DE3836781A1 - Verfahren zur n-alkylierung von piperazin - Google Patents
Verfahren zur n-alkylierung von piperazinInfo
- Publication number
- DE3836781A1 DE3836781A1 DE3836781A DE3836781A DE3836781A1 DE 3836781 A1 DE3836781 A1 DE 3836781A1 DE 3836781 A DE3836781 A DE 3836781A DE 3836781 A DE3836781 A DE 3836781A DE 3836781 A1 DE3836781 A1 DE 3836781A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- piperazine
- raney nickel
- catalyst
- alcohol
- acetaldehyde
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
- C07D295/00—Heterocyclic compounds containing polymethylene-imine rings with at least five ring members, 3-azabicyclo [3.2.2] nonane, piperazine, morpholine or thiomorpholine rings, having only hydrogen atoms directly attached to the ring carbon atoms
- C07D295/02—Heterocyclic compounds containing polymethylene-imine rings with at least five ring members, 3-azabicyclo [3.2.2] nonane, piperazine, morpholine or thiomorpholine rings, having only hydrogen atoms directly attached to the ring carbon atoms containing only hydrogen and carbon atoms in addition to the ring hetero elements
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
- C07D295/00—Heterocyclic compounds containing polymethylene-imine rings with at least five ring members, 3-azabicyclo [3.2.2] nonane, piperazine, morpholine or thiomorpholine rings, having only hydrogen atoms directly attached to the ring carbon atoms
- C07D295/02—Heterocyclic compounds containing polymethylene-imine rings with at least five ring members, 3-azabicyclo [3.2.2] nonane, piperazine, morpholine or thiomorpholine rings, having only hydrogen atoms directly attached to the ring carbon atoms containing only hydrogen and carbon atoms in addition to the ring hetero elements
- C07D295/023—Preparation; Separation; Stabilisation; Use of additives
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
- C07D295/00—Heterocyclic compounds containing polymethylene-imine rings with at least five ring members, 3-azabicyclo [3.2.2] nonane, piperazine, morpholine or thiomorpholine rings, having only hydrogen atoms directly attached to the ring carbon atoms
- C07D295/04—Heterocyclic compounds containing polymethylene-imine rings with at least five ring members, 3-azabicyclo [3.2.2] nonane, piperazine, morpholine or thiomorpholine rings, having only hydrogen atoms directly attached to the ring carbon atoms with substituted hydrocarbon radicals attached to ring nitrogen atoms
- C07D295/08—Heterocyclic compounds containing polymethylene-imine rings with at least five ring members, 3-azabicyclo [3.2.2] nonane, piperazine, morpholine or thiomorpholine rings, having only hydrogen atoms directly attached to the ring carbon atoms with substituted hydrocarbon radicals attached to ring nitrogen atoms substituted by singly bound oxygen or sulfur atoms
- C07D295/084—Heterocyclic compounds containing polymethylene-imine rings with at least five ring members, 3-azabicyclo [3.2.2] nonane, piperazine, morpholine or thiomorpholine rings, having only hydrogen atoms directly attached to the ring carbon atoms with substituted hydrocarbon radicals attached to ring nitrogen atoms substituted by singly bound oxygen or sulfur atoms with the ring nitrogen atoms and the oxygen or sulfur atoms attached to the same carbon chain, which is not interrupted by carbocyclic rings
- C07D295/088—Heterocyclic compounds containing polymethylene-imine rings with at least five ring members, 3-azabicyclo [3.2.2] nonane, piperazine, morpholine or thiomorpholine rings, having only hydrogen atoms directly attached to the ring carbon atoms with substituted hydrocarbon radicals attached to ring nitrogen atoms substituted by singly bound oxygen or sulfur atoms with the ring nitrogen atoms and the oxygen or sulfur atoms attached to the same carbon chain, which is not interrupted by carbocyclic rings to an acyclic saturated chain
Description
N-Alkyl-piperazine, beispielsweise N-Ethyl-piperazin,
sind wichtige Zwischenprodukte von industriellem
Interesse, beispielsweise im Bereich von Pharma-,
Pflanzenschutz- und Farbstoffchemikalien. Es hat daher
nicht an Versuchen gefehlt, N-Alkyl-piperazine auf ein
fache Weise herzustellen.
Synthesen, die eine Ringbildung zum Piperazin beinhal
ten, zeigen in der Regel nur geringe Ausbeuten und
Selektivitäten (8% nach J. Pharm. Soc. Japan 75, 674-7
(1955) bzw. 18% der theoretischen Ausbeute nach
JP 4 632/1954). Bei einer Alkylierung mit den reaktiven
Alkylhalogeniden läßt sich eine vertretbare Selektivität
nur erreichen, wenn mit einem großen Überschuß an Piper
azin gearbeitet wird (US 29 05 673). Dies führt jedoch
zu Schwierigkeiten bei der destillativen Aufarbeitung,
weil das Intervall, in dem Piperazin flüssig ist, mit
110-145°C nur gering ist. Will man diese Aufarbeitungs
probleme vermeiden, beispielsweise durch den Einsatz von
Ethanol und Raney-Nickel, muß zugunsten eines hohen Um
satzes auf die Selektivität verzichtet werden; so erhält
man nach DE-OS 34 40 195 ein Reaktionsgemisch mit 0,8%
Piperazin, 55% Ethyl-piperazin und 43% Diethyl
piperazin.
Gegen die reduktive Alkylierung mit Aldehyden in Gegen
wart von Wasserstoff bestanden Vorurteile derart, daß
die Reaktion zur Vermeidung von Aldolreaktionen des nie
deren aliphatischen Aldehyds absatzweise durchgeführt
werden muß. Bei der Alkylierung von Ammoniak bzw. Aminen
mit Aldehyden wird nach DE-PS 9 36 211 zunächst eine Um
setzung bei -20°C bis 0°C und anschließend eine kataly
tische Hydrierung mit Wasserstoff bei 80-200°C und 50-
200 bar durchgeführt. Nach Soc. Chim. Belg. 59 (1950),
223 wird bei der Umsetzung von Piperazin mit Formaldehyd
zunächst ein polymeres Piperazin-Formaldehyd-Kondensat
gebildet, welches sodann in einer zweiten Verfahrens
stufe hydrierend gespalten wird. Solche Verfahren sind
aufwendig, mit schlechten Ausbeuten oder Selektivitäten
behaftet oder nur unter schwierigen technischen Bedin
gungen wie hohen Drücken durchführbar.
Es wurde nun gefunden, daß Nebenreaktionen des Aldehyds
in basischer Lösung, wie sie sich bereits durch das Pi
perazin selbst ergibt, durch Zusatz von niederen Alko
holen weitgehend unterdrückt werden, wodurch die Selek
tivität der Alkylierung erheblich gesteigert wird.
Die Erfindung betrifft demnach ein Verfahren zur kataly
tischen hydrierenden N-Alkylierung von Piperazin mit C 1-
C 4-Aldehyden, das dadurch gekennzeichnet ist, daß in
Gegenwart von 25-80 Gew.-% eines C 1-C 6-Alkohols gear
beitet wird.
Als Hydrierkatalysator wird ein Nickel-haltiger Kataly
sator eingesetzt, wie Nickelpulver, Nickelschwamm,
Nickeloxid, Nickel auf Trägern, wie Kohle, Bimsstein,
SiO2 oder Al2O3, Raney-Nickel, Raney-Nickel-Kobalt,
Raney-Nickel-Eisen, Raney-Nickel-Kobalt-Eisen. In bevor
zugter Weise werden die genannten Raney-Katalysatoren,
in ganz besonders bevorzugter Weise Raney-Nickel einge
setzt. Zur Hydrierung wird ein H2-Druck von größer als
5 bar eingestellt, beispielsweise zwischen 5 und 120
bar, vielfach zwischen 5 und 50 bar.
Es wird in Gegenwart eines C1-C6-Alkohols, wie Methanol,
Ethanol, Propanol, Isopropanol, Butanol, Isobutanol,
tert.-Butanol, Amylalkohol oder Hexanol, bevorzugt
Methanol oder Ethanol, besonders bevorzugt Methanol,
gearbeitet. Die Menge beträgt 25-80 Gew.-%, bezogen auf
das eingesetzte Piperazin, bevorzugt 30-60 Gew.-%.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird bei 30-150°C, bevor
zugt bei 50-100°C durchgeführt.
Als C1-C4-Aldehyd für das erfindungsgemäße Verfahren sei
Formaldehyd, Acetaldehyd, Propionaldehyd, Butyraldehyd
oder Isobutyraldehyd, bevorzugt Formaldehyd oder Acet
aldehyd, besonders bevorzugt Acetaldehyd, genannt. Das
Molverhältnis Piperazin : Aldehyd beträgt 1 : 1-1,5, je nach
Dosiergeschwindigkeit des Aldehyds und Aktivität des
Katalysators; hierbei wird eine sehr hohe Selektivität
zum Mono-N-alkyl-piperazin erreicht. So werden bei lang
samen Dosieren des Aldehyds Nebenreaktionen noch weiter
unterdrückt, so daß kleinere Aldehydmengen im angege
benen Bereich eingesetzt werden können.
Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich weiterhin
durch die Möglichkeit aus, wasserhaltiges Piperazin,
beispielsweise mit einem Piperazingehalt von 50-99
Gew.-%, bevorzugt 60-80 Gew.-%, einzusetzen. Wasser kann
auch im Gemisch mit dem Aldehyd in das Reaktionsgemisch
eingebracht werden.
Zur Durchführung des Verfahrens wird im allgemeinen der
Aldehyd zum vorgelegten Piperazin, Katalysator und
Wasserstoff gegeben. Bei kontinuierlicher Verfahrens
führung werden die Stoffe simultan zu einer den Kata
lysator enthaltenden Reaktionskammer gegeben. Der er
findungsgemäß einzusetzende Alkohol kann hierbei mit dem
Piperazin vorgelegt werden, mit dem Aldehyd zugesetzt
werden oder auf das Piperazin und den Aldehyd aufgeteilt
werden. Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, den Alko
hol vollständig oder zum größten Teil, beispielsweise
zu 60-95% der Gesamtmenge an Alkohol, dem Piperazin
zuzusetzen.
Obwohl durch das Piperazin bereits ein basisches Reak
tionsmedium gegeben ist, in welchem Nebenreaktionen der
Aldehyde befürchtet werden mußten, ist es weiterhin er
staunlich, daß zusätzliche alkalisch reagierende Stoffe,
beispielsweise Natriumhydroxid oder Kaliumhydroxid in
einer Menge von 0,1-5 Mol-%, bevorzugt 0,2-2 Mol-%, be
zogen auf das eingesetzte Piperazin, eingesetzt werden
können. Hierdurch wird eine Erhöhung der Katalysator
aktivität bewirkt. Der Katalysator kann im übrigen mehr
fach wiederverwendet oder bei kontinuierlicher Fahrweise
umgepumpt oder als fest angeordneter Katalysator während
einer langen Standzeit ohne Verlust seiner Aktivität
verwendet werden.
In einem 1,3-Ltr.-VA-Autoklaven mit Pumpeinrichtung
wurden 264,5 g (2,0 Mol) 65%i-ges wasserhaltiges Pipe
razin in 200 g Methanol gelöst und mit 5 g Raney-Nickel
37 und 1 g NaOH versetzt. Das Gemisch wurde auf 50°C ge
heizt und mit 10 bar Wasserstoffdruck beaufschlagt. Wäh
rend der Wasserstoffdruck konstant gehalten wurde,
pumpte man eine Lösung von 123,3 g (2,8 Mol) Acetaldehyd
in 70 ml Methanol mit 30 ml/h zu und hydrierte bis zur
Druckkonstanz (8 Std.).
Anschließend kühlte man ab, entspannte und analysierte
nach dem Abfiltrieren des Raney-Nickels. Dabei wurden
erhalten: 15,5% Piperazin, 73,9% Ethyl-piperazin und
6,2% Diethyl-piperazin.
Man verfuhr analog Beispiel 1, dosierte jedoch anstelle
der alkoholischen Lösung reinen Acetaldehyd zu. Man er
hielt 13,6% Piperazin, 75,9% Ethyl-piperazin und 7,1%
Diethyl-piperazin.
Man verfuhr wie in Beispiel 1, versetzte aber das Pipe
razin mit der doppelten Methanolmenge; der Acetaldehyd
wurde mit Wasser anstelle von Methanol versetzt. Man er
hielt 10,0% Piperazin, 77,9% Ethyl-piperazin und 7,4%
Diethyl-piperazin.
Man verfuhr analog Beispiel 1, verdoppelte aber die
Pumpgeschwindigkeit und die Menge des Katalysators. Man
erhielt 3,0% Piperazin, 70,4% Ethyl-piperazin und
17,8% Diethyl-piperazin.
ln einem 10-Ltr.-V4A-Autoklaven mit Pumpeinrichtung
wurden 2040 g (15,4 Mol) 65%iges wasserhaltiges Pipe
razin in 1540 g Methanol mit 40 g Raney-Nickel 37
(wasserfeucht) und 6 g NaOH vorgelegt und auf 50°C er
wärmt und mit 10 bar Wasserstoff beaufschlagt. Hierzu
pumpte man eine Lösung von 950 g (21,6 Mol) Acetaldehyd
in 850 g Methanol (D=0,792=1080 ml). Nach Beendigung
der Wasserstoffaufnahme wurde abgekühlt, entspannt, die
Reaktionslösung (ca. 6 Ltr. Volumen) vom Katalysator ab
getrennt und nach Analyse aufgearbeitet.
Die Analyse ergab 5,1% Piperazin, 74,1% Ethyl-pipera
zin und 10,4% Dietyl-piperazin.
Man verfuhr analog Beispiel 5, reduzierte aber das Pi
perazin:Acetaldehyd-Verhältnis durch Einsatz von nur
813 g Acetaldehyd bei sonst unveränderten Parametern.
Die Analyse ergab 8,5% Piperazin, 79,6% Ethyl-pipe
razin und 9,8% Diethyl-piperazin.
Man arbeitete entsprechend Beispiel 1, beaufschlagte je
doch mit 100 bar Wasserstoff. Man erhielt 3,3% Pipera
zin, 79,1% Ethyl-piperazin und 15,1% Diethyl-pipera
zin.
Man arbeitete entsprechend Beispiel 7, jedoch bei 100°C.
Man erhielt 1,6% Piperazin, 70,1% Ethyl-piperazin und
18,4% Diethyl-piperazin.
Man arbeitete entsprechend Beispiel 1, ersetzte aber
Acetaldehyd durch die entsprechende molare Menge Form
aldehyd. Man erhielt 8,2% Piperazin, 79,2% Methyl
piperazin und 7,4% Dimethyl-piperazin.
Man wiederholte Beispiel 1, ersetzte jedoch Methanol
durch Ethanol. Man erhielt 17,4% Piperazin, 72,8%
Ethyl-piperazin und 5,9% Diethylpiperazin.
Man wiederholte Beispiel 4 mit der in Beispiel 4 verwen
deten Katalysatormenge. Man erhielt im 2. Durchgang
1,6% Piperazin, 69,5% Ethyl-piperazin und 21,1%
Diethyl-piperazin.
Man wiederholte Beispiel 4 und Beispiel 11, setzte
jedoch kein Alkali zu. Man erhielt im 1. Durchgang 4,5%
Piperazin, 69,4% Ethyl-piperazin und 15,4% Diethyl
piperazin. Man erhielt im 2. Durchgang 13,6% Piperazin,
67,4% Ethyl-piperazin und 5,9% Diethyl-piperazin.
Man verfuhr analog Beispiel 1, setzte jedoch zum Pipe
razin keinen Alkohol zu.
Man erhielt nur polymere, harzartige Rückstände im Auto
klaven.
Die Aufarbeitung wird beispielhaft an einem Reaktionsge
misch nach Beispiel 6 gezeigt. So wurden 3166 g Reak
tionsgemisch mit einem Gehalt von 27,1% Wasser, 12,8%
Methanol, 8,2% Diethylpiperazin, 39,2% Ethylpiperazin
und 2% Piperazin in einer 6 l-Rührapparatur mit einer
1 m-Silbermantelkolonne, gefüllt mit V4A-Ringen und aus
gerüstet mit einem Rückflußregler sowie mit einer Kopf
abnahme und einer Seitenabnahme unter Normaldruck frak
tioniert destilliert. Die folgende Tabelle zeigt die er
haltenen Fraktionen und deren Zusammensetzung.
Claims (10)
1. Verfahren zur katalytischen hydrierenden N-Alkylie
rung von Piperazin mit C 1-C 4-Aldehyden, dadurch ge
kennzeichnet, daß in Gegenwart von 25-80 Gew.-%
eines C 1-C 6-Alkohol, bezogen auf das Piperazin, ge
arbeitet werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß ein Ni-haltiger Katalysator eingesetzt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß als Katalysator Raney-Nickel, Raney-Nickel-
Eisen, Raney-Nickel-Kobalt oder Raney-Nickel-Eisen-
Kobalt, bevorzugt Raney-Nickel eingesetzt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der Alkohol Methanol oder Ethanol, bevorzugt
Ethanol, ist.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß bei einer Temperatur von 30-150°C, bevorzugt
50-100°C, gearbeitet wird.
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der Aldehyd Formaldehyd oder Acetaldehyd, be
vorzugt Acetaldehyd, ist.
7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der Alkohol vollständig oder zum größten Teil
gemeinsam mit dem Piperazin eingesetzt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß ein wasserhaltiges Piperazin mit einem Pipera
zingehalt von 50-99 Gew.-%, bevorzugt 60-80 Gew.-%,
eingesetzt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß in Gegenwart von 0,1-5 Mol-% Alkalimetallhy
droxid, bezogen auf Piperazin, gearbeitet wird.
10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der Katalysator recyclisiert wird.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE3836781A DE3836781A1 (de) | 1988-10-28 | 1988-10-28 | Verfahren zur n-alkylierung von piperazin |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE3836781A DE3836781A1 (de) | 1988-10-28 | 1988-10-28 | Verfahren zur n-alkylierung von piperazin |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3836781A1 true DE3836781A1 (de) | 1990-05-03 |
Family
ID=6366119
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE3836781A Withdrawn DE3836781A1 (de) | 1988-10-28 | 1988-10-28 | Verfahren zur n-alkylierung von piperazin |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE3836781A1 (de) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0476782A1 (de) * | 1990-09-20 | 1992-03-25 | Union Carbide Chemicals And Plastics Company, Inc. | Katalytisches Verfahren für die Herstellung von N,N,N-trisubstituierten stickstoffhalten Verbindungen |
CN1962649B (zh) * | 2006-11-29 | 2010-05-19 | 杭州新成化学有限公司 | 一种n-乙基哌嗪的合成方法 |
-
1988
- 1988-10-28 DE DE3836781A patent/DE3836781A1/de not_active Withdrawn
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0476782A1 (de) * | 1990-09-20 | 1992-03-25 | Union Carbide Chemicals And Plastics Company, Inc. | Katalytisches Verfahren für die Herstellung von N,N,N-trisubstituierten stickstoffhalten Verbindungen |
US5245032A (en) * | 1990-09-20 | 1993-09-14 | Union Carbide Chemicals & Plastics Technology Corporation | Catalytic processes for the preparation of n,n,n-trisubstituted nitrogen-containing compounds |
CN1962649B (zh) * | 2006-11-29 | 2010-05-19 | 杭州新成化学有限公司 | 一种n-乙基哌嗪的合成方法 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP0572812B1 (de) | Verfahren zur Herstellung von 1,3-Propandiol durch Hydrierung von Hydroxypropionaldehyd | |
EP0412337B1 (de) | Verfahren zur Herstellung von 1,3-Propandiol | |
EP0227904B1 (de) | Verfahren zur Herstellung von Trialkylaminen | |
EP0022532B1 (de) | Verfahren zur Herstellung von Neopentylamin | |
DE2907869A1 (de) | Verfahren zum herstellen aliphatischer amine | |
DE10065030A1 (de) | Verfahren zur Herstellung von 3-Aminomethyl-3,5,5-trimethylcyclohexylamin | |
EP0257443B1 (de) | Verfahren zur Herstellung von Trialkylaminen | |
WO2005082822A1 (de) | Verfahren zur herstellung eines propargylalkohols und eines allylalkohols | |
EP0816323A2 (de) | Verfahren zur Herstellung primärer und/oder sekundärer Amine aus Oxoverbindungen | |
EP0181536B1 (de) | Verfahren zur Herstellung von 1-Alkyl- oder 1-Cycloalkylpiperazinen | |
DE2118283A1 (de) | Verfahren zur Herstellung sekundärer oder tertiärer aliphatischer oder cycloaliphatischer Amine | |
DE3116395C2 (de) | ||
DE3836781A1 (de) | Verfahren zur n-alkylierung von piperazin | |
EP1106597A1 (de) | Verfahren zur Herstellung von Ketonen, insbesondere von 6-Methylheptan-2-On | |
DE4018242A1 (de) | Verfahren zur herstellung von n-substituierten pyrrolidonen | |
EP0435072B1 (de) | Verfahren zur Herstellung von N,N-Dimethylaminen | |
EP0300323B1 (de) | Verfahren zur Herstellung von aliphatischen N,N-dialkylsubstituierten Aminoalkoholen | |
DE60012405T2 (de) | Herstellungsverfahren für ein primäres Amin | |
DE3634247C1 (de) | Verfahren zur Herstellung von Aminen | |
DE2524039A1 (de) | Verfahren zum hydrolysieren und hydrieren von acetalaldehyden | |
DE2625196C2 (de) | Verfahren zur Herstellung von tertiären Aminen | |
DE1618018C3 (de) | Verfahren zur Herstellung von N-Methylbutylamin | |
EP0827949B1 (de) | Verfahren zur heterogen katalysierten Herstellung von n-alkyl-substituierten Aminoalkinen | |
EP0027209B1 (de) | N,N-Dimethyl-N'-isobutyl-N'-Beta-hydroxyethyl-1,3-propylendiamin und Verfahren zu seiner Herstellung | |
DE902853C (de) | Kontinuierliches Verfahren zur Herstellung alkylierter aromatischer Amine |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8130 | Withdrawal |