DE2722957A1

DE2722957A1 - Verfahren zur herstellung von 1,3-diamino-2,2-dimethyl-propan

Info

Publication number: DE2722957A1
Application number: DE19772722957
Authority: DE
Inventors: Franz Dipl Chem Dr Merger; Adolph Dipl Chem Dr Segnitz
Original assignee: BASF SE
Current assignee: BASF SE
Priority date: 1977-05-20
Filing date: 1977-05-20
Publication date: 1978-11-30
Also published as: DE2722957B2; GB1602017A; BE867247A; FR2391188B3; FR2391188A1; JPS53144510A; US4158017A

Description

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Verfahren zur Herstellung von l,3-Diamino-2,2-dimethyl-propan

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von l,3-Diamino-2,2-dimethyl-propan durch Umsetzung von Hydroxypivalinaldehyd mit Ammoniak und Wasserstoff in Gegenwart eines Nickelkatalysators bei 40 bis 15O⁰C und dann bei 220 bis 300⁰C.

Es ist aus der deutschen Auslegeschrift 2 358 355 bekannt, daß man Neopentylglykol mit Ammoniak und Wasserstoff bei 220 bis 300⁰C unter einem Druck von mindestens 10 at in Gegenwart eines Katalysators, der 23 bis 6o Gewichtsprozent auf einem Trägermaterial niedergeschlagenes Nickel und gegebenenfalls l6 bis 40 Gewichtsprozent Chrom enthält, zu l,3-Diamino-2,2-dimethylpropan umsetzt. Vorteilhaft soll eine Reaktionstemperatür von 240 bis 26o°C eingehalten werden und neben Nickel ein Anteil an Chrom im Katalysator enthalten sein. Der Katalysator muß mittels eines Trägers angewendet werden. Wie die Beispiele zeigen, entsteht bei der Reaktion als Nebenprodukt l-Amino-3-hydroxy-2,2-dimethyl-propan in einer Ausbeute von 6,2 bis 21,8 Prozent. Dieses Nebenprodukt muß (Spalte 4, Zeilen 40 bis 46) zurückgeführt werden und aminiert erst in einer zweiten Reaktion. Es wird darauf hingewiesen (Spalte 1, Zeilen 55 bis 66), daß erst durch die vorgenannten Bedingungen l,3-Diamino-2,2-dimethylpropan in größerer Ausbeute erhalten werden konnte. Bei Neopentylglykol, das stabiler als Propan-l,3-diol ist, kann keine Dehydratisierung durch ß-Eliminierung erfolgen, jedoch kann durch Dehydrierung einer Hydroxymethylgruppe zur Aldehydgruppe Hydroxypivalaldehyd gebildet werden. Ferner kann eine Aldolspaltung zu Formaldehyd und Isobutyraldehyd erwartet werden. Die hierbei entstehenden Bruchstücke können sich dann mit den im Reaktionsmedium anwesenden Gasen Ammoniak und Wasserstoff durch reduzierende Aminierung zu Methylamin und Isobutylamin umsetzen (Spalte 1, Zeilen 56 bis 66).

Es wurde nun gefunden, daß man l,3-Dianiino-2,2-dimethyl-propan vorteilhaft erhält, wenn man Hydroxypivalinaldehyd mit Ammoniak und Wasserstoff in Gegenwart eines Nickelkatalysators in einem ersten Schritt bei einer Temperatur von 40 bis 150⁰C

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und dann in einem zweiten Schritt bei einer Temperatur von 220 bis 300⁰C umsetzt.

Die Umsetzung wird durch die folgenden Formeln wiedergegeben:

CH₃ CH₃

HOCH₀-C-CHO + 2NH, + H₀ > H₀N-CH₀-C-CH₀-NH₀ + 2H_o0 .

dt } d d d \ d d d

CH₃ CH₃

Im Hinblick auf den Stand der Technik liefert das Verfahren nach der Erfindung auf einfacherem und wirtschaftlicherem Wege l,3-Diamino-2,2-dimethyl-propan in besserer Ausbeute und Reinheit. Die Synthese des Neopentylglykols aus Hydroxypivalinaldehyd wird eingespart. Diese vorteilhaften Ergebnisse sind mit Bezug auf die vorgenannte Veröffentlichung, die verwendeten, im allgemeinen trägerlosen Katalysatoren und die erfindungsgemäßen Reaktionsbedingungen überraschend. Man hätte eine wesentlich höhere Rückspaltung des Ausgangsstoffes in Formaldehyd und Isobutyraldehyd mit anschließender Bildung von Methylamin und Isobutylamin erwarten müssen. Ebenfalls war nicht zu vermuten, daß eine Umsetzung in 2 Schritten, von denen einer bei tiefer Temperatur erfolgt, zu sogar noch einer besseren Ausbeute an der 1,3-Dlamino-Verbindung führen könnte.

Die Umsetzung wird in dem ersten Schritt bei einer Temperatur von 40 bis 150°C, vorzugsweise von 60 bis 100⁰C, in dem zweiten Schritt von 220 bis 300⁰C, insbesondere von 240 bis 260°C, drucklos oder in der Regel unter Druck, vorzugsweise von 5 bis 500 bar, insbesondere von 50 bis 320 bar, in dem ersten Schritt vorteilhaft von 50 bis 150, insbesondere von 90 bis 120 bar, in dem zweiten Schritt vorteilhaft von 200 bis 320, insbesondere von 250 bis 300 bar, diskontinuierlich oder in der Regel vorteilhaft kontinuierlich durchgeführt«, Zweckmäßig kommt kein zusätzliches Lösungsmittel zur Anwendung. Die Umsetzung wird in dem ersten Schritt während 0,5 bis 5, vorzugsweise 0,75 bis 3,5, insbesondere 1 bis 2,5 Stunden, in dem zweiten Schritt während 1 bis 10, vorzugsweise 2 bis 8, insbesondere 3 bis 5 Stunden durchgeführt.

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In der Regel verwendet man vorteilhaft trägerlose Nickelkatalysatoren. Bevorzugte Hydrierkatalysatoren sind einmetallige, trägerlose, nur Nickel enthaltende Katalysatoren, z.B. entsprechende Sinterkatalysatoren. Nickel kann im Katalysator in Form der Oxide und/oder im Gemisch mit Phosphorsäure vorliegen. Der Hydrierkatalysator wird in der Regel bei der Umsetzung in einer Menge von 0,5 bis 50 Gewichtsprozent, vorzugsweise von 5 bis 50, insbesondere von 10 bis 25 Gewichtsprozent, bezogen auf Hydroxypivalinaldehyd, verwendet« In der Regel werden dem Reaktionsgemisch am Anfang und im Verlauf der Umsetzung solche Mengen an Wasserstoff zugeführt, daß sich bei der Urasetzungsftemperatür stets ein entsprechender, zweckmäßig vorgenannter Reaktionsdruck einstellt. Zur entsprechenden Druckeinstellung können auch inerte Gase wie Stickstoff verwendet werden. Vorzugsweise gelangt Raney-Nickel zur Anwendung. Wasserstoff wird in einem Überschuß, bezogen auf Ausgangsstoff II, verwendet. Die Umsetzung findet zweckmäßig bei einem Wasserstoffpartialdruck zwischen 40 und 200, vorzugsweise 50 und 100 bar und mit Wasserstoff im allgemeinen in einer Menge von 4 bis 40, vorzugsweise von 5 bis 20 Mol, bezogen auf 1 Mol Hydroxypivalinaldehyd statt. Man kann den Wasserstoff diskontinuierlich oder zweckmäßig kontinuierlich der Reaktion zuführen und/oder den Katalysator selbst nach einer bestimmten Reaktionszeit wieder frisch mit Wasserstoff beladen.

Ammoniak kann in Form seiner zweckmäßig wäßrigen Lösung oder vorteilhaft in gasförmiger oder flüssiger Form verwendet werden. Es kommen in der Regel Mengen von 5 bis 100, vorzugsweise von 5 bis 6o, insbesondere von 10 bis 60 Mol Je Mol Hydroxypivalinaldehyd in Betracht.

Die Reaktion kann wie folgt durchgeführt werden: Man hält in dem ersten Schritt ein Gemisch von Hydroxypivalinaldehyd, Wasserstoff und Ammoniak während der Reaktionszeit in einem Reaktor mit dem Hydrierkatalysator bei der Reaktionstemperatur und dem Reaktionsdruck und schließlich in dem zweiten Schritt bei vorgenannten Bedingungen der Temperatur, Zeit und des Drucks. Dann wird das Reaktionsgemisch abgekühlt, gegebenen-

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falls rait einem Lösungsmittel wie Äthanol versetzt und filtriert. Aus dem Filtrat wird der Endstoff I nach den üblichen Methoden, z.B. durch Eindampfen des Filtrats und fraktionierte Destillation, abgetrennt.

Das nach dem erfindungsgemäßen Verfahren herstellbare 1,3-Diamino-2,2-dimethyl-propan ist ein wertvoller Ausgangsstoff für die Herstellung von Farbstoffen, Pflanzenschutzmitteln, Kunststoffen, insbesondere Polyamiden und Polyurethanen. Bezüglich der Verwendung wird auf die deutsche Auslegeschrift 2 358 355 und Journal of Polymer Science, Band 40 (1959), Seiten 359 bis 366, verwiesen.

Die in dem Beispiel genannten Teile bedeuten Gewichtsteile. Sie verhalten sich zu den Volumenteilen wie KiJqgramm zu Liter.

Beispiel

In einen Schüttelautoklaven gibt man 400 Teile Hydroxypivalinaldehyd, 120 Teile feuchten Raney-Nickel (Reingehalt 100 Teile) und 1 200 Volumenteile Ammoniak. Das Gemisch wird während I80 Minuten auf 90⁰C erwärmt und bis 100 bar Wasserstoff aufgepreßt. Man beläßt das Gemisch 2 Stunden bei 90⁰C, wobei während der Reaktion Wasserstoff bis zu 20 bar nachgegeben werden, um den Druck von 100 bar aufrecht zu erhalten. Anschließend wird das Gemisch während 240 Minuten auf 250⁰C erhitzt und ein Druck von 300 bar mit Wasserstoff eingestellt. Das Gemisch wird unter kräftigem Schütteln des Autoklaven 4 Stunden bei 250⁰C und 300 bar unter Zugabe von bis zu 20 bar Wasserstoff gehalten. Nach Abkühlen und Entspannen des Autoklaven wird das Gemisch filtriert. Man erhält (gaschromatographische Analyse) 335 Teile l,3-Diamino-2,2-dimethyl-propan (83,8 % der Theorie) vom Kp₂^: 60 bis 62⁰C und 46 Teile Isobutylamin (16,1 % der Theorie).

BASF Aktiengesellschaft

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Claims

BASF Aktiengesellschaft

Unser Zeichen: O.Z. 32 599 WB/Be 67OO Ludwigshafen, l8.05.1977

Patentanspruch

Verfahren zur Herstellung von !,jJ-Diamino^^-dimethyl-propan, dadurch gekennzeichnet, daß man Hydroxypivalinaldehyd mit Ammoniak und Wasserstoff in Gegenwart eines Nickelkatalysators in einem ersten Schritt bei einer Temperatur von 40 bis 150°C und dann in einem zweiten Schritt bei einer Temperatur von 220 bis 300⁰C umsetzt.

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