EP2382186A1 - Procede de fabrication de composes comprenant des fonctions nitriles - Google Patents

Procede de fabrication de composes comprenant des fonctions nitriles

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Publication number
EP2382186A1
EP2382186A1 EP10701130A EP10701130A EP2382186A1 EP 2382186 A1 EP2382186 A1 EP 2382186A1 EP 10701130 A EP10701130 A EP 10701130A EP 10701130 A EP10701130 A EP 10701130A EP 2382186 A1 EP2382186 A1 EP 2382186A1
Authority
EP
European Patent Office
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compounds
compound
formula
equal
radical
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP10701130A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Sergio Mastroianni
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Invista Technologies Sarl
Original Assignee
Rhodia Operations SAS
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Filing date
Publication date
Application filed by Rhodia Operations SAS filed Critical Rhodia Operations SAS
Publication of EP2382186A1 publication Critical patent/EP2382186A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C253/00—Preparation of carboxylic acid nitriles
    • C07C253/08—Preparation of carboxylic acid nitriles by addition of hydrogen cyanide or salts thereof to unsaturated compounds
    • C07C253/10—Preparation of carboxylic acid nitriles by addition of hydrogen cyanide or salts thereof to unsaturated compounds to compounds containing carbon-to-carbon double bonds
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J31/00—Catalysts comprising hydrides, coordination complexes or organic compounds
    • B01J31/02—Catalysts comprising hydrides, coordination complexes or organic compounds containing organic compounds or metal hydrides
    • B01J31/12—Catalysts comprising hydrides, coordination complexes or organic compounds containing organic compounds or metal hydrides containing organo-metallic compounds or metal hydrides
    • B01J31/14—Catalysts comprising hydrides, coordination complexes or organic compounds containing organic compounds or metal hydrides containing organo-metallic compounds or metal hydrides of aluminium or boron
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J31/00—Catalysts comprising hydrides, coordination complexes or organic compounds
    • B01J31/16—Catalysts comprising hydrides, coordination complexes or organic compounds containing coordination complexes
    • B01J31/18—Catalysts comprising hydrides, coordination complexes or organic compounds containing coordination complexes containing nitrogen, phosphorus, arsenic or antimony as complexing atoms, e.g. in pyridine ligands, or in resonance therewith, e.g. in isocyanide ligands C=N-R or as complexed central atoms
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C255/00—Carboxylic acid nitriles
    • C07C255/01—Carboxylic acid nitriles having cyano groups bound to acyclic carbon atoms
    • C07C255/02—Carboxylic acid nitriles having cyano groups bound to acyclic carbon atoms of an acyclic and saturated carbon skeleton
    • C07C255/04—Carboxylic acid nitriles having cyano groups bound to acyclic carbon atoms of an acyclic and saturated carbon skeleton containing two cyano groups bound to the carbon skeleton

Definitions

  • the present invention relates to a process for the manufacture of compounds comprising at least one nitrile function by hydrocyanation of a compound comprising at least one non-conjugated unsaturation.
  • Ni (O) nickel complex in the state of zero oxidation
  • the company DU PONT DE NEMOURS has developed and exploited a process for the manufacture of adiponitrile by double hydrocyanation of butadiene.
  • This reaction is generally catalyzed by a catalyst system comprising a Ni (O) complex with organophosphorus ligands.
  • This system also comprises a cocatalyst, especially in the second hydrocyanation step, that is to say hydrocyanation of unsaturated compounds comprising a nitrile function such as pentenenitriles into dinitrile compounds.
  • cocatalysts have been proposed in the patents and are generally compounds belonging to the family of Lewis acids.
  • One of the roles of this cocatalyst or promoter is to limit the production of by-products and thus to promote the formation of linear dinitrile compounds with respect to the formation of branched dinitriles.
  • metal halides such as zinc chloride, zinc bromide, stannous chloride, stannous bromide have already been proposed, for example, in US Patent 3,496,217.
  • Zinc chloride is the preferred cocatalyst.
  • cocatalysts have different properties and allow to obtain selectivities in linear dinithles such as adiponitrile different. Some of these cocatalysts have drawbacks related to the difficulty of extracting them from the reaction medium or the possibility and facility of extracting the catalytic system or the ligand of Ni (O) in the presence of this cocatalyst for recycling.
  • An object of the present invention is to provide a novel catalyst system comprising a new combination of specific cocatalysts compatible and giving levels of adiponitrile selectivity and yield of dinithl suitable in the hydrocyanation reaction pentenithel.
  • the invention provides a method of manufacturing compounds comprising at least one nitrile function by hydrocyanation of an organic compound comprising at least one non-conjugated unsaturation comprising from 2 to 20 carbon atoms, by reaction with the hydrogen cyanide in the presence of a catalytic system comprising a complex of nickel in the zero oxidation state with at least one organophosphorus ligand selected from the group comprising organophosphites, organophosphonites, organophosphinites and organosphosphines and a cocatalyst characterized in that the cocatalyst consists of a mixture of at least two Lewis acids, at least one of which is an organometallic compound corresponding to the following general formula I:
  • M, M 1 which may be identical or different, represent an element chosen from the group comprising the following elements: B, Si, Ge, Sn, Pb, Mo, Ni, Fe, W, Cr, Zn, Al,
  • R, R 1 which are identical or different, represent an aliphatic radical or a radical comprising a substituted or unsubstituted aromatic or cycloaliphatic ring, which may or may not be bridged, or a halide radical,
  • X representing an oxygen, nitrogen, sulfur or silicon atom y, z, p are integers that are identical or non-equal to 0 or 1 n, nor are integers equal to the valence of the elements M, Mi minus 1 a, ai are integers, identical or different, equal to the valence of the element X minus 1 if y, z are equal to 1, or equal to 1 if y, z are equal to O.
  • R, R1 identical or different, represent an aromatic radical, aliphatic, cycloaliphatic, substituted or unsubstituted, which may or may not be bridged, or a halide radical.
  • the bond between the elements M and M 1 is a single or multiple covalent bond depending on the nature of the elements M and Mi.
  • a is equal to the valence of the element X minus 1 if y is 1 and a is equal to 1 if y is 0.
  • ai is equal to valence of the element X minus 1 if z is equal to 1 and ai is equal to 1 if z is equal to 0.
  • the organometallic compound of formula I is advantageously chosen from the group of the following compounds:
  • the compound of formula (IV) is listed under the CAS No. 998-00-5 and named TIBAO in the following text,
  • the compound of formula (X) is listed under the CAS No. 4426-21 -5.
  • the Lewis acid which is present in combination with the compound of formula I may be chosen from the various and numerous Lewis acids already described and used in the catalytic systems of the hydrocyanation reaction, especially the hydrocyanation reaction of pentenenitriles.
  • Such Lewis acids are described in the patents cited above to describe the state of the art.
  • suitable Lewis acids for the catalyst system of the invention, there may be mentioned a large number of compounds comprising metal cations associated with a very large variety of anions.
  • the cations can be zinc, cadmium, beryllium, aluminum, gallium, indium, lead, titanium, vanadium, niobium, scandium, chromium, molybdenum, tungsten, manganese, rhenium, palladium, thorium, erbium, iron and cobalt.
  • halides such as fluoride, chloride, bromide and iodide
  • anions of fatty organic acids comprising from 2 to 7 carbon atoms
  • Lewis acids belonging to the family of organic compounds boron or tin such as boron triphenyl may also be used.
  • the catalyst system of the invention contains a cocatalyst according to the invention in a molar ratio of cocatalyst relative to the number of nickel atoms between 0.01 and 50 and preferably between 0.1 and 10. This cocatalyst concentration corresponds to the total Lewis acid concentration.
  • the compound of formula I represents at least 0.1 mole% of the Lewis acid mixture, advantageously at least 1%, preferably at least 5%, even more preferentially at least 10%.
  • this second Lewis acid is advantageously present in the mixture at a molar ratio of at least 50%.
  • the Lewis acid associated with the compound of formula I is advantageously chosen from the group of Lewis acids comprising a single acidic site and listed in patents US 3,496,217, US Pat. US 3,864,380 and US 3,496,218 and US 4,874,884. As the most preferred Lewis acid in this list, mention may be made of zinc chloride and triphenyl of boron.
  • the catalyst system of the invention comprises a complex of Ni (O) with at least one organophosphorus compound, preferably a monodentate compound such as triphenylphosphite or tritolylphosphite described, for example, in patents US3496215, DE19953058, FR1529134, FR2069411.
  • organophosphorus compound preferably a monodentate compound such as triphenylphosphite or tritolylphosphite described, for example, in patents US3496215, DE19953058, FR1529134, FR2069411.
  • the catalyst system of the invention may comprise a complex of Ni (O) with organophosphorus monodentate or bidentate compounds belonging to the family of organophosphonites or organophosphinites.
  • cocatalysts of the invention with a complex of Ni (O) obtained with a mixture of ligand monodentate organophosphite and bidentate ligand selected from the families of compounds belonging to organophosphites, organophosphonites, organophosphinites or organophosphines as described in patents WO03011457, WO2004 / 065352 or mixtures of monodentate ligands as described in French Patent Application No. 08 03374, not yet published.
  • ligand monodentate organophosphite and bidentate ligand selected from the families of compounds belonging to organophosphites, organophosphonites, organophosphinites or organophosphines as described in patents WO03011457, WO2004 / 065352 or mixtures of monodentate ligands as described in French Patent Application No. 08 03374, not yet published.
  • the process for manufacturing compounds comprising at least one nitrile function and more particularly dinitanium compounds such as adiponitrile comprises reacting in a first step a diolefin such as 1,3 butadiene with cyanide. hydrogen, generally in the absence of solvent and in the presence of a catalytic system. The reaction is conducted under pressure to be in a liquid medium. The unsaturated nithyl compounds are separated by successive distillations. Nithl compounds such as pentenenitriles are fed in a second hydrocyanation step.
  • the non-linear unsaturated nithles obtained in the first stage are subjected to an isomerization step to convert them to linear unsaturated nithles which are also introduced in the second hydrocyanation stage.
  • the linear unsaturated nithles are reacted with hydrogen cyanide in the presence of a catalytic system.
  • the dinitrile compounds formed are separated by successive distillations after extraction of the catalytic system from the reaction medium.
  • Several processes for extracting the catalytic system are described, for example, in US Pat. Nos. 3,773,809, 4,082,811, 4,339,395 and 5,847,191.
  • the catalytic system can be separated from the reaction medium by decantation in two phases obtained. by controlling the ratios between the mononitrile compounds and the dinitrile compounds contained in the medium. This separation can be improved by the addition of ammonia. It is also possible to precipitate the catalyst system to recover and recycle it or to use a non-polar solvent to extract the catalyst system and separate it from the nithel products.
  • the temperature conditions of these different steps are between 10 and 200 0 C.
  • the catalyst systems used in the first and second hydrocyanation steps and in the isomerization step are generally similar, that is, they contain an identical Ni (O) complex.
  • the ratio between the number of nickel atoms and the number of ligand molecules may be different in each of these steps as well as the concentration of the catalyst system in the medium.
  • the cocatalyst is present only in the catalytic system used for the second hydrocyanation step. However, it may also be present in the isomerization step and optionally in the first step.
  • the characteristics and performances of the process and thus of the catalytic system used are determined and illustrated by the yield of dintrile compounds (RR) DN , and by the linearity (L) of linear dinitriles produced, that is to say the number of moles of linear dinitriles relative to the number of moles of dinitriles formed.
  • the linearity corresponds to the percentage of mole of adiponitrile (AdN) obtained relative to the numbers of moles of dinitriles formed (AdN + ESN + MGN).
  • the invention will be better illustrated by the examples given below for information only, relating to the manufacture of adiponitrile by hydrocyanation of 3-pentenenitrile.
  • the 3-pentenenitrile used is a compound marketed by Aldrich.
  • DPPX bis (diphenylphosphinomethyl) -1,2-benzene-linearity (L): ratio of the number of moles of AdN formed on the number of moles of dinitriles formed (sum of moles of AdN, ESN and MGN) - RR (DN) : yield of dinitriles corresponding to the ratio of the number of moles formed of dinitriles on the number of moles of 3NP engaged
  • the compounds 3PN, Ni (cod) 2 , TTP, ZnCl 2, TIBAO, diphenylborinic anhydride (Ph 2 BOBPh 2 ), DPPX, trithienylphosphine, BPDB, are commercially available.
  • the ligand for the monodentate ligands (TTP or trithienylphosphine), 5 equivalents (5 moles of ligands per one mole of nickel) o for the bidentate ligands (DPPX), 2.5 equivalents (2.5 moles of ligands) for one mole of nickel)
  • the ratio [(total number of acid sites per molecule of AL1) + (total number of acid sites per molecule of AL2)] with respect to a nickel atom is set to 1.

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Abstract

La présente invention concerne un procédé de fabrication de composés comprenant au moins une fonction nitrile par hydrocyanation d'un composé comprenant au moins une insaturation non conjuguée. L'invention propose un procédé de fabrication de composés comprenant au moins une fonction nitrile par hydrocyanation d'un composé organique comprenant au moins une insaturation non conjuguée comprenant de 2 à 20 atomes de carbone par réaction avec le cyanure d'hydrogène en présence d'un système catalytique comprenant un complexe du nickel à l'état d'oxydation zéro avec au moins un ligand organophosphoré choisi dans le groupe comprenant les organophosphites, organophosphonites, organophosphinites et organosphosphines et un cocatalyseur du type acide de LEWIS constitué par un mélange d'acides de lewis.

Description

Procédé de fabrication de composés comprenant des fonctions nitriles
[0001] La présente invention concerne un procédé de fabrication de composés comprenant au moins une fonction nitrile par hydrocyanation d'un composé comprenant au moins une insaturation non conjuguée.
[0002] Elle se rapporte plus particulièrement à un procédé de fabrication mettant en œuvre la réaction du cyanure d'hydrogène avec un composé organique comprenant une insaturation non conjuguée en présence d'un système catalytique comprenant un complexe du nickel à l'état d'oxydation zéro (appelé ci-après Ni(O)) avec au moins un ligand organophosphoré et un cocatalyseur appartenant à la famille des acides de Lewis.
[0003] De tels procédés sont connus depuis de nombreuses années et sont exploités industriellement notamment pour la production d'un grand intermédiaire chimique, l'adiponitrile. Cet intermédiare est notamment utilisé dans la fabrication de l'hexaméthylène diamine qui est un monomère important pour la fabrication des polyamides et également un intermédiaire dans la synthèse des composés diisocyanates.
[0004] Ainsi, la société DU PONT DE NEMOURS a mis au point et exploité un procédé de fabrication de l'adiponitrile par double hydrocyanation du butadiène. Cette réaction est généralement catalysée par un système catalytique comprenant un complexe du Ni(O) avec des ligands organophosphorés. Ce système comprend également un cocatalyseur, notamment dans l'étape de seconde hydrocyanation, c'est-à-dire hydrocyanation de composés insaturés comprenant une fonction nitrile tels que les pentènenitriles en composés dinitriles.
[0005] De nombreux cocatalyseurs ont été proposés dans les brevets et sont généralement des composés appartenant à la famille des acides de Lewis. Un des rôles de ce cocatalyseur ou promoteur est de limiter la production de sous-produits et donc de favoriser la formation de composés dinitriles linéaires par rapport à la formation de dinitriles ramifiés. [0006] Ainsi, de nombreux halogénures métalliques tels que le chlorure de zinc, le bromure de zinc, le chlorure stanneux, le bromure stanneux ont déjà été proposés, par exemple, dans le brevet US 3 496 217. Le chlorure de zinc est le cocatalyseur préféré.
[0007] II a également été proposé des composés organiques du bore tels que le thphényl de bore ou des composés comprenant deux atomes de bore tels que décrits dans les brevets US 3 864 380 et US 3 496 218 et également des composés organiques de l'étain comme dans le brevet US 4 874 884.
[0008] Des cocatalyseurs comprenant plusieurs sites acides, notamment deux sites acides ont été proposés dans les demandes de brevet françaises n° 08 00381 et 08 05821 non encore publiées.
[0009] Ces cocatalyseurs ont des propriétés différentes et permettent d'obtenir des sélectivités en dinithles linéaires tels que l'adiponitrile différentes. Certains de ces cocatalyseurs présentent des inconvénients liés à la difficulté à les extraire du milieu réactionnel ou à la possibilité et facilité d'extraire le système catalytique ou le ligand du Ni(O) en présence de ce cocatalyseur pour le recycler.
[0010] II a également été proposé d'utiliser comme cocatalyseur un mélange d'acides de Lewis, notamment quand l'un des cocatalyseurs et le tiphényl de bore, comme cela est décrit dans le brevet US 4 874 884, ou d'associer à un acide de Lewis un autre composé constitué par un alcoxy d'aluminium ou de titane, comme décrit dans la demande de brevet WO2004/087314.
[0011] II existe toujours un besoin de trouver de nouveaux systèmes catalytiques permettant d'obtenir des sélectivités en dinithles linéaires de niveaux acceptables et d'utilisation facile et/ou d'améliorer la cinétique et le rendement en dinithles de la réaction d'hydrocyanation.
[0012] Un des buts de la présente invention est de proposer un nouveau système catalytique comprenant une nouvelle association de cocatalyseurs spécifiques compatibles et donnant des niveaux de sélectivité en adiponitrile et de rendement en dinithles convenables dans la réaction d'hydrocyanation des pentènithles. [0013] A cet effet, l'invention propose un procédé de fabrication de composés comprenant au moins une fonction nitrile par hydrocyanation d'un composé organique comprenant au moins une insaturation non conjuguée comprenant de 2 à 20 atomes de carbone, par réaction avec le cyanure d'hydrogène en présence d'un système catalytique comprenant un complexe du nickel à l'état d'oxydation zéro avec au moins un ligand organophosphoré choisi dans le groupe comprenant les organophosphites, organophosphonites, organophosphinites et organosphosphines et un cocatalyseur caractérisé en ce que le cocatalyseur est constitué par un mélange d'au moins deux acides de Lewis dont au moins un est un composé organométallique répondant à la formule générale I suivante :
[(R)a-(X)y-]nM-(O)p-Mi[-(X)z-(Ri)ai]n1 dans laquelle:
M, M1 identiques ou différents représentent un élément choisi dans le groupe comprenant les éléments suivants : B, Si, Ge, Sn, Pb, Mo, Ni, Fe, W, Cr, Zn, Al,
Cd, Ga, In,
R, Ri identiques ou différents représentent un radical aliphatique ou un radical comprenant un cycle aromatique ou cycloaliphatique, substitué ou non, pouvant être pontés ou non, ou un radical halogénure,
X représentant un atome d'oxygène, azote, de soufre ou de silicium y, z, p sont des nombres entiers identiques ou non égaux à 0 ou 1 n, ni sont des nombres entiers égaux à la valence des éléments M, Mi diminuée de 1 a, ai sont des nombres entiers identiques ou non, égaux à la valence de l'élément X diminuée de 1 si y , z sont égaux à 1 , ou égaux à 1 si y, z sont égaux à O.
[0014] Avantageusement R, R1 , identiques ou différents représentent un radical aromatique, aliphatique, cycloaliphatique, substitué ou non, pouvant être pontés ou non, ou un radical halogénure. [0015] Dans la formule ci-dessus, quand p est égal à 0, la liaison entre les éléments M et M1 est une liaison covalente simple ou multiple selon la nature des éléments M et M-i.
[0016] Dans la formule ci-dessus, a est égal à la valence de l'élément X diminuée de 1 si y est égal à 1 et a est égal à 1 si y est égal à 0. De même ai est égal à la valence de l'élément X diminuée de 1 si z est égal à 1 et ai est égal à 1 si z est égal à 0.
[0017] Selon une caractéristique préférée de l'invention le composé organométallique de formule I est avantageusement choisi dans le groupe des composés suivants :
- bis(neopentylglycolato)diborane (RN CAS 201733-56-4)
- bis(hexyleneglycolato)diborane (RN CAS 230299-21 -5) - bis(pinacolato)diborane (RN CAS 73183-34-3)
- tetrakis(pyrrolinido)diborane (RN CAS 158752-98-8)
- hexamethyldisilane (RN CAS 1450-14-2)
- Tetraphenyldimethyldisilane (RN CAS 1172-76-5)
- diphenyltetramethyldisilane (RN CAS 1145-98-8) - tris(thmethylsilyl)silane (RN CAS 1873-77-4)
- tetrakis(thmethylsilyl)silane (RN CAS 4098-98-0)
- hexaphenyldisilane (RN CAS 1450-23-3)
- hexamethyldigermane (RN CAS 993-52-2)
- hexaethyldigermane (RN CAS 993-62-4) - hexaphenyldigermane (RN CAS 2816-39-9)
- hexamethyldistannane (Rn CAS 661 -69-8)
- hexabutyldistannane (RN CAS 813-19-4)
- hexaphenyldistannane (RN CAS 1064-10-4)
- triphenylstannyldimethylphenylsilane (RN CAS 210362-76-8) - triphenylgermanyl-triphenylstannane (RN CAS 13904-13-7)
- hexaphenyldiplumbane (RN CAS 3124-01 -4)
- cyclopentandienyl fer dicarbonyle dimère (RN CAS 38117-54-3)
- cyclopentandienyl chrome dicarbonyle dimère (RN CAS 37299-12-0)
- cyclopentandienyl nickel carbonyle dimère (RN CAS 12170-92-2) - cyclopentandienyl tungstène tricarbonyle dimère (RN CAS 12566-66-4)
- methylcyclopentadienyl molybdène tricarbonyle dimère (RN33056-03-0) et les composés de formules suivantes :
(C2Hs)2-B-O-AI-(C2Hs)2 (H)
(C2Hs)2-B-O-AI-CI2 (III)
(iBu)2—AI—O—AI—(iBu)2 (IV)
(mes)2— B— 0-Al-(C2Hs)2 (V)
(mes)2— B-O-Al-Cl2 (VII) (mes)2— B— O— Zn-C2H5 (VIII)
(C2Hs)2- Al— O— Al— ( C2Hs)2 (IX) Ph2-B-O-B-Ph2 (X) dans lesquelles iBu représente le radical isobutyle mes représente un groupement mésityl (2,4,6 tπméthylphényl), et Ph représente un groupe phényl.
Le composé de formule (IV) est répertorié sous le N° CAS 998-00-5 et nommé TIBAO dans la suite du présent texte, Le composé de formule (X) est répertorié sous le n° CAS 4426-21 -5.
[0018] Ces composés sont décrits dans la littérature ainsi que leur procédé de fabrication. Le numéro d'enregistrement RN CAS est donné à titre d'information uniquement La plupart de ces composés sont disponibles commercialement
[0019] Selon l'invention, l'acide de Lewis qui est présent en association avec le composé de formule I peut être choisi dans les différents et nombreux acides de Lewis déjà décrits et utilisés dans les systèmes catalytiques de la réaction d'hydrocyanation, notamment la réaction d'hydrocyanation des pentènenitriles. De tels acides de Lewis sont décrits dans les brevets cités précédemment pour décrire l'état de la technique.
[0020] A titre d'exemples non limitatifs d'acides de Lewis convenables pour le système catalytique de l'invention, on peut citer un grand nombre de composés comprenant des cations métalliques associés à une variété très grandes anions. Ainsi, à titre d'exemple, les cations peuvent être le zinc, le cadnium, le béryllium, l'aluminium, le gallium, l'indium, le plomb, le titane, le vanadium, le niobium, le scandium, le chrome, le molybdène, le tungstène, le manganèse, le rhénium, le palladium, le thorium, l'erbium, le fer et le cobalt.
[0021] Comme anions préférés, on peut citer, les halogénures tels que fluorure, chlorure, bromure et iodure, les anions d'acides organiques gras comprenant de 2 à 7 atomes de carbone, les anions HPO32", H2PO2", CF3COO" , OSO2C7F15 ", SO4 2".
[0022] D'autres acides de Lewis appartenant à la famille des composés organiques du bore ou de l'étain tels que le triphényl de bore peuvent également être utilisés.
[0023] Dans un mode préféré de l'invention, le système catalytique de l'invention contient un cocatalyseur conforme à l'invention dans un rapport molaire de cocatalyseur par rapport au nombre d'atomes de nickel compris entre 0,01 et 50 et de préférence entre 0,1 et 10. Cette concentration en cocatalyseur correspond à la concentration totale en acide de Lewis.
[0024] Dans le système catalytique de l'invention, le composé de formule I représente au moins 0,1 % en mole du mélange d'acides de Lewis, avantageusement au moins 1 %, de préférence au moins 5 %, encore plus préférentiellement au moins 10%. Dans le cas où le second acide de Lewis ne correspond pas à la formule I, ce second acide de Lewis est avantageusement présent dans le mélange à un rapport molaire d'au moins 50%.
[0025] Selon une caractéristique préférée de l'invention, l'acide de Lewis associé au composé de formule I est, avantageusement choisi dans le groupe des acides de Lewis comprenant un seul site acide et listés dans les brevets US 3 496 217, US 3 864 380 et US 3 496 218 et US 4 874 884. Comme acide de Lewis particulièrement préféré dans cette liste, on peut citer le chlorure de zinc et le triphényl de bore.
[0026] Le système catalytique de l'invention comprend un complexe de Ni(O) avec au moins un composé organophosphoré, préférentiellement un composé monodentate tel que le triphénylphosphite ou le tritolylphosphite décrits par exemple, dans les brevets US3496215, DE19953058, FR1529134, FR2069411 , US3631191 , US3766231 , FR2523974 ou un composé bidentate tel que les composés organophosphites décrits dans les brevets WO9906355, WO9906356, WO9906357, WO9906358, WO9952632, WO9965506, WO9962855, US5693843, WO961 182, WO9622968, US5981772, WO0136429, WO9964155, WO0213964, US6127567.
[0027] II est également possible d'utiliser des complexes du Ni(O) avec des composés organophoshines monodentates ou bidentates tels que décrits dans les brevets WO02/30854, WO02/053527, WO03/068729, WO04/007435, WO04/007432, FR2845379, WO2004/060855, et plus particulièrement la trithiénylphosphine décrite dans la demande française non publiée n° 0803373 et le DPPX décrit dans le brevet WO2003031392.
[0028] De même, le système catalytique de l'invention peut comprendre un complexe du Ni(O) avec des composés organophosphorés monodentates ou bidentates appartenant à la famille des organophosphonites ou organophosphinites.
[0029] II est également possible d'utiliser les cocatalyseurs de l'invention avec un complexe du Ni(O) obtenu avec un mélange de ligand monodentate organophosphite et de ligand bidentate choisi dans les familles de composés appartenant aux organophosphites, organophosphonites, organophosphinites ou organophosphines tels que décrits dans les brevets WO03011457, WO2004/065352 ou des mélanges de ligands monodentates comme décrits dans la demande de brevet français n° 08 03374, non encore publiée.
[0030] La description du procédé d'hydrocyanation est réalisée dans plusieurs brevets dont ceux cités précédemment et également dans les articles de CA. TOLMAN publiés dans les revues Organometallics 3 (1984) 33 , Advances in Catalysis (1985) 33-1 et Journal of Chemical Education (1986) vol 63, n°3, pages 199-201 .
[0031] Brièvement, le procédé de fabrication de composés comprenant au moins une fonction nitrile et plus particulièrement de composés dinithles tels que l'adiponitrile consiste à faire réagir dans une première étape une dioléfine telle que le 1 , 3 butadiène avec du cyanure d'hydrogène, généralement en absence de solvant et en présence d'un système catalytique. La réaction est conduite sous pression pour être en milieu liquide. Les composés nithles insaturés sont séparés par distillations successives. Les composés nithles linéaires tels que les pentènenitriles sont alimentés dans une seconde étape d'hydrocyanation.
[0032] Avantageusement, les nithles insaturés non linéaires obtenus en première étape, sont soumis à une étape d'isomérisation pour les transformer en nithles insaturés linéaires qui sont introduits également dans la seconde étape d'hydrocyanation.
[0033] Dans la seconde étape d'hydrocyanation, les nithles insaturés linéaires sont mis en réaction avec du cyanure d'hydrogène en présence d'un système catalytique.
[0034] Les composés dinitriles formés sont séparés par distillations successives après extraction du système catalytique du milieu réactionnel. Plusieurs procédés d'extraction du système catalytique sont décrits, par exemple, dans les brevets US3 773 809, 4 082 811 , 4 339 395 et 5 847 191. Généralement, le système catalytique peut être séparé du milieu réactionnel par décantation en deux phases obtenue par le contrôle des rapports entre les composés mononitriles et les composés dinitriles contenus dans le milieu. Cette séparation peut être améliorée par addition d'ammoniac. Il est également possible de faire précipiter le système catalytique pour le récupérer et le recycler ou d'utiliser un solvant non polaire pour extraire le système catalytique et le séparer des produits nithles.
[0035] Les conditions de température de ces différentes étapes sont comprises entre 10 et 2000C.
[0036] Les systèmes catalytiques utilisés dans les première et seconde étapes d'hydrocyanation ainsi que dans l'étape d'isomérisation sont généralement semblables, c'est-à-dire qu'ils contiennent un complexe de Ni(O) identique. Toutefois, le rapport entre le nombre d'atome de nickel et le nombre de molécules de ligand peut être différent dans chacune de ces étapes ainsi que la concentration du système catalytique dans le milieu.
[0037] Préférentiellement, le cocatalyseur est présent uniquement dans le système catalytique utilisé pour la seconde étape d'hydrocyanation. Toutefois, il peut être également présent dans l'étape d'isomérisation et éventuellement dans la première étape. [0038] Les caractéristiques et performances du procédé et donc du système catalytique utilisé sont déterminées et illustrées par le rendement en composés dintriles (RR)DN, et par la linéarité (L) en dinitriles linéaires produits, c'est-à-dire le nombre de mole de dinitriles linéaires par rapport au nombre de mole de dinitriles formés. Dans le cas de la fabrication de l'adiponitrile, la linéarité correspond au pourcentage de mole d'adiponitrile (AdN) obtenue par rapport aux nombres de moles de dinitriles formés (AdN + ESN + MGN).
[0039] L'utilisation de cette association spécifique d'acides de Lewis comme catalyseur permet d'améliorer la cinétique de l'invention et les performances catalytiques. Ainsi, il est possible avec le système catalytique de l'invention de réduire la concentration en catalyseur sans affecter la productivité de la réaction.
[0040] L'invention sera mieux illustrée par les exemples donnés ci-dessous uniquement à titre indicatif, relatifs à la fabrication d'adiponitrile par hydrocyanation de 3-pentènenitrile. Dans ces exemples, le 3-pentènenitrile utilisé est un composé commercialisé par la société Aldrich.
[0041] Abréviations utilisées dans les exemples ont la signification suivante :
- Cod: cyclooctadiène - 3PN: 3-pentenenithle
- AdN: Adiponitrile
- ESN: ethylsuccinonitrile
- MGN: méthylglutaronithle
- AL : acide de Lewis - DN : dinitriles (AdN, MGN ou ESN)
- TTP: tri-paratolyphosphite
- TIBAO: tetraisobutyldialuminoxane
- BPDB : bis(pinacolato)diborane
- DPPX: bis(diphénylphosphinométhyl)-1 ,2-benzène - Linéarité (L): rapport du nombre de moles d'AdN formées sur le, nombre de moles de dinitriles formées (somme des moles d'AdN, ESN et MGN) - RR(DN): rendement de dinitriles correspondant au rapport du nombre de moles formées de dinitriles sur le nombre de moles de 3PN engagé
[0042] Les composés 3PN, Ni(cod)2, TTP, ZnCI2, TIBAO, anhydride diphénylborinique (Ph2BOBPh2), DPPX, trithiénylphosphine, BPDB, sont disponibles commercialement.
[0043] Exemples 1 à 9 :Hydrocyanation du 3-PN en AdN avec un seul acide de Lewis (exemples comparatifs)
[0044] Le mode opératoire mis en œuvre pour la réalisation de ces exemples est décrit ci-après :
[0045] Sous atmosphère d'argon, dans un tube de verre type Shott de 60 ml équipé d'un bouchon-septum, sont chargés successivement:
- le ligand : o pour les ligands monodentates (TTP ou trithiénylphosphine), : 5 équivalents ( 5 moles de ligands pour une mole de nickel) o pour les ligands bidentates (DPPX), : 2,5 équivalents ( 2,5 moles de ligands pour une mole de nickel)
- 1 ,21 g (15 mmol, 30 équivalents) de 3PN anhydre
- 138 mg (0,5 mmol, 1 équivalent) de Ni(cod)2
- AL : la nature et la quantité des acides de Lewis sont indiquées dans le tableau I ci-dessous : [0046] Le mélange est porté sous agitation à 700C. La cyanhydrine de l'acétone est injectée dans le milieu réactionnel par un pousse-seringue à un débit de 0,45 ml par heure. Après 3 heures d'injection le pousse-seringue est arrêté. Le mélange est refroidi à température ambiante, dilué à l'acétone et analysé par chromatographie en phase gazeuse.
[0047] Les résultats sont regroupés dans le tableau I suivant [0048] Dans les exemples, la quantité totale d'acide de Lewis ajoutée est déterminée pour obtenir un rapport de site actif des acides de Lewis par rapport à un atome de nickel égal à 1
Tableau I
[0049] Exemples 10 à 16 : Hydrocyanation du 3-PN en AdN avec un mélange d'acides de Lewis (exemples conformes à l'invention)
[0050] Dans les exemples suivants le rapport [(nombre total de sites acides par molécule d'AL1 ) + (nombre total de sites acides par molécule d'AL2)] par rapport à un atome de nickel est fixé à 1.
[0051] Le mode opératoire utilisé est identique à celui décrit dans les exemples comparatifs 1 à 9.
[0052] Les résultats obtenus ainsi que la nature des ligands et acides de Lewis sont listés dans le tableau II ci-dessous : Tableau II
Ces résultats montrent une augmentation du rendement en composés dinitriles RR(DN)tout en conservant une linéarité (L) équivalente.

Claims

Revendications
1. Procédé de fabrication de composés comprenant au moins une fonction nitrile par hydrocyanation d'un composé organique comprenant au moins une insaturation non conjuguée comprenant de 2 à 20 atomes de carbone par réaction avec le cyanure d'hydrogène en présence d'un système catalytique comprenant un complexe du nickel à l'état d'oxydation zéro avec au moins un ligand organophosphoré choisi dans le groupe comprenant les organophosphites, organophosphonites, organophosphinites et organosphosphines et un cocatalyseur caractérisé en ce que le cocatalyseur est constitué par un mélange d'au moins deux acides de Lewis dont au moins un est un composé organométallique répondant à la formule générale I : dans laquelle:
M, Mi identiques ou différents représentent un élément choisi dans le groupe comprenant les éléments suivants : B, Si, Ge, Sn, Pb, Mo, Ni, Fe, W, Cr, Zn, Al, Cd, Ga, In,
R, Ri identiques ou différents représentent un radical aliphatique ou un radical comprenant un cycle aromatique ou cycloaliphatique, substitué ou non, pouvant être pontés ou non, ou un radical halogénure,
X représentant un atome d'oxygène, azote, de soufre ou de silicium y, z, p sont des nombres entiers identiques ou non égaux à 0 ou 1 n, ni sont des nombres entiers égaux à la valence des éléments M, Mi diminué de 1 a, ai sont des nombres entiers identiques ou non, égaux à la valence de l'élément X diminué de 1 si y , z sont égaux à 1 , ou égaux à 1 si y, z sont égaux à O.
2. Procédé selon la revendication 1 , caractérisé en ce que R, Ri identiques ou différents représentent un radical aromatique, aliphatique, cycloaliphatique, substitué ou non, pouvant être pontés ou non, ou un radical halogénure.
3. Procédé selon la revendication 1ou 2, caractérisé en ce que le composé de formule I est choisi dans le groupe comprenant les composés suivants :
- bis(neopentylglycolato)diborane
- bis(hexyleneglycolato)diborane - bis(pinacolato)diborane
- tetrakis(pyrrolinido)diborane
- hexamethyldisilane
- tetraphenyldimethyldisilane
- diphenyltetramethyldisilane - tπs(thmethylsilyl)silane
- tetrakis(thmethylsilyl)silane
- hexaphenyldisilane
- hexamethyldigermane
- hexaethyldigermane - hexaphenyldigermane
- hexamethyldistannane
- hexabutyldistannane
- hexaphenyldistannane
- triphenylstannyldimethylphenylsilane - tπphenylgermanyl-thphenylstannane
- hexaphenyldiplumbane
- cyclopentandienyl fer dicarbonyle dimère
- cyclopentandienyl chrome dicarbonyle dimère
- cyclopentandienyl nickel carbonyle dimère - cyclopentandienyl tungstène tricarbonyle dimère
- methylcyclopentadienyl molybdène tricarbonyle dimère et les composés de formules suivantes :
(C2Hs)2-B-O-AI-(C2Hs)2 (H)
(C2Hs)2-B-O-AI-CI2 (III) (iBu)2— AI — O — Al— (iBu)2 (IV)
(mes)2— B— 0-Al-(C2Hs)2 (V)
(mes)2— B— 0-Al-Cl2 (VII)
(mes)2— B— O— Zn-C2H5 (VIII) (C2Hs)2- Al— O— Al— ( C2Hs)2 (IX) Ph2-B-O-B-Ph2 (X) dans lesquelles iBu représente le radical isobutyle mes représente un groupement mésityl (2,4,6 tπméthylphényl), et Ph représente un groupe phényle.
4. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le système catalytique comprend un rapport molaire de cocatalyseur par rapport aux moles de Ni compris entre 0,1 et 10
5. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le composé de formule I est présent dans le mélange d'acides de Lewis à une concentration d'au moins 0,1 % molaire par rapport au nombre total de moles d'acides de Lewis, de préférence d'au moins 1 % molaire.
6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que le composé de formule I est présent à au moins 5% molaire.
7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que le composé de formule I est présent à au moins 10% molaire.
8. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que, quand le mélange d'acides de Lewis comprend un acide de Lewis ne correspondant pas à la formule I, cet acide de Lewis est présent à une concentration molaire d'au moins 50%.
9. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le ligand organophosphoré est choisi dans le groupe comprenant les composés organophosphorés monodentate et bidentate.
10. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les composés organiques à transformer en composés dinitriles sont des composés pentènenitriles.
11. Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce que le composé comprenant au moins une fonction nitrile sont l'adiponitrile, le méthylglutaronitrile et le succinonithle.
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