 99%. Le rendement en acide 2-éthyl hexanoïque est de 95%. Exemple 5 (comparatif). L'exemple 4 est reproduit, mais cette fois à une température de 550C. La conversion du 2-éthyl hexanal n'est alors que de 95%. Le rendement en acide 2-éthyl hexanoïque n'est alors que de 75%. Exemple 6 (comparatif). L'exemple 3 est reproduit, mais cette fois sans agent alcalin ou alcalino-terreux. La conversion du 2-éthyl hexanal est de 100%. Le rendement en acide 2-éthyl hexanoïque n'est alors que de 84%. Exemole 7 (comparatif). exemple 6 est reproduit, mais cette fois à une température de 350C. La conversion du 2-éthyl hexanal est de 100%. Le rendement en acide 2-éthyl hexanoïque n'est alors que de 80%. ExemPle le 8. On introduit 53 g d'isobutyraldéhyde, 64 g d'acide isobutyrique et 3 g d'acétate de sodium (5% molaire par rapport à l'aldéhyde) dans le même autoclave que celui utilisé dans les exemples précédents. La réaction est effectuée sous une pression de 25 bar (11 bar d'azote et 14 bar d'oxygène). De l'oxygène est introduit régulièrement dans l'autoclave pour maintenir une pression totale constante. La température est maintenue à 250C. Après 5 heures de réaction, les phases liquide et gazeuse sont analysées par chromatographie en phase gazeuse. La conversion de l'isobutyraldéhyde est de 96,5k. Le rendement en acide isobutyrique est de 92%. Bien entendu, la présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation indiqués, mais est susceptible de nombreuses variantes aisément accessibles à l'homme de 1 'art. REVENDICATIONS 1. Procédé de préparation d'acide carboxylique aliphatique en C2 à C22, comprenant l'étape d'oxydation à l'aide d'oxygène de l'aldéhyde correspondant, en présence d'un agent alcalin ou alcalino-terreux, caractérisé en ce qu'il est mis en oeuvre à une température comprise entre 0 et 250C 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel la température est comprise entre 10 et 200C. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, dans lequel la pression partielle en oxygène est comprise entre 2 et 7 bar. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel la pression totale est comprise entre 2 et 25 bar. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel la pression totale est inférieure ou égale à 10 bar. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel la pression totale est supérieure à 10 bar. 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel l'agent alcalin ou alcalino-terreux est présent en une quantité inférieure à 2% molaire, par rapport à l'aldéhyde. 8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel l'agent alcalin ou alcalino-terreux est un hydroxyde ou un acétate de sodium, potassium ou césium. 9. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, mis en oeuvre en l'absence de solvant. 10. Procédé selon lune quelconque des revendications 1 à 9, pour la préparation d'acide carboxylique en C3 à C13. 11. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, pour la préparation d'acide carboxylique ramifié en alpha. 12. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, pour la préparation d'acide 2-éthyl hexanoïque.