CN101687770B - 制备腈的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种通过在氧气和氧化催化剂的存在下转化伯胺和/或仲胺以制备腈、亚胺和/或烯胺的方法，此方法包括将胺转化成气相并使其在含氧气流中经过氧化催化剂。本发明还涉及一种制备氨基腈的方法和将其水解成氨基酰胺的方法。
Description
本发明涉及一种通过在气相中在氧气的存在下转化伯胺和/或仲胺以制备腈或亚胺或烯胺的方法。
腈是在合成功能化合物例如药物、作物保护组合物、光稳定剂、其它稳定剂或聚合物中的重要原料和中间体。例如，腈的氰基可以被转化成胺、酰胺、羧酸、醛、醇或酮。另外，处于氰基的α位上的碳原子可以被烷基化。影响氰基或处于氰基的α位上的碳原子的典型反应例如参见Ullmann(Ullmann Encyclopedia of Industrial Chemistry，“Nitriles”，第2.2章，Wiley-VCH-Verlag，Weinheim，2005)。
腈通常通过烯烃、醇或醛与氨反应来制备。另外，腈也可以从含氮的前体例如胺、酰胺或甲酰胺通过脱氢反应或氧化反应来制备。其它合成路线包括将氢氰酸加成到双键上。
尤其是，胺的脱氢反应或氧化反应能合成令人感兴趣的用于药物、作物保护组合物、光稳定剂或其它稳定剂的中间体。
Feldhues等(U.Feldhues，H.J.Synthesis(1982)，145)描述了在水溶液中使腈脱氢的电化学方法。
Mizuno等(K.Yamaguchi，N.Mizuno，Angew.Chem.Int.Ed.，42(2003)，1480-1483)描述了在负载于氧化铝上的钌催化剂存在下用氧气将胺氧化成腈或亚胺的方法。此方法是在溶剂三氟甲苯中进行的。
S.Uemura等(Y.Maeda，T.Nishimura，S.Uemura，Bull.Chem.Soc.Jpn.，76(2003)，2399-2403)描述了一种使用分子筛在铜催化剂上从胺制备腈的方法。所用的溶剂是甲苯。
Kaneda等(K.Mori，K.Yamaguchi，T.Mizugaki，K.Ebitani，K.Kaneda，Chem.Comm.，(2001)，461-462)描述了在钌-羟基磷灰石催化剂上用大气氧氧化胺来合成腈的方法。此反应是在质子惰性溶剂例如甲苯中进行的。
US 3,983,161和US 3,940,429描述了不饱和胺与氧气在卤化铜存在下在含有氮碱的溶液中反应得到相应的腈。
在有机溶剂存在下进行氧化反应导致潜在的爆炸危险，使得在以工业规模实施这些工艺时必须采取高程度的安全措施。此外，反应产物通常必须在复杂的处理步骤中从所用的溶剂除去。
所以，本发明的目的是提供一种从胺制备腈、亚胺和/或烯胺的改进方法。具体而言，此方法应当具有足够短的平均停留时间，进而也能连续地进行。此外，此方法应当能以技术可靠和经济可行的方式实施。另外应当通过简单的操作步骤和/或反应物循环来确保高的工艺经济性。
已发现胺与氧气的反应可以在气相中进行。
因此，本发明提供通过在氧气和氧化催化剂的存在下转化伯胺和/或仲胺以制备腈、亚胺和/或烯胺的方法，此方法包括将胺转化成气相并使其在含氧气流中经过氧化催化剂。
本发明的方法可以间歇或优选连续地进行。
通常，此方法在固定床反应器中进行，在固定床反应器中，催化剂是作为固定床排列在反应器中的。合适的固定床反应器的例子可以参见Ullmann′s Encyclopedia of Industrial Chemistry，“Fixed-Bed Reactors(固定床反应器)”，Wiley-VCH-Verlag，Weinheim，2005。
此方法优选在管式反应器、管束式反应器或单料流装置中进行。在单料流装置中，管式反应器包括多个(例如两个或三个)单独管式反应器的系列连接。
此方法也可以在流化床反应器中进行，其中在流化床反应器中，催化剂材料是向上和向下回旋移动的。
本发明的方法通常通过将反应物(胺)转化成气相并使它们在含氧气流中经过氧化催化剂来进行。为了转化成气相，胺通常被蒸发。
蒸发一般通过蒸发器进行。在这种情况下，液体胺可以直接蒸发，或者胺可以以水溶液的形式与水一起蒸发。
也可以通过使气流经过液体胺而将液体胺转化成气相。在这种情况下，气流一般是被胺部分或完全地饱和的。另外，也可以使气流经过胺的水溶液，在这种情况下气流一般含有部分水蒸气以及胺。气流和/或胺或胺水溶液优选被加热，从而提高气流对于胺的吸收能力。可以例如用气体入口管、分布环或喷嘴将气流通入液体胺或胺水溶液。
当胺以水溶液的形式使用时，水溶液的胺浓度一般是1-90重量％，优选5-70重量％，更优选10-50重量％。
气流含有氧气。除了氧气之外，气流一般还含有惰性气体，例如氮气，或稀有气体，例如氦、氖、氩、氙或氪。通常，氧气以空气的形式使用。在气流中，空气的体积比例可以在宽范围内变化。一般，在气流中，空气的体积比例是1-100体积％，优选5-80体积％，更优选30-70体积％。气流优选由等体积份的空气和惰性气体组成，惰性气体尤其是氮气。但是，氧气也可以以元素形式引入工艺中，即，作为氧含量大于95体积％、优选大于98体积％、更优选大于99体积％的气体。在气流中的氧含量一般是0.2-50体积％，优选1-40体积％，更优选5-20体积％。
此方法一般在0.1-4MPa(1-40巴)的压力下进行，优选0.1-2.5MPa，更优选0.1-1MPa，温度范围是100-350℃，优选120-250℃，更优选150-220℃。
在反应器中的平均停留时间一般是0.01-100秒，优选0.1-50秒，更优选0.5-10秒。在固定床反应器中进行此方法的情况下，向固定催化剂床的流动可以是来自顶部或来自底部。优选按照循环气体方法进行此工艺。在固定床反应器中的催化剂小时空速一般是0.01-10kg胺/升催化剂(床体积)·小时，优选0.05-5kg胺/升催化剂·小时，更优选0.1-2kg胺/升催化剂·小时。
所用的胺优选被气流中的氧气氧化成相应的腈、亚胺和/或烯胺。
所形成的反应产物可以例如通过将气流引入惰性溶剂中(骤冷)而分离。
适用于骤冷的溶剂是多种有机溶剂。例子包括脂族、环状或无环的烃，尤其是环状或无环的、支化或未支化的链烷或链烷混合物，例如正戊烷、异戊烷、环戊烷、己烷、环己烷、庚烷、辛烷和石油醚；芳烃，例如苯、甲苯和二甲苯；氯化的芳烃，例如氯苯；醇，例如甲醇、乙醇、乙二醇、1，4-丁二醇；聚醚醇，尤其是聚亚烷基二醇，例如二甘醇和双丙甘醇；脂族腈，例如乙腈和丙腈；醚，例如二噁烷、THF、乙醚和乙二醇二甲醚，以及上述溶剂的混合物。用于骤冷的溶剂优选是脂族的烃或聚亚烷基二醇，尤其是具有5-8个碳原子的环状或无环的脂族饱和烃，例如戊烷、己烷、环己烷、庚烷、单乙二醇、双丙甘醇或1，4-丁二醇。
也可以通过将反应产物从气流冷凝出来以分离反应产物。冷凝可以例如通过使用冷却器或冷凝器将气流冷却到低于胺沸点的温度来进行。
合适的是，当在高压下进行操作时，反应流出物可以在分离反应产物之前进行解压。
反应产物可以从原料和任何水或任何已经用于骤冷和/或萃取中的液体除去，并通过公知的提纯方法提纯，例如蒸馏或精馏、液体萃取、相分离或结晶。
未转化的原料和含氧气流可以被循环到反应区。
用于本发明方法的合适伯胺和/或仲胺是基本上所有的脂族和芳族的伯胺和/或仲胺，以及它们的混合物。脂族胺可以是直链的、支化的或环状的。
胺优选以液体形式用于本发明方法中。固体胺可以例如通过加热被转化成液体形式。水溶性或部分水溶性的胺也可以作为水溶液使用，胺浓度一般是1-90重量％，优选5-70重量％，更优选10-50重量％。
胺也可以带有取代基，或含有在氧化条件下呈惰性的官能团，例如烷氧基、烯氧基、烷基氨基或二烷基氨基、C-C双键或三键、酯或酸基团、芳环、卤素或酰胺基团。
胺的例子是：
烷基胺，例如C1-C10烷基胺或C2-C20-二烷基胺，例如甲基胺，二甲基胺，乙基胺，二乙基胺，正丙基胺，二正丙基胺，异丙基胺，二异丙基胺，异丙基乙基胺，正丁基胺，二正丁基胺，仲丁基胺，二仲丁基胺，异丁基胺，正戊基胺，仲戊基胺，异戊基胺，正己基胺，仲己基胺，异己基胺，正辛基胺，2-乙基己基胺，二正己基胺或二(2-乙基己基)胺，
环烷基胺，例如C5-C8环烷基胺，例如环戊基胺或环己基胺，
二环烷基胺，例如C10-C16-二环烷基胺，例如二环己基胺，
杂环胺，例如C5-C8-杂环胺，例如哌啶、吗啉、2，6-二甲基吗啉或吡咯烷酮，
芳基脂族胺，例如C7-C18芳基脂族胺，例如苄基胺或2-苯基乙基胺，
烷氧基胺，例如3-甲氧基丙基胺、2-乙氧基乙基胺、3-乙氧基丙基胺、3-(2-乙基己基氧基)丙基胺、1-(2-羟基乙基)哌嗪或聚醚胺，
链烷二胺，例如C2-C20链烷二胺，例如乙二胺、1，3-丙二胺、1，2-丙二胺、新戊基二胺、六亚甲基二胺、八亚甲基二胺、3-(甲基氨基)丙基胺、2-(二乙基氨基)乙基胺、3-(二甲基氨基)丙基胺、3-(二乙基氨基)丙基胺或2，2-二甲基丙二胺，
环烷基二胺，例如C5-C16-环烷基二胺，例如异佛尔酮二胺、环己基二胺、3-(环己基氨基)丙基胺、二氨基二环己基甲烷或3，3’-二甲基-4，4’-二氨基二环己基甲烷，
杂环二胺，例如C5-C8-杂环二胺，例如哌嗪、N-甲基哌嗪或N-乙基哌嗪，
芳基脂族二胺，例如C7-C18芳基脂族二胺，例如甲苯二胺、二甲苯二胺或4，4’-二氨基二苯基甲烷，
烷氧基二胺，例如4，9-二氧杂癸烷-1，12-二胺、4，7，10-三氧杂十三烷-1，13-二胺或3-(甲基氨基)丙基胺，
多胺，例如二亚乙基三胺、3-(2-氨基乙基)氨基丙基胺、二亚丙基三胺、N，N-二(3-氨基丙基)甲基胺、N，N’-二(3-氨基丙基)乙二胺或N-(2-氨基乙基)哌嗪，
氨基醇，例如乙醇胺、3-氨基-1-丙醇、异丙醇胺、5-氨基-1-戊醇、2-(2-氨基乙氧基)乙醇、氨基乙基乙醇胺、N-(2-羟基乙基)-1，2-丙烷二胺、N-甲基乙醇胺、N-乙基乙醇胺、N-丁基乙醇胺、二乙醇胺、3-(2-羟基乙基)(氨基)-1-丙醇或二异丙基胺。
也可以使用手性胺，例如(R)-1-苯基乙基胺，(S)-1-苯基乙基胺，(R)-1-(4-甲基苯基)乙基胺，(S)-1-(4-甲基苯基)乙基胺，(R)-1-(2-甲氧基苯基)乙基胺，(S)-1-(2-甲氧基苯基)乙基胺，(R)-1-(3-甲氧基苯基)乙基胺，(S)-1-(3-甲氧基苯基)乙基胺，(R)-1-(4-甲氧基苯基)乙基胺，(S)-1-(4-甲氧基苯基)乙基胺，(R)-1-(4-氯苯基)乙基胺，(S)-1-(4-氯苯基)乙基胺，(R)-1-(3-氯苯基)乙基胺，(S)-1-(3-氯苯基)乙基胺，(R)-1-(3-溴苯基)乙基胺，(S)-1-(3-溴苯基)乙基胺，(R)-1-(4-溴苯基)乙基胺，(S)-1-(4-溴苯基)乙基胺，(R)-1-(4-氟苯基)乙基胺，(S)-1-(4-氟苯基)乙基胺，(R)-1-(3，4-二甲氧基苯基)乙基胺，(S)-1-(3，4-二甲氧基苯基)乙基胺，(R)-1-(1-萘基)乙基胺，(S)-1-(1-萘基)乙基胺，(R)-1-氨基四氢化萘，(S)-1-氨基四氢化萘，(R)-1-氨基茚，(S)-1-氨基茚，(R)-1-(2-萘基)乙基胺，(S)-1-(2-萘基)乙基胺，(R)-3-甲基-2-丁基胺，(S)-3-甲基-2-丁基胺，(R)-2-己基胺，(S)-2-己基胺，(R)-2-庚基胺，(S)-2-庚基胺，(R)-2-辛基胺，(S)-2-辛基胺，(R)-2-壬基胺，(S)-2-壬基胺，(R)-3，3-二甲基-2-氨基丁烷，(S)-3，3-二甲基-2-氨基丁烷，(R)-1-环己基乙基胺，(S)-1-环己基乙基胺，(R)-1-苯基丙基胺，(S)-1-苯基丙基胺，(R)-1-苯基丁基胺，(S)-1-苯基丁基胺，(S)-1-甲氧基-2-氨基丙烷，(1R-反)-2-(苯基甲氧基)环戊胺，(1S-反)-2-(苯基甲氧基)环戊胺，(1R-反)-2-(苯基甲氧基)环己胺，或(1S-反)-2-(苯基甲氧基)-环己胺。
在一个优选实施方案中，也可以向工艺中引入上述二胺，例如C4-C10-链烷二胺，例如新戊基二胺、六亚甲基二胺、八亚甲基二胺，3-(甲基氨基)丙基胺、2-(二乙基氨基)乙基胺、3-(二甲基氨基)丙基胺、3-(二乙基氨基)丙基胺或2，2-二甲基丙二胺。特别优选向工艺中引入2，2-二甲基丙二胺。
在一个优选实施方案中，二胺优选被转化成氨基腈。
如此获得的氨基腈可以被水解成相应的氨基酰胺。例如，2，2-二甲基丙二胺可以被氧化成3-氨基-2，2-二甲基丙腈，后者可以水解成3-氨基-2，2-二甲基丙酰胺。
氨基酰胺可以例如通过氨基腈与强无机酸在水和有机溶剂的存在下反应制备，其中在有机溶剂中沉淀中所得的酰胺的盐，参见WO-A1-98/31657。为此，氨基腈一般溶解在溶剂中。合适的溶剂是例如二烷基醚，例如乙醚；二烷基乙二醇，例如乙二醇二甲基醚、乙二醇二乙基醚、乙二醇二丁基醚、乙二醇甲基丁基醚和乙二醇丙基乙基醚；仲醇，例如异丙醇；和/或烃，例如庚烷和己烷。所选择的溶剂应当通常是能足够溶解氨基腈的溶剂，使得氨基腈能被所加入的酸水解，并且此溶剂不能溶解或只能部分溶解由反应所形成的氨基酰胺的盐，使得所形成的氨基酰胺盐能从反应溶液除去。一般，所形成的氨基酰胺盐在溶剂中的溶解度越低，氨基酰胺的产率越高。优选的溶剂是醚，例如乙二醇二甲醚。一般向氨基腈和溶剂的溶液中加入0.5-4摩尔当量的水，基于腈基团计。水∶腈基团的摩尔比优选是1∶1。大量过量的水会导致形成氨基羧酸。反应混合物一般冷却到0-50℃的温度，优选0-30℃，更优选0-15℃。一般，然后在冷却下加入强无机酸，在此过程中温度应当优选不超过30℃，从而避免副反应。有用的无机酸一般包括HCl、HBr、H2SO4、甲苯磺酸或三氟乙酸。优选加入无水形式的无机酸。无机酸∶氨基腈的摩尔比一般是1∶1至6∶1，优选3∶1至4∶1。在无机酸的添加结束后，反应混合物通常进行加热，这是因为否则反应仅仅缓慢地进行。反应混合物优选被加热到40℃或更高的温度达到4-20小时的时间。此外，优选在高压下进行加热，例如在封闭体系中，从而将经由气相的酸损失最小化。氨基酰胺一般以其盐的形式沉淀出来，并可以在反应结束后从反应混合物除去和分离。通常，盐通过过滤除去，并用水洗涤。所得的氨基酰胺盐一般通过加入碱性物质而被转化成氨基酰胺。有用的碱性物质例如包括氢氧化铝或碱金属氢氧化物，例如氢氧化钠或氢氧化钾。
氨基酰胺也可以例如通过氨基腈与过氧化氢在催化量的钼酸钠存在下反应获得(Y.Ohtsuka，J.Org.Chem.Vol.44，No.5，1979)。此反应一般通过将钼酸钠水溶液和过氧化氢水溶液加入氨基腈在溶剂中的溶液或悬浮液来进行。所用的溶剂可以例如是上述溶剂；优选使用乙醇。氨基腈在所用溶剂中的浓度一般是0.01-0.1mol/l，优选0.04-0.06mol/l。钼酸钠水溶液的浓度一般是0.1-1重量％，优选0.4-0.6重量％。所用的过氧化氢溶液一般是过氧化氢在水中的30％溶液(强双氧水)。钼酸钠溶液∶强双氧水的体积比一般是1.5∶1至2.5∶1，优选2∶1。钼酸钠溶液∶所用溶剂的体积比一般是1∶5至1∶20，优选1∶10至1∶15。氨基腈的溶液或悬浮液与钼酸钠溶液和过氧化氢溶液一起通常在20-50℃、优选室温的温度下搅拌，反应时间一般是10-20小时。在反应结束后，沉淀的固体一般通过过滤分离和通常用水洗涤。
如此获得的氨基腈或氨基酰胺可以作为中间体用于药物、作物保护组合物、光稳定剂或其它稳定剂。
将氧化催化剂引入本发明的工艺中。
有用的氧化催化剂一般包括多相氧化催化剂，例如金属氧化物、复合多组分氧化物、金属或金属合金。多相氧化催化剂的例子和它们的制备方法可以参见例如Ullmann Encyclopedia of Industrial Chemistry，“多相催化和固体催化剂(Heterogeneous Catalysis and Solid Catalysts)”，第3、4章，Wiley-VCH-Verlag，Weinheim，2005。优选将金属氧化物作为氧化催化剂引入本发明工艺中。
金属氧化催化剂的例子是元素Pt、Pd、Rh、Ir和Ru。金属氧化催化剂可以例如以金属网或格栅的形式使用。一般，使用通过浸渍载体材料获得的金属氧化催化剂(浸渍型催化剂)。
载体材料可以例如以粉末或成型体的形式使用，例如挤出物、片料、球或环。适用于流化床反应器的载体材料优选通过喷雾干燥获得。有用的载体材料是例如氧化铝(Al2O3)、二氧化钛(TiO2)、二氧化锆(ZrO2)、二氧化硅(SiO2)、氧化镁(MgO)、氧化锌(ZnO)或它们的混合物。
上述载体材料可以通过常规方法浸渍(A.B.Stiles，催化剂的生产-实验室和工业制备(Catalyst Manufacture-Laboratory and CommercialPreparations)，Marcel Dekker，New York，1983)，例如通过在一个或多个浸渍阶段中施用金属盐溶液。有用的金属盐一般是水溶性金属盐，例如上述元素的硝酸盐、乙酸盐或氯化物。然后，浸渍的载体材料一般进行干燥和在合适时煅烧。
为了获得金属氧化催化剂，浸渍的载体材料在干燥或煅烧之后一般用氢气在高温下还原，一般温度在50-300℃范围内。氢气压力一般是1-300巴。
浸渍也可以通过所谓的“初湿法”进行，其中载体材料根据其吸水能力被浸渍溶液润湿到不再饱和的程度。浸渍也可以在上清液中进行。
在多阶段浸渍工艺中，方便的是在各浸渍步骤之间进行干燥和任选地煅烧。当要用较大量的金属盐浸渍载体材料时，应当有利地采用多阶段浸渍。
为了将多种金属组分施用到载体材料上，浸渍可以同时用所有金属盐进行，或按照各金属盐的任何顺序接连地进行。
有用的氧化催化剂也包括金属氧化物。优选的氧化催化剂是元素Cu、Zn、V、Nb、Mo、Re、Fe和Cr的金属氧化物，例如CuO、ZnO、V2O7、Nb2O5、MoO3、Re2O7、Fe2O3和Cr2O3。
金属氧化物可以以未负载的形式或施用到载体上的形式引入本发明工艺中。基于金属氧化物的氧化催化剂可以通过浸渍获得。一般，基于金属氧化物的氧化催化剂通过沉淀反应例如共沉淀或通过沉淀施用来制备(沉淀型催化剂)。
例如，氧化催化剂可以通过将其所有组分共沉淀来制备。为此，相应金属氧化物的可溶性金属盐和任选载体材料的可溶性化合物一般与沉淀剂在液体中在热条件下和搅拌下混合，直到沉淀完成。所用的液体一般是水。
有用的相应金属氧化物的可溶性金属盐一般包括元素Cu、Zn、V、Nb、Mo、Re、Fe和Cr的相应硝酸盐、硫酸盐、乙酸盐或氯化物。
所用载体材料的可溶性化合物一般是Al、Ti、Zr、Si、Mg或Zn的水溶性化合物，例如这些元素的水溶性硝酸盐、硫酸盐、乙酸盐或氯化物。
氧化催化剂也可以通过沉淀施用来制备。沉淀施用表示这样制备催化剂，其中难溶性或不溶性载体材料悬浮在液体中，随后加入相应金属氧化物的可溶性金属盐，然后通过加入沉淀剂而沉淀到悬浮的载体上(例如，参见EP-A2-1 106 600，第4页，和A.B.Stiles，Catalyst Manufacture，Marcel Dekker，Inc.，1983，第15页)。
有用的难溶性或不溶性载体材料包括例如化铝(Al2O3)、二氧化钛(TiO2)、二氧化锆(ZrO2)、二氧化硅(SiO2)、氧化镁(MgO)、氧化锌(ZnO)或它们的混合物。载体材料一般以粉末或碎块的形式存在。用于悬浮载体材料的液体一般是水。
有用的相应金属氧化物的可溶性金属盐一般包括元素Cu、Zn、V、Nb、Mo、Re、Fe和Cr的相应硝酸盐、硫酸盐、乙酸盐或氯化物。
在沉淀反应中，所用的可溶性金属盐的类型一般不是关键的。因为在此工序中的主要因素是盐的水溶性，所以一个标准是制备这些较高浓度的盐溶液所需的良好水溶性。显然应当考虑的是，在各组分的盐的选择中，当然仅仅选择具有不会导致破坏的阴离子的那些盐，不论其是否引起不需要的沉淀反应或通过形成配合物而复杂化或阻止沉淀。
一般，在沉淀反应中，可溶性化合物是通过加入沉淀剂而作为难溶性或不溶性的碱性盐沉淀的。所用的沉淀剂优选是碱，尤其是无机碱，例如碱金属碱。沉淀剂的例子是碳酸钠、氢氧化钠、碳酸钾或氢氧化钾。
所用的沉淀剂也可以是铵盐，例如卤化铵、碳酸铵、氢氧化铵或羧酸铵。
沉淀反应可以例如在20-100℃的温度进行，特别是30-90℃，尤其是50-70℃。
在沉淀反应中获得的沉淀物一般是化学不均匀的，并一般含有所用金属的氧化物、氧化物水合物、氢氧化物、碳酸盐和/或碳酸氢盐的混合物。发现对于沉淀物的可过滤性而言有利的是它们被老化，即，它们在沉淀后、任选在热条件下或同时通过空气的情况下放置一定时间。
通过这些沉淀方法获得的沉淀物一般通过洗涤、干燥、煅烧和调理来加工。
在洗涤后，沉淀物一般在80-200℃、优选100-150℃下干燥，然后煅烧。
煅烧一般在300-800℃、优选400-600℃、尤其450-550℃的温度下进行。
在煅烧后，沉淀催化剂一般进行调理。调理可以例如通过研磨将沉淀催化剂调节到特定的粒径来进行。在研磨后，沉淀催化剂可以与成型助剂例如石墨或硬脂酸混合，并进一步加热成催化剂成型体。
用于成型的常规方法例如参见Ullmann[Ullmann’s EncyclopediaElectronic Release 2000，章：‘催化和催化剂(Catalysis and Catalysts)’，第28-32页]和Ertl等[Ertl，Weitkamp：“多相催化手册(Handbook of Heterogeneous Catalysis)”，VCH Weinheim，1997，第98页起]。
如在上述文献中所述，成型方法可以提供任何三维形状的成型体，例如圆形、角形、长方形等，例如是挤出物、片、颗粒、球、圆柱体或粒料的形式。用于成型的常规方法例如是挤出、压片，即机械压缩，或造粒，即通过环形和/或旋转移动进行压实。
适用于流化床反应器的催化剂优选在研磨后通过喷雾干燥从研磨催化剂的悬浮液获得。
调理或成型之后一般是热处理。在热处理中的温度一般对应于煅烧中的温度。
以此方式制备的沉淀催化剂包含氧化合物混合物形式的催化活性组分，即尤其作为氧化物、混合氧化物和/或氢氧化物。所制得的沉淀催化剂可以原样储存。
另外，有用的氧化催化剂是复合多组分氧化物，例如沸石、磷酸钒和硅酸铝。复合氧化催化剂的其它例子可以参见例如Ullmann(Ullmann′sEncyclopedia of Industrial Chemistry，“多相催化和固体催化剂(Heterogeneous Catalysis and Solid Catalysts)”，章3.1.1.2，Wiley-VCH-Verlag，Weinheim，2005)。
氧化催化剂的活性会随着使用时间的增加而降低。活性的恢复(再生)可以例如通过用液体处理催化剂进行。用液体处理催化剂的操作会导致除去任何会封闭催化剂活性点的附着化合物。用液体处理催化剂的操作可以通过在液体中搅拌催化剂或通过在液体中洗涤催化剂来进行，在这种情况下，在完成处理时，液体可以通过过滤或滗析与被除去的杂质一起从催化剂除去。合适的液体一般是氢化产物、水或有机溶剂，优选醚、醇或酰胺。
催化剂也可以优选通过在高温、一般300-900℃下处理催化剂来再生。
热处理优选在氧化气氛下进行，一般在氧气或空气存在下，使得附着在催化剂上的有机化合物被氧化成挥发性化合物，例如CO2。
与现有技术相比，本发明制备腈、亚胺和/或烯胺的方法的一个优点是一般不使用有机溶剂。结果，本发明方法可以从安全角度以比使用有机溶剂时更简单的方式转化成工业规模。特别是，与使用有机溶剂的那些方法相比，设备和控制技术复杂性降低，这导致工艺的经济可行性提高。高的工艺经济性可以另外通过简单的处理步骤或循环反应物来实现。本发明方法另外一般具有足够短的停留时间，使得连续操作成为可能。本发明方法尤其适用于制备令人感兴趣的腈，其可以用做用于合成药物、作用保护组合物、光稳定剂或其它稳定剂的中间体。在一个具体实施方案中，相应的氨基腈可以从二胺获得，并可以进而通过水解转化成相应的氨基酰胺。
下面通过实施例说明本发明。
制备氧化催化剂：
向可加热的配备有搅拌器的沉淀容器先加入1.5L的水并加热到80℃。在1小时内，向此沉淀容器计量加入在2000ml水中含有877gCu(NO3)2·5H2O和1410g Al(NO3)3·9H2O的金属盐溶液。与计量添加金属盐同时地计量加入苏打溶液(20重量％的NaOH水溶液)。选择苏打的计量速率，使得在沉淀容器中建立pH＝6。在金属盐溶液的添加完成时，计量加入其它苏打溶液直到在沉淀容器中达到pH8。一旦达到此pH，将混合物再搅拌15分钟。苏打溶液的总消耗量是4.4kg。所形成的悬浮液进行过滤，过滤残余物用水洗涤直到流出的洗涤水含有小于25ppm的硝酸盐。产物在120℃干燥，压成成型体，煅烧，然后研磨和筛分。还使用0.6-1.6mm的短管分级。如此获得的催化剂含有61重量％的CuO和39重量％的Al2O3。
实施例1：
将2，2-二甲基丙二胺在水中的溶液(10重量％的2，2-二甲基丙二胺水溶液)以0.5ml/min(min：分钟)连续地泵送到蒸发器(200℃)中，并在已经填充20ml(13.5g)的CuO/氧化铝氧化催化剂(参见上述制备)的管式反应器(20ml)中导入20L(STP)/h的空气(L(STP)：标准升；h：小时)和20L(STP)/h的氮气。反应流出物通过冷凝收集。
在1小时的操作时间后，在冷凝溶液中发现以下产物混合物：5.9％的反应物，48.5％的3-氨基-2，2-二甲基丙腈(其余是：其它化合物)。这对应于在94.1％转化率下的选择性是52％。
在3小时的操作时间后，转化率降低到84％。
这种氧化催化剂的失活可以通过取出氧化催化剂并将其在600℃在空气中热处理来恢复。当再生的氧化催化剂再用于上述反应条件下时，在1小时后达到94.4％的转化率和46％的选择性。
实施例2：
将1-丁基胺水溶液(10重量％的1-丁基胺水溶液)以0.5ml/min连续地泵送到蒸发器(200℃)中，并在已经填充20ml(14g)的CuO/氧化铝氧化催化剂(参见上述制备)的管式反应器(20ml)中导入20L(STP)/h的空气和20L(STP)/h的氮气。
反应流出物通过冷凝收集。在4小时的操作时间后，在冷凝的流出物溶液中发现以下产物混合物：13％的反应物，64.9％的3-氨基-2，2-二甲基丙腈(其余是：其它化合物)。这对应于在87％转化率下的选择性是75％。
在6小时后结束实验。在实验时间内没有发现氧化催化剂的失活。
实施例3：
与WO-A1-98/31657的实施例1相似地进行3-氨基-2，2-二甲基丙腈的转化。但是，代替环戊酮的氨基腈，在反应中使用3-氨基-2，2-二甲基丙腈。获得3-氨基-2，2-二甲基丙酰胺。
Claims (15)
1.一种通过在氧气和氧化催化剂的存在下转化伯胺和／或仲胺以制备氨基腈的方法，此方法包括将胺转化成气相并使其在含氧气流中经过氧化催化剂，其中金属氧化物用作氧化催化剂，所述伯胺和／或仲胺是C4-C10链烷二胺，并且此方法在100-350℃下进行，
其中氧化催化剂含有CuO。
2.权利要求1的方法，其中胺作为胺的水溶液使用，并且胺的水溶液的浓度是1-90重量％。
3.权利要求1或2的方法，其中所用的含氧气流是空气和氮气的混合物，在气流中的空气的体积比例是30-70体积％。
4.权利要求1或2的方法，其中此方法连续地进行。
5.权利要求4的方法，其中在反应器中的平均停留时间是0.01-100秒。
6.权利要求4的方法，其中此方法在固定床反应器中进行，并且催化剂小时空速是0.01-10kg胺／升催化剂·小时。
7.权利要求1或2的方法，其中所形成的反应产物通过将反应产物引入惰性溶剂中而分离。
8.权利要求1或2的方法，其中所形成的反应产物通过将反应产物从气流冷凝出来而分离。
9.权利要求1或2的方法，其中未转化的原料和／或含氧气流被循环到反应器中。
10.权利要求1或2的方法，其中氧化催化剂含有一种或多种载体材料。
11.权利要求1或2的方法，其中氧化催化剂进行再生。
12.根据权利要求1或2的方法，用于制备3-氨基-2,2-二甲基丙腈，包括使用2,2-二甲基丙二胺作为二胺。
13.一种制备氨基酰胺的方法，包括：
a)使用权利要求1或2所述的方法制备氨基腈，和
b)将步骤a)中制备的氨基腈水解。
14.一种制备3-氨基-2，2-二甲基丙酰胺的方法，包括：
a)使用权利要求12所述的方法制备3-氨基-2，2-二甲基丙腈，和
b)将步骤a)中制备的3-氨基-2，2-二甲基丙腈水解。
15.一种制备药物、作物保护组合物、光稳定剂或其它稳定剂的方法，包括：
a)使用权利要求1或2所述的方法制备氨基腈，或
b)使用权利要求13所述的方法制备氨基酰胺，和
c)使用在步骤a)中制备的氨基腈或在步骤b)中制备的氨基酰胺制备药物、作物保护组合物、光稳定剂或其它稳定剂。
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