(12) Oversettelse av europeisk patentskrift (11) NO/EP 244880 B1 (19) NO NORGE (1) Int Cl. C07D 213/ (06.01) Patentstyret (21) Oversettelse publisert 13.04.02 (80) Dato for Den Europeiske Patentmyndighets publisering av det meddelte patentet 13.01.23 (86) Europeisk søknadsnr 74716.7 (86) Europeisk innleveringsdag.06.23 (87) Den europeiske søknadens Publiseringsdato 12.0.02 () Prioritet 09.06.24, EP, 0900821 (84) Utpekte stater AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO SE SI SK SM TR (73) Innehaver Lonza Ltd, Lonzastrasse, 39 Visp, Sveits (72) Oppfinner ROEDERER, Detlef, Termerweg 14, CH-3900 Brig, Sveits ZOLLINGER, Daniel, Rue du Mont-Noble, CH-3960 Sierre, Sveits DE RIEDMATTEN, Jean-Yves, Chemin du Clos, CH-198 Uvrier, Sveits (74) Fullmektig Bryn Aarflot AS, Postboks 449 Sentrum, 04 OSLO, Norge (4) Benevnelse Fremgangsmåte for fremstilling av 3-metylpyridin (6) Anførte publikasjoner FR-A- 2 161 128 GB-A- 1 00 984 US-A- 2 700 042 J. I. GRAYSON, R. DINKEL: "244. An Improved Liquid-Phase Synthesis of Simple Alkylpyridines", HELVETICA CHIMICA ACTA, Bd. 67, Nr. 8, 1984, Seiten -21, XP00248839, in der Anmeldung erwähnt M. I. FARBEROV ET AL.: "Synthesis of pyridine compounds from paraldehyde and ammonia", ZHURNAL PRIKLADNOI KHIMII, Bd. 37, Nr. 3, 1964, Seiten 661-668, XP009123706,
1 Beskrivelse Foreliggende oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte for fremstilling av 3- metylpyridin (3-pikolin) av formaldehyd, paracetaldehyd, ammoniakk og eddiksyre. 3-pikolin er en fargeløs brennbar væske som finner anvendelse som løsningsmiddel ved fremstillingen av farmasøytika og insekticider samt til syntese av nikotinsyre og nikotinamid. For fremstilling av 3-pikolin er det kjent forskjellige synteseveier som generelt beror på en addisjons-/cykliseringsreaksjon av aldehyd/keton-blandinger med en ammoniumforbindelse. Disse reaksjonene kan skje i gassfase eller i flytende fase og under anvendelse av en katalysator. 1 Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen er basert på publikasjonen til Grayson, J. & Dinkel, R., An Improved Liquid-Phase Synthesis of Simple Alkylpyridines, Helvetica Chimica Acta, Bd. 67 (1984), s. -21. Forfatterne av publikasjonen beskriver i Tabell 2, side 28 bl.a. syntesen av 3-pikolin fra acetaldehyd og formaldehyd, hvor forskjellige ammoniumkilder sammenlignes med hensyn til innholdet av 3-pikolin samt diverse uønskede biprodukter. Særlig vises at det ved anvendelse av ammoniumacetat oppnås et utbytte på 44%, hvor 3-etylpyridin oppstår som hovedbiprodukt i en mengde på 18%. 2 Foreliggende oppfinnelses oppgave er å forbedre fremgangsmåten til Grayson & Dinkel med hensyn til utbyttet av 3-pikolin og reduksjon av 3-etylpyridin som hovedbiprodukt samt forbedring av rom/tid-utbyttet. 3 Dette problem løses gjennom fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen for syntese av 3- metylpyridin fra formaldehyd, paracetaldehyd, ammoniakk og eddiksyre, som kjennetegnes ved at de nevnte forbindelsene bringes til reaksjon etter den fremgangsmåte som omfatter følgende parametre: a) en reaksjonstemperatur på 260-0 ο C; b) et molart forhold mellom formaldehyd og paracetaldehyd på 0,7-1,4 mol/mol; c) en ammoniakk-konsentrasjon på - vekt%; d) en eddiksyrekonsentrasjon på 4- vekt%;
2 e) en paracetaldehyd-konsentrasjon på 0,4-1,6 mol/kg; f) en kontakttid på - minutter ved kontinuerlig omsetning og til 90 minutter ved en diskontinuerlig omsetning; samt g) et reaksjonstrykk på til 1 bar. Det kan i henhold til oppfinnelsen være fordelaktig at reaksjonen foregår i en reaktor. Særlig foretrukket er herunder systemer med høy gjennomblandingseffekt som røreverk og kontinuerlig gjennomstrømnings-rørekjele og diskontinuerlig blandekar, idet Loop-reaktorer og Jet-Loop-reaktorer er helt spesielt å foretrekke. 1 Loop- og Jet-Loop-reaktorer kjennetegnes i henhold til oppfinnelsen ved at de respektive reaktanter bringes til reaksjon med katalysatorløsning i en kontinuerlig prosess. En vesentlig fordel ved Jet-Loop-reaktorer ved fremstillingen av 3-pikolin er den mer intense og hurtigere væskeblanding ved høy omløpsstrømning og derved en høyere varme- og stoffovergang enn i et rørekar. Fortrinnsvis foretas reaksjonen ifølge oppfinnelsen i en strålesone-sløyfereaktor. En ytterligere fordel ved stråledrevne (jetdrevne) sløyfereaktorer er en finere dispergering av de tilførte faser og dermed en større spesifikk fase-grenseflate. Dessuten kan det i henhold til oppfinnelsen være å foretrekke at biprodukter som oppstår ved reaksjonen fjernes under resirkuleringen av katalysatoren. For dette kommer prinsipielt de muligheter som er kjent på dette området av teknikken i betraktning, som f.eks. ekstraksjon og rektifikasjon. I henhold til oppfinnelsen er herunder destillasjon særlig foretrukket. 2 I henhold til oppfinnelsen kan ammoniakk og formaldehyd tilsettes så vel i molekylær form som i form av deres addisjonsprodukt, heksametylen-tetramin (urotropin). Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen utmerker seg i forhold til teknikkens stand ifølge Dinkel et al. blant annet ved at den kombinerer en høyere selektivitet med hensyn til dannelsen av 3-metylpyridin med et høyere rom-/tid-utbytte. Derved oppnås et særlig teknisk fremskritt, idet det normalt ved den foreliggende reaksjon inngår en høyning av rom-/tid-utbytte med en mindre selektivitet. 3 Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen belyses nærmere gjennom følgende eksempel.
3 Eksempel 1 Reaksjonen skjer kontinuerlig i en meget godt gjennomblandet 0 liters reaktor. Tilsetningen av katalysatorløsningen (blanding av vann, ammoniakk og eddiksyre) og eduktene (paracetaldehyd og formalin) skjer ved hjelp av pumper. 1 261 kg/time av katalysatorløsningen (7 vekt% vann, 1 vekt% ammoniakk og vekt% eddiksyre) transporteres ved hjelp av en høytrykkspumpe inn i reaktoren. Likeledes tildoseres kontinuerlig ved hjelp av høytrykkspumper, samtidig 13 kg/time paracetaldehyd og 26,8 kg/time formalinløsning [37,4 vekt%]. Reaktortemperaturen holdes ved 270 ο C og reaktortrykket på 0 bar. Ved en kontakttid i reaktoren på minutter oppnår man ved reaktorutløpet en råoppløsning som inneholder,02 kg/time 3-pikolin med en samtidig produksjon av 0,37 kg/time 3-etylpyridin. Under disse betingelsene oppnås et 3-pikolinutbytte på 64,6% (basert på formaldehyd) og et 3-etylpyridinutbytte på 3,% (basert på acetaldehyd). Alle pyridinbaser måles ved GC.
4 Patentkrav 1. Fremgangsmåte for fremstilling av 3-metylpyridin fra formaldehyd, paracetaldehyd, ammoniakk og eddiksyre, karakterisert ved at de nevnte forbindelsene bringes til reaksjon etter den fremgangsmåte som omfatter følgende parametre: a) en reaksjonstemperatur på 260-0 ο C; b) et molart forhold mellom formaldehyd og paracetaldehyd på 0,7-1,4 mol/mol; c) en ammoniakk-konsentrasjon på - vekt%; d) en eddiksyrekonsentrasjon på 4- vekt%; e) en paracetaldehyd-konsentrasjon på 0,4-1,6 mol/kg; f) en kontakttid på - minutter ved kontinuerlig omsetning og til 90 minutter ved en diskontinuerlig omsetning; samt g) et reaksjonstrykk på til 1 bar. 1 2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at reaksjonen foregår i en reaktor med høy gjennomblandingseffektivitet. 3. Fremgangsmåte ifølge krav 2, karakterisert ved at det er tale om en kontinuerlig eller diskontinuerlig gjennomstrømningskjele. 4. Fremgangsmåte ifølge krav 2, karakterisert ved at det er tale om en Loopreaktor. 2. Fremgangsmåte ifølge minst ett av kravene 1-4, karakterisert ved at uønskede biprodukter fjernes i forbindelse med resirkulering av katalysatoren. 6. Fremgangsmåte ifølge krav, karakterisert ved at nevnte biprodukt fjernes ved hjelp av rektifikasjon og ekstraksjon. 7. Fremgangsmåte ifølge minst ett av kravene 1-6, hvor rom-/tid-utbyttet av 3- metylpyridin utgjør mer enn 0 kg/m 3 *h, fortrinnsvis mer enn 80 kg/m 3 *h og særlig foretrukket minst 0 kg/m 3 *h. 3 8. Fremgangsmåte ifølge minst ett av kravene 1-7, hvor utbyttet av 3-metyl- pyridin utgjør minst 64% (basert på formaldehyd) og utbyttet av etylpyridin utgjør høyst 4% (basert på paracetaldehyd).