FR2993560A1

FR2993560A1 - Procede de preparation du diaminomaleonitrile

Info

Publication number: FR2993560A1
Application number: FR1256893A
Authority: FR
Inventors: Gregory Schmidt
Original assignee: Arkema France SA
Current assignee: Arkema France SA
Priority date: 2012-07-17
Filing date: 2012-07-17
Publication date: 2014-01-24
Anticipated expiration: 2032-07-17
Also published as: JP2015528803A; EP2874995A1; CN104411680A; FR2993560B1; US20150197487A1; WO2014013151A1

Abstract

La présente invention concerne un procédé de fabrication de diaminomaléonitrile, caractérisé en ce qu'il comprend au moins une étape au cours de laquelle une cétone cyanhydrine de formule RR'COHCN, avec R et R' identique ou différent, représentant une chaine alkyle linéaire ou ramifiée ayant de 1 à 5 carbones, réagit pour donner du diaminomaléonitrile.

Description

PROCEDE DE PREPARATION DU DIAMINOMALEONITRILE Domaine de l'invention La présente invention concerne un procédé de fabrication du diaminomaléonitrile. Arrière plan technologique de l'invention.

Le diaminomaléonitrile (DAMN) est connu pour être un précurseur pour la synthèse de cycles azotés tels que les imidazoles, les pyrazines et les purines. Mais récemment le DAMN s'est avéré être un précurseur pour la synthèse de nouveaux sels de lithium présentant des propriétés intéressantes pour améliorer les performances des batteries Li-ion (WO 2010/023413). Le diaminomaléonitrile est classiquement obtenu par polymérisation de l'acide cyanhydrique (HCN) à l'aide de différents types de catalyse. Le document GB1325620 décrit la préparation du DAMN par tetramérisation en phase liquide de HCN à une température comprise entre - 40°C et inférieure à 0°C en présence d'un catalyseur basique et d'au moins un co-catalyseur choisi parmi le cyanogène et le diiminosuccinonitrile., On peut également cité le document US 4,066,683 qui décrit un procédé de préparation du diaminomaléonitrile par polymérisation de l'HCN en présence d'un aluminium d'alkyle.

Le document US 3,839,406 décrit un procédé de préparation du DAMN comprenant les étapes suivantes : (a) mélange à température ambiante d'un catalyseur alcalin choisi parmi le cyanure de sodium et potassium, dans un solvant choisi parmi l'hexa-méthyl-phosphoram ide et l'hexa-éthyl- phosphoramide, (b) addition progressive de l'HCN et maintien d'agitation du milieu réactionnel pendant six heures avec un ratio molaire cyanure alcalin/HCN inférieur à 0,25, (c) dilution de la solution avec de l'eau chaude et (d) élimination d'un polymère amorphe noirâtre par filtration. De la même manière, le document CA1000297, décrit un procédé de fabrication de diaminomaléonitrile par polymérisation de l'HCN en présence d'un composé choisi parmi les oxydes, hydroxydes et cyanures de métaux alcalino-terreux dans un solvant choisi parmi la n-méthyl-pyrrolidone, le diméthylsulfoxyde et le diméthylformamide.

Dans les cas précédemment cités, le réactif de départ est l'acide cyanhydrique qui est un gaz très toxique et dont l'utilisation est très réglementée, ce qui limite donc l'accès au DAMN. Or le marché croissant des batteries Li-ion et les propriétés intéressantes des sels de lithium synthétisés à partir du DAMN vont induire une forte demande de DAMN. Il existe donc un besoin d'un procédé de préparation de diaminomaléonitrile à partir d'un produit de départ qui soit facile à mettre en oeuvre conduisant au produit recherché et de préférence avec un rendement élevé.

Exposé de l'invention La présente invention concerne un procédé de fabrication du diaminomaléonitrile à partir d'une cétone cyanhydrine selon la réaction 1. 4 RR'C(OH)CN (CN)2C=C(NH2)2 + 4 RCOR' (1) avec R et R', identique ou différent, représentant une chaîne alkyle, linéaire ou ramifié, ayant de 1 à 5 atomes de carbone. Le procédé selon la présente invention comprenant au moins une étape réactionnelle (1) peut être mise en oeuvre en présence d'un catalyseur. Le catalyseur peut être choisi dans le groupe constitué de bases minérale ou organique dont le pKA est compris entre 1 et 14, d'oxydes de métaux alcalins ou alcalino-terreux et d'acides de Lewis. Comme oxydes, on peut citer notamment l'oxyde de potassium, de sodium ou de calcium. L'oxyde de silicium peut également convenir.

Comme acide de Lewis, on peut citer notamment le trialkylaluminium, le trialkyle de bore ou le penta-alkyle de phosphore. Bien qu'il ne soit pas nécessaire, la réaction peut être mis en oeuvre en présence d'un solvant aprotique. Comme solvant, on peut citer les nitriles, l'hexa-alkylphosphoram ide, le diméthylformam ide, le diméthylsulfoxyde, le toluène ou le xylène. Les additifs peuvent également être présents dans le milieu réactionnel. Comme additifs, on peut citer notamment les mercaptans. La température de réaction peut être comprise entre -50 et 200°C, de préférence entre -20 et 150°C.

La durée de réaction peut varier dans des larges limites. Elle est de préférence comprise entre 1 et 96 heures, avantageusement 1 et 72 heures.

Selon un mode de réalisation du procédé de la présente invention, la réaction 1 peut être mise en oeuvre en présence de l'HCN selon le schéma suivant. Selon ce mode de réalisation, le rapport molaire HCN/cétone cyanhydrine y/x peut être compris entre 0,001 et 2,5, de préférence compris entre 0,005 et 2. NC o Catalyseurs NC\/NH2 O Additives ± Y H-CN Co-solvants 'R R" \R NC NH2 Quel que soit le mode de réalisation, le rapport molaire de la quantité de catalyseur sur la quantité totale de réactifs mise en jeu (cétone cyanhydrine et éventuellement HCN)) est de préférence compris entre 0,01 et 1, avantageusement compris entre 0,05 et 0,95. Le procédé selon la présente invention peut comprendre en outre au moins une étape de récupération de la cétone formée en tant que co-produit. Le procédé peut également comprendre au moins une étape de récupération du catalyseur. Le procédé peut aussi comprendre une étape de récupération de l'excès de cétone cyanhydrine. Le procédé peut comprendre une étape de purification du diaminomaléonitile comme par exemple une recristallisation ou un traitement au charbon actif. La mise en oeuvre du procédé selon la présente invention est facilitée par la forme liquide de la cétone cyanhydrine. De plus, cette forme liquide conduit à une amélioration de la conversion. De préférence la cétone cyanhydrine est l'acétone cyanhydrine.

Exemples Les exemples suivants illustrent l'invention sans la limiter. 35 Exemple 1 Dans un autoclave, on ajoute 5 g de NaCN dans 65 ml d'acétone cyanhydrine. On laisse ensuite agiter la solution à 70°C pendant 4 heures. La solution est devenue brune. L'excès d'acétone cyanhydrine est ensuite neutralisé par ajout de soude. La solution est ensuite filtrée et évaporée pour donner un solide brun (quantité récupérée est de 16,3 g correspondant à un rendement = 85%).

Exemple 2 Dans un autoclave, on ajoute 10 g de NaCN dans 130 ml d'acétone cyanhydrine. On ajoute ensuite 6,54 g de methanethiol. On laisse ensuite agiter la solution à 60°C pendant 2 heures. La solution est devenue orangée. L'excès d'acétone cyanhydrine est ensuite neutralisé par ajout de soude. La solution est ensuite filtrée et évaporée pour donner un solide jaune orangé (quantité récupérée = 33,7 g correspondant à un rendement = 88%). Exemple 3 Dans un autoclave on ajoute 28 ml de triéthylamine dans 130 ml d'acétone cyanhydrine. On chauffe la solution à 40°C et l'on laisse agiter pendant 4 heures. La solution brunit au cours de la réaction. On ajoute en suite 300 ml d'eau et l'on extrait la phase aqueuse avec 3 x 150 ml d'acétate d'éthyle.

Les phases organiques sont rassemblées et séchées avec MgSO4 anhydre. La solution est ensuite filtrée et évaporée. On obtient un solide brun (quantité = 31,3 g correspondant à un rendement = 83%).

Claims

REVENDICATIONS1) Procédé de fabrication de diaminomaléonitrile, caractérisé en ce qu'il comprend au moins une étape au cours de laquelle une cétone cyanhydrine de formule RR'COHCN, avec R et R' identique ou différent, représentant une chaine alkyle linéaire ou ramifiée ayant de 1 à 5 carbones, réagit pour donner du diaminomaléonitrile.
2) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'étape réactionnelle est mise en oeuvre en présence d'un catalyseur.
3) Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que le catalyseur est choisi parmi choisi dans le groupe constitué de bases minérale ou organique dont le pKA est compris entre 1 et 14, d'oxydes de métaux alcalins ou alcalino-terreux et d'acides de Lewis.
4) Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'acide de Lewis est un trialkylaluminium, trialkyle de bore ou un penta-alkyle de phosphore.
5) Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'étape réactionnelle peut être mise en oeuvre en présence d'un solvant aprotique.
6) Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la température de réaction est comprise entre -50 et 200°C, de préférence entre -20 et 150°C.
7) Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que l'étape réactionnelle peut être mise en oeuvre en présence de l'acide cyanhydrique.
8) Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le rapport molaire HCN/cétone cyanhydrine peut être comprise entre 0,001 et 2,5, de préférence comprise entre 0,005 et 2. 2993 560 6
9) Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le rapport molaire entre le catalyseur et la quantité totale des réactifs 5 est compris entre 0,01 et 1, de préférence compris entre 0,05 et 0,95.
10) Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 9 caractérisé en ce qu'il comprend une étape de récupération du sous produit. 10
11) Procédé selon l'une des quelconque des revendications 1 à 9 caractérisé en ce qu'il comprend une étape de purification du diaminomaléonitrile. 15 20 25 30 35