CZ50889A3

CZ50889A3 - process for preparing platinum catalyst for reducing n-alkylation of 2,6-dialkyl anilines

Info

Publication number: CZ50889A3
Application number: CS89508A
Authority: CZ
Inventors: Milan Ing Csc Hronec; Zuzana Ing Csc Cvengrosova; Vaclav Rndr Csc Konecny; Emanuel Ing Csc Beska; Juraj Ing Tuleja; Milan Ing Csc Karvas
Original assignee: Univ Slovenska Tech
Priority date: 1989-01-26
Filing date: 1989-01-26
Publication date: 1993-01-13

Abstract

Spósob přípravy katalyzátore na redukčnú N-alkyláciu 2,6- diaikylanilínov, ktoré sú důležitými medziproduktami pře přípravu pesticídov. Redukčná N-alkylácia sa robí karbonylovými zlúčeninami v kvapalnej fáze. Podstatou riešenia je, že nosič ktorým je aktivně uhlie alebo gama alumina s měrným povrchom vyšším ako 200 mtg'1 sa vo formě suspenzie v 5 až 10 % hmot. vodnom roztoku uhličitanu sodného alebo hydrouhličitanu sodného impregnuje kyselinou chloroplatičitou vo formě vodného roztoku s obsahom 1 až 8 % hmot. kyseliny chlorovodíkovej pri teplote nižšej ako 100 0 C, pričom na impregnáciu nosiča sa používá také množstvo kyseliny chloroplatičitej, aby obsah platiny vo výslednom katalyzátore bol 0,2 až 6 % hmot., následné sa přidá vodný roztok foímaldehydu v množstve minimálně o 3 % hmot. vyššom ako zodpovedá ekvimólovému množstvu potřebnému na vyredukovanie platiny při teplote 40 až 95 0 C.A method for preparing a catalyst for the reductive N-alkylation of 2,6- diaylanilines, which are important intermediates preparation of pesticides. Reducing N-alkylation is done by carbonyl liquid phase compounds. The essence of the solution is, that the carrier which is actively coal or gamma alumina with specificity a surface area of greater than 200 mtg sa in the form of a suspension 5 to 10 wt. aqueous sodium carbonate solution or sodium bicarbonate is impregnated with chloroplatinic acid in the form of an aqueous solution containing 1 to 8% wt. hydrochloric acid at a temperature below 100 ° C C, wherein such an amount is used to impregnate the support chloroplatinic acid to make the platinum content in the resulting the catalyst was 0.2 to 6% by weight, followed by addition of aqueous a solution of foaldehyde in an amount of at least 3 wt. higher than the equimolar amount needed to reduce platinum at 40 to 95 ° C.

Description

Oblast technikyTechnical field

Vynález sa týká sposobu přípravy platinového katalyzátoraThe present invention relates to a process for preparing a platinum catalyst

tylová alebo etylová skupina a je alkylová alebo alkoxymetylová skupina s 1 až 8 atSrnami uhlíka v alkylovej skupině sú doležité medziprodukty pře přípravu pesticídov. Tie vznikajú reakciou halogénacetylhalogenidov s hoře uvedenou zlúčeninou.alkyl or alkoxymethyl having 1 to 8 carbon atoms in the alkyl group are important intermediates in the preparation of pesticides. These arise from the reaction of haloacetyl halides with the above compound.

□e známe, že N-alkylanilíny sa dajú připravit alkyláciou anilínov alkylhalogenidmi alebo alkylfosfátmi* Pri použití tejto maetody přípravy vznikajú však popři želateřných N-monoalkylanilínoch aj značné množstvá N_rN-dialkylanilínov. SelektívnejŠia je N-alkylácia pomocou alkoholov alebo karbonylových zlúčenín v přítomnosti katalyzátorov. Na tento účel sa obvykle používajú bifunkčné katalyzátory, ktoré majú kyslé alebo hydrogenačné centra. V eur. Patente č. 6590 sa uvádza příprava N-alkylanilínov reakciou alkylanilínov s alkoholmi pri teplote 180 až 450 °C a molovom poraere týchto látok 0,5 : 1 až 20. Katalyzátorem je mečí nanesená na silikagéli. V Japonskom patente č.□ E known that N-ALKYLANILINES can be prepared by the alkylation of anilines with alkyl halides or alkyl phosphates * With this maetody preparing arise however in addition to the N-želateřných monoalkylanilínoch a significant number of N _r N-dialkylanilines. More selective is N-alkylation with alcohols or carbonyl compounds in the presence of catalysts. Bifunctional catalysts having acidic or hydrogenation centers are usually used for this purpose. In euros. Patente no. No. 6,590 discloses the preparation of N-alkylanilines by reacting alkylanilines with alcohols at 180-450 ° C and a molar porosity of 0.5: 1-20. The catalyst is a sword on silica gel. In Japanese patent no.

73, 49727 sa na alkyláciu odporúčajú katalyzátory obsahujúce hlavně me3 a 0,05 až 10 %hraot. paládia připadne platiny. Alkylácia 2,6-dialkylanilínov s alkoholmi prebieha přednostně pri teplotách 220 až 300 °C a atmosférickom tlaku vodíka alebo přetlaku 0,5 MPa. Molový poměr 2,6-dialkylanilínu k alkoholu je 1 : 1 až 3.73, 49727, catalysts containing mainly me3 and 0.05 to 10% tines are recommended for alkylation. palladium falls platinum. The alkylation of 2,6-dialkylanilines with alcohols is preferably carried out at temperatures of 220 to 300 ° C and atmospheric pressure of hydrogen or overpressure of 0.5 MPa. The molar ratio of 2,6-dialkylaniline to alcohol is 1: 1 to 3.

Na reakciu derivátov anilínu s alkoholmi je možné použit aj horoogénne typy katalyzátorov, například na báze komplexov ruténia (Y. Vatonaba a iní, □. Org. Chem., 49, 3359, 1984). Soviet sky patent č. 910 602 uvádza přípravu N-alkyl-aromatických amínov redukčnou alkyláciou anilínu karbonylovou zlúčeninou v přítomnosti katalyzátore, ktorý obsahuje 48 až 60,5 %hmot. niklu, aŽ 35,7 %hmot. C^O^ a 4 až 6,5 %broot. grafitu.Horogenous catalyst types can also be used to react aniline derivatives with alcohols, for example based on ruthenium complexes (Y. Vatonaba et al., Org. Chem., 49, 3359, 1984). Soviet sky patent no. No. 910,602 discloses the preparation of N-alkyl-aromatic amines by reductive alkylation of aniline with a carbonyl compound in the presence of a catalyst containing 48 to 60.5 wt. % nickel, up to 35.7 wt. C 4 O 4 and 4 to 6.5% broot. graphite.

Pri hydrogenačnej N-alkylácii anilínov s ketSnmi sú v reakčnom systéme vedla seba zložky s dvorní typmi dvojitých vázieb. Přitom hydrogenácia C = N vazby je žiadanou reakciou, zatial čo nasýtenie vazby C=0 znižuje koncentráciu východiskové} karbonylovej zlůčeniny a je reakciou vedlajšou. Tieto dve reakcie udávajú špecifické nároky na aktivitu a selektivitu katalyzátora.In the hydrogenation N-alkylation of the anilines with ketones, the components of the double bond species are side by side in the reaction system. The hydrogenation of the C = N bond is the desired reaction, while saturation of the C = 0 bond reduces the concentration of the starting carbonyl compound and is a side reaction. These two reactions indicate specific demands on catalyst activity and selectivity.

Podstata vynálezuSUMMARY OF THE INVENTION

Vysoko aktivně a selektívne katalyzátory na N-alkyláciu 2,6-dialkylanilínov s karbonylovými zlúčeninami* sa pripravia spósoboro podlá vynálezu, ktorého podstata spočívá v tom, že nosiČ s měrným povrchom vyšším ako 200 mg’ , ktorým je aktivně uhlie alebo gama-alumina sa vo formě suspenzie vo vodě s obsahom 5 až 10 %hmot. uhličitanu sodného alebo hydrouhličitanu sodného impregnuje kyselinou chloroplatičitou vo formě vodného roztoku s obsahom 1 až 8 %hraot. kyseliny chlorovodíkovéj pri teplote nižšej ako 100 °C, pričom na impregnáciu nosiča sa používá také množstvo kyseliny chloroplatičitej, aby obsah platiny vo výslednom katalyzátore bol 0,2 až 6 ^hmot., následné sa přidá sodný roztok forraaldehydu v množstve minimálně o 3 %hmot. vyšŠora ako zodpovedá ekvimólovému množstvu potřebnému na vyredukovanie platiny pri teplote 40 až 95 °C.Highly active and selective catalysts for the N-alkylation of 2,6-dialkylanilines with carbonyl compounds * are prepared in accordance with the invention, which is characterized in that the carrier having a specific surface area of more than 200 mg, which is activated charcoal or gamma-alumina, is in the form of a suspension in water containing 5 to 10 wt. of sodium carbonate or sodium bicarbonate is impregnated with chloroplatinic acid in the form of an aqueous solution containing 1 to 8% tines. hydrochloric acid at a temperature of less than 100 ° C, wherein the amount of chloroplatinic acid used to impregnate the carrier is such that the platinum content of the resulting catalyst is 0.2 to 6% by weight, followed by at least 3% by weight sodium forraaldehyde solution . above equivalent to the equimolar amount required to reduce platinum at a temperature of 40 to 95 ° C.

Výhodnými nosiČmi na přípravu katalyzátora sú aLumina a všetky druhy aktívnych uhlí. Před přípravou katalyzátora povrch aktívneho uhlia sa móže ešte upravovat, například chemicky s použitím kyseliny dusičnéj a pod. Nosiče sa používájú vo formě jemných práškov s vefkosťou častíc len niekolko stotín milimetra alebo aj zrnitejšie materiály s velkosťou až 1 mm,Preferred carriers for the preparation of the catalyst are aluminum and all kinds of activated carbon. Before preparing the catalyst, the activated carbon surface can be further treated, for example, chemically using nitric acid and the like. The carriers are used in the form of fine powders with a particle size of only a few hundredths of a millimeter or even more granular materials up to 1 mm in size,

Impregnácia takýchto nosiČov so sofami platiny sa robí pri teplotách nižších ako 100 °C, obvykle pri 40 až 80 °C. Doba iropregnácie je závislá od viacerých faktorov, hlavně typu nosiča a jeho měrného povrchu, teploty roztoku, intenzity premiešavania, koncentrácie násady, resp. HCl a niektorých Salších vplyvov. V priebehu procesu impregnáeie je výhodné kontrolovat obsah platiny v roztoku nad nosičom. Redukcia ίδπον platiny nanesených na nosiči sa robí forraaldehydom postupné za intenzívneho miešania tuhej a kvapalnej fázy* Na redukciu sa používá formaldehyd vždy v minimálně 3 %hmot. přebytku ako odpovedá ekvimSlovému množstvu platiny použitej na přípravu katalyzátora. Celá operácia redukcie trvá niekolko minut, resp. hodin, pričom po přidaní potřebného množstva formaldehydu je výhodné celu zmes ešte 1 až 5 hodin premiešavať. Po oddělení katalyzátora od roztoku, napr. filtráciou alebo odstředěním sa katalyzátor preraýva vodou a/alebo vodnými roztokmi, aby sa odstránili příslušné soli a chloridy* Takto připravený katalyzátor sa obvykle uschovává vo formě vodnej suspenzie. Očinné katalyzátory sú tie, kde obsah platiny nanesenej na nosiči sa pohybuje od 0,2 do 6 jjjhmot.The impregnation of such carriers with platinum salts is carried out at temperatures below 100 ° C, usually at 40 to 80 ° C. The time of irrigation depends on several factors, mainly the type of carrier and its specific surface area, solution temperature, mixing intensity, batch concentration, resp. HCl and some other influences. During the impregnation process, it is advantageous to control the platinum content of the solution above the carrier. The reduction of the platinum deposited on the support is carried out by forraaldehyde sequentially with intensive mixing of the solid and liquid phases. * For the reduction, formaldehyde is always used in at least 3% by weight. in excess of the equivalent amount of platinum used to prepare the catalyst. The entire reduction operation takes a few minutes, respectively. After the addition of the necessary amount of formaldehyde, it is advantageous to stir the mixture for 1 to 5 hours. After separation of the catalyst from the solution, e.g. by filtration or centrifugation, the catalyst is washed with water and / or aqueous solutions to remove the corresponding salts and chlorides. The catalyst thus prepared is usually stored in the form of an aqueous suspension. Active catalysts are those wherein the supported platinum content is from 0.2 to 6 µm.

Výhody používania katalyzátorov připravených podlá vynálezu vidieť z nasledovných príkladov*The advantages of using catalysts prepared according to the invention can be seen from the following examples.

Příklady uskutočnenia vynálezuDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

Příklad 1 oExample 1 o

Do 250 cm Erlenmayerovej banky s teplomerom s magmetickým miešadlom sa navážilo 4,75 g aktívneho uhlia. Tento nosič mal o i 3 -»X měrný povrch 1 255 urg” , měrný objem pčrov 0,644 cm .g a stredný poloměr porov 1,02 mm. Podiel frakcií s určitým zrněním sa zistil sitovaním a bol nasledovný:4.75 g of activated carbon were weighed into a 250 cm Erlenmeyer flask with a thermometer with a stirrer. This carrier had a surface area of 1 255 urg, a specific volume of 0.644 cm .g and a mean radius of 1.02 mm. The fraction of certain grain sizes was determined by sieving and was as follows:

Priemer častíc /^im/ % podielParticle diameter / µm /% fraction

0,315 - 0,6 0,30.315 - 0.6 0.3

0,125 - 0,315 89,10.125 - 0.315 89.1

0,80 - 0,125 7,90.80 - 0.125 7.9

0,056 - 0,08 2,20.056 - 0.08 2.2

K aktívnemu uhliu sa přidal roztok 3,15 g uhličitanu sodného v cm vody. Suspenzia sa miešala magnetickým miešadlom pri laboratornej teplote 1 hodinu a po zahriatí na 40 °C sa po malých dávkách přidával v priebehu 4 hodin roztok připravený z 1,327 g kyseliny chloroplatičitej, 10 cm kyseliny chlorovodíkovéj. Po přidaní celého množstva sa roztok raiešal pri 40 °C dovtedy, kým sa nad usadeným katalyzátorom nezískala bezfarebná vodná vrstva.A solution of 3.15 g of sodium carbonate in cm of water was added to the activated carbon. The suspension was stirred with a magnetic stirrer at room temperature for 1 hour and after heating to 40 ° C a solution prepared from 1.327 g of chloroplatinic acid, 10 cm of hydrochloric acid was added in small portions over 4 hours. After the addition was complete, the solution was stirred at 40 ° C until a colorless aqueous layer was obtained over the deposited catalyst.

Potom sa suspenzia zahriala na 80 + 5 °C a na vyredukova“ 3 nie Pt sa v priebehu 1 hodiny přidával 1 cm 36 % vodného roztoku formaldehydu. Po přidaní formaldehydu sa suspenzia udržiavala ešte 1 hodinu pri uvedenej teplote. Po ochladení na 30 °c sa do suspenzie přidalo 50 cm vody a katalyzátor sa premýval na filtri destilovanou vodou do dosiahnutia neutrálnej reakcie filtrátu a úplného vymytia chloridových aniánov·Then the suspension was heated to 80 + 5 ° C and 1 cm of 36% aqueous formaldehyde solution was added over 1 hour to reduce the Pt. After the addition of formaldehyde, the suspension was kept at this temperature for 1 hour. After cooling to 30 ° C, 50 cm of water was added to the suspension, and the catalyst was washed on the filter with distilled water until a neutral reaction of the filtrate and complete washing of the chloride ananes was achieved.

Aktivita a selektivita takto připraveného katalyzátora, ktorý obsahoval 5,0 %hmot. platiny sa testovala na redukčnej alkylácii 2-etyl-6-raetyl anilínu s l-metoxy-2-propanonom. Reakcia prebiehala v kovovom reaktore objemu 100 cm s intenzívnym preraiešavaním plynnej-kvapalnej a tuhej fázy. Do reaktora sa navážilo 7*0 g 2-etyl-6-metyl anilínu, přidal sa l-metoxy-2-propanon v 10 % molovom nadbytku vzhladom k uvedenému množstvu anilínu, Sálej sa navážilo 40 g l-metoxy-2-propanolu, 0,2 g kyseliny sírovej HgSO^ 96 % koncentrácie a 0,4 g platinového katalyzátora (počítané ako bezvodý katalyzátor) připraveného hoře popísaným postupora. Po uzatvorení reaktora a trojnásobnom prepláchnutí vodíkom sa reaktor natlakoval vodíkom na 0,5 MPa, vyhrial na teplotu 50 °C a po zapnutí miešadla reakcia prebiehala 2 hodiny. Po ochladení reaktora a odtlakovaní sa reakčná zmes analyzovala plynovou chromatografiou. Pri uvedených podmienkach bola konverzia 2-etyl-6-metyl anilínu 98,3 % a konverzia l-metoxy-2-propanonu vedlajšou reakciou na l-raetoxy-2-propanol 7,4 Reakčná zmes neobsahovala v detekovatelných množstvách příslušný ketimín vznikajúci ako medziprodukt reakcie.The activity and selectivity of the catalyst thus prepared, which contained 5.0 wt. Platinum was tested by reductive alkylation of 2-ethyl-6-methyl aniline with 1-methoxy-2-propanone. The reaction was carried out in a 100 cm metal reactor with vigorous gas-liquid and solid phase shaking. 7 * 0 g of 2-ethyl-6-methyl aniline was weighed into the reactor, 1-methoxy-2-propanone was added in 10% molar excess with respect to the aniline amount given, 40 g of 1-methoxy-2-propanol were weighed, 0.2 g sulfuric acid H 2 SO 4 96% concentration and 0.4 g platinum catalyst (calculated as anhydrous catalyst) prepared as described above. After the reactor was closed and flushed three times with hydrogen, the reactor was pressurized to 0.5 MPa with hydrogen, heated to 50 ° C and reacted for 2 hours after the stirrer was switched on. After cooling the reactor and depressurizing, the reaction mixture was analyzed by gas chromatography. Under the above conditions, the conversion of 2-ethyl-6-methyl aniline was 98.3% and the conversion of 1-methoxy-2-propanone by side reaction to 1-methoxy-2-propanol 7.4 The reaction mixture did not contain the detectable amounts of the corresponding intermediate ketimine reactions.

Příklad 2Example 2

Do 250 cm banky opatrenej teplomerom a magnetickým miešad lom sa navážilo 4,93 g aktívneho uhlia s obsahom 5,7 %hmot. popo la, ku ktorému sa přidalo 3,76 g NaHCQg v 50 cm vody. Suspenzia sa miešala 1/2 hodinu a po zahriatí na 70 °C sa po malých dáv5 kach přidával v priebehu 2 hodin roztok připravený z 0,1594 g kyseliny chloroplatíčitej, 10 cm vody a 0,3 cm kyseliny chlorovodíkovej. Potom sa roztok miešal pri 60 °C 3 hodiny. Po vyhriatí suspenzie na 75 °C sa v priebehu 30 minút přidalo 0,35 cm 36 % vodného roztoku formaldehydu a pri uvednej teplote sa suspenzia miešala ešte 1 hodinu. Po odfiltrovaní katalyzátore a jeho premytí sa stanovil obsah platiny na nosiči (0,6 %hmot.) a katalyzátor sa použil na reakciu. Redukčná alkylácia sa robila rovnako ako je popísané v příklade 1, ale množstvo 1-metoxy-2-propanonu bolo o 20 % mol vyššie ako 2-etyl-6-metyl anilínu a namiesto kyseliny sírovej H₂S0^ sa použilo 0,16 g kyseLiny fos forečnej H^PO^. Po dvoch hodinách reakcie bola konverzia 2-etyl -6-roetyl anilínu 98,8 % a konverzia l-metoxy-2-propanonu vedla] áou reakciou na příslušný alkohol 4,6 %. Reakčná zmes neobsahovala příslušný ketiraín ako medziprodukt reakcie.To a 250 cm flask equipped with a thermometer and a magnetic stirrer was weighed 4.93 g of activated carbon containing 5.7 wt. ash, to which was added 3.76 g NaHCO 3 in 50 cm 2 of water. The suspension was stirred for 1/2 hour and after heating to 70 ° C a solution prepared from 0.1594 g of chloroplatinic acid, 10 cm of water and 0.3 cm of hydrochloric acid was added in small portions over 2 hours. Then the solution was stirred at 60 ° C for 3 hours. After the suspension had been heated to 75 ° C, 0.35 cm @ 3 of a 36% aqueous formaldehyde solution was added over 30 minutes, and the suspension was stirred at that temperature for 1 hour. After the catalyst was filtered off and washed, the supported platinum content (0.6 wt.%) Was determined and used for the reaction. Reductive alkylation was performed as described in Example 1, but the amount of 1-methoxy-2-propanone was 20 mol% higher than 2-ethyl-6-methyl aniline and 0.16 g was used in place of sulfuric acid H ₂ SO 4. phosphoric acid H 2 PO 4. After two hours of reaction, the conversion of 2-ethyl-6-ethyl aniline was 98.8% and that of 1-methoxy-2-propanone was 4.6% by reaction to the corresponding alcohol. The reaction mixture did not contain the appropriate ketiraine as the reaction intermediate.

Příklad 3Example 3

Katalyzátor sa připravil postupom ako v příklade 1, ale ako nosič sa použilo 5,0 g gama-aluminy v práškovéj formě s vel kosťou častíc menšou ako 0,315 mm. Katalyzátor obsahovalThe catalyst was prepared as in Example 1, but 5.0 g of gamma-alumina in powder form with a particle size of less than 0.315 mm was used as carrier. The catalyst contained

4,9 %hmot. Pt a testoval sa rovnako ako v příklade 1, ale sa po užilo 0,12 g kyseliny 3Írovej H^SO^ a tlak vodíka 3,5 MPa. Po dvoch hodinách reakcie sa dosiahla 93,4 % konverzia 2-etyl-roetyl anilínu a konverzia l-metoxy-2-propanonu vedlajšou reakciou na příslušný alkohol bola 6,7 %. V reakčnej zmesi sa zistilo 0,1 %hmot. příslušného ketimínu ako medziproduktu.4.9 wt. Pt and tested as in Example 1, but using 0.12 g of 3H2SO4 and a hydrogen pressure of 3.5 MPa. After two hours of reaction, the conversion of 2-ethyl-roethyl aniline was 93.4% and the conversion of 1-methoxy-2-propanone by side reaction to the corresponding alcohol was 6.7%. In the reaction mixture, 0.1 wt. of the corresponding ketimine intermediate.

Příklad 4Example 4

Postup přípravy katalyzátora ako v příklade 1, ale po impregnácii nosiča s kyselinou chloroplatičitou sa roztok odfiltroval a po vysušení sa sol platiny redukovala vo vodíkovej atmosféře. Připravený katalyzátor sa testoval rovnako ako v příklade 3. Analýzou sa zistilo, že po 2,5 hodinách reakcie sa dosahuje len 81,2 % konverzia 2-etyl-6-metyl anilínu v reakčnej zmesi ostává nezreagovaných 3,2 %hmot. příslušného ketimínu.Catalyst preparation procedure as in Example 1, but after impregnation of the support with chloroplatinic acid, the solution was filtered off and, after drying, the platinum salt was reduced under a hydrogen atmosphere. The prepared catalyst was tested as in Example 3. Analysis showed that after 2.5 hours of reaction only 81.2% conversion of 2-ethyl-6-methyl aniline was achieved in the reaction mixture unreacted 3.2 wt%. of the corresponding ketimine.

Priemyselná využitelnostIndustrial applicability

Spósob podlá vynálezu možno využit při redukčnej alkylá cii 2,6-dialkylanilínov, ktoré sú dóležitými medziproduktami při výrobě pesticídov.The process according to the invention can be used in the reductive alkylation of 2,6-dialkylanilines, which are important intermediates in the production of pesticides.

Claims

PATENT CLAIMS

A process for the preparation of a catalyst for the reductive N-alkylation of 2,6-dialkylanilines by liquid-phase carbonyl compounds, characterized in that the support is activated charcoal or gamma alumina having a specific surface area greater than 200 mcg in the form of a suspension in water containing 5 to 10 wt. % of sodium carbonate or sodium bicarbonate is impregnated with chioroplatinic acid in the form of an aqueous solution containing 1-8 wt. hydrochloric acid at a temperature of less than 100 ° C, wherein the amount of chloroplatinic acid used to impregnate the carrier is such that the platinum content of the resulting catalyst is 0.2-6% by weight, followed by an aqueous formaldehyde solution of at least 3% by weight. . above the equivalent of the equimolar amount required to reduce the platinum at a temperature of 40 to 95 ° C.