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PROCEDE PERFECTIONNE DE FABRICATION DE DIMETHYLACYLAMIDE.
La présente invention est relative à un procédé de fabrication des acylamides alkyl-substituées.
La présente invention a pour objet un procédé de fabrication d' une diméthylacylamide ayant la formule
RCON (CH3)2 formule dans laquelle R est un radical alkyl ayant de 1 à 3 atomes de carbone; ce procédé consiste à ajouter de la diméthylamine et un composé acylé choisi parmi l'acide acétique., l'acide propionique, l'acide butyrique ou leurs an- hydrides correspondants à une masse de liquide contenant de la diméthylacy- lamide et l'acide correspondant,-la proportion diacide par rapport à celle de la diméthylacylamide présente dans cette masse étant inférieure à celle qui correspond à l'azéotrope.
La, présente invention a aussi pour objet un procédé' grâce auquel on peut obtenir les acylamides alkyl-substituées sans qu'il se forme des azéo- tropes.
L'invention a encore pour objet la préparation d'acylamides telles que la diméthylacétamide par un procédé efficace et leur obtention à un degré de pureté élevé. D'autres objets de l'invention apparaîtront au cours de la présente description.
Suivant la technique antérieure on prépare les diméthylacylamides en faisant réagir un acide carboxylique, la diméthylamine, et on récupère les produits du mélange de réaction sous la forme d'un azéotrope ayant un point d'ébullition uniforme situé de 4 à 50C au-dessus des points d'ébullition des acylamîdes pureso Les points d'ébullition et les compositions des azéotropes qui se forment dans ce système sont les suivants diaprés la technique anté=
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rieure.
EMI2.1
<tb>
Point <SEP> d'ébullition <SEP> %amide <SEP> %acide
<tb>
<tb> C
<tb>
<tb> Diméthyl-acétamide <SEP> +
<tb>
<tb> acide <SEP> acétique <SEP> 170,8-170,9 <SEP> 77,2 <SEP> 21,1
<tb>
<tb>
<tb> Diméthyl-propionamide <SEP> +
<tb>
<tb> acide <SEP> propionique <SEP> 179,2-179,4 <SEP> 75,8 <SEP> 23,4
<tb>
<tb>
<tb> Diméthyl-butyramide <SEP> +
<tb>
<tb> acide <SEP> butyrique <SEP> 129,9-130,0 <SEP> 66,1 <SEP> 32,0
<tb>
L'existence des azéotropes précités a pour conséquence qu'il est difficile de purifier ces composés. En fait 1-'existence des azéotropes ci-dessus est,restée inconnue pendant de nombreuses années. Comme l'enseigne la technique antérieure, on peut séparer l'acide contenu dans les azéotropes en les traitant par de la soude caustique solide, puis en procédant à une dis- tillation.
La demanderesse a découvert que les diméthylacétamides ayant la formule
RCON ( CH3)2 formule dans laquelle R est un radical alkyl ayant de 1 à 3 atomes de car- bone peuvent se préparer par addition de la diméthylamine et d'un composé acy- lé, pris dans le groupe que constitue l'acide acétique, l'acide propionique, l'acide butyrique ou leurs anhydrides correspondants, à une masse contenant la diméthylacylamide et l'acide correspondant, masse dans laquelle la propor- tion de l'acide est inférieure à celle qui correspond à l'azéotrope.
La réaction ayant lieu au cours du procédé lorsqu'on utilise l'a- cide acétique peut s'écrire comme suit
EMI2.2
CH3CGOH + (CH3)2 NH = CH3CGN-CH) + H20 réaction qui demande une mole d'acide acétique pour une mole de diméthylamine et qui donne une mole de diméthyl-acétamide et une mole d'eau.
Lorsqu'on utilise l'anhydride correspondant, la réaction est la suivante :
EMI2.3
(CH3CO)20 + Z(CH3)2NH = CH3CON(OH3)2 + E0 réaction dans laquelle on fait réagir une mole d'anhydride acétique avec 2 moles de diméthylamine pour obtenir une mole d'acylamide et une mole d'eau.
Il est évident que l'eau sert à hydrolyser l'anhydride acide pour donner l'a- cide.
Bien qu'habituellement les proportions stoechiométriques de di- méthylamine par rapport à l'acide ou à l'anhydride correspondent aux équa- tions ci-dessus, la demanderesse a découvert que l'on peut maintenir avan- tageusement les proportions de diméthylamine par rapport à l'acide et/ou à l'anhydride acide dans les limites correspondant à un léger excès par rapport aux proportions stoechiométriques exactes. Cet excès d'amine qui ne réagit pas n'est pas perdu, étant donné que le procédé nouveau conforme à l'invention per- met d'utiliser au cours de sa mise en oeuvre sensiblement toute l'amine.
L'économie générale de la présente invention sera mieux comprise encore à la lecture de la description suivante qui sera faite en se référant au dessin annexé dont la figure unique représente schématiquement un appareil- lage pour la mise en oeuvre du procédé. La description qui va suivre du procé-
EMI2.4
dé s'applique à titre d'exemple à la préparation de la N.N-diméthylacétamide à partir de l'acide acétique et de la diméthylamine. Il est cependant évident. que l'on peut appliquer le même procédé à n'importe laquelle des autres dimé- thylacylamides mentionnées ici.
Sur le dessin annexé, 10 représente un réservoir contenant de l'a-
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cide acétique glacial, 11 un conduit pour le diriger dans un absorbeur 12 à remplissage, absorbeur que l'acide traverse pour en sortir par le conduit 13 et sécouler dans le réacteur 14.
On a représenté en 15 un réservoir contenant de la diméthylamine; le conduit 16 fait communiquer ce réservoir avec le réacteur 14 et permet 1' écoulement de la diméthylamine dans cet appareil. On préfère vaporiser la di- méthylamine avant de l'introduire dans le réacteur. Le. réacteur 14 comporte un agitateur et des serpentins de vapeur non représentés. Ces serpentins sont néanmoins reliés à une source de vapeur 17, ce qui permet de chauffer le con- tenu du réacteur au point d'ébullition. Une conduite de vapeur 18 communi- que avec une tour 19 contenant un remplissage, tour qui comporte également une conduite de vapeur 20.
L'extrémité supérieure de la tour garnie 19 communique par le conduit20 avec le condenseur 21 refroidi par l'eau; le condensat li- quide qui s'y forme s'écoule par le conduit 22 pour aller à la pompe 23. Le produit refoulé par la pompe s'écoule par le conduit 24 dans les canalisations 25 et 26, dont le premier communique avec la partie supérieure de la tour 19, et le dernier avec l'appareil de distillation 27. La partie supérieure du con- denseur 21 est reliée par la canalisation 28 à la partie inférieure de l'absor- beur 12 dont la partie supérieure communique avec le condenseur 36 comportant lui-même le conduit de dégagement 37.
L'appareil de distillation 27 qui sert de colonne pour les queues légères comporte un serpentin de vapeur alimenté en vapeur par la canalisation 30, un conduit de dégagement 31 et le conduit de soutirage du produit 320 EXEMPLE 1
Pour la mise en oeuvre du procédé conforme à l'invention à l'aide de l'appareillage que l'on vient de décrire, on remplit tout d'abord le réacteur 14 approximativement à moitié avec un mélange de diméthylacétamide et d'acide acétique, la teneur en acide acétique étant inférieure à celle qui correspond à l'azéotrope. Une composition appropriée à l'utilisation dans le réacteur 14 est constituée par un mélange de 88% de diméthylacétamide et de 12% d'acide acétique.
On chauffe le mélange de diméthylacétamide et d'acide acétique con- tenu dans le réacteur 14 à son point d'ébullition (162 -165 C) tout en intro- duisant une charge d'acide acétique venant du réservoir 10 par le conduit 11, l'épurateur 12 et le conduit 13, cet acide se trouvant introduit de préférence au-dessous du niveau du liquide dans le réacteur 14. En même temps on fait pas- ser un courant de diméthylamine venant du réservoir 15 dans le réacteur 14 par le conduit 16. La quantité de diméthylamine introduite est en excès par rap- port aux proportions stoechiométriques de diméthylamine entrant par le conduit 13 tout en étant cependant équivalente à la quantité d'acide acétique entrant dans l'appareil par le conduit 11.
Le produit de réaction vaporisé formé dans le réacteur le quitte par le conduit 18 pour se diriger dans la tour 19 comportant un remplissage, puis passe par le conduit 20 dans le condenseur 21 où la plus grande partie du produit se trouve condensée. Ce condensat sort du condenseur par un conduit 22, puis la pompe 23 en renvoie une partie dans la tour 19 par le conduit 25.
Le condensatainsi recyclé sert pour y maintenir le reflux et retourne finale- ment dans le réacteur 14 par le conduit 34. La vapeur non condensée qui sort du condenseur 21 par le conduit 28 et qui est constituée en majeure partie par la diméthylamine n'ayant pas réagi passe dans un absorbeur 12 où il est absor- bé par de l'acide acétique que contient celui-ci.
On maintient l'absorbeur 12 à une température légèrement supérieure' à 150 C et de préférence inférieure à 165 C. On maintient cette température grâce à la chaleur de réaction qui se produit entre la diméthylamine entrant dans le conduit 28 et l'acide acétique entrant par le conduit 11. Pour le démar- rage seulement, on peut fournir de la chaleur à l'absorbeur 12 en faisant pas- ser par 1?absorbeur de la vapeur grâce au conduit 35 ou en utilisant une en== veloppe chauffante dans lemême but.
Ces dispositifs de chauffage sont égale- ment utiles lorsqu'il se produit une perte de chaleur excessive depuis l'ab- sorbeur. Lorsqu'on met en oeuvre le procédé comme décrit ci-dessus, il se pro- duit dans l'absorbeur 12 environ 60% de la réaction donnant naissance aux acy-
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lamides, le reste ayant lieu dans le réacteur 14 et dans la tour 19.
On a trouvé que la diméthylamine industrielle contient de faibles impuretés telles que la mono- et la tri-méthylamine en même temps que des quantités variables de produits inertes. La triméthylamine et les produits inertes ne réagissent pas avec l'acide, étant donné qu'ils se dégagent du système par le conduit 29. Ce conduit aboutit au condenseur 36 refroidi par l'eau dans lequel on effectue la condensation et dans le retour à l'absor- beur de tout acide acétique vaporisé. La triméthylamine et les produits inertes se dégagent du condenseur par le conduit 37.
Une partie du condensat débité par la pompe 23 dans le conduit 24 et qui n'est pas recyclé comme reflux passe dans le conduit 26 pour aller dans l'appareil de distillation 27. Dans le distillateur 27 la plus grande partie des queues légères présentent dans la diméthylacétamide brute sont éli- minées par chauffage du produit à une température de vapeur d'environ 95 C.
Les queues légères constituées par l'eau et par de faibles quantités de dimé- thylamine se dégagent par le conduit 31. Lorsqu'on vaporise des quantités im- portantes de diméthylamine, on peut réaliser en ce point leur séparation d'a- vec l'eau et recycler la diméthylamine vers l'absorbeur 12. Le produit liquide provenant de l'appareil de distillation 14 sort par le conduit 32 et s'écou- le dans le réservoir de stockage 33. Il constitue le produit résultant du procédé.
Toute la monométhylamine présente comme impuretés dans la dimé- thylamine donne lieu à la formation de la monométhylacylamide correspondante.
Ce produit possède un point d'ébullition sensiblement plus élevé que celui de la diméthylacylamide et se trouve retenu pour cette raison dans le réacteur 14. Lorsque des quantités importantes de monométhylacylamide s'accumulent dans le réacteur, on les en retire et les purifie par une distillation fractionnée courante.
EXEMPLE 2.-
On charge dans l'installation 1000 parties en poids d'acide pro- pionique et 670 parties de diméthylamine, cette installation comportant 1' absorbeur 12 et le réacteur 14 relié à la colonne 19 et au condenseur 21 comme décrit dans l'exemple 1. Le réacteur contient un mélange préparé à l'avance de 960 parties de diméthyl propionamide et de 170 parties d'acide propionique.
Après l'achèvement de la réaction préliminaire, on volatilise le mélange de ré- action comme décrit dans l'exemple 1, les vapeurs entrant dans la colonne 19 et le reflux de contact étant réalisé à partir du condenseur 21. On soumet le produit brut ainsi obtenu à la distillation et on obtient avec -un bon rende- ment la diméthyl propionamide sensiblement pure.
EXEMPLE 3.
On introduit 88 parties en poids d'acide butyrique et 50 parties de diméthylamine en continu dans l'installation qui comporte l'absorbeur 12, le réacteur 14 mis en communication avec la tour 19 et le condenseur 21, comme décrit dans l'exemple 1. Le réacteur contient un mélange préparé à l'avance de 66 parties en poids de diméthylbutyramide et de 16 parties d'acide butyrique.
Après l'achèvement de la réaction préliminaire, le mélange de réaction se vo- latilise comme décrit dans l'exemple 1 et on fait passer la vapeur à travers la tour 19 où elle entre en contact avec le produit refluant depuis le con- denseur 21. On soumet ensuite le produit brut à la distillation pour obtenir la diméthylbutyramide.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.