DE4119577A1 - Verfahren zur herstellung von 3-aminomethyl-3,5,5-trimethylcyclohexylamin (ipda) aus bis(3-cyano-3,5,5-trimethyl-cyclohexyliden)-azin (ipn-azin) - Google Patents

Verfahren zur herstellung von 3-aminomethyl-3,5,5-trimethylcyclohexylamin (ipda) aus bis(3-cyano-3,5,5-trimethyl-cyclohexyliden)-azin (ipn-azin)

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Description

Gegenstand der vorliegenden Zusatzanmeldung ist eine weitere Ausbildung der Hydrierstufe des in der Hauptanmeldung mit der Nummer P 40 33 609.3 vom 23. 10. 1990 beschriebenen Verfahrens zur Herstellung von 3-Aminomethyl-3,5,5-trimethylcyclohexylamin (IPDA) aus Bis(3-cyano-3,5,5-trimethyl-cyclohexyliden)-azin (IPN-azin).
In der deutschen Patentanmeldung P 40 33 609.3 werden ein neuer Stoff, nämlich Bis(3-cyano-3,5,5- trimethyl-cyclohexyliden)-azin (= IPN-azin), ein Verfahren zu seiner Herstellung aus 1,3,3-Trimethyl- 5-oxo-cyclohexan-carbonitril (= IPN) sowie die Weiterverarbeitung des IPN-azins zu 3-Aminomethyl- 3,5,5-trimethylcyclohexylamin (= Isophorondiamin oder IPDA) beschrieben. Die Überführung des IPN-azins in IPDA basiert auf einer katalytischen Hydrierung in Gegenwart eines organischen Lösungsmittels und Ammoniaks. Um gleichzeitig die Azingruppe zu spalten und die Nitrilgruppen zu Aminomethylgruppen zu hydrieren, bedurfte es einer Kombination aus einem kobalt- oder nickelhaltigen Raney-Katalysator und einem Cokatalysator aus der Reihe von (a) Salzen der Elemente Al, Co, Ni, Ru, Rh, Pd, Ir und Pt oder (b) trägergebundenen Edelmetallen aus der Reihe Ru, Rh, Pd, Ir und Pt.
Nachteilig an dem vorgenannten Verfahren ist das Erfordernis, außer einem Raney- Katalysator einen Cokatalysator einsetzen zu müssen. Dieser Nachteil macht sich insbesondere im Falle der edelmetallhaltigen Cokatalysatoren vom Typ (a) oder (b) bemerkbar, denn das Edelmetall muß sorgfältig vom Reaktionsgemisch abgetrennt und in rezyklierbarer Form zurückgewonnen werden. Es bestand somit ein Bedarf an einem einfacheren Katalysatorsystem, das heißt, einem solchen, das nur einen einzigen Katalysator enthält.
Gefunden wurde ein Verfahren zur Herstellung von 3-Amino-3,5,5-trimethylcyclohexylamin (IPDA) durch Hydrierung von Bis(3-cyano-3,5,5-trimethyl- cyclohexyliden)-azin (IPN-azin) in Gegenwart eines organischen Lösungsmittels, Ammoniak und eines Katalysators mit Wasserstoff bei einem Druck von 3 bis 30 MPa und einer Temperatur von 50 bis 150° C und destillative Aufarbeitung des Reaktionsgemischs nach Abtrennung der Feststoffe, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man als Katalysator einen trägergebundenen Ruthenium-, Palladium- oder Platinkatalysator verwendet.
Die Unteransprüche richten sich auf bevorzugte Ausführungsformen.
Es war bekannt (JP 01 203 355 Az (1989) = Chem. Abstr. 112 (9): 76 465 g) Azine aromatischer Aldehyde bei der Hydrierung mit Wasserstoff in essigsaurer Lösung unter Verwendung von Rh auf Aktivkohle als Katalysator hydrierend zu spalten. Dieses Verfahren führt aber bei der gewünschten Hydrierung des IPN-azins zu IPDA nicht zum Erfolg. Es war daher überraschend, daß trägergebundene Ru-, Pd- und Pt-Katalysatoren im erfindungsgemäßen Verfahren die gewünschte gleichzeitige Azinspaltung und Hydrierung ermöglichen. Trägergebundene Ruthenium-Katalysatoren sind gegenüber den Pd- und Pt-Katalysatoren bevorzugt, weil mit ihnen höhere Ausbeuten und Produktreinheiten erzielbar sind. Als Trägermaterial kommen die dem Fachmann bekannten feinteiligen Stoffe in Frage, wie beispielsweise Kohle, Aluminiumoxid, Silikate sowie Oxide von Ti, Zr, Sn, La, Ce, wobei Kohle und Aluminiumoxid besonders bevorzugt sind. Die trägergebundenen Edelmetallkatalysatoren lassen sich in an sich bekannter Weise herstellen oder sind teilweise auch käuflich erhältlich.
Durch die erfindungsgemäße Hydrierung des IPN-azins, das aus IPN, wie in der Hauptanmeldung dargelegt, leicht erhältlich ist und vorteilhafterweise in Form einer Suspension aus seiner Herstellung eingesetzt wird, gelingt es, Isophorondiamin in einfacher Weise in hoher Ausbeute zu gewinnen. Die bisher erforderliche Verwendung einer Kombination aus Raney-Katalysator und trägergebundenem Edelmetallkatalysator konnte durch die alleinige Verwendung ausgewählter trägergebundener Edelmetall-Katalysatoren ersetzt werden. Das IPDA-Rohprodukt, erhalten nach der Hydrierung, Abtrennung des Katalysators und Abdestillieren des Ammoniaks und des Lösungsmittels, ist frei von dem als störend empfundenen Isophoronaminoalkohol. Die weitere Reinigung des IPDA-Rohprodukts ist mittels üblicher destillativer Methoden leicht möglich.
Die Hydrierung des IPN-azins erfolgt mit Wasserstoff, wobei gleichzeitig die Nitrilgruppen hydriert und die Azingruppe hydrierend gespalten werden. Der bevorzugte Druckbereich beträgt 8 bis 15 MPa, die bevorzugte Temperatur 90 bis 120° C. Sowohl die Gegenwart von Ammoniak als auch die Verwendung des anspruchgemäßen Katalysators sind wesentliche Verfahrensmerkmale.
Die Hydrierung des IPN-azins zu IPDA kann diskontinuierlich als auch kontinuierlich erfolgen, wobei übliche Hydrierreaktoren, wie sie für Hydrierungen unter Verwendung von Suspensionskatalysatoren Einsatz finden, verwendbar sind; beispielhaft seien Rührautoklaven und Schlaufenreaktoren genannt.
Als Lösungsmittel kommen solche in Betracht, welche eine ausreichende Lösekraft für IPN-azin und IPDA bei der gewählten Hydriertemperatur aufweisen. Nach der Hydrierung soll IPDA vollständig in Lösung sein, um den Katalysator durch einfache Filtration vom Reaktionsgemisch abtrennen zu können. Geeignet sind beispielsweise niedere Alkohole, insbesondere einwertige C1- bis C4-Alkohole und insbesondere Methanol, aliphatische und cycloaliphatische Mono-und Diether, insbesondere solche mit bis zu 6 C-Atomen, aber auch allgemein aliphatische und cycloaliphatische Kohlenwasserstoffe, wie Cyclohexan, in Betracht. Vorzugsweise werden solche Lösungsmittel ausgewählt, welche sich leicht vom Reaktionsgemisch abdestillieren lassen, also einen Siedepunkt unter 120° C aufweisen. Das Lösungsmittel muß unter den Hydrierbedingungen stabil sein.
Wie schon ausgeführt, ist die Anwesenheit von Ammoniak wesentlich. Besonders bewährt haben sich Mengen von 50 bis 500 g NH3 pro kg IPN-azin, es sind aber auch kleinere und größere Mengen einsetzbar. Eine Steigerung der NH3-Menge auf über 2 kg pro kg IPN-azin ist aus wirtschaftlichen Erwägungen wenig sinnvoll, weil sich die Raum-Zeit-Ausbeute und Reinheit des IPDA′s nicht weiter verbessern. Durch eine NH3-Menge unter 50 g pro kg IPN-azin sinken die Ausbeute an IPDA und Reinheit des IPDA-Rohproduktes.
Im Prinzip kann anstelle Ammoniak auch Hydrazin verwendet werden, jedoch wird diese Alternative als weniger zweckmäßig angesehen.
Beispiel
163,2 g (0,50 Mol) IPN-azin werden in einem 2-l- Autoklaven mit Begasungsrührer in 850 ml Methanol und 150 ml wasserfreiem flüssigen Ammoniak aufgelöst. Nach Zugabe von 50 g 5% Ru/C und 70 ml Wasser wird unter Rühren Wasserstoff bis 10 MPa aufgepreßt und auf 110° C erhitzt. Nach beendeter Hydrierung wird abgekühlt und entspannt; dann werden der Katalysator abfiltriert, der Ammoniak und das Lösungsmittel abgezogen und der Rückstand im Vakuum über eine Kolonne destilliert.
Hauptlauf:
144,6 g (85% d. Th.) IPDA
Kp0,3: 74-77°C
Rückstand: 8,0 g
Der abfiltrierte Katalysator wurde ohne Ergänzung von Filtrationsverlusten erneut in 70 ml Wasser aufgeschlämmt und für weitere Versuche derselben Ansatzgröße jeweils eingesetzt.
Nummer des erneuten Ansatzes
IPDA-Ausbeute
2.
86,1% d. Th.
3. 86,0% d. Th.
4. 87,5% d. Th.
5. 86,0% d. Th.
6. 89,0% d. Th.
7. 88,3% d. Th.
8. 86,7% d. Th.
Die Produktreinheiten lagen jeweils bei 98-99% (GC-Bestimmung). Die Katalysatorzyklen ließen sich ohne Ausbeuteeinbuße noch weiter fortsetzen.

Claims (4)

1. Verfahren zur Herstellung von 3-Aminomethyl-3,5,5- trimethylcyclohexylamin (IPDA) durch Hydrierung von Bis(3-cyano-3,5,5-trimethyl-cyclohexyliden)-azin (IPN-azin) in Gegenwart eines organischen Lösungsmittels, Ammoniak und eines Katalysators mit Wasserstoff bei einem Druck von 3 bis 30 MPa und einer Temperatur von 50 bis 150° C und destillative Aufarbeitung des Reaktionsgemischs nach Abtrennung der Feststoffe dadurch gekennzeichnet, daß man als Katalysator einen trägergebundenen Ruthenium-, Palladium- oder Platinkatalysator verwendet.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man einen trägergebundenen Rutheniumkatalysator verwendet, wobei als Trägermaterial vorzugsweise Kohle oder Aluminiumoxid in feinverteilter Form vorliegt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man bei einem Druck von 3 bis 15 MPa und einer Temperatur von 80 bis 120° C hydriert.
4. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man als organisches Lösungsmittel einen C1- bis C4-Alkohol, vorzugsweise Methanol, verwendet.
DE4119577A 1990-10-23 1991-06-14 Verfahren zur herstellung von 3-aminomethyl-3,5,5-trimethylcyclohexylamin (ipda) aus bis(3-cyano-3,5,5-trimethyl-cyclohexyliden)-azin (ipn-azin) Withdrawn DE4119577A1 (de)

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