Brevet FR2844793A1 — publié le 20040326

R1 CH2-No Ri HO-CH (I) - R2 CH2-N- 2 R m1 CH2-N, Ri -R HO-CH G -p2 CH2-Ns 2 CI) H (IIa) CPH I R CH2--N l HO--CH R2 CH2-N. R2 (IIb) i PROCEDE DE FABRICATION D'UN 1,3-BIS-DIALKYLAMINOPROPANOL-2 La présente invention porte sur un procédé de fabrication d'un 1,3-bisdialkylaminopropanol-2 de formule (I): R CH2- N R1 HO-CH (I) R R CH2-N R2 dans laquelle: - les deux R1 sont identiques et les deux R2 sont 10 identiques; - R1 et R2 peuvent être identiques ou différents et représentent un radical choisi parmi méthyle, éthyle, n-propyle, isopropyle, n-butyle, sec.-butyle et isobutyle. Parmi les composés de formule (I), se trouve le 1,3-bis-diméthylaminopropanol-2: / CH3 CH2-N CH3 HO-CH CH2-N CH3 CH3 qui est un intermédiaire dans la synthèse de l'acrylate de (2diméthylamino-l-diméthylaminométhyl)éthyle (S-ADAME), lui-même produit de départ du chlorure de l'acrylate de 1,3-bis(diméthylbenzylammonium) isopropyle (S-ADAMQUAT-2BZ). Ce dernier monomère sert à la préparation de 25 polymères utiles comme agents de floculation pour le traitement des eaux usées, agents de rétention de fibres et charges dans les procédés de fabrication du papier, agents facilitant le nettoyage de supports tels que le textile, agents de dispersion de charges, agents d'inhibition pour 30 le transfert de pigments et colorants sur divers supports tels que le textile, épaississants, et agents déshydratants. Le 1,3-bisdiméthylaminopropanol-2 est couramment obtenu par réaction entre l'épichlorhydrine et la 5 diméthylamine en présence de soude en excès pour neutraliser l'HCl libéré, mais aussi pour provoquer la séparation phase organique-phase aqueuse par décantation. Le schéma réactionnel est le suivant: CH C1 i CH3 / \ H/,CH3 NaOH CH2NcH3 CH3 CH2 CH2 + 2 HN >HO-CH + NaCI en excès \( ACH3 en excès CH2-N- CH3 CH NCH3 Ce procédé présente les inconvénients suivants: - les pertes en 1,3-bisdiméthylaminopropanol-2 sont de l'ordre de 10% à 15% par solubilisation en phase 15 aqueuse, ce qui limite le rendement global de la synthèse à 80% en 1,3-bis-diméthylaminopropanol-2 isolé; - la surconsommation de soude pénalise le procédé d'un point de vue économique; - le procédé nécessite une distillation de la phase organique chargée en sels (NaCl + soude), non réalisable à l'échelle industrielle; et - il génère d'importantes quantités de rejet aqueux alcalin renfermant du 1,3-bis-diméthylaminopropanol-2. La Société déposante a recherché à remédier à ces inconvénients, et elle a découvert qu'en appliquant la technologie de l'électrodialyse au chlorhydrate du composé recherché dans des conditions spécifiques, on pouvait obtenir, d'une part, le composé recherché aqueux à l'état 30 non dilué, et, d'autre part, de l'HCl aqueux potentiellement valorisable, ce, sans les inconvénients de l'état antérieur de la technique. C'est donc ce procédé nouveau et original, sans soude, qui fait l'objet de la présente invention. Ce procédé de préparation d'un composé de la formule (I) telle que définie ci-dessus est caractérisé par le fait qu'on utilise une cellule d'électrodialyse comportant successivement: - une anode; - une première membrane bipolaire; - un premier compartiment; - une membrane échangeuse d'anions; - un second compartiment; - une seconde membrane bipolaire; une cathode; ladite cellule étant apte à être soumise à un champ électrique perpendiculaire au plan des membranes, et qu'on traite par électrodialyse une solution aqueuse de 15 chlorhydrate de l,3-bisdialkyaminopropanol-2 (IIa) et/ou (IIb): CPH Rl R1 CH CH2- Ns1 RCH2- Ns I R CH2-N HO-CH HO-CH G R2 R2 CH2-N 2 CH2-NR2 CI H (IIa) (IJb) dans le premier compartiment, afin d'obtenir une solution 20 aqueuse du composé (I) recherché. En particulier, on traite une solution aqueuse de chlorhydrate de composé (I) ayant une concentration de 20 à % en poids. Des caractéristiques particulièrement avantageuses de l'électrodialyse se sont révélées être les suivantes: - application d'une intensité de courant de 0,5 à 3 A/cm2 de surface membranaire utile et d'une tension de 5 à 60 V; et - temps de séjour de 3 à 10 heures. Comme membrane échangeuse d'anions et membrane bipolaire, on utilise avantageusement les membranes fournies par Asahi, Toray, Tokuyama Soda, Kuraray. On peut préparer la solution aqueuse de 5 chlorhydrate de 1,3-bisdialkylamino-propanol-2 (IIa) et/ou (IIb) en faisant réagir l'amine (IIIa) et/ou (IIIb): R1 R2 / / HN (IiIa) HN (IIIb) \ \ R1 R2 en solution aqueuse avec l'épichlorhydrine, dans les 15 conditions connues: Préparation d'un amino alcool symétrique (R1 = R2 dans la formule I) Dans un réacteur contenant 2 à 4 équivalents d'amine IIIa ou IIIb en solution aqueuse à 10 à 80 % en poids portés à 30-70 C en fonction de R1, R2, on introduit en 1 heure 1 équivalent d'épichlorhydrine. Après 7 heures supplémentaires d'agitation à la température choisie, on 25 obtient une solution aqueuse de chlorhydrate d'amino alcool symétrique IIa ou IIb, titrant de 20 à 80 % en poids, que l'on soumet ensuite à l'électrodialyse. Préparation d'un amino alcool disymétrique (R1 # R2 dans la 30 formule I) Dans un réacteur contenant 1 équivalent d'épichlorhydrine porté à 30-70 C selon la nature de R1 ou R2 de l'amine IIIa ou IIIb suivant le cas, on introduit en 35 1 heure 1 équivalent de l'une des amines IIIa ou IIIb et on laisse sous agitation 1 heure supplémentaire. On introduit alors en 1 heure 1 à 2 équivalents de l'autre amine IIIb ou IIIa en solution aqueuse à 10 à 80 % en poids et on poursuit l'agitation 3 heures supplémentaires à la température choisie. On obtient ainsi une solution contenant 20 à 80 % en poids de chlorhydrate d'amino alcool disymétrique que l'on soumet à l'électrodialyse. Dans la préparation du 1,3-diméthylaminopropanol-2, les ions chlorure ont pu être éliminés avec un rendement de 99,8% et une sélectivité de 98%, ce qui se 10 traduit par: - un taux de récupération du 1,3-diméthylaminopropanol-2 d'au moins 90%; - un procédé propre et par conséquent industrialisable. La Figure unique du dessin annexé représente un schéma de montage pour la réaction de l'épichlorhydrine avec la diméthylamine en solution aqueuse, conduisant au chlorhydrate de 1,3-bis-diméthylaminopropanol-2 aqueux, celui-ci étant adressé à une cellule d'électrodialyse: 20 d Membrane anionique Membrane bipolaire O: cathode, anode à Na2SO4 L'Exemple suivant illustre la présente invention 25 sans toutefois en limiter la portée. Dans cet Exemple, les pourcentages sont en poids sauf indication contraire. EXEMPLE Dans un réacteur en verre de 1 litre, on charge 375 g de diméthylamine en solution aqueuse à 60%. Le réacteur est ensuite fermé, mis sous agitation, et le mélange est chauffé à 35 C. La pression atteint alors 1,5 bar. On introduit alors en 1 h, 93 g d'épichlorhydrine, 35 tout en maintenant la température à 35 C. Après 4 heures supplémentaires d'agitation, le réacteur est ouvert et ramené à pression atmosphérique. La diméthylamine excédentaire est éliminée par distillation à pression atmosphérique à 60 C. Les traces de diméthylamine sont éliminées par stripping à l'azote à 600C. La diméthylamine ainsi récupérée sous forme de solution aqueuse à 60% est recyclée à la réaction suivante. On obtient ainsi 280 g de mélange réactionnel 10 titrant 3 mmoles / g en chlorure, sous forme de chlorhydrate, et 3,51 mmoles / g en amine libre et 42,51% d'eau. Ce mélange est ensuite traité par une cellule d'électodialyse à membrane bipolaire de surface utile 15 35 cm2 dont l'un des deux compartiments est rempli avec une solution de HC1 5.10 -3 N, sous une intensité comprise entre 0,8 et 1,8 A et une tension comprise entre 15 et 40 V. Après 7 h de temps de séjour, tout le chlorhydrate de diméthylamine a disparu et s'est transformé 20 en 1,3diméthylaminopropanol-2. Le compartiment HCl de titre 0,6 N ne contient aucune trace d'organique et 1'HCl libéré peut être valorisé commercialement. Le compartiment 1,3-bis-diméthylaminopropanol-2 contient 48,84% d'eau et % de 1,3-bis-diméthylaminopropanol-2. Après distillation sous pression réduite du compartiment 1,3-bisdiméthylaminopropanol-2, on obtient 131 g de 1,3-bis-diméthylaminopropanol-2 de pureté > 99,5%, soit un rendement de 90% en produit isolé par rapport à l'épichlorhydrine de départ, et les rejets 30 aqueux en eau dépolluée, aptes à être rejetés dans l'environnement sont de 1 tonne / tonne de 1,3-bisdiméthylaminopropanol-2 (contre environ 2,5 tonnes/tonne de 1,3-bis-diméthylamino-propanol-2 dans le cas du procédé connu utilisant de la soude en excès pour neutraliser l'HCl 35 libéré). REVEND I CATIONS 1 - Procédé de fabrication d'un 1,3-bis-dialkylaminopropanol-2 de formule (I): Es K CH2- N R' HO-CH R2 CH2-N. R2 dans laquelle: - les deux R' sont identiques et les deux R2 sont 10 identiques; - R1 et R2 peuvent être identiques ou différents et représentent un radical choisi parmi méthyle, éthyle, npropyle, isopropyle, n-butyle, sec.-butyle et isobutyle, caractérisé par le fait que l'on utilise une cellule 15 d'électrodialyse comportant successivement: - une anode; - une première membrane bipolaire; - un premier compartiment; - une membrane échangeuse d'anions; 20 - un second compartiment; - une seconde membrane bipolaire; - une cathode; ladite cellule étant apte à être soumise à un champ électrique perpendiculaire au plan des membranes, et qu'on 25 traite par électrodialyse une solution aqueuse de chlorhydrate de 1,3-bis-dialkylaminopropanol-2 (IIa) et/ou (IIb): ---"r 2844793 C1IH CH2- N 1 CH2- Ns HO-C H (D HO-CH 2 \ i) D2 \xR CH2NR2 CH2N CH2-N 2 2 1 "R2 R2 C1i H (IIa) (Ib) dans le premier compartiment, afin d'obtenir une solution aqueuse du composé (I) recherché. 2 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'on traite une solution aqueuse de chlorhydrate de composé (I) ayant une concentration de 20 à % en poids. 3 - Procédé selon l'une des revendications 1 et 10 2, caractérisé par le fait qu'on applique une intensité de courant de 0,5 à 3 A/cm2 de surface membranaire utile et une tension de 5 à 60 V. 4 - Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait qu'on conduit l'électrodialyse avec 15 un temps de séjour de 3 à 10 heures. - Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que l'on prépare la solution aqueuse de chlorhydrate de 1,3-bis-dialkylamino-propanol-2 (IIa) et/ou (IIb) en faisant réagir l'amine (IIIa) et/ou 20 (IIIb): R1 R2 / / HN (IIIa) HN (IIIb) \ \ R1 R2 en solution aqueuse avec l'épichlorhydrine. 6 - Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, 30 caractérisé par le fait que le composé (I) est le 1,3-bisdiméthylaminopropanol.