Síntesis sustentable de 2-metílpiridina y piridina a partir de acetol: análisis termodinámico

Abstract

Se realizó un análisis termodinámico del sistema de aminociclización de acetol en presencia de amoniaco para producir 2-metílpiridina y piridina, tomando en cuenta los calores de reacción, las energías libres de Gibbs y las constantes de equilibrio a diferentes temperaturas considerando dos reacciones simultáneas que producen la alquílpiridina y piridina, respectivamente. Se estimaron las distribuciones de los productos de reacción tras establecer las relaciones de equilibrio en términos de los avances de reacción y resolviendo el sistema de ecuaciones simultáneas no lineales haciendo uso del método de Newton-Raphson aplicado a dos variables. Los resultados indican que dependiendo de la temperatura de operación el sistema puede ser exotérmico o endotérmico y termodinámicamente factible, y que en el equilibrio es posible alcanzar la conversión completa, sin embargo, el incremento de la temperatura implica el aumento de subproductos gaseosos, así como la producción de piridina.

It was performed a thermodynamic analysis of the aminocyclization system of acetol in presence of ammonia to produce 2-methylpyridine and pyridine regarding calculations of heats of reaction, Gibbs free energies and equilibrium constants at different temperatures taking into account two simultaneous reactions which respectively produce the alkyl pyridine and pyridine. The product distributions were estimated after establishing the equilibrium relations in terms of reaction coordinates and by solving the system of simultaneous nonlinear equations by the Newton-Raphson method applied to two variables. Results indicate that depending on the temperature, the system may be exothermic or endothermic but thermodynamically feasible and at the equilibrium it is possible to reach the complete conversion of reactants, however, the temperature increase implies the increase of gaseous by-products as well as the formation of pyridine.