DE931948C - Verfahren zur Herstellung von sekundaeren und tertiaeren Aminen - Google Patents

Verfahren zur Herstellung von sekundaeren und tertiaeren Aminen

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DE931948C
DE931948C DEB22714A DEB0022714A DE931948C DE 931948 C DE931948 C DE 931948C DE B22714 A DEB22714 A DE B22714A DE B0022714 A DEB0022714 A DE B0022714A DE 931948 C DE931948 C DE 931948C
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DE
Germany
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reaction
acid
water
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tertiary amines
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DEB22714A
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English (en)
Inventor
Manfred Dr Heintzeler
Nikolaus V Dr Kutepow
Walter Dr Reppe
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BASF SE
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BASF SE
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Publication date
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07DHETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D213/00Heterocyclic compounds containing six-membered rings, not condensed with other rings, with one nitrogen atom as the only ring hetero atom and three or more double bonds between ring members or between ring members and non-ring members
    • C07D213/02Heterocyclic compounds containing six-membered rings, not condensed with other rings, with one nitrogen atom as the only ring hetero atom and three or more double bonds between ring members or between ring members and non-ring members having three double bonds between ring members or between ring members and non-ring members
    • C07D213/04Heterocyclic compounds containing six-membered rings, not condensed with other rings, with one nitrogen atom as the only ring hetero atom and three or more double bonds between ring members or between ring members and non-ring members having three double bonds between ring members or between ring members and non-ring members having no bond between the ring nitrogen atom and a non-ring member or having only hydrogen or carbon atoms directly attached to the ring nitrogen atom
    • C07D213/06Heterocyclic compounds containing six-membered rings, not condensed with other rings, with one nitrogen atom as the only ring hetero atom and three or more double bonds between ring members or between ring members and non-ring members having three double bonds between ring members or between ring members and non-ring members having no bond between the ring nitrogen atom and a non-ring member or having only hydrogen or carbon atoms directly attached to the ring nitrogen atom containing only hydrogen and carbon atoms in addition to the ring nitrogen atom
    • C07D213/08Preparation by ring-closure
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C209/00Preparation of compounds containing amino groups bound to a carbon skeleton
    • C07C209/60Preparation of compounds containing amino groups bound to a carbon skeleton by condensation or addition reactions, e.g. Mannich reaction, addition of ammonia or amines to alkenes or to alkynes or addition of compounds containing an active hydrogen atom to Schiff's bases, quinone imines, or aziranes
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07DHETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D295/00Heterocyclic 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
    • C07D295/02Heterocyclic 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
    • C07D295/023Preparation; Separation; Stabilisation; Use of additives

Description

  • Verfahren zur Herstellung von sekundären und tertiären Aminen Es ist bekannt (vgl. W. Treppe, Experientia [I949], S. 93 bis IIo), daß man sekundäre und tertiäre Amine erhält, wenn man Olefine mit Wasser, Kohlenoxyd und primären oder sekundären Aminen in Gegenwart von Metallcarbonylen bzw. von Metallcarbonylwasserstoffen oder deren Salzen als Katalysatoren umsetzt.
  • Nach einem älteren Vorschlag erhält man die gleichen Amine, wenn man auf Olefine Wasser sowie ein- oder zweifach substituierte Ammoniumformiate in Gegenwart der vorgenannten Katalysatoren einwirken läßt.
  • Es wurde nun gefunden, daß man solche sekundären und tertiären Amine in der Weise herstellen kann, wenn man zur Umsetzung mit Olefinen, Kohlenoxyd und Wasser von primären oder sekundären Aminen abgeleitete Ammoniumsalze von Phosphor- oder Schwefelsäure oder von Carbonsäuren mit mehr als einem Kohlenstoffatom, deren ein- oder zweifach N-substituierte Ammoniumsalze wasserlöslich sind, in Gegenwart von Metallcarb onylen, Metallcarbonylwasserstoffen oder deren Salzen als Katalysatoren verwendet.
  • Gegenüber dem eingangs genannten bekannten Verfahren bietet das Verfahren gemäß der Erfindung den Vorteil, daß das zwangläufig bei der Umsetzung entstehende Kohlendioxyd mit den Ammoniumsalzen keine Amincarbonate bildet. Beim bekannten Verfahren findet aber die Bildung derartiger Carbonate statt, die wegen ihrer Flüchtigkeit aus dem flüssigen Reaktionsgemisch fortgetragen werden und zu Verstopfungen der Umsetzungsvorrichtungen führen können.
  • Das neue Verfahren sei am Beispiel des Äthylens unter Verwendung von Methylammoniumacetat an Hand folgender zwei Formeln schematisch dargestellt: An Stelle der Essigsäure kann eine andere Carbonsäure oder Schwefel- oder Phosphorsäure.verwendet werden, und im Ammoniumrest können von vornherein zwei Wasserstoffatome substituiert sein. Wie bei der zu Anfang erwähnten bekannten Umsetzung kann auch bei dem neuen Verfahren die Aminbildung bis zum tertiären Amin gehen, gleichgültig, ob man von einem einfach oder doppelt substituierten Ammoniumsalz einer Carbonsäure mit mehr als einem Kohlenstoffatom oder einer der genannten Mineralsäuren ausgeht.
  • So setzt sich beispielsweise das aus Olefin, Kohlenoxyd, einfach alkyliertem Ammoniumsalz und Wasser nach Formel (I) zunächst entstehende zweifach alkylierte Ammoniumsalz mit einem weiteren Molekül Olefin, Kohlenoxyd und Wasser zum dreifach substituierten um [s. Formel (2)].
  • Das neue Verfahren läßt sich sowohl auf aliphatische Olefine, wie Äthylen, Propylen, Butylen, Isobutylen, Octylen, Dodecylen oder Octodecylen, als auch auf araliphatische Olefine, wie Styrol, oder cyclische Olefine, wie Cyclohexen oder Cycloocten, anwenden. Auch Diolefine, wie Butadien, Isopren, Piperylen, 2, 3-Dimethylbutadien oder Hexadien-2, 5, können umgesetzt werden.
  • Als für die Herstellung von Ammoniumsalzen geeignete Basen seien beispielsweise genannt primäre Amine, wie Methyl-, Äthyl-, Propyl-, Butyl- oder Hexylamin, Anilin, Toluidine, Xylidine oder Aminopyridine; sekundäre Amine, wie Dimethylamin, Diäthylamin, Methyläthylamin, Dipropylamin, Äthylpropylamin, Diäthanolamin, Morpholin, Pyrrolidin und Piperidin. Diese und ähnliche Basen werden nach der Erfindung in Form ihrer Salze der Reaktion zugeführt, soweit man sie nicht als solche auch zur Erzeugung eines basischen Reaktionsmediums zusetzt.
  • Als Mineralsäuren kommen Phosphorsäure und Schwefelsäure, als Carbonsäuren aliphatische, aromatische, cyclische und heterocyclische Monocarbonsäuren und die entsprechenden Di- oder Polycarbonsäuren sowie deren Derivate, wie Oxy-, Keto-, Halogen-und Aminocarbonsäuren, in Betracht, deren ein- oder zweifach N-substituierte Ammoniumsalze wasserlöslich sind. Genannt seien z. B. Essig-, Propion-, Butter-, Isobutter-, Valeriansäure und deren höhere Homologe, Benzoesäure, Malonsäure, Bernsteinsäure, Adipinsäure, Phthalsäure, Citronensäure, Weinsäure oder Chloressigsäure u. a.
  • Als Katalysatoren verwendet man Metallcarbonyle in Gegenwart wäßriger Lösungen der gegebenenfalls substituierten Ammoniumsalze der Carbonsäuren in neutralem, saurem oder in einem zweckmäßig durch einen Überschuß an gleicher oder indifferenter tertiärer Base erzeugten schwach alkalischen Medium. Von den Metallcarbonylen ist Eisencarbonyl am besten geeignet.
  • Die für die Reaktion erforderlichen Ammoniumsalze erhält man durch Zusammengeben der entsprechenden Basen und Säuren vor oder während der Reaktion; je nach Wahl des Olefins und der Base entstehen bei der Reaktion Amine mit gleichen oder verschiedenen Alkylresten. Die Umsetzung wird im allgemeinen in wäßriger Lösung bei Temperaturen von mindestens 80°, zweckmäßig zwischen 80 und 1600 oder darüber, und bei erhöhtem Druck ausgeführt. Es empfiehlt sich, bei einem Druck von mindestens 10 at, zweckmäßig zwischen 50 und 350 at, zu arbeiten, doch verläuft die Umsetzung auch schon bei niedrigeren Drücken merklich und kann bei höheren Drücken sogar noch schneller verlaufen.
  • Der Zusatz von Lösungsmitteln, beispielsweise Alkoholen, ist besonders dann empfehlenswert, wenn dadurch eine bessere Löslichkeit oder Verteilung der verschiedenen Reaktionskomponenten untereinander bewirkt wird. Besonders vorteilhaft ist die Verwendung von Lösungsmitteln bei höheren Olefinen, da hierdurch die Reaktionsgeschwindigkeit wesentlich erhöht und ein glatter Reaktionsverlauf erzielt wird.
  • Eine manchmal zu beobachtende Nebenreaktion besteht darin, daß zwischen den im Reaktionsgemisch vorhandenen Aminen durch Wanderung von Alkylgruppen eine Umalkylierung stattfinden kann; so finden sich beispielsweise nach der Umsetzung von Diäthylammoniumacetat mit Äthylen und Kohlenoxyd im Reaktionsprodukt neben dem erwarteten Diäthylpropylammoniumacetat auch Triäthylammoniumacetat und Äthyldipropylammoniumacetat.
  • Außerdem kann aus dem Olefin, Wasser und Kohlenoxyd eine Bildung des um ein Kohlenstoffatom reicheren Alkohols erfolgen.
  • Das Verfahren kann sowohl diskontinuierlich als auch kontinuierlich, z. B. nach dem Riesel- oder noch besser nach dem Sumpfverfahren, gestaltet werden.
  • Beim Rieselverfahren läßt man die Reaktionsteilnehmer zusammen mit dem Metallcarbonyl über Füllkörper rieseln, zweckmäßig unter Umpumpen der unter den Reaktionsbedingungen flüssigen Reaktionskomponenten.
  • Beim Sumpfverfahren ist der Katalysator gelöst oder wird durch laufendes Umpumpen des Gefäßinhaltes unter Anwendung der Injektorwirkung in feinster Form im Reaktionsgemisch dispergiert.
  • Sowohl beim Sumpf- als auch beim Rieselverfahren können die Reaktionsteilnehmer im Gleich- oder Gegenstrom dem Reaktionsgefäß zugeführt werden und ebenso die gasförmigen Reaktionsteilnehmer als Kreislaufgas immer wieder der Reaktion zugeführt werden, wobei das gebildete Kohlendioxyd laufend, z. B. mittels einer Druckwasserwäsche, herausgenommen werden kann.
  • Wenn bei der kontinuierlichen Arbeitsweise stets eine genügende Kohlenoxydkonzentration aufrechterhalten und das gebildete Kohlendioxyd laufend entfernt wird, unterbleibt praktisch der störende Abbau der als Katalysatoren wirksamen Metallcarbonyle zu Metallcarbonaten .
  • Beispiel I Eine Mischung von 240 g n-Propylamin und 800 g fein zerkleinertem Eis neutralisiert man mit Propionsäure und füllt das Gemisch mit I50 g Eisencarbonyl in einen 5-1-Rührautoklav. Nach dem Spülen des Autoklavs mit Stickstoff und Aufpressen von I50 at eines Gemisches aus I Teil Äthylen und 3 Teilen Kohlenoxyd wird der Autoklav unter Rühren auf I300 aufgeheizt und der sich dabei einstellende Druck von 200 at durch laufendes Nachpressen des obigen Gemisches so lange konstant gehalten, bis keine Gasaufnahme mehr stattfindet. Nach Erkalten und Entspannen des Autoklavs wird aus dem Reaktionsprodukt das Eisencarbonyl abgetrennt. Das Reaktionsprodukt (pH = 6) enthält neben der eingesetzten Propionsäure o,56 Mol neugebildete Ameisensäure. Durch Zugaben von Natronlauge werden die im Reaktionsprodukt als Salze gebundenen Amine in Freiheit gesetzt und mit Wasser abdestilliert. Das Destillat wird mit Kaliumhydroxyd entwässert und fraktioniert. Man erhält 80 g Dipropylamin (Kp. Io7 bis 1100) und 290 g Tripropylamin (Kp. 154 bis 1570).
  • Beispiel 2 In der im Beispiel I beschriebenen Weise setzt man das mit Eisessig neutralisierte Gemisch von 300 g Diäthylamin und 850 g Wasser in einem 5-l-Rührautoklav mit I50 g Eisencarbonyl und einem Gasgemisch aus I Teil Äthylen und 3 Teilen Kohlenoxyd um. Das Reaktionsprodukt enthält neben I30 g unverbrauchtem Diäthylamin und IIO g Triäthylamin 62 g Diäthylpropylamin (Kp. 112 bis II4°).
  • Beispiel 3 Wie im Beispiel I werden in einem 5-l-Rührautoklav 300 g Pyrrolidin, 310 g Propionsäure, 850 g Wasser und I50 g Eisencarbonyl mit einem Gasgemisch aus I Teil Äthylen und 3 Teilen Kohlenoxyd behandelt.
  • Das Reaktionsprodukt wird nach Abtrennen des Eisencarbonyls schwach schwefelsauer gemacht und im Vakuum einer Wasserstrahlpumpe destilliert. In einer gut gekühlten Vorlage erhält man 125 g n-Propanol und I6,4 g Propionsäurepropylester. Anschließend wird das Reaktionsprodukt nach Zugabe von Natronlauge wie im Beispiel I aufgearbeitet und liefert 340 g N-Propylpyrrolidin (Kp. 129 bis 1310), entsprechend einer Ausbeute von 7I,3°/0.
  • Beispiel 4 Eine sauer reagierende Mischung von 300 g Pyrrolidin, 400 g Eisessig, 500 g Wasser, 200 g Butanol und I50 g Eisencarbonyl wird bei I30° und 80 at mit einem Gemisch von I Teil Propylen und 3 Teilen Kohlenoxyd behandelt. Nach der Reaktion werden zunächst Alkohol und Säure abdestilliert, dann wird mit Natronlauge das Amin in Freiheit gesetzt, abdestilliert, mit Kaliumhydroxyd getrocknet und fraktioniert. Man erhält neben unverändertem Ausgangsmaterial I75 g N-Butylpyrrolidin (Kp. I53 bis I57°).
  • Beispiel 5 Eine Lösung von 300 g Pyrrolidin in 500 g Wasser neutralisiert man mit Phosphorsäure, setzt 200 g Äthanol und I50 g Eisencarbonyl zu und preßt bei II5" ein Gemisch von I Teil Propylen und 3 Teilen Kohlenoxyd auf, bis nichts mehr aufgenommen wird.
  • Das Umsetzungsgut wird in der im Beispiel 4 beschriebenen Weise aufgearbeitet. Man erhält neben unverändertem Ausgangsmaterial I53 g N-Butylpyrrolidin (Kp. I53 bis I57°).
  • Werden an Stelle von Pyrrolidin 300 g n-Butylamin verwendet, so erhält man in analoger Weise neben unverändertem Ausgangsmaterial 88 g Dibutylamin (Kp. I57 bis I60").

Claims (1)

  1. PATENTANSPRUCH: Verfahren zur Herstellung von sekundären und tertiären Aminen, dadurch gekennzeichnet, daß man auf ein- oder zweifach N-substituierte Ammoniumsalze von Phosphor- oder Schwefelsäure oder von Carbonsäuren mit mehr als einem Kohlenstoffatom, deren ein- oder zweifach N-substituierte Ammoniumsalze wasserlöslich sind, Olefine, Kohlenoxyd und Wasser in Gegenwart von Metallcarbonylen bzw. Metallcarbonylwasserstoffen oder deren Salzen als Katalysator bei erhöhter Temperatur und erhöhtem Druck einwirken läßt.
    Angezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 839 800.
DEB22714A 1952-11-01 1952-11-01 Verfahren zur Herstellung von sekundaeren und tertiaeren Aminen Expired DE931948C (de)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0039061A1 (de) * 1980-04-28 1981-11-04 Pennwalt Corporation Herstellung von Aminen aus Olefinen unter Benutzung gewisser Übergangsmetallkatalysatoren

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE839800C (de) *

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