FR2946651A1 - Synthese d'hydrazines a partir de l'acide hydroxylamine-o- sulfonique. - Google Patents
Synthese d'hydrazines a partir de l'acide hydroxylamine-o- sulfonique. Download PDFInfo
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Abstract
La présente invention concerne un procédé de synthèse d'une hydrazine par réaction de l'amine correspondante à ladite hydrazine avec l'acide hydroxylamine-O-sulfonique, comprenant les étapes successives suivantes : (a) réaction d'un excès de ladite amine avec ledit acide hydroxylamine-O-sulfonique en milieu aqueux de manière à former ladite hydrazine et du sulfate d' amine, (b) neutralisation du sulfate d'amine formé à l'étape (a) par ajout d'au moins 2 équivalents molaires d'hydroxyde de sodium par rapport à la quantité d'acide hydroxylamine-O-sulfonique utilisée dans l'étape (a), conduisant à la formation de sulfate de sodium, (c) solubilisation du sulfate de sodium formé à l'étape (b), (d) démixtion du milieu réactionnel obtenu suite à l'étape (c) en une phase aqueuse et en une phase organique et récupération de la phase organique, et (e) isolement de l'hydrazine de la phase organique obtenue à l'étape précédente, suivi éventuellement d'une étape de purification de ladite hydrazine.
Description
La présente invention concerne un procédé amélioré de synthèse d'une 5 hydrazine, en continu ou en batch, par réaction de l'amine correspondante à ladite hydrazine avec l'acide hydroxylamine-O-sulfonique (HOSA). Les dérivés d'hydrazines sont très fréquemment utilisés comme intermédiaires de synthèse dans la fabrication de médicaments, de produits cosmétiques et dans l'industrie spatiale. En particulier, la N-aminopipéridine (NAPP) 10 entre dans la fabrication de nombreux médicaments, comme les anticancéreux ou les modulateurs sélectifs des récepteurs cannabinoïdes et oestrogènes. Le brevet FR 2 864 081 décrit un procédé de synthèse de dérivés de cycloalkyl-hydrazines exocycliques et de dérivés d'hétérocycloalkyl-hydrazines exocycliques. Ce procédé est en partie basé sur une transposition du procédé 15 Raschig, qui consiste à préparer la monochloramine par action de l'hypochlorite de sodium sur l'ammoniac à basse température, et ensuite à la faire agir sur une amine héterocyclique en milieu homogène ou, selon la température, en milieu hétérogène, puis à extraire l'hydrazine formée. Ce procédé se différencie par son caractère peu polluant, son faible coût économique, la rapidité des vitesses de réaction, sa 20 sélectivité et la faisabilité d'une synthèse en continu. Il présente cependant quelques inconvénients liés à la faible concentration des liqueurs réactionnelles qui oblige à multiplier les étapes d'enrichissement pour isoler et purifier le composé utile. Cet inconvénient est lié à la faible teneur des solutions commerciales d'hypochlorite de sodium. Par ailleurs, du fait de l'instabilité de la chloramine, celle-ci nécessite une 25 opération en continu et ne peut être utilisé dans des procédés par batch, ce qui n'est applicable que dans le cas de forts tonnages. Le brevet EP 0 249 452 décrit quant à lui la synthèse de la N-aminohexaméthylènimine. Il s'agit de la synthèse d'une hydrazine à 7 chaînons comprenant 6 atomes de carbone cycliques. Les auteurs de ce brevet n'ont cependant 30 pas décrit l'isolement final du produit. Or, c'est justement cette dernière étape d'isolement de l'hydrazine finale qui pose problème puisqu'en aucun cas Na2SO4 ne 1 doit précipiter au cours de la distillation en raison d'un risque de bouchage et de dégradation des composés organiques. D'autre part, la synthèse des auteurs de ce brevet est effectuée en milieu basique, ce qui présente le risque d'une hydrolyse prématurée de l'HOSA avec formation de l'hydroxylamine.
La demande de brevet WO 2006/115 456 décrit la synthèse de la NAPP par action de l'HOSA sur un mélange aqueux concentré de pipéridine et de soude. Ce procédé présente l'inconvénient de travailler en phase hétérogène puisqu'on a précipitation des sels, et nécessite un grand nombre d'opérations unitaires fastidieuses (additions, filtrations, démixtions) difficilement adaptables à un régime en continu. Les inventeurs ont ainsi développé une alternative aux procédés de synthèse des hydrazines décrits dans l'art antérieur, dans le but de mettre au point une méthode versatile, flexible et polyvalente, plus adaptée aux sites industriels traditionnels de la chimie fine et pouvant être mise en oeuvre en batch ou en continu, selon les tonnages souhaités. Ce procédé fait intervenir comme agent aminant, l'acide hydroxylamine-O-sulfonique (HOSA). Ce composé présente un caractère peu polluant puisque les différentes opérations sont effectuées dans l'eau, sans l'intervention de solvant organique. Il offre aussi la possibilité d'obtenir des solutions de synthèse plus concentrées que le procédé Raschig du fait d'une meilleure stabilité de l'agent aminant. Cette nouvelle alternative permet ainsi de s'affranchir des limites en concentration initiale imposées par l'utilisation de solutions d'hypochlorite commerciales à 48° chlorometrique. Le procédé de l'invention permet par ailleurs d'éliminer la majeure partie des sels formés en cours de synthèse, et plus particulièrement Na2SO4, ce qui évite tout risque de précipitation de ce dernier et permet donc une purification plus aisée de l'hydrazine finale, notamment par distillation. Le procédé de l'invention représente donc un procédé général de préparation des hydrazines, transposable à l'échelle industrielle, tant au niveau de la synthèse qu'au niveau de l'extraction et de la purification des hydrazines. 2 La présente invention a ainsi pour objet un procédé de synthèse d'une hydrazine par réaction de l'amine correspondante à ladite hydrazine avec l'acide hydroxylamine-O-sulfonique, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes successives suivantes : (a) réaction d'un excès de ladite amine avec ledit acide hydroxylamine-O-sulfonique en milieu aqueux de manière à former ladite hydrazine et du sulfate d'amine, (b) neutralisation du sulfate d'amine formé à l'étape (a) par ajout d'au moins 2 équivalents molaires d'hydroxyde de sodium par rapport à la quantité d'acide hydroxylamine-O-sulfonique utilisée dans l'étape (a), conduisant à la formation de sulfate de sodium, (c) solubilisation du sulfate de sodium formé à l'étape (b), (d) démixtion du milieu réactionnel obtenu suite à l'étape (c) en une phase aqueuse et en une phase organique et récupération de la phase organique, et (e) isolement de l'hydrazine de la phase organique obtenue à l'étape précédente, suivi éventuellement d'une étape de purification de ladite hydrazine.
Par hydrazine , on entend, au sens de la présente invention, une molécule comprenant une fonction N-NH2.
Par amine correspondante , on entend, au sens de la présente invention, une hydrazine telle que définie ci-dessus où la fonction N-NH2 est remplacée par une fonction NH ou NH2, selon le nombre de substituants portés par l'atome d'azote de la fonction N-NH2. Par excès de ladite amine , on entend, au sens de la présente invention, qu'on utilise dans le procédé de l'invention plus de 1 mole d'amine pour 1 mole d'HOSA. Par neutralisation du sulfate d'amine , on entend, au sens de la présente invention, que le sulfate d'amine est transformé en amine telle que définie ci-dessus et en sulfate de sodium par réaction avec l'hydroxyde de sodium. 3 Par solubilisation du sulfate de sodium , on entend au sens de la présente invention, que le sulfate de sodium formé à l'étape (b), qui aurait pu précipiter au cours de cette étape, est dissout dans le milieu réactionnel, notamment par ajout d'eau et/ou augmentation de la température du milieu.
Par démixtion du milieu réactionnel , on entend, au sens de la présente invention, la formation de deux phases liquides qui se forment spontanément par arrêt de l'agitation du milieu réactionnel. Par isolement de l'hydrazine , on entend, au sens de la présente invention, la séparation de l'hydrazine du reste du milieu réactionnel, notamment par distillation. Cette étape d'isolement peut être suivie éventuellement par une étape supplémentaire de purification selon des techniques bien connues de l'homme du métier, telle que par une autre distillation. Le procédé de la présente invention est donc basé sur la génération in-situ de sulfate de sodium par une opération de neutralisation simple et quantitative sans ajout massif de matière relarguante. Il en résulte, dans les conditions du procédé de l'invention, une démixtion sans précipitation de sels et une concentration de la totalité des composés organiques dans la phase légère (excès d'amine et hydrazine). Ce phénomène est engendré par la neutralisation du sulfate d'amine issu de l'étape (a) qui s'avère nécessaire pour libérer les composés organiques à l'état moléculaire en vue de les isoler par distillation. Dans le cadre de la présente invention, l'hydrazine répondra avantageusement à la formule (I) suivante : R~\ ~NùNH2 (I) R2 pour laquelle : RI représente un atome d'hydrogène et R2 représente un groupe (C1-C6)alkyle, (C2-C6)alcényle ou (C2-C6)alcynyle, ou RI et R2 forment avec l'atome d'azote qui les porte un hétérocycle à 5 à 7 chaînons pouvant contenir un ou plusieurs, de préférence 1 ou 2, hétéroatomes supplémentaires choisi parmi un atome d'azote, de soufre ou d'oxygène, ledit 4 hétérocycle étant éventuellement substitué par un ou plusieurs radicaux (C1-C6)alkyle ou accolé à un (C3-C8)cycloalkyle.
Par (C1-C6)alkyle , on entend, au sens de la présente invention, une chaîne hydrocarbonée saturée, linéaire ou ramifiée, comportant de 1 à 6 atomes de carbones. Il peut s'agir en particulier des groupes méthyle, éthyle, n-propyle, isopropyle, n-butyle, sec-butyle, isopropyle, tert-butyle, n-pentyle, isopentyle, n-hexyle, etc. Par (C2-C6)alcényle , on entend, au sens de la présente invention, une chaîne hydrocarbonée insaturée, linéaire ou ramifiée, comportant au moins une double liaison et comportant de 2 à 6 atomes de carbones. Il peut s'agir en particulier des groupes éthényle, propényle, butényle, pentényle ou encore hexényle. Par (C2-C6)alcynyle , on entend, au sens de la présente invention, une chaîne hydrocarbonée insaturée, linéaire ou ramifiée, comportant au moins une triple liaison et comportant de 2 à 6 atomes de carbones. Il peut s'agir en particulier des groupes éthynyle, propynyle, butynyle, pentynyle ou encore hexynyle. Par (C3-C8)cycloalkyle , on entend, au sens de la présente invention, un cycle hydrocarboné saturé comportant 3 à 8 chaînons. Il pourra s'agir d'un groupe cyclopropyle, cyclobutyle, cyclopentyle, cyclohexyle, cycloheptyle ou encore cyclooctyle.
Par hétérocycle à 5 à 7 chaînons , on entend, au sens de la présente invention, un groupe cycloalkyle tel que défini ci-dessus comportant 5 à 7 chaînons et dont un atome de carbone est remplacé par un atome d'azote (celui portant les radicaux RI et R2), un ou plusieurs autres atomes de carbone, de préférence un ou deux, étant éventuellement remplacés par un hétéroatome choisi parmi un atome d'azote, de soufre ou d'oxygène. Il pourra s'agir d'un groupe pipéridinyle, pyrrolidinyle, pipérazinyle ou encore morpholinyle. De préférence, il s'agira d'un groupe pipéridinyle.
5 De manière avantageuse, l'hydrazine répondra à la formule (Ia) suivante : R3 NùNH2 (Ia) R4 pour laquelle : n représente un nombre entier compris entre 1 et 3, et R3 et R4 représentent, indépendamment l'un de l'autre, un atome d'hydrogène ou un radical (C1-C6)alkyle, ou R3 et R4 forment ensemble, avec les atomes de carbone qui les portent (de préférence adjacents), un cycle hydrocarboné, de préférence saturé, à 3 à 8 chaînons.
De préférence, l'hydrazine sera la N-aminopipéridine.
Etape (a) : Cette étape pourra être réalisée indifféremment en milieu basique, plus particulièrement dans une solution aqueuse d'hydroxyde de sodium, ou dans l'eau. Cependant, l'utilisation de l'eau est préférable car cela permet de travailler en milieu monophasique homogène contrairement au milieu basique où la réaction de l'acide sulfurique libéré au cours de la réaction avec l'hydroxyde de sodium entraîne la formation du sulfate de sodium qui crée une démixtion.
Par ailleurs, dans l'eau, la réaction entre l'amine et l'HOSA génère un tampon constitué de l'excès d'amine et du sulfate d'amine formé, ce dernier résultant de l'action de l'acide sulfurique sur l'amine. Le pH de ce milieu tamponné varie alors entre 11 et 12 suivant les conditions initiales utilisées. Avantageusement, l'acide hydroxylamine-O-sulfonique est utilisé sous forme 25 d'une solution aqueuse ayant un titre massique compris entre 30 et 45%, et de préférence d'environ 32%. En effet, au-delà de 45%, l'HOSA n'est plus soluble dans l'eau dans les conditions de température utilisée classiquement. Par ailleurs, la température de la solution d'HOSA ne doit pas dépasser de préférence 25°C en raison d'une 6 décomposition possible de l'HOSA avec formation transitoire d'hydroxylamine qui s'hydrolyse en azote et ammoniaque. De manière avantageusement, l'amine est utilisée sous forme d'une solution aqueuse ayant un titre massique compris entre 60 et 100%, de manière encore plus avantageuse compris entre 60 et 80%, et de préférence d'environ 66%. Il est préférable que les solutions d'HOSA et d'amine utilisées ne soient pas diluées davantage car cela entraînerait une baisse du rendement en hydrazine. Il est également possible d'utiliser l'HOSA sous forme anhydre, notamment lorsqu'une solution d'amine, dont le titre massique est compris entre 60 et 80%, est utilisée. De manière avantageuse, le rapport molaire de l'amine sur l'acide hydroxylamine-O-sulfonique est compris entre 3 et 12, avantageusement entre 6 et 10, et de préférence est d'environ 8. Cette étape sera réalisée de préférence à une température comprise entre 0 et 15 20°C. En effet, au-delà de 20°C, les pertes en hydrazine sont plus importantes et des réactions secondaires apparaissent.
Etape (b) : On utilisera à cette étape de 2 à 2,5, avantageusement environ 2,2, équivalents 20 molaires d'hydroxyde de sodium par rapport à la quantité d'acide hydroxylamine-O-sulfonique utilisée dans l'étape (a). Cette addition d'hydroxyde de sodium après l'étape (a) évite toute formation d'hydroxylamine. L'hydroxyde de sodium peut être ajouté sous forme solide (anhydre) ou sous 25 forme d'une solution aqueuse. Cependant, il est préférable d'utiliser une solution aqueuse pour éviter un effet exothermique trop important lors de l'ajout de l'hydroxyde de sodium. La solution aqueuse d'hydroxyde de sodium utilisée pourra notamment avoir un titre massique compris entre 32 et 50%. De préférence, l'étape (b) sera réalisée à une température comprise entre 0 et 30 20°C, de préférence entre 0 et 5°C. En effet, de telles températures sont préférables pour pallier l'exothermicité de la réaction de neutralisation et éviter toute réaction de 7 dégradation dans le milieu. Dans ces conditions de température, le sulfate de sodium précipite généralement partiellement.
Etape (c) : Cette étape permet de solubiliser le sulfate de sodium formé à l'étape (b) et qui a précipité, comme indiqué ci-dessus, de manière à rester en phase fluide. La solubilisation peut être effectuée par dilution (par ajout d'eau) et/ou par élévation de la température du milieu réactionnel. De préférence, la solubilisation sera réalisée par chauffage à une température de 30 à 50°C, et de préférence à environ 40°C, éventuellement accompagnée d'un ajout d'eau en quantité la plus faible possible pour solubiliser ledit sulfate de sodium. Cette quantité d'eau à ajouter dépendra des conditions initiales de l'étape (a) et peut aller notamment jusqu'à 20% en poids du poids total du milieu réactionnel. Par exemple, dans le cas où une solution aqueuse d'amine, telle que la pipéridine, titrant 66% et une solution aqueuse d'HOSA titrant 32% sont utilisées à l'étape (a), le sulfate de sodium est totalement solubilisé à 40°C et il n'est pas utile d'effectuer un ajout d'eau supplémentaire. Cet ajout s'avère néanmoins nécessaire si l'on utilise des réactifs initiaux (amine et HOSA) plus concentrés.
Etape (d) : La démixtion du milieu réactionnel en une phase organique plus légère et une phase aqueuse plus lourde se fait spontanément une fois l'agitation arrêtée, du fait de la présence de sulfate de sodium. La phase organique supérieure concentre la totalité des composés organiques, plus particulièrement l'hydrazine et l'excès d'amine. Cette démixtion permet donc d'appauvrir la phase utile en eau, c'est-à-dire de la concentrer en composés organiques (amine et hydrazine), et d'extraire la majeure partie des sels, en particulier le sulfate de sodium, dans la phase aqueuse inférieure. En effet, il est préférable d'éviter la présence de sels tels que Na2SO4 au moment de l'isolement de l'hydrazine, notamment par distillation. 8 Cette étape sera réalisée en particulier à la même température que l'étape (c), c'est-à-dire à une température comprise entre 30 et 50°C, et de préférence à environ 40°C.
Etape (e) : De préférence, l'étape d'isolement de l'hydrazine sera réalisée par distillation, en continu ou en batch. De cette manière, une première solution azéotropique eau-amine (titrant à 66% en poids en amine) sera récupérée lors de ladite distillation, en tête de colonne, suivi éventuellement d'eau ou d'amine. La solution azéotropique eau-amine ainsi obtenue pourra alors être réutilisée à l'étape (a) en tant que solution d'amine de départ. Un tel recyclage de l'amine et de l'eau sous la forme d'un mélange azéotropique est particulièrement économique car la température d'ébullition et l'enthalpie de vaporisation de l'azéotrope sont inférieures aux valeurs respectives des corps purs. L'hydrazine obtenue en pied de colonne peut être purifiée davantage, si nécessaire, notamment par une autre distillation effectuée avantageusement sous pression réduite. L'hydrazine ainsi obtenue sera conservée de préférence sous atmosphère 20 inerte, notamment sous argon ou sous azote, pour éviter toute réaction d'oxydation de cette dernière en présence d'oxygène. L'hydrazine obtenue par le procédé de l'invention aura avantageusement une pureté supérieure à 99%, de préférence supérieure à 99,5%, encore de préférence supérieure à 99,9%. Par ailleurs, elle pourra être obtenue avec un rendement d'au 25 moins 90%. Selon un mode de réalisation avantageux de l'invention, le procédé comprend, suite à l'étape (d) et avant l'étape (e), les étapes successives suivantes : (dl) addition d'une solution d'hydroxyde de sodium à la phase organique obtenue à l'étape (d), et 30 (d2) démixtion du milieu réactionnel obtenu suite à l'étape (dl) en une phase aqueuse et en une phase organique et récupération de la phase organique. 9 Etape (dl) : L'hydroxyde de sodium sera avantageusement ajouté à cette étape en une quantité permettant d'obtenir, après la démixtion de l'étape (d2), une phase organique supérieure qui comporte un rapport massique amine/(amine + H2O) correspondant au titre massique d'une solution azéotropique eau-amine. En effet, cela permettra, lors d'une étape (e) de distillation, de récupérer totalement l'eau et l'amine en tête de colonne sous forme d'une solution azéotropique car cela est plus économique, comme expliqué ci-dessus, que de récupérer une solution azéotropique puis le restant d'eau ou d'amine.
Notamment, l'hydroxyde de sodium sera ajouté en une quantité permettant d'atteindre un titre massique global en hydroxyde de sodium, dans le milieu réactionnel obtenu suite à l'étape (dl), d'environ 10%, notamment dans le cas de la pipéridine comme amine. L'hydroxyde de sodium utilisé pourra être sous forme solide ou sous forme d'une solution aqueuse. Cependant, comme déjà évoqué précédemment, il est préférable d'utiliser une solution aqueuse d'hydroxyde de sodium, de préférence de titre massique compris entre 32 et 50%, pour des problèmes d'exothermicité de l'ajout de l'hydroxyde de sodium. De préférence, cette étape est réalisée à une température comprise entre 15°C 20 et 50°C, de préférence d'environ 20°C.
Etape (d2) : La démixtion du milieu réactionnel en une phase organique supérieure (qui concentre les composés organiques, à savoir l'amine en excès et l'hydrazine 25 synthétisée) et une phase aqueuse inférieure se fait spontanément une fois l'agitation arrêtée. Cette étape est réalisée notamment à la même température que l'étape (dl), c'est-à-dire à une température comprise entre 15°C et 50°C, de préférence d'environ 20°C 30 10 Cette deuxième étape de démixtion permet d'appauvrir encore davantage la phase organique supérieure en eau et donc de la concentrer en composés organiques (amine et hydrazine) et d'extraire la quasi-totalité des sels dans la phase aqueuse inférieure.
Par exemple, dans le cas de la synthèse de la N-aminopipéridine, les deux démixtions successives (d) et (d2), effectuées respectivement à 40°C et à 20°C, permettent, à partir d'une solution brute de synthèse titrant 50% massique en eau et 8% massique en sulfate de sodium, d'obtenir au terme des deux démixtions une phase organique titrant 32% en eau et dont la teneur massique en sulfate de sodium et en hydroxyde de sodium est respectivement inférieure à 0,2 et 0,6%. Notamment, la première opération de démixtion (générée in-situ) est particulièrement économique et avantageuse puisqu'elle limite à 10% la quantité d'hydroxyde de sodium à introduire au cours de la seconde démixtion. Dans les procédés actuellement répertoriés, il est nécessaire pour obtenir des résultats similaires de se situer dans une échelle de concentration en hydroxyde de sodium comprise au moins entre 30 et 50%. Il est à noter que dans le procédé de l'invention, les étapes (c), (d), (dl) et (d2) sont réalisées en phase fluide, c'est-à-dire sans précipitation de sels. La présente invention sera mieux comprise à la lumière des exemples non limitatifs qui suivent.
EXEMPLES :
Les abréviations utilisées sont les suivantes : - HOSA : acide hydroxylamine-O-sulfonique, - PP : pipéridine, - NAPP : N-aminopipéridine, - Rl : réacteur 1, et - R2 : réacteur 2. 30 11 Exemple 1 : L'exemple 1 donne une description détaillée de la mise en oeuvre du procédé de l'invention appliqué à la synthèse et à l'extraction de la N-aminopipéridine à partir d'une solution aqueuse d'acide hydroxylamine-O-sulfonique (titre massique : 32%) et d'une solution aqueuse de pipéridine (titre massique : 66%), l'excès d'amine étant de 8 équivalents. Ce procédé est caractérisé en ce que l'on fait réagir une solution aqueuse de pipéridine à 66 % en poids (241g de PP + 130 g d'H2O, [PP] = 6,90 mol.L-1) avec une solution aqueuse d'acide hydroxylamine-O-sulfonique à 32 % en poids (40 g d'HOSA + 86 g d'H2O, [HOSA] = 3,40 mol.L-1). L'excès de pipéridine par rapport à l'HOSA est de 8 équivalents molaires. La solution d'HOSA est maintenue à une température de 20°C et ajoutée en 1 heure 30 minutes sur la solution d'amine contenue dans un réacteur agité Rl équipé d'une enveloppe thermostatique permettant de fixer la température du milieu entre 0 et 20°C. La réaction entre l'HOSA et la pipéridine est instantanée et exothermique (313 kJ/mol d'HOSA). Le milieu est ensuite maintenu sous agitation à une température comprise entre 0 et 20°C pendant 30 minutes. Le rendement en NAPP à cette étape est de 94%. L'étape suivante consiste à neutraliser le sulfate de pipéridine ainsi obtenu par ajout de 2,2 équivalents molaires d'hydroxyde de sodium par rapport à la quantité d'HOSA initiale. Une solution de soude à 32% massique (31 g NaOH + 66 g H2O) est introduite progressivement en 45 minutes au milieu réactionnel contenu dans le réacteur R1, de manière à maintenir la température entre 0 et 20°C. Simultanément, on observe la précipitation du sulfate de sodium et un aspect du milieu de plus en plus visqueux. La teneur massique en NAPP du milieu de synthèse est de 5%, elle est de 50% en H2O, 37% en pipéridine et 8% en Na2SO4. Le milieu est ensuite porté à une température de 40°C. Dans ces conditions, il devient homogène en raison de la solubilité totale du sulfate de sodium, sans ajout d'eau supplémentaire. Corrélativement une démixtion en deux phases est observée. La phase supérieure, organique, titre en particulier 8% en NAPP, 41% en H2O et environ 0,5-1% en Na2SO4. Dans la phase aqueuse, inférieure, on retrouve la quasi- 12 totalité du sulfate de sodium, ainsi que 0,9% de la quantité totale de NAPP synthétisée. La phase inférieure est extraite et éliminée, tandis que la température de la phase supérieure est ajustée à 20°C dans le réacteur R1.
Ensuite, une seconde démixtion est engendrée par l'addition en 15 minutes de 257 g d'une solution aqueuse d'hydroxyde de sodium à 32% massique. Simultanément, une seconde démixtion, contrôlée par la soude et permettant à nouveau de concentrer la phase organique, est observée. La phase légère, organique, titre en particulier 9% en NAPP, 32% en H2O, 58% en PP, et présente une teneur en Na2SO4 et NaOH respectivement inférieure à 0,2% et 0,6%. Dans la phase aqueuse, phase inférieure, on retrouve 0,4% de la quantité totale de NAPP synthétisée. Les pertes en NAPP dans les deux phases aqueuses sont donc négligeables. Après extraction et élimination de la phase aqueuse, la phase légère est distillée à la pression atmosphérique. En début de distillation, on recueille en tête de colonne la pipéridine en excès sous forme d'une solution azéotropique PP-H2O titrant à 66% en amine. Pour finir, on obtient la N-aminopipéridine à un degré de pureté supérieur à 99,5%.
Exemple 2 : L'exemple 2 permet de mettre en évidence l'influence de l'excès d'amine sur le rendement de la synthèse. Il concerne la préparation de N-aminopipéridine à partir d'une solution aqueuse d'acide hydroxylamine-O-sulfonique (titre massique : 45%) et d'une solution de pipéridine anhydre, l'excès d'amine étant fixé à 4 équivalents.
Seule la partie synthèse du procédé est reportée. Une solution de pipéridine anhydre (30,1 g) est mise à réagir avec une solution aqueuse d'HOSA à 45 % en poids (10,0 g d'HOSA + 12,0 g d'H2O, [HOSA] = 5,4 mol.L-1). L'excès de pipéridine par rapport à l'HOSA est de 4 équivalents molaires. La solution d'HOSA est maintenue à une température de 0 à 20°C et ajoutée en 30 minutes sur la solution d'amine contenue dans un réacteur agité R2 équipé d'une enveloppe thermostatique permettant de fixer la température du milieu entre 30 et 13 40°C. Le milieu est ensuite maintenu sous agitation à une température de 30°C pendant 30 minutes. Le rendement en NAPP à cette étape est de 78%. L'extraction de la NAPP se fait ensuite d'une manière similaire à celle de l'exemple 1. L'ordre de sortie des réactifs est fonction de la composition de la phase organique 5 finale et de la pression de travail. On observe donc dans le cas présent une diminution du rendement de la réaction par rapport au rendement obtenu en NAPP dans l'exemple 1. 14
Claims (18)
- REVENDICATIONS1. Procédé de synthèse d'une hydrazine par réaction de l'amine correspondante à ladite hydrazine avec l'acide hydroxylamine-O-sulfonique, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes successives suivantes : (a) réaction d'un excès de ladite amine avec ledit acide hydroxylamine-O-sulfonique en milieu aqueux de manière à former ladite hydrazine et du sulfate d'amine, (b) neutralisation du sulfate d'amine formé à l'étape (a) par ajout d'au moins 2 équivalents molaires d'hydroxyde de sodium par rapport à la quantité d'acide hydroxylamine-O-sulfonique utilisée dans l'étape (a), conduisant à la formation de sulfate de sodium, (c) solubilisation du sulfate de sodium formé à l'étape (b), (d) démixtion du milieu réactionnel obtenu suite à l'étape (c) en une phase aqueuse et en une phase organique et récupération de la phase organique, et (e) isolement de l'hydrazine de la phase organique obtenue à l'étape précédente, suivi éventuellement d'une étape de purification de ladite hydrazine.
- 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'hydrazine répond à la 20 formule (I) suivante : R~\ ~NùNH2 (I) R2 pour laquelle : RI représente un atome d'hydrogène et R2 représente un groupe (C1-C6)alkyle, (C2-C6)alcényle ou (C2-C6)alcynyle, ou 25 RI et R2 forment avec l'atome d'azote qui les porte un hétérocycle à 5 à 7 chaînons pouvant contenir un ou plusieurs, de préférence 1 ou 2, hétéroatomes supplémentaires choisi parmi un atome d'azote, de soufre ou d'oxygène, ledit hétérocycle étant éventuellement substitué par un ou plusieurs radicaux (C1-C6)alkyle ou accolé à un (C3-C8)cycloalkyle. 15
- 3. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'hydrazine répond à la formule (Ia) suivante : R3 NùNH2 (Ia) R4 pour laquelle : n représente un nombre entier compris entre 1 et 3, et R3 et R4 représentent, indépendamment l'un de l'autre, un atome d'hydrogène ou un radical (C1-C6)alkyle, ou R3 et R4 forment ensemble, avec les atomes de carbone qui les portent, un cycle hydrocarboné, de préférence saturé, à 3 à 8 chaînons, ladite hydrazine étant de préférence la N-aminopipéridine.
- 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le rapport molaire de l'amine sur l'acide hydroxylamine-O-sulfonique est compris entre 3 et 12, avantageusement entre 6 et 10, et de préférence est d'environ 8.
- 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'acide hydroxylamine-O-sulfonique est utilisé à l'étape (a) sous forme d'une solution aqueuse ayant avantageusement un titre massique compris entre 30 et 45%, et de préférence d'environ 32%, ou sous forme anhydre.
- 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'amine est utilisée à l'étape (a) sous forme d'une solution aqueuse ayant avantageusement un titre massique compris entre 60 et 100%, de préférence d'environ 66%.
- 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que l'étape (a) est réalisée à une température comprise entre 0 et 20°C. 16
- 8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que l'étape (b) est réalisée à une température inférieure comprise entre 0 et 20°C, et de préférence entre 0 et 5°C.
- 9. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que la solubilisation de l'étape (c) est réalisée par chauffage à une température de 30 à 50°C, et de préférence à environ 40°C, éventuellement accompagnée d'un ajout d'eau en quantité la plus faible possible pour solubiliser ledit sulfate de sodium.
- 10. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que l'étape (d) est réalisée à une température comprise entre 30 et 50°C, et de préférence à environ 40°C.
- 11. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce qu'il comprend, suite à l'étape (d) et avant l'étape (e), les étapes successives suivantes : (dl) addition d'une solution d'hydroxyde de sodium à la phase organique obtenue à l'étape (d), et (d2) démixtion du milieu réactionnel obtenu suite à l'étape (dl) en une phase aqueuse et en une phase organique et récupération de la phase organique.
- 12. Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce que l'hydroxyde de sodium est ajouté à l'étape (dl) en une quantité permettant d'atteindre un titre massique global en hydroxyde de sodium dans le milieu réactionnel obtenu suite à l'étape (dl) d'environ 10%, l'hydroxyde de sodium étant notamment ajouté sous forme solide ou sous forme d'une solution aqueuse de titre massique compris entre 32 et 50%.
- 13. Procédé selon l'une quelconque des revendications 11 et 12, caractérisé en ce que les étapes (dl) et (d2) sont réalisées à une température comprise entre 15°C et 50°C, de préférence d'environ 20°C. 17
- 14. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 13, caractérisé en ce que les étapes (c), (d), (dl) et (d2), sont réalisées en phase fluide, sans précipitation de sels.
- 15. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 16, caractérisé en ce que l'étape (e) est réalisée par distillation.
- 16. Procédé selon la revendication 15, caractérisé en ce qu'une solution azéotropique eau-amine est également récupérée lors de ladite distillation, cette solution azéotropique eau-amine pouvant être réutilisée à l'étape (a).
- 17. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 16, caractérisé en ce que l'hydrazine est obtenue avec une pureté supérieure à 99%, de préférence supérieure à 99,5%, et encore de préférence supérieure à 99,9%.
- 18
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