ES2410810T3 - Procesos para producir laurolactama a partir de ciclododecanona - Google Patents

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ES2410810T3 ES03000846T ES03000846T ES2410810T3 ES 2410810 T3 ES2410810 T3 ES 2410810T3 ES 03000846 T ES03000846 T ES 03000846T ES 03000846 T ES03000846 T ES 03000846T ES 2410810 T3 ES2410810 T3 ES 2410810T3
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Joji Kawai
Hideo Shimomura
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    • C07DHETEROCYCLIC COMPOUNDS
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    • C07D201/02Preparation of lactams
    • C07D201/04Preparation of lactams from or via oximes by Beckmann rearrangement
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Abstract

Un proceso para producir laurolactama a partir de ciclododecanona, que comprende hacer reaccionar un materialde partida que contiene ciclododecanona con una sal de hidroxilamina de un ácido mineral para prepararciclododecanonaoxima, y convertir la ciclododecanonaoxima resultante en laurolactama a través de una reacción dereordenación de Beckmann, en el que (1) el material de partida que contiene ciclododecanona además contiene, en forma de impureza, al menos unmiembro seleccionado entre compuestos orgánicos que contienen átomo de oxígeno que tienen 12 átomos decarbono y compuestos de hidrocarburo insaturado cicloalifático que tienen 12 átomos de carbono; (2) antes de la etapa de producción de ciclododecanonaoxima, se pretrata el material de partida que contieneciclododecanona con una solución acuosa de un hidróxido de metal alcalino, ácido toluensulfónico o γ-alúminaa una temperatura de 70 a 230 ºC; y (3) se somete la mezcla de reacción pretratada resultante a destilación de precisión, para controlar de este modo que el contenido de cada uno de los compuestos orgánicos que contienen átomo deoxígeno que tienen 12 átomos de carbono y de los compuestos de hidrocarburo insaturado cicloalifático que tienen12 átomos de carbono presentes, en forma de impurezas, en el material de partida que contiene ciclododecanona,sea de 300 ppm o menor.

Description

Procesos para producir laurolactama a partir de ciclododecanona

Antecedentes de la invención

(1) Campo de la Invención

La presente invención se refiere a un proceso para producir laurolactama a partir de ciclododecanona. Más particularmente, la presente invención se refiere a un proceso para producir laurolactama que tiene un elevado grado de pureza a partir de ciclododecanona usada como material de partida.

La laurolactama es útil como material para producir resinas sintéticas tales como resinas de poliamida.

(2) Descripción de la Técnica Relacionada

Como método convencional para producir laurolactama, a partir de los documentos JP 03-115 247 y JP 05-9147 A, se conoce un método en el que se hace reaccionar ciclododecanona, que se ha preparado por oxidación de ciclododecano con un gas que contiene oxígeno molecular y deshidrogenación del ciclododecanol resultante, como material de partida, con una sal de ácido mineral de hidroxilamina para preparar ciclododecanonaoxima y la ciclododecanonaoxima resultante se somete a reacción de reordenación de Beckmann para producir la laurolactama diana. Como otro método para producir ciclododecanona, a partir del documento WO 2003/016251 A, se conoce un método en el que se reduce epoxiciclododecadieno con hidrógeno y se isomeriza el epoxiciclododecano resultante con una sal de metal alcalino, etc., para preparar la ciclododecanona diana.

En el método para producir ciclododecanona que usa, como material de partida, epoxiciclododecadieno, en el caso en el que se lleve a cabo la reducción de epoxiciclododecadieno con hidrógeno de forma incompleta, el epoxiciclododecano resultante contiene una impureza que consiste en epoxiciclododeceno y se convierte el epoxiciclododeceno en ciclododecenona por medio de la reacción de isomerización. La ciclododecenona es una impureza que es difícil de eliminar, como impureza, de la ciclododecanona diana por destilación. De igual forma, en el caso en el que se deshidrogena ciclododecanol, se puede producir ciclododecenona como subproducto, cuando las condiciones de reacción son inapropiadas.

Además se sabe que, en la reacción de isomerización de epoxiciclododecano en presencia de una sal de metal alcalino, se producen compuestos no deseados que tienen uno o más dobles enlaces entre los átomos de carbono, tales como ciclododecadieno, ciclododeceno y ciclododecenol.

Además, se sabe que, en el método en el que se emplea ciclododecanona, que se ha preparado por medio de oxidación de ciclododecano con un gas que contiene oxígeno molecular y deshidratación del ciclododecanol resultante, como material de partida para la producción de laurolactama, la ciclododecanona producida por oxidación de ciclododecano se oxida adicionalmente para producir un compuesto de 1,2-dicetona y un compuesto de ahidroxicetona, y el compuesto de a-hidroxicetona se convierte adicionalmente en un compuesto de 1,2-dicetona (ciclododecan-1,2-diona) durante el procedimiento de la reacción de deshidrogenación de ciclododecanol.

Cuando se produce ciclododecanona a partir de un material de partida que consiste en epoxiciclododecadieno, no se produce directamente el compuesto de 1,2-dicetona. No obstante, cuando se manipula ciclododecano a una temperatura de 100 ºC o más en presencia de un gas que contiene oxígeno molecular, se produce un compuesto de 1,2-dicetona. En este caso, el compuesto de 1,2-dicetona es una impureza que es difícil de separar de la ciclododecanona por destilación.

Además, se sabe que en un método para preparar una mezcla de ciclododecanol con ciclododecanona, por oxidación de ciclododecano con un gas que contiene oxígeno molecular, se produce epoxiciclododecano en forma de subproducto, y en el procedimiento de refinado por destilación para aislar ciclododecanona refinada a partir de la mezcla, la fracción de ciclododecanona destilada contiene el epoxiciclododecano anteriormente mencionado como impureza.

Aún más, se sabe que en el caso de usar epoxiciclododecadieno como material de partida para la producción de ciclododecanona, y sometido a una de sus reacciones de isomerización, se produce una pequeña cantidad de cicloundecilcarboxialdehído como subproducto. El cicloundecilcarboxialdehído es una impureza que es difícil de separar de la ciclododecanona por destilación.

También, en el método de preparación de una mezcla de ciclododecanol con ciclododecanona por oxidación de ciclododecano con un gas que contiene oxígeno molecular, se produce undecilaldehído como subproducto y seencuentra presente en la fracción refinada de ciclododecanona obtenida por destilación de la mezcla.

Cuando se somete ciclododecanona que contiene el compuesto de aldehído al procedimiento de preparación de ciclododecanonaoxima y posteriormente a la reacción de reordenación de Beckmann, se convierte el compuesto de aldehído en un compuesto de amida correspondiente y el compuesto de amida se mantiene presente en la laurolactama diana. El compuesto de amida presente provoca una disminución de la calidad de la laurolactama resultante.

Además, se sabe a partir de la descripción de la Patente Japonesa Examinada Nº. de Publicación 43-12153 y Nº. 48-10475 que, en la producción de laurolactama convirtiendo ciclododecanona en una de sus oximas y sometiendo la ciclododecanonaoxima resultante a reacción de reordenación de Beckmann, si la temperatura de la reacción de reordenación de Beckmann es demasiado elevada, la ciclododecanonaoxima se descompone debido a su pobre estabilidad térmica, y la laurolactama resultante es insatisfactoria debido a su baja calidad. No obstante, la técnica anterior no muestra o sugiere ninguna posible influencia de compuestos orgánicos que contienen átomo de oxígeno que tienen 12 átomos de carbonos y de compuestos de hidrocarburos insaturados cicloalifáticos que tienen 12 átomos de carbono, por ejemplo, compuestos de hidrocarburo-C12 cicloalifáticos y no cicloalifáticos que contienen un grupo carbonilo, compuestos de hidrocarburo-C12 cicloalifáticos y no ciclolalifáticos que contienen un grupo epoxi, compuestos de hidrocarburo-C12 cicloalifáticos y no cicloalifáticos que contienen un grupo aldehído y compuestos de hidrocarburo-C12 cicloalifáticos y no cicloalifáticos que contienen un grupo hidroxilo presentes en el material de partida de ciclododecanona, sobre la calidad de la laurolactama diana.

Sumario de la Invención

Un objeto de la presente invención es proporcionar un proceso para producir laurolactama que tiene elevada calidad, a partir de ciclododecanona, con elevada eficacia.

Se puede conseguir el objeto anteriormente mencionado por medio del proceso de la presente invención para producir laurolactama según la reivindicación 1.

En el proceso de la presente invención para producir laurolactama, preferentemente se controla el contenido total de compuestos orgánicos que contienen átomo de oxígeno que tienen 12 átomos de carbono y de compuestos de hidrocarburo insaturado cicloalifático que tienen 12 átomos de carbono y respectivamente presentes, en forma de impurezas, en el material de partida de ciclododecanona, para que sea de 2.000 ppm o menos.

En el proceso de la presente invención para producir laurolactama, los compuestos orgánicos que contienen átomo de oxígeno y que tienen 12 átomos de carbono y presentes, en forma de impurezas, en el material de partida de ciclododecanona pueden incluir compuestos de hidrocarburo no cíclico o compuestos de hidrocarburo cicloalifático respectivamente, que tienen al menos un grupo carbonilo por molécula.

En el proceso de la presente invención para producir laurolactama, los compuestos orgánicos que contienen átomo de oxígeno y que tienen 12 átomos de carbono y presentes, en forma de impurezas, en el material de partida de ciclododecanona pueden incluir compuestos de hidrocarburo no cíclico o compuestos de hidrocarburo cicloalifático respectivamente, que tienen al menos un grupo epoxi por molécula.

En el proceso de la presente invención para producir laurolactama, los compuestos orgánicos que contienen átomo de oxígeno y que tienen 12 átomos de carbono y presentes, en forma de impurezas, en el material de partida de ciclododecanona pueden incluir compuestos de hidrocarburo no cíclico o compuestos de hidrocarburo cicloalifático respectivamente, que tienen al menos un grupo aldehído por molécula.

En el proceso de la presente invención para producir laurolactama, los compuestos orgánicos que contienen átomo de oxígeno y que tienen 12 átomos de carbono y presentes, en forma de impurezas, en el material de partida de ciclododecanona pueden incluir compuestos de hidrocarburo no cíclico o compuestos de hidrocarburo cicloalifático respectivamente, que tienen al menos un grupo hidroxilo por molécula.

En el proceso de la presente invención para producir laurolactama, el contenido de cada uno de los compuestos orgánicos que contienen átomos de oxígeno y que tienen 12 átomos de carbono y de los compuestos de hidrocarburo insaturado cicloalifático que tienen 12 átomos de carbono, y presentes, en forma de impurezas, en el material de partida de ciclododecanona, se controla para que sea de 300 ppm o menor.

En el proceso de la presente invención para producir laurolactama, el material de partida de ciclododecanona se pretrata con una disolución acuosa de un hidróxido de metal alcalino, ácido toluensulfónico o y-alúmina a una temperatura de 70 a 230 ºC.

En el proceso de la presente invención para producir laurolactama, preferentemente se trata el material de partida de ciclododecano con un ácido sólido a una temperatura de 70 a 230 ºC.

Descripción de las realizaciones preferidas

Los inventores de la presente invención llevaron a cabo investigaciones exhaustivas relativas a las causas de la degradación en la cantidad de laurolactama diana cuando se produce a partir de un material de partida de ciclododecano, y encontraron que cuando el material de partida de ciclododecano contenía al menos un miembro seleccionado entre compuestos orgánicos que contienen un átomo de oxígeno, normalmente compuestos cicloalifáticos que contienen átomos de oxígeno que tienen 12 átomos de carbono y compuestos de hidrocarburo insaturado cicloalifático que tienen 12 átomos de carbono, en forma de impureza, en una cantidad mayor que una cantidad limitada, la laurolactama resultante no podría exhibir, incluso tras un refinado de destilación que se aplica a la misma, una calidad satisfactoria, por ejemplo, una transmitancia de luz diferencial satisfactoria (que se denomina TL.dif, en lo sucesivo en el presente documento) de un 25% o menos, preferentemente un 15% o menos. También, los inventores de la presente invención encontraron además que se podría obtener la laurolactama diana que tiene calidad satisfactoria, por ejemplo, una TL.dif de un 25% o menos, preferentemente de un 15% o menos, por medio del control del contenido de cada uno de los compuestos orgánicos que contienen átomos de oxígeno que tienen 12 átomos de carbono y de los compuestos de hidrocarburo insaturado cicloalifático que tienen 12 átomos de carbono, presentes como impurezas, en el material de partida de ciclododecanona hasta un valor específico o menor. Se completó el proceso de la presente invención sobre la base de los hallazgos anteriormente mencionados.

En el proceso de la presente invención, se somete un material de partida de ciclododecano a una reacción con una sal de hidroxilamina de un ácido mineral para preparar ciclododecanonaoxima, y posteriormente se convierte la ciclododecanonaoxima resultante en laurolactama por medio de la reacción de reordenación de Beckmann.

El material de partida de ciclododecanona que se puede usar para el proceso de la presente invención se puede preparar por medio de oxidación de ciclododecano con un gas que contiene oxígeno molecular o por isomerización de epoxiciclododecano. En el método de oxidación, se oxida el ciclododecano con gas de oxígeno o un gas que contiene oxígeno molecular en presencia de un compuesto de boro para proporcionar una mezcla de producto de reacción que comprende ciclododecanol y ciclododecanona, se hidroliza la mezcla de producto de reacción, se elimina el compuesto de boro de la mezcla de producto de hidrólisis, se separa el ciclododecano que no ha reaccionado y se recupera de la mezcla de producto de hidrólisis por destilación, y se recoge la mezcla de ciclododecanol con ciclododecano a partir de la fracción residual. Se somete la mezcla a un procedimiento de deshidrogenación para convertir ciclododecanol en ciclododecanona. En este procedimiento de deshidrogenación, se deshidrogena adicionalmente una parte de la ciclododecanona resultante para producir ciclododecenona.

También, en la oxidación del material de partida de ciclododecano con un gas que contiene oxígeno molecular, se oxida ciclododecano para dar lugar a ciclododecanona y ocasionalmente se oxida más la ciclododecanona resultante para dar lugar a compuestos-C12 de 1,2-dicetona y a compuestos-C12 de a-hidroxicetona y, más ocasionalmente, se deshidrogenan los compuestos-C12 de a-hidroxicetona para producir compuestos-C12 de 1,2-dicetona (ciclododecan1,2-diona) en el procedimiento de deshidrogenación para ciclododecanol.

En el proceso de producción de ciclododecanona a partir de epoxiciclododecadieno por reducción de epoxiciclododecadieno con hidrógeno en presencia de un catalizador metálico del grupo de platino, e isomerización del epoxiciclododecano resultante en presencia de una sal de metal alcalino, para producir el ciclododecano diana, si la reacción de reducción del epoxiciclododecadieno con hidrógeno se lleva a cabo de forma incompleta, el epoxiciclododeceno que tiene un doble enlace no hidrogenado permanece en la mezcla de producto de reacción. Cuando se somete el material de epoxiciclododecano que contiene epoxiciclododeceno a una reacción de isomerización, la ciclododecanona resultante contiene ciclododecenona.

La ciclododecenona presente, en forma de impureza en la ciclododecanona diana, es muy difícil de separar y eliminar de la ciclododecanona por destilación u otros procedimientos de refinado. De este modo, la eliminación de ciclododecenona provoca un aumento del coste de producción de la ciclododecanona diana. Por tanto, en la producción de ciclododecanona, se deben controlar con precaución las condiciones de producción de manera que se evite la producción de ciclododecenona.

También, en la isomerización de epoxiciclododecano en presencia de una sal de metal alcalino para la producción de ciclododecanona diana, ocasionalmente, se producen pequeñas cantidades de ciclododeceno, ciclododecadieno y ciclododecenol como subproductos. Estos compuestos de subproductos se pueden separar y eliminar de la ciclododecanona por destilación. No obstante, disminuye el rendimiento de la ciclododecanona diana al aumentar el grado de refinado. De este modo, un aumento del grado de refinado provoca una desventaja económica en la producción del compuesto diana. El grado de refinado del compuesto diana se debe controlar, teniendo en consideración la calidad deseada de la ciclododecanona diana y su coste de producción.

En el proceso para producir ciclododecanona por reducción de epoxiciclododecadieno con hidrógeno en presencia de un catalizador metálico del grupo de platino e isomerización del epoxiciclododecano resultante en presencia de una sal de metal alcalino, no se producen directamente los compuestos-C12 de subproducto de 1,2-dicetona. No obstante, en el caso en el que se manipule decanona en presencia de un gas que contiene oxígeno molecular a una temperatura de 100 ºC o más, se producen compuestos-C12 de 1,2-dicetona (ciclododecan-1,2-diona). Como se ha comentado anteriormente, se debe evitar con precaución la producción del compuesto de dicetona por medio, por ejemplo, del control de las condiciones de reacción y/o de las condiciones de manipulación.

Además, si se lleva a cabo la reacción de isomerización de epoxiciclododecano de forma incompleta, el epoxiciclododecano no isomerizado permanece en el producto de reacción resultante.

Como se ha comentado anteriormente, debido a que la eliminación del epoxiciclododecano residual del compuesto diana provoca que el compuesto diana refinado resultante sea costoso, se deben controlar con precaución las condiciones de reacción para la producción de la ciclododecanona diana.

Además, en la isomerización de epoxiciclododecano, se produce ocasionalmente cicloundecanocarboxialdehído como subproducto. El cicloundecanocarboxialdehído como subproducto es difícil de separar y eliminar de la ciclododecanona diana por destilación, etc.

Por consiguiente, en el proceso de la presente invención para producir laurolactama a partir del material de partida de ciclododecanona, resulta esencial que el contenido de cada uno de los compuestos orgánicos que contienen átomo de oxígeno, preferentemente compuestos cicloalifáticos que contienen átomo de oxígeno, que tienen 12 átomos de carbono, y compuestos de hidrocarburo insaturado cicloalifático que tienen 12 átomos de carbono, cada uno presente, en forma de impureza, en el material de partida de ciclododecanona se encuentre controlado y sea de 300 ppm o menor.

Cuando se controla el contenido de cada impureza como se ha mencionado anteriormente para que sea de 300 ppm

o menor, la laurolactama diana resultante exhibe una calidad satisfactoria, por ejemplo, una TL.dif muy baja.

Los compuestos-C12 orgánicos que contienen átomo de oxígeno a controlar en el proceso de la presente invención incluyen, compuestos-C12 de hidrocarburo alifático no cíclico y compuestos-C12 de hidrocarburo cicloalifático, que contienen cada uno de ellos al menos un grupo carbonilo por molécula, por ejemplo, ciclododecadienona, ciclododecenona, 1-hidroxiciclododecan-2-ona y ciclododecan-1,2-ona.

También, los compuestos-C12 orgánicos que contienen átomo de oxígeno incluyen compuestos de hidrocarburo-C12 alifático no cíclico y compuestos de hidrocarburo-C12 cicloalifático que tienen cada uno de ellos al menos un grupo epoxi por molécula, por ejemplo, epoxiciclododecano, epoxiciclododeceno, epoxiciclododecadieno, diepoxiciclododecano y diepoxiciclododeceno.

Además, los compuestos-C12 orgánicos que contienen átomo de oxígeno incluyen compuestos de hidrocarburo-C12 alifático no cíclico y compuestos de hidrocarburo-C12 cicloalifático que tienen cada uno de ellos al menos un grupo aldehído por molécula, por ejemplo, undecilaldehído y cicloundecanocarboxialdehído.

Además, los compuestos-C12 orgánicos que contienen átomo de oxígeno incluyen compuestos de hidrocarburo-C12 alifático no cíclico y compuestos de hidrocarburo-C12 cicloalifático que contienen cada uno al menos un grupo hidroxilo por molécula, por ejemplo, n-dodecanol, ciclododecanol, ciclododecenol y 1-hidroxiciclododecan-2-ona.

Los compuestos de hidrocarburo-C12 insaturados cicloalifáticos a controlar en el proceso de la presente invención están formados únicamente por átomos de carbono y átomos de hidrógeno e incluyen, por ejemplo, ciclododeceno y ciclododecadieno.

Cuando el material de partida de ciclododecanona contiene dos o más tipos de las impurezas mencionadas anteriormente, el contenido total de impurezas preferentemente está controlado en 2.000 ppm o menos, más preferentemente en 1.800 ppm o menos, incluso más preferentemente en 1.500 ppm o menos, más preferentemente de 1.000 ppm o menos. Si el contenido total de impurezas es mayor que 2.000 ppm, incluso cuando cada uno de los contenidos de impurezas es de 1.000 ppm o menos, la laurolactama resultante puede exhibir una calidad insatisfactoria.

Los contenidos de las impurezas, concretamente, los compuestos-C12 orgánicos que contienen átomo de oxígeno y los compuestos de hidrocarburo-C12 insaturado cicloalifático, presentes en el material de partida de ciclododecanona se controlan hasta el nivel deseado, por ejemplo, a través de los siguientes medios.

Para controlar los contenidos de los compuestos de hidrocarburo-C12 cicloalifático o alifático no cíclico que tienen al menos un grupo carbonilo por molécula, presente, en forma de impurezas en el material de partida de ciclododecanona para que cada uno sea de 1.000 ppm o menos, se controlan con precaución las condiciones de reacción para la isomerización de epoxiciclododecano y/o se pone en contacto el material de ciclododecanona que contiene impurezas con una disolución acuosa de un compuesto alcalino, por ejemplo, hidróxido de sodio y se trata térmicamente a una temperatura de 70 a 230 ºC, preferentemente de 100 a 200 ºC, al tiempo que se agita la mezcla, y posteriormente se refina el producto de tratamiento resultante por destilación.

Para controlar los contenidos de los compuestos de hidrocarburo-C12 cicloalifático o alifático no cíclico que tienen al menos un grupo epoxi por molécula para que sean de 1.000 ppm o menos, se controlan con precaución las condiciones de reacción para la producción de ciclododecanona y/o se trata térmicamente el material de ciclododecanona que tiene las impurezas con al menos un miembro seleccionado entre ácidos sólidos, por ejemplo, y-alúmina y/o sílice-alúmina, y resinas de intercambio iónico, a una temperatura de 70 a 230 ºC, preferentemente de 80 a 220 ºC.

Para controlar los contenidos de compuestos de hidrocarburo-C12 cicloalifático o alifático no cíclico que tienen al menos un grupo aldehído por molécula para que sean de 1.000 ppm o menos, se controlan con precaución las condiciones de reacción para la producción de ciclododecanona y/o se trata térmicamente el material de ciclododecanona que contiene impurezas junto con una sustancia alcalina, por ejemplo, hidróxido de sodio o una sustancia ácida, por ejemplo, ácido toluensulfónico a una temperatura de 70 ºC o más, preferentemente de 70 a 230 ºC, más preferentemente de 80 ºC a 220 ºC y/o se somete el material de ciclododecanona que contiene impurezas a un tratamiento de reducción con hidrógeno en presencia de un catalizador de Ru o Ni, y posteriormente se somete el material tratado por reducción a una destilación de precisión.

Para controlar los contenidos de los compuestos de hidrocarburo-C12 cicloalifático o alifático no cíclico que tienen al menos un grupo hidroxilo por molécula para que sean de 1.000 ppm o menos, se controlan con precaución las condiciones de reacción para la producción de ciclododecanona y/o se somete el material de ciclododecanona que contiene impurezas a una destilación de precisión, y/o se trata térmicamente el material de ciclododecanona que contiene impurezas en presencia de una sustancia ácida por ejemplo, ácido toluensulfónico a una temperatura de 70 ºC o más, preferentemente de 70 a 230 ºC, más preferentemente de 80 a 220 ºC.

Para controlar los contenidos de compuestos de hidrocarburo-C12 insaturado alifático para que sean de 1.000 ppm o menos, se controlan con precaución las condiciones de reacción para la producción de ciclododecanona y/o se somete el material de ciclododecanona que contiene impurezas a destilación de precisión.

En el caso en el que el material de ciclododecanona contenga dos o más tipos de impurezas, preferentemente se aplican dos o más de los procedimientos de refinado anteriormente mencionados. No obstante, en algunas ocasiones, se pueden reducir los contenidos de dos o más impurezas por medio de un procedimiento de refinado individual.

Se hace reaccionar el material de partida de ciclododecanona con contenido de impurezas controlado con una sal de hidroxilamina de un ácido mineral para proporcionar ciclododecanonaoxima. Preferentemente, el ácido mineral está seleccionado entre ácido sulfúrico y ácido clorhídrico. Preferentemente, la reacción de producción de oxima se lleva a cabo a una temperatura de 70 a 110 ºC, más preferentemente de 90 a 100 ºC. También, preferentemente se controla el pH de la mezcla de reacción en 1 a 10, más preferentemente en 4 a 10, por medio del uso de una disolución acuosa alcalina, preferentemente una disolución acuosa de amoníaco.

Se somete una solución de la ciclododecanonaoxima resultante a la reacción de reordenación de Beckmann para preparar laurolactama. Preferentemente, se lleva a cabo la reacción de reordenación de Beckmann por calentamiento de la disolución acuosa de ciclododecanonaoxima en presencia de ácido sulfúrico fumante a una temperatura de 90 a 130 ºC, más preferentemente de 90 a 110 ºC. La ciclododecanonaoxima está en estado de sólido a temperatura ambiente y tiene una temperatura de fusión de 135 ºC. Este compuesto es muy inestable a la temperatura de fusión o temperaturas más elevadas. De este modo, se somete normalmente la ciclododecanonaoxima en estado de disolución en un disolvente a reacción de reordenación de Beckmann a la temperatura anteriormente mencionada. Preferentemente, el disolvente está seleccionado entre hidrocarburos cicloalifáticos, por ejemplo, ciclododecano e isopropilciclohexano; y alcanonaoximas, por ejemplo, ciclohexanonaoximas. Tras la reacción, se neutraliza la mezcla de reacción resultante con una disolución acuosa de amoníaco y se refina por medio de un procedimiento de refinado convencional, por ejemplo, extracción o destilación, para recoger la laurolactama refinada.

Ejemplos

La presente invención se explica con más detalle por medio de los siguientes ejemplos.

En los ejemplos y ejemplos comparativos, se determinó la transmitancia de luz diferencial (TL.dif) de laurolactama por medio de la siguiente medición.

Medición de TL.dif

Se mezcló una solución en alcohol metílico de un 2% en masa de una muestra de laurolactama objeto de ensayo en una cantidad de 100 ml con 10 ml de solución acuosa de permanganato potásico 0,01 N a una temperatura de 20 ºC y, 200 segundos después de la mezcla, se colocó el líquido mezclado resultante en una célula de 5 mm, y 240 después de la mezcla, se midió la transmitancia de luz (%) a una longitud de onda de 410 nm de la solución mezclada. Los datos resultantes se denominan T1. En la presente medición, como líquido de referencia, se empleó un líquido de mezcla de 100 ml de una solución de laurolactama de un 2% en masa en alcohol metílico con 20 ml de alcohol metílico.

Posteriormente, se mezclaron 100 ml de alcohol metílico con 10 ml de solución acuosa de permanganato potásico 0,01 N y, 200 segundos después de la mezcla, se colocó la solución mezclada resultante en una célula de 5 mm, y 240 segundos después de la mezcla, se midió la transmitancia de luz (%), T2, del líquido mezclado a una longitud de onda de 410 nm. En esta medición, se empleó agua destilada como líquido de referencia.

Se calculó la TL.dif de la muestra según la siguiente ecuación;

TL.dif (%) = T1 - T2

Ejemplo de Referencia 1

En un reactor SUS que tenía una capacidad de 140 litros, se colocaron 77 kg de una solución acuosa de sulfato de hidroxilamina de un 15% en masa; se mezcló una solución acuosa de amoníaco de un 25% en masa con la misma de manera que se ajusta el pH de la mezcla a 5,5, al tiempo que se mantuvo la temperatura de la mezcla a 60 ºC o menos; posteriormente, se mezclaron 10 kg de ciclododecanonaoxima con la mezcla de pH ajustado y se ajustó la temperatura de la mezcla resultante hasta 90 ºC. Con la mezcla, se homogeneizaron 9,5 kg de un material de partida de ciclododecanona que consistía en ciclododecanona que contenía, en forma de impurezas, 150 ppm de ciclododecenona, y posteriormente se mezcló con la misma una solución acuosa de amoníaco de un 25% para controlar el pH y la temperatura de la mezcla de reacción resultante en valores de 5,5 y 95 ºC, respectivamente. Se sometió la mezcla de reacción a una reacción a la temperatura anteriormente mencionada durante 4 horas, posteriormente se dejó reposar durante 0,5 horas para permitir que la mezcla de reacción se separase en una fase acuosa y una fase no acuosa (orgánica). Posteriormente, se extrajo la fase acuosa a partir de una salida ubicada en la parte inferior del reactor.

Posteriormente, se extrajo la fracción restante de la fase orgánica que comprendía ciclododecanonaoxima del reactor, y se alimentó la fracción de la fase orgánica extraída con una tasa de alimentación de 3,6 kg/h junto con una mezcla de 13 partes en masa de ácido sulfónico fumante con 9 partes en masa de ácido sulfúrico concentrado, con una tasa de alimentación de 4 kg/h, en el interior de un recipiente de reacción de reordenación de Beckmann que tenía una capacidad de 10 litros. Se mantuvo la temperatura de la mezcla en el recipiente de reacción en 90 a 100 ºC, y se controló el tiempo de residencia de la mezcla en el recipiente de reacción para que fuese de una hora. Se extrajo la mezcla de reacción resultante del recipiente de reacción por desbordamiento, y se alimentó a una tasa de alimentación de 7,6 kg/h en el interior de un recipiente de neutralización que contenía una solución acuosa saturada de sulfato de amonio, y se alimentó una solución acuosa de amoníaco de un 14% en masa en el interior del recipiente con el fin de controlar el pH de la mezcla del recipiente para que fuese de 5,5. A partir de la mezcla de reacción resultante, se separó y se recogió la fracción de la fase orgánica; se sometió la fracción recogida de la fase orgánica a una extracción con tolueno; y se lavó el extracto resultante de tolueno con agua y posteriormente se destiló a una presión reducida de 0,2 kPa. Se recogió laurolactama refinada como destilado.

La laurolactama refinada resultante exhibió una TL.dif de un 5,4%.

Ejemplo de Referencia 2

Se preparó una laurolactama refinada por medio de los mismos procedimientos del Ejemplo de Referencia 1, exceptuando que el material de partida de ciclododecanona consistió en ciclododecanona que contenía, en forma de impurezas, 50 ppm de epoxiciclododecano.

La laurolactama refinada resultante exhibió una TL.dif de un 5,6%.

Ejemplo de Referencia 3

Se preparó una laurolactama refinada por medio de los mismos procedimientos del Ejemplo de Referencia 1, exceptuando que el material de partida de ciclododecanona consistió en ciclododecanona que contenía 510 ppm de impurezas que comprendían 160 ppm de ciclododecadieno, 150 ppm de ciclododecenona y 200 ppm de ciclododecenol.

La laurolactama refinada resultante exhibió una TL.dif de un 5,4%.

Ejemplo de Referencia 4

Se preparó una laurolactama refinada por medio de los mismos procedimientos del Ejemplo de Referencia 1, exceptuando que el material de partida de ciclododecanona consistió en ciclododecanona que contenía, en forma de 5 impurezas, 250 ppm de cicloundecanocarboxialdehído.

La laurolactama refinada resultante exhibió una TL.dif de un 6,2%.

Ejemplo Comparativo 1

Se preparó una laurolactama refinada por medio de los mismos procedimientos del Ejemplo de Referencia 1, exceptuando que el material de partida de ciclododecanona consistió en ciclododecanona que contenía, en forma de 10 impurezas, 1.500 ppm de epoxiciclododecano.

La laurolactama refinada resultante exhibió una TL.dif de un 27,2%.

Ejemplo Comparativo 2

Se preparó una laurolactama refinada por medio de los mismos procedimientos del Ejemplo de Referencia 1, exceptuando que el material de partida de ciclododecanona consistió en ciclododecanona que contenía, en forma de 15 impurezas, 900 ppm de ciclododecenona y 1.500 ppm de compuestos de hidrocarburo insaturado cicloalifático que tiene 12 átomos de carbono.

La laurolactama refinada resultante exhibió una TL.dif de un 28,2%.

Ejemplo Comparativo 3

Se preparó una laurolactama refinada por medio de los mismos procedimientos del Ejemplo de Referencia 1, 20 exceptuando que el material de partida de ciclododecanona consistió en ciclododecanona que contenía, en forma de impurezas, 1.500 ppm de cicloundecanocarboxialdehído.

La laurolactama refinada resultante exhibió una TL.dif de un 28,8%.

Ejemplo Comparativo 4

Se preparó una laurolactama refinada por medio de los mismos procedimientos del Ejemplo de Referencia 1,

25 exceptuando que el material de partida de ciclododecanona consistió en ciclododecanona que contenía 2900 ppm de impurezas que comprendían compuestos cicloalifáticos que contienen átomo de oxígeno que tienen 12 átomos de carbono (incluyendo 700 ppm de ciclododecenona, 100 ppm de epoxiciclododecano, 500 ppm de ciclododecenol, 150 ppm de ciclododecanol y 1.100 ppm de cicloundecanocarboxialdehído) y 350 ppm de ciclododecadieno, en forma de compuestos de hidrocarburo insaturado cicloalifático que tienen 12 átomos de carbono.

30 La laurolactama refinada resultante exhibió una TL.dif de un 29,5%.

La Tabla 1 muestra los tipos y contenidos de las impurezas del material de partida de ciclododecanona y la TL.dif de la laurolactama refinada resultante de los Ejemplos 1 a 6 y de los Ejemplos Comparativos 1 a 4.

Tabla 1 (continuación)

Artículo
Material de partida de ciclododecanona Transmitancia de luz diferencial (%)

Ejemplo Nº.
Impurezas

Tipo
Contenido (ppm)

1
Ciclododecenona 150 5,4

Ejemplo de Referencia
2 Epoxiciclododecano 50 5,6

3
Ciclododecadieno CiclododecenonaCiclododecenol 160 150 200 5,4

4
Cicloundecanocarboxialdehído 250 6,2

Artículo
Material de partida de ciclododecanona Transmitancia de luz diferencial (%)

Ejemplo Nº.
Impurezas

Ejemplo de Referencia
Tipo Contenido (ppm)

1
Epoxiciclododecano 1500 27,2

2
Ciclododecenona Compuestos de hidrocarburo-C12 insaturado cicloalifático 900 1500 28,2

Ejemplo Comparativo
3 Cicloundecanocarboxialdehído 1500 28,8

4
Ciclododecenona EpoxiciclododecanoCiclododecenol Ciclododecanol Cicloundecanocarboxialdehído Ciclododecadieno 700 100 500 150 1100 350 29,5
Ejemplo 1

Se preparó una laurolactama refinada por medio de los mismos procedimientos que en el Ejemplo de Referencia 1, exceptuando que se preparó el material de partida de ciclododecanona por pretratamiento de un material de

5 ciclododecanona no refinado que contenía 700 ppm de ciclododecenona con una solución acuosa de un 10% en masa de hidróxido de sodio a 200 ºC durante 5 horas, y posteriormente se sometió la mezcla de reacción de pretratamiento resultante a destilación de refinado. En el material pretratado de ciclododecanona el contenido de ciclododecanona fue de 80 ppm.

La laurolactama refinada resultante exhibió una TL.dif de un 5,3%.

10 Ejemplo 2

Se preparó una laurolactama refinada por medio de los mismos procedimientos que en el Ejemplo de Referencia 2, exceptuando que se preparó el material de partida de ciclododecanona por pretratamiento de un material de ciclododecanona no refinado que contenía 2.800 ppm de epoxiciclododecano con y-alúmina a 200 ºC durante 2 horas, y se sometió la mezcla de reacción de pretratamiento resultante a destilación de refinado. En el material

15 pretratado de ciclododecanona el contenido de epoxiciclododecano fue de 170 ppm.

La laurolactama refinada resultante exhibió una TL.dif de un 5,8%.

Ejemplo 3

Se preparó una laurolactama refinada por medio de los mismos procedimientos que en el Ejemplo de Referencia 4, exceptuando que se preparó el material de partida de ciclododecanona por pre-tratamiento de un material de

20 ciclododecanona no refinado que contenía 1.500 ppm de cicloundecanocarboxialdehído con una solución acuosa de un 10% en masa de hidróxido de sodio a 180 ºC durante 10 horas, y sometiendo la mezcla de reacción de pretratamiento resultante a destilación de refinado. En el material pretratado de ciclododecanona no se detectó el contenido de cicloundecanocarboxialdehído. La laurolactama refinada resultante exhibió una TL.dif de un 5,0%.

Ejemplo 4

25 Se preparó una laurolactama refinada por medio de los mismos procedimientos que en el Ejemplo de Referencia 3, exceptuando que se preparó el material de partida de ciclododecanona por pre-tratamiento de un material de ciclododecanona no refinado que contenía 3.200 ppm de ciclododecenol con ácido toluensulfónico a 220 ºC durante una hora, y se sometió la mezcla de reacción de pretratamiento resultante a destilación de precisión. En el material pretratado de ciclododecanona el contenido de ciclododecenol fue de 80 ppm.

30 La laurolactama refinada resultante exhibió una TL.dif de un 5,4%. Se puede producir una laurolactama que tiene elevada calidad con elevada eficacia y estabilidad por el proceso de la presente invención en el que se controla el contenido de cada uno de los compuestos orgánicos que contienen átomo de oxígeno que tienen 12 átomos de carbono y compuestos de hidrocarburo insaturado cicloalifático que tienen 12 átomos de carbono, presentes en el material de partida de ciclododecanona, para que tenga un valor de

35 1.000 ppm o menor.

Claims (4)

  1. REIVINDICACIONES
    1. Un proceso para producir laurolactama a partir de ciclododecanona, que comprende hacer reaccionar un material de partida que contiene ciclododecanona con una sal de hidroxilamina de un ácido mineral para preparar ciclododecanonaoxima, y convertir la ciclododecanonaoxima resultante en laurolactama a través de una reacción de reordenación de Beckmann, en el que
    (1)
    el material de partida que contiene ciclododecanona además contiene, en forma de impureza, al menos un miembro seleccionado entre compuestos orgánicos que contienen átomo de oxígeno que tienen 12 átomos de carbono y compuestos de hidrocarburo insaturado cicloalifático que tienen 12 átomos de carbono;
    (2)
    antes de la etapa de producción de ciclododecanonaoxima, se pretrata el material de partida que contiene ciclododecanona con una solución acuosa de un hidróxido de metal alcalino, ácido toluensulfónico o y-alúmina a una temperatura de 70 a 230 ºC; y
    (3)
    se somete la mezcla de reacción pretratada resultante a destilación de precisión,
    para controlar de este modo que el contenido de cada uno de los compuestos orgánicos que contienen átomo de oxígeno que tienen 12 átomos de carbono y de los compuestos de hidrocarburo insaturado cicloalifático que tienen 12 átomos de carbono presentes, en forma de impurezas, en el material de partida que contiene ciclododecanona, sea de 300 ppm o menor.
  2. 2.
    El proceso para producir laurolactama según la reivindicación 1, en el que mediante el pretratamiento y la destilación de precisión, se controla el contenido total de compuestos orgánicos que contienen átomo de oxígeno que tienen 12 átomos de carbono y compuestos de hidrocarburo insaturado cicloalifático que tienen 12 átomos de carbono presentes, en forma de impurezas, en el material de partida de ciclododecanona para que sea de 1.000 ppm o menor.
  3. 3.
    El proceso para producir laurolactama según la reivindicación 1 o 2, en el que el material de partida que contiene ciclododecanona contiene, en forma de impureza, al menos un miembro seleccionado entre ciclododeceno, epoxiciclododecano, cicloundecanocarboxialdehído y ciclododecenol, como compuestos orgánicos que contienen átomo de oxígeno que tienen 12 átomos de carbono y compuestos de hidrocarburo insaturado cicloalifático que tienen 12 átomos de carbono.
  4. 4.
    El proceso para producir laurolactama según la reivindicación 1, en el que se emplea hidróxido de sodio como hidróxido de metal alcalino.
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