JP2001002666A - Production of pyrrolidine compounds - Google Patents

Production of pyrrolidine compounds

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JP2001002666A
JP2001002666A JP2000083979A JP2000083979A JP2001002666A JP 2001002666 A JP2001002666 A JP 2001002666A JP 2000083979 A JP2000083979 A JP 2000083979A JP 2000083979 A JP2000083979 A JP 2000083979A JP 2001002666 A JP2001002666 A JP 2001002666A
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reaction
water
pyrrolidine
alkanediol
ammonia
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JP2000083979A
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Kazuhiro Nishijima
一裕 西嶋
Tatsumi Ichiki
達美 市来
Sadakatsu Suzuki
貞勝 鈴木
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Tonen Chemical Corp
Original Assignee
Tonen Sekiyu Kagaku KK
Tonen Chemical Corp
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  • Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To efficiently obtain a pyrrolidine compound useful as an intermediate or raw material for medicines or agrochemicals under the control of a side reaction by adding water to the reaction system on the reaction of a 1,4- alkanediol with ammonia or an alkylamine. SOLUTION: This method for producing a pyrrolidine compound comprises reacting (A) a 1,4-alkanediol (for example, 1,4-butanediol) with (B) ammonia or an alkylamine (for example, methylamine) in the presence of a catalyst (for example, alumina). Therein, water is added to the reaction system. The molar ratio of the component B/the component A is preferably 1 to 50, and the molar ratio of the water/the component A is preferably 0.3 to 25. The reaction is preferably a gas phase distribution system reaction using a solid acidic catalyst at a temperature of 200 to 500 deg.C at a pressure of 0.5 to 50 kg/cm2G. When water contained in the pyrrolidine compound is distilled off, tetrahydrofuran is preferably added to obtain the highly pure product.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、ピロリジン類の製
造方法に関し、特に、1,4−アルカンジオールとアン
モニア又はアルキルアミンを触媒の存在下に反応させて
ピロリジン類を製造する方法及びその精製方法に関す
る。
The present invention relates to a method for producing pyrrolidines, and more particularly to a method for producing pyrrolidines by reacting a 1,4-alkanediol with ammonia or an alkylamine in the presence of a catalyst and a method for purifying the same. About.

【0002】[0002]

【従来の技術】ピロリジン類は、医農薬中間原料として
有用な化合物であると共に、特にピロリジンは、脱水素
して得られるピロールを重合したポリピロールをコンデ
ンサーに用いたり、パイプラインの閉塞防止用インヒビ
ターとしてのポリアクリロイルピロリジンの原料等とし
て有用な化合物である。ピロリジンの一般的製造方法と
しては、テトラヒドロフラン(THF)などの環状エー
テルとアンモニアとを気相で反応する方法が多数開示さ
れている(特開平1−268681号公報、特開平3−
14570号公報等)。しかし、環状エーテルは、対応
する1,4−アルカンジオールに比べて一般的に高価で
あり、より安価な1,4−アルカンジオールを原料とし
たピロリジン類の製造方法が望まれている。
BACKGROUND OF THE INVENTION Pyrrolidines are useful compounds as intermediates for pharmaceuticals and agrochemicals. In particular, pyrrolidines are used as polypyrroles obtained by polymerizing pyrroles obtained by dehydrogenation in condensers and as inhibitors for preventing pipeline blockage. Are useful as raw materials for polyacryloylpyrrolidine. As a general method for producing pyrrolidine, many methods for reacting a cyclic ether such as tetrahydrofuran (THF) with ammonia in the gas phase have been disclosed (JP-A-1-268681, JP-A-3-26881).
No. 14570). However, cyclic ethers are generally more expensive than the corresponding 1,4-alkanediols, and there is a need for a method for producing pyrrolidines using less expensive 1,4-alkanediols as raw materials.

【0003】1,4−アルカンジオールとアンモニアと
を気相で反応させてピロリジン類を得る方法としては、
アルミナ等の固体酸触媒の存在下に反応させる方法があ
るが、反応温度が高温になると副反応が起こりやすい。
特に、1,4−アルカンジオールとして1,4−ブタン
ジオールを用いた場合は、1,4−ブタンジオールがブ
タジエンと水に分解したり、一旦生成したピロリジン
が、生成するテトラヒドロフランと反応してピロリジノ
ブテン類が容易に生成する。さらに、ピロリジノブテン
類は、ピロリジンと反応して1,4−ジ−(1−ピリジ
ニル)−ブタンを生成するか、熱分解してブタジエンと
2,5−ジヒドロピロールを生成する。2,5−ジヒド
ロピロールとピロリジンの沸点差は、4℃程度しかな
く、蒸留分離に高段数が必要となるため、高純度のピロ
リジンを得るためには、2,5−ジヒドロピロールの生
成量が少ない方が望ましく、また同時に副生するブタジ
エンは容易にコーキングして触媒寿命を縮めることとな
り、副生反応を抑えることが重要である。
As a method for reacting 1,4-alkanediol with ammonia in the gas phase to obtain pyrrolidines,
There is a method in which the reaction is carried out in the presence of a solid acid catalyst such as alumina. However, when the reaction temperature is high, side reactions tend to occur.
In particular, when 1,4-butanediol is used as 1,4-alkanediol, 1,4-butanediol is decomposed into butadiene and water, or pyrrolidine once formed reacts with tetrahydrofuran to form pyrrolidinobutene. Kind easily formed. In addition, pyrrolidinobutenes react with pyrrolidine to produce 1,4-di- (1-pyridinyl) -butane or thermally decompose to produce butadiene and 2,5-dihydropyrrole. The boiling point difference between 2,5-dihydropyrrole and pyrrolidine is only about 4 ° C., and a high number of stages is required for distillation separation. It is desirable that the amount is small, and at the same time, butadiene which is a by-product is easily coked to shorten the catalyst life, and it is important to suppress the by-product reaction.

【0004】また、1,4−ブタンジオールが脱水され
てテトラヒドロフランとなり、テトラヒドロフランとア
ンモニアが反応することにより得られるピロリジン生成
反応では、必ず水が副生する。得られたピロリジンは、
精密蒸留によりピロリジンの純度が水分を除いて99.
8%程度のものが得られるが、ピロリジンは1〜2%の
水と共沸するため、水を十分に除去出来ないという問題
点があった。
[0004] Further, 1,4-butanediol is dehydrated to tetrahydrofuran, and water is always produced as a by-product in a pyrrolidine-forming reaction obtained by reacting tetrahydrofuran with ammonia. The resulting pyrrolidine is
The purity of pyrrolidine by precision distillation is 99.
Although about 8% can be obtained, pyrrolidine azeotropes with 1 to 2% of water, so there is a problem that water cannot be sufficiently removed.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、1,
4−アルカンジオールとアンモニア又はアルキルアミン
とを反応させてピロリジン類を得る方法において、副生
反応、特に得られたピロリジン類とテトラヒドロフラン
類からのピロリジノブテン類及び1,4−ジ−(1−ピ
リジニル)−ブタン類の副生反応を抑えることにより、
ピロリジン類の収率の向上、副生物の低減、触媒寿命を
向上させる方法及び含水ピロリジンから水分を除去する
高純度ピロリジンの製造方法を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION The object of the present invention is to
In a method for obtaining pyrrolidines by reacting 4-alkanediol with ammonia or an alkylamine, a by-product reaction, in particular, pyrrolidinobutenes from the obtained pyrrolidines and tetrahydrofurans and 1,4-di- (1-pyridinyl) -By suppressing the by-product reaction of butanes,
It is an object of the present invention to provide a method for improving the yield of pyrrolidines, reducing by-products, and improving catalyst life, and a method for producing high-purity pyrrolidine for removing water from hydrous pyrrolidine.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題
を解決するために鋭意研究の結果、1,4−アルカンジ
オールとアンモニア又はアルキルアミンとを反応させる
反応系に水を添加することにより、ピロリジン類からピ
ロリジノブテン類及び1,4−ジ−(1−ピリジニル)
−ブタン類が生成する副反応を抑制することができるこ
とを見出し、さらに水分が含まれたピロリジンにテトラ
ヒドロフランを添加し共沸蒸留を行うことにより水分含
量を大きく減少させることができることを見出し、本発
明を完成した。
Means for Solving the Problems The present inventors have conducted intensive studies to solve the above-mentioned problems, and as a result, have found that water is added to a reaction system for reacting a 1,4-alkanediol with ammonia or an alkylamine. From pyrrolidines to pyrrolidinobutenes and 1,4-di- (1-pyridinyl)
The present invention has found that it is possible to suppress the side reaction that generates -butanes, and furthermore, it is possible to greatly reduce the water content by adding tetrahydrofuran to water-containing pyrrolidine and performing azeotropic distillation. Was completed.

【0007】すなわち、本発明は、1,4−アルカンジ
オールとアンモニア又はアルキルアミンを触媒の存在下
で反応を行う際に、反応系に水を添加させて行うことを
特徴とするピロリジン類の製造方法である。
That is, the present invention provides a method for producing pyrrolidines, which comprises reacting a 1,4-alkanediol with ammonia or an alkylamine in the presence of a catalyst by adding water to the reaction system. Is the way.

【0008】また、本発明は、添加する水の量が1,4
−アルカンジオールに対しモル比で0.3〜25である
上記のピロリジン類の製造方法である。
In the present invention, the amount of water to be added is 1,4.
-The method for producing a pyrrolidine as described above, wherein the molar ratio to the alkanediol is 0.3 to 25.

【0009】また、本発明は、ピロリジン中に含まれる
水分を蒸留塔を用いて蒸留分離する際に、テトラヒドロ
フランを加えることにより、塔頂よりテトラヒドロフラ
ン−水の共沸混合物を抜き出し、塔底より高純度ピロリ
ジンを得ることを特徴とするピロリジンの製造方法であ
る。
In the present invention, when water contained in pyrrolidine is separated by distillation using a distillation column, tetrahydrofuran is added to draw out an azeotropic mixture of tetrahydrofuran-water from the top of the column and to remove the azeotropic mixture from the bottom of the column. A method for producing pyrrolidine, characterized in that pyrrolidine having a purity is obtained.

【0010】また、本発明は、上記1,4−アルカンジ
オールとアンモニア又はアルキルアミンを触媒の存在下
で反応させて得られるピロリジン中の水分を蒸留塔を用
いて蒸留分離する際に、テトラヒドロフランを加えるこ
とにより、塔頂よりテトラヒドロフラン−水の共沸混合
物を抜き出し、塔底より高純度ピロリジンを得ることを
特徴とするピロリジンの製造方法である。
[0010] The present invention also provides a method for producing a pyrrolidine obtained by reacting the above-mentioned 1,4-alkanediol with ammonia or an alkylamine in the presence of a catalyst. This is a pyrrolidine production method characterized by extracting an azeotropic mixture of tetrahydrofuran-water from the top of the column and obtaining high-purity pyrrolidine from the bottom of the column.

【0011】また、本発明は、上記の共沸蒸留法の脱水
操作により得られたテトラヒドロフラン−水の共沸混合
物を再びピロリジン合成のための原料として用いるピロ
リジン類の製造方法である。
The present invention also relates to a method for producing pyrrolidines, wherein the azeotropic mixture of tetrahydrofuran-water obtained by the above-mentioned azeotropic distillation method is again used as a raw material for pyrrolidine synthesis.

【0012】[0012]

【発明の実施の形態】1.ピロリジンの製造 本発明で原料として用いる1,4−アルカンジオールと
しては、1,4−ブタンジオール(BDOと略記するこ
とがある)の4つの炭素原子上の水素原子が、それぞれ
独立に水素、アルキル基、アルキレン基、アリール基よ
り選ばれる置換基を有しているものを挙げることができ
る。具体的には、1,4−ブタンジオール、1,4−ペ
ンタンジオール、1,4−ヘキサンジオール、2,5−
ヘキサンジオール、4,4−ジメチル−2,5−ヘキサ
ンジオール等が挙げられる。これらの中で1,4−ブタ
ンジオールが好適に用いられる。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Production of Pyrrolidine As the 1,4-alkanediol used as a raw material in the present invention, hydrogen atoms on four carbon atoms of 1,4-butanediol (may be abbreviated as BDO) are each independently hydrogen, alkyl And those having a substituent selected from a group, an alkylene group and an aryl group. Specifically, 1,4-butanediol, 1,4-pentanediol, 1,4-hexanediol, 2,5-
Hexanediol, 4,4-dimethyl-2,5-hexanediol and the like can be mentioned. Among these, 1,4-butanediol is preferably used.

【0013】また、本発明で用いる他方の原料として
は、アンモニア又はアルキルアミンが用いられる。アル
キルアミンとしては、メチルアミン、エチルアミン、プ
ロピルアミン、ブチルアミン等の炭素数1〜4の一級の
低級アルキルアミンが使用される。
As the other raw material used in the present invention, ammonia or an alkylamine is used. As the alkylamine, a primary lower alkylamine having 1 to 4 carbon atoms such as methylamine, ethylamine, propylamine and butylamine is used.

【0014】本発明で用いられる触媒としては、本反応
に活性を示すものであればよく、特に限定されるもので
はなく、結晶性又は非結晶性金属酸化物およびそれらの
複合体が用いられる。例えば、ゼオライト、アルミナ、
シリカアルミナ、シリコアルミノホスフェート、酸化チ
タン、シリカ−酸化マグネシウム、シリカ−酸化ジルコ
ニウム、シリカ−酸化チタン、アルミナ−酸化チタン、
アルミナ−酸化ジルコニウム、酸化スズ、酸化ニオブ、
酸化銅、酸化亜鉛、酸化クロム、酸化バナジウム、酸化
鉄、酸化トリウム等が挙げられる。これらの中では、固
体酸性を示す結晶性又は非結晶性金属酸化物が好まし
く、特にアルミナ、シリカアルミナ、シリコアルミノホ
スフェート、ゼオライトが好ましい。また、これら金属
酸化物触媒の形状、表面積、細孔分布、組成等に制限が
なく、触媒の活性を向上させるために金属イオンでイオ
ン交換した触媒も使用可能である。
The catalyst used in the present invention is not particularly limited as long as it has an activity in the present reaction. A crystalline or non-crystalline metal oxide and a complex thereof are used. For example, zeolite, alumina,
Silica-alumina, silicoaluminophosphate, titanium oxide, silica-magnesium oxide, silica-zirconium oxide, silica-titanium oxide, alumina-titanium oxide,
Alumina-zirconium oxide, tin oxide, niobium oxide,
Examples include copper oxide, zinc oxide, chromium oxide, vanadium oxide, iron oxide, and thorium oxide. Of these, crystalline or non-crystalline metal oxides exhibiting solid acidity are preferred, and alumina, silica alumina, silicoaluminophosphate and zeolite are particularly preferred. The shape, surface area, pore distribution, composition and the like of these metal oxide catalysts are not limited, and catalysts ion-exchanged with metal ions for improving the activity of the catalyst can be used.

【0015】本発明の反応においては、上記1,4−ア
ルカンジオールとアンモニア又はアルキルアミンとを上
記した触媒の存在下に、水を反応系に添加して反応させ
る。その反応様式は、特に限定されず、バッチ式反応で
あっても流通式反応であってもよく、さらに液相反応で
あっても気相反応であってもよい。これらの中では、固
体酸性を示す触媒を用いた気相流通系反応が好ましい。
気相流通系で反応を行う場合には、固定床式、流動床式
のいずれの方式であってもよい。
In the reaction of the present invention, the 1,4-alkanediol is reacted with ammonia or an alkylamine by adding water to the reaction system in the presence of the above-mentioned catalyst. The reaction mode is not particularly limited, and may be a batch reaction or a flow reaction, and may be a liquid phase reaction or a gas phase reaction. Among these, a gas-phase flow system reaction using a catalyst exhibiting solid acidity is preferred.
When the reaction is carried out in a gas phase flow system, any of a fixed bed system and a fluidized bed system may be used.

【0016】本発明の反応において、反応温度は、20
0〜500℃が好ましく、特に280〜400℃が好ま
しい。反応温度が200℃未満では、反応の進行が遅
く、500℃を超えるとピロリジン類の選択性の低下お
よび触媒の失活が著しい。
In the reaction of the present invention, the reaction temperature is 20
The temperature is preferably from 0 to 500 ° C, particularly preferably from 280 to 400 ° C. When the reaction temperature is lower than 200 ° C., the progress of the reaction is slow. When the reaction temperature is higher than 500 ° C., the selectivity of pyrrolidines decreases and the deactivation of the catalyst is remarkable.

【0017】本発明の反応において、反応圧力は、特に
制限されず、減圧下であっても加圧下であってもよい。
気相流通系の加圧下で本発明の反応を行う場合は、反応
原料の分圧と生成物の分圧の合計が0.5〜50kg/
cmGで反応を実施するのが好ましく、特に1〜30
kg/cmGで反応させるのが好ましい。分圧の合計
が50kg/cmGを超えると、原料の1,4−アル
カンジオールが露点に達するため好ましくない。
In the reaction of the present invention, the reaction pressure is not particularly limited, and may be under reduced pressure or under increased pressure.
When the reaction of the present invention is carried out under the pressure of a gas phase flow system, the total of the partial pressure of the reaction raw material and the partial pressure of the product is 0.5 to 50 kg /
It is preferred to carry out the reaction at cm 2 G, in particular 1-30
The reaction is preferably performed at kg / cm 2 G. If the sum of the partial pressures exceeds 50 kg / cm 2 G, the raw material 1,4-alkanediol reaches the dew point, which is not preferable.

【0018】本発明の反応において、アンモニア又はア
ルキルアミン/1,4−アルカンジオールのモル比は、
1〜50が好ましく、特に2〜20が好ましい。モル比
が1未満であると、ピロリジン類の選択性が低くなり、
50を超えると生産性が低下し、かつ回収するアンモニ
ア又はアルキルアミン量が多くなり工業的にも望ましく
ない。
In the reaction of the present invention, the molar ratio of ammonia or alkylamine / 1,4-alkanediol is
1-50 are preferable, and 2-20 are especially preferable. When the molar ratio is less than 1, the selectivity of pyrrolidines decreases,
If it exceeds 50, the productivity will decrease and the amount of ammonia or alkylamine to be recovered will increase, which is not desirable industrially.

【0019】本発明の反応において、反応系に添加する
水の量は、水モル量/原料の1,4−アルカンジオール
モル量比が0.3〜25が好ましく、特に0.5〜15
が好ましい。水のモル量比が1,4−アルカンジオール
に対して0.3未満であるとピロリジン類の選択性が低
下し、25を超えると空時収率が低下するため好ましく
ない。なお、水は上記の水の量に相当する量であれば、
水蒸気の状態で反応系に添加することもできる。また、
アンモニア水など水溶液として供給してもよい。
In the reaction of the present invention, the amount of water to be added to the reaction system is preferably such that the molar ratio of water to 1,4-alkanediol of the raw material is 0.3 to 25, particularly 0.5 to 15%.
Is preferred. When the molar ratio of water is less than 0.3 with respect to 1,4-alkanediol, the selectivity for pyrrolidines decreases, and when it exceeds 25, the space-time yield decreases, which is not preferable. In addition, if the amount of water is equivalent to the amount of water,
It can be added to the reaction system in the state of steam. Also,
It may be supplied as an aqueous solution such as aqueous ammonia.

【0020】本発明の反応を気相流通系で行う場合は、
反応時間に相当する空間速度(標準状態における供給ガ
ス全量(リットル)/触媒量(リットル)/時間)は、
100〜7000hr−1が好ましく、特に200〜4
500hr−1が好ましい。空間速度が100hr−1
未満であると、生産性が低く、7000hr−1を超え
るとBDO転化率が小さくなるため好ましくない。
When the reaction of the present invention is carried out in a gas phase flow system,
The space velocity corresponding to the reaction time (total amount of supplied gas (liter) / catalyst amount (liter) / hour under standard conditions) is:
100-7000 hr -1 is preferable, and especially 200-4
500 hr- 1 is preferred. Space velocity is 100 hr -1
If it is less than 7, the productivity is low, and if it exceeds 7,000 hr -1 , the BDO conversion rate is undesirably small.

【0021】上記のような原料組成、反応条件で、1,
4−アルカンジオールとアンモニア又はアルキルアミン
を反応させると、1,4−アルカンジオールの転化率は
高く、得られたピロリジン類と共生して存在するTHF
類との反応によるピロリジノブテン類の副生、さらにピ
ロリジノブテンとピロリジン類の反応による1,4−ジ
−(1−ピロリジニル)−ブタン等の重質留分の副生を
抑え、さらにピロリジン類の脱水素による2,5−ジヒ
ドロピロールの副生及び分解によるブタジエンの副生等
の副反応を抑えることができ、ピロリジン類を高生産率
で製造できる。また、本発明において副生成物としてT
HF類が生成するが、THF類は反応器出口にて分離回
収し、反応原料としてリサイクルすることができる。
With the above raw material composition and reaction conditions, 1,
When a 4-alkanediol is reacted with ammonia or an alkylamine, the conversion of the 1,4-alkanediol is high, and THF which coexists with the obtained pyrrolidines is used.
By-products of pyrrolidinobutenes by the reaction with pyrrolizinobutenes, and by-products of heavy fractions such as 1,4-di- (1-pyrrolidinyl) -butane due to the reaction between pyrrolidinobutenes and pyrrolidines, and further dehydrogenation of pyrrolidines Can suppress side reactions such as by-products of 2,5-dihydropyrrole and by-products of butadiene due to decomposition, and can produce pyrrolidines at a high production rate. In the present invention, as a by-product, T
Although HFs are produced, THFs can be separated and recovered at the reactor outlet and recycled as a reaction raw material.

【0022】2.ピロリジンの精製 上記反応で得られたピロリジン含有反応生成物は、蒸留
によって精製されるが、ピロリジンは1〜2%の水と共
沸するため、通常の蒸留によっては水を十分に除去する
ことはできない。本発明の精製方法は、ピロリジンの沸
点(88℃)以下で水と共沸する第3成分として沸点6
6℃のテトラヒドロフラン(THF)を含水ピロリジン
に添加し、塔頂から共沸混合物として水とTHFを抜き
出し、塔底から高純度ピロリジンを得る方法である。
2. Purification of pyrrolidine The pyrrolidine-containing reaction product obtained in the above reaction is purified by distillation. However, since pyrrolidine azeotropes with 1 to 2% of water, it is difficult to remove water sufficiently by ordinary distillation. Can not. The purification method of the present invention comprises a third component having a boiling point of 6 or less as an azeotrope with water at a boiling point (88 ° C.) or lower of pyrrolidine.
In this method, tetrahydrofuran (THF) at 6 ° C. is added to hydrous pyrrolidine, water and THF are extracted as an azeotropic mixture from the top of the tower, and high-purity pyrrolidine is obtained from the bottom of the tower.

【0023】具体的には、上記反応で得られた含水ピロ
リジンを、第1段の蒸留工程で、約2%の水分を含んだ
共沸混合物に近い程度まで蒸留精製しておき、これにピ
ロリジン中の水分に対して約10〜200倍(重量)、
好ましくは10〜100倍(重量)、特に好ましくは2
0〜90倍(重量)に相当するTHFを添加し、第2段
の蒸留操作を行い、塔頂からTHF−水共沸組成物及び
THFを抜き出すことにより、水を除去し、塔底から水
分含量が0.5%以下の高純度ピロリジンを得ることが
できる。
Specifically, the hydrous pyrrolidine obtained in the above reaction is distilled and purified in the first distillation step to a degree close to an azeotrope containing about 2% of water, and the pyrrolidine is About 10 to 200 times (weight) with respect to the moisture in,
Preferably 10 to 100 times (weight), particularly preferably 2 times
THF equivalent to 0 to 90 times (weight) is added, the second stage distillation operation is performed, and the THF-water azeotropic composition and THF are extracted from the top of the column to remove water, and to remove water from the bottom of the column. High-purity pyrrolidine having a content of 0.5% or less can be obtained.

【0024】ここで、THFは、前述のようにアルカン
ジオールとアンモニア又はアルキルアミンとの反応の中
間体であるので、塔頂から抜き出した少量の水を含んだ
共沸混合物は、再び共沸蒸留用脱水剤として用いること
もできるが、ピロリジン合成反応原料にリサイクルする
ことができ、上記の製造方法と該共沸脱水方法を組み合
わせることにより、非常に経済的なピロリジン製造方法
とすることができる。
Since THF is an intermediate in the reaction between alkanediol and ammonia or alkylamine as described above, the azeotropic mixture containing a small amount of water extracted from the top of the column is again azeotropically distilled. Although it can be used as a dehydrating agent for use, it can be recycled to a pyrrolidine synthesis reaction raw material, and a very economical pyrrolidine production method can be obtained by combining the above production method and the azeotropic dehydration method.

【0025】[0025]

【実施例】以下に本発明について実施例を挙げてさらに
詳細に説明するが、本発明は実施例に特に限定されるも
のではない。なお、実施例における供給速度、収率、選
択率は次のようにして求めた。 (1)ブタンジオール(BDO)供給速度:25℃、常
圧における液体供給量(リットル)/触媒(リットル)
/時間で求めた。 (2)空間速度:25℃、常圧における供給ガス全量
(リットル)/触媒(リットル)/時間で求めた。 (3)BDO転化率:(1−単位時間当たりの反応管出
口未反応BDOモル数/単位時間当たりの反応管入口供
給原料中のBDOモル数)×100(%) (4)テトラヒドロフラン(THF)収率:(単位時間
当たりの反応管出口生成物中のTHFモル数/単位時間
当たりの反応管入口供給原料中のBDOモル数)×10
0(%) (5)ピロリジン(PD)収率:単位時間当たりの反応
管出口生成物中のPDモル数/単位時間当たりの反応管
入口供給原料中のBDOモル数)×100(%)
EXAMPLES The present invention will be described below in more detail with reference to examples, but the present invention is not particularly limited to the examples. In addition, the supply rate, yield, and selectivity in the examples were determined as follows. (1) Butanediol (BDO) supply rate: 25 ° C., liquid supply amount at normal pressure (liter) / catalyst (liter)
/ Hour. (2) Space velocity: Determined by the total amount of supplied gas (liter) / catalyst (liter) / hour at 25 ° C. and normal pressure. (3) BDO conversion: (1-moles of unreacted BDO at reaction tube outlet per unit time / moles of BDO in reaction tube inlet feed per unit time) × 100 (%) (4) Tetrahydrofuran (THF) Yield: (moles of THF in reaction tube exit product per unit time / moles of BDO in reaction tube entrance feed per unit time) × 10
0 (%) (5) Yield of pyrrolidine (PD): moles of PD in reaction tube outlet product per unit time / number of moles of BDO in reaction tube inlet feed per unit time) × 100 (%)

【0026】(6)2,5−ジヒドロピロール(DH
P)収率:単位時間当たりの反応管出口生成物中のDH
Pモル数/単位時間当たりの反応管入口供給原料中のB
DOモル数)×100(%) (7)ピロリジノブテン(PDB)収率:単位時間当た
りの反応管出口生成物中のPDBのモル数×2/単位時
間当たりの反応管入口供給原料中のBDOモル数)×1
00(%) (8)軽質生成物収率:単位時間当たりの反応管出口生
成物中のブタジエン、プロピレン等のモル数/単位時間
当たりの反応管入口供給原料中のBDOモル数)×10
0(%) (9)重質生成物収率:単位時間当たりの反応管出口生
成物中の1,4−ジ−(1−ピロリジニル)−ブタン等
のモル数/単位時間当たりの反応管入口供給原料中のB
DOモル数)×100(%) (10)ピロリジン(PD)選択率:単位時間当たりの
反応管出口生成物中のPDモル数/(1−単位時間当た
りの反応管出口未反応BDOモル数−単位時間当たりの
反応管出口生成物中のTHFモル数)×100(%) (11)ピロリジノブテン(PDB)選択率:単位時間
当たりの反応管出口生成物中のPDBモル数×2/(1
−単位時間当たりの反応管出口未反応BDOモル数−単
位時間当たりの反応管出口生成物中のTHFモル数)×
100(%)
(6) 2,5-dihydropyrrole (DH
P) Yield: DH in reaction tube outlet product per unit time
P moles / B in reactor tube feed per unit time
DO mole number) × 100 (%) (7) Pyrrolidinobene (PDB) yield: mole number of PDB in reaction tube outlet product per unit time × 2 / BDO mole in reaction tube inlet feed per unit time Number) × 1
00 (%) (8) Light product yield: number of moles of butadiene, propylene, etc. in the reaction tube outlet product per unit time / number of moles of BDO in the reaction tube inlet feed per unit time) × 10
0 (%) (9) Yield of heavy product: reaction tube outlet per unit time Number of moles of 1,4-di- (1-pyrrolidinyl) -butane etc. in product / reaction tube inlet per unit time B in feedstock
DO mole number) × 100 (%) (10) Pyrrolidine (PD) selectivity: PD mole number in reaction tube outlet product per unit time / (1—reactor tube outlet unreacted BDO mole per unit time− Number of moles of THF in reaction tube outlet product per unit time) × 100 (%) (11) Selectivity of pyrrolidinobutene (PDB): Number of moles of PDB in reaction tube outlet product per unit time × 2 / (1)
-Number of moles of unreacted BDO at the reaction tube outlet per unit time-Number of moles of THF in the product at the reaction tube outlet per unit time) x
100 (%)

【0027】実施例1 内径10mmのSUS−316製反応管にアルミナ触媒
(クライテリオン社製X−CY(1.6)押し出し成型
品)を破砕し、0.71〜1.41mmの範囲に篩い分
けたもの2mlを充填した。触媒層上部には、15〜2
0メッシュのけい砂を充填し、蒸発予熱帯とした。反応
管は外部に設置した環状電気炉を用いて加熱し、触媒層
及び蒸発予熱帯を所定の温度を保つように調節した。反
応管上部よりアンモニアガスを流通し、400℃にて1
時間保持した。その後、350℃にてアンモニア、BD
O、水を反応管上部より供給した。アンモニア、BD
O、水のモル比を5:1:1、空間速度3150hr
−1となるようにアンモニア、BDO、水の供給速度を
制御した。反応開始4〜5時間後の反応結果を表1に示
す。
Example 1 Alumina catalyst (X-CY (1.6) extruded product manufactured by Criterion) was crushed into a SUS-316 reaction tube having an inner diameter of 10 mm, and sieved to a range of 0.71 to 1.41 mm. 2 ml were filled. In the upper part of the catalyst layer, 15 to 2
It was filled with 0-mesh silica sand to obtain an evaporative pre-tropical zone. The reaction tube was heated using an annular electric furnace installed outside, and the catalyst layer and the pre-evaporation zone were adjusted to maintain a predetermined temperature. Ammonia gas flows from the upper part of the reaction tube,
Hold for hours. Thereafter, at 350 ° C., ammonia, BD
O and water were supplied from the upper part of the reaction tube. Ammonia, BD
O: water molar ratio 5: 1: 1, space velocity 3150hr
The supply rates of ammonia, BDO, and water were controlled to be -1 . Table 1 shows the reaction results 4 to 5 hours after the start of the reaction.

【0028】実施例2〜6 反応温度、アンモニア、BDO、水のモル比及び空間速
度を変えた以外は、実施例1と同様の方法で反応を行っ
た。その結果を表1に示す。
Examples 2 to 6 The reaction was carried out in the same manner as in Example 1 except that the reaction temperature, the molar ratio of ammonia, BDO, and water and the space velocity were changed. Table 1 shows the results.

【0029】実施例7 触媒として、シリカアルミナ(水澤化学社製ネオビード
SA)を用い、実施例1と同様の反応器を用い反応を行
った。その結果を表1に示す。
Example 7 A reaction was carried out in the same reactor as in Example 1 using silica alumina (Neobead SA manufactured by Mizusawa Chemical Co., Ltd.) as a catalyst. Table 1 shows the results.

【0030】実施例8 触媒として、シリコアルミノホスフェート(日揮ユニバ
ーサル社製SAPO−11)を用い、実施例1と同様の
反応器を用い反応を行った。その結果を表1に示す。
Example 8 A reaction was carried out in the same reactor as in Example 1 using silicoaluminophosphate (SAPO-11 manufactured by JGC Universal Co., Ltd.) as a catalyst. Table 1 shows the results.

【0031】実施例9 触媒として、ゼオライト(エヌ・イー・ケムキャット社
製ゼオライトβ)を用い、実施例1と同様の反応器を用
い反応を行った。その結果を表1に示す。
Example 9 A reaction was carried out in the same reactor as in Example 1, using zeolite (Zeolite β manufactured by NE Chemcat) as a catalyst. Table 1 shows the results.

【0032】実施例10 実施例6と同一条件にて、反応を120時間連続して行
った。120時間経過後のBDO転化率は100%、P
D収率は87.1%、THF収率3.4%であり、反応
開始後初期と比較し殆ど変化しなかった。
Example 10 Under the same conditions as in Example 6, the reaction was continuously carried out for 120 hours. After 120 hours, the BDO conversion is 100%, P
The D yield was 87.1% and the THF yield was 3.4%, and hardly changed compared to the initial stage after the start of the reaction.

【0033】[0033]

【表1】 [Table 1]

【0034】比較例1 水の代わりに窒素をBDOと等モルの割合で供給した以
外は、実施例1と同様の方法で反応を行った。その結果
を表2に示す。
Comparative Example 1 A reaction was carried out in the same manner as in Example 1 except that nitrogen was supplied in an equimolar ratio to BDO instead of water. Table 2 shows the results.

【0035】比較例2〜9 水を供給しないで、表1に示す触媒及び反応条件を採用
する以外は、実施例1と同様の方法で反応を行った。そ
の結果を表2に示す。
Comparative Examples 2 to 9 The reaction was carried out in the same manner as in Example 1 except that no water was supplied and the catalysts and reaction conditions shown in Table 1 were employed. Table 2 shows the results.

【0036】[0036]

【表2】 [Table 2]

【0037】表1及び表2から明らかなように、実施例
1と比較例1は、同一接触時間、同一BDO供給速度で
窒素希釈と水添加の効果を比較したものである。水添加
の方がTHF収率は増加するものの、PD収率が増加
し、PD選択率も大きく向上している。比較例1と2を
比べると、窒素希釈した分接触時間が短くなってTHF
収率は多少増加するものの、PD選択率はほとんど変化
しない。また、実施例1と比較例2は同一BDO供給速
度で水添加の効果を比較したものである。水添加した
分、接触時間が短くなっているにもかかわらず、PD選
択率及びPD収率は、増加しており、水添加がPD生産
性の向上に有効であることが示される。実施例2〜6と
比較例3〜6は、低THF収率条件にて水添加の効果を
比較したものである。低THF収率条件にても、主に軽
質/重質副生物の生成が抑制され高いPD収率が得られ
る。実施例7〜9と比較例7〜9は、アルミナ以外の触
媒について水添加効果を比較したものであり、これらの
触媒を用いても水添加は有効であることがわかる。
As is clear from Tables 1 and 2, Example 1 and Comparative Example 1 compare the effects of nitrogen dilution and water addition at the same contact time and the same BDO supply rate. Although the addition of water increases the THF yield, the PD yield increases, and the PD selectivity is greatly improved. Comparing Comparative Examples 1 and 2, the contact time was shortened by the nitrogen dilution, and
Although the yield is slightly increased, the PD selectivity hardly changes. Example 1 and Comparative Example 2 compare the effect of water addition at the same BDO supply rate. Although the contact time is shortened by the addition of water, the PD selectivity and the PD yield increase, indicating that the water addition is effective for improving PD productivity. Examples 2 to 6 and Comparative Examples 3 to 6 compare the effects of water addition under low THF yield conditions. Even under low THF yield conditions, the production of light / heavy by-products is mainly suppressed, and a high PD yield is obtained. Examples 7 to 9 and Comparative Examples 7 to 9 compare the effect of adding water on catalysts other than alumina, and it can be seen that adding these catalysts is effective for adding water.

【0038】実施例11 ピロリジン100重量部及び水2重量部からなる含水ピ
ロリジン溶液にテトラヒドロフラン80重量部を加え、
7段スニーダー分留器を取り付けた蒸留装置を用いて蒸
留した。65℃のおいて、THF−水共沸混合物が約7
5重量部得られ、その組成は、ピロリジン/水/THF
=0/1.7/73(重量部)であった。次に、66℃
において、THF−水混合物約31重量部が得られ、そ
の組成は、ピロリジン/水/THF=23.5/0.2
/7(重量部)であった。最後に釜残として約77重量
部のピロリジンが得られ、その組成は、ピロリジン/水
/THF=76.5/0.1/0.0であった。釜残の
水分をカールフィッシャー法により分析した結果、0.
39%であり、極めて低水分量のピロリジンであること
がわかった。
Example 11 To a hydrous pyrrolidine solution comprising 100 parts by weight of pyrrolidine and 2 parts by weight of water, 80 parts by weight of tetrahydrofuran was added.
Distillation was performed using a distillation apparatus equipped with a 7-stage Sneader fractionator. At 65 ° C., the THF-water azeotrope is about 7
5 parts by weight, whose composition is pyrrolidine / water / THF
= 0 / 1.7 / 73 (parts by weight). Next, 66 ° C
Yields about 31 parts by weight of a THF-water mixture, the composition of which is pyrrolidine / water / THF = 23.5 / 0.2
/ 7 (parts by weight). Finally, about 77 parts by weight of pyrrolidine was obtained as a bottom, and the composition was pyrrolidine / water / THF = 76.5 / 0.1 / 0.0. As a result of analyzing the water content of the residue by the Karl Fischer method, it was found that the water content of the residue was 0.
It was found to be 39%, a very low water content pyrrolidine.

【0039】比較例10 実施例11の蒸留において、THFを加えなかった以外
は実施例11と同様の蒸留操作を行った。まず、88℃
近辺で、ピロリジン−水共沸混合物51重量部が得ら
れ、その組成は、ピロリジン/水=50/1(重量部)
であった。釜残として51重量部が得られ、釜残の組成
は、ピロリジン/水=50/1であった。どの留分にも
水分が約2%含まれ、蒸留により脱水はできなかった。
Comparative Example 10 The same distillation operation as in Example 11 was carried out except that THF was not added in the distillation of Example 11. First, 88 ° C
In the vicinity, 51 parts by weight of a pyrrolidine-water azeotrope are obtained, the composition of which is pyrrolidine / water = 50/1 (parts by weight)
Met. 51 parts by weight of the bottom was obtained, and the composition of the bottom was pyrrolidine / water = 50/1. Each fraction contained about 2% water and could not be dewatered by distillation.

【0040】[0040]

【発明の効果】本発明の1,4−アルカンジオールとア
ンモニア又はアルキルアミンとを触媒の存在下に反応さ
せてピロリジン類を製造する際に、水を存在させる方法
は、副生反応、特に得られたピロリジン類とテトラヒド
ロフラン類からのピロリジノブテン類及び1,4−ジ−
(1−ピリジニル)−ブタン類や2,5−ジヒドロピロ
ールの副生反応を抑えることにより、ピロリジン類の収
率の向上、副生物の低減、触媒寿命の向上を図ることが
できる。また、含水ピロリジンに上記反応の中間体であ
るテトラヒドロフランを加えて共沸蒸留することによ
り、高純度のピロリジンを得ることができる。
The process for producing pyrrolidines by reacting a 1,4-alkanediol with ammonia or an alkylamine in the presence of a catalyst according to the present invention in the presence of water can be carried out by a by-product reaction. And pyrrolidinobutenes derived from pyrrolidines and tetrahydrofurans
By suppressing the by-product reaction of (1-pyridinyl) -butane and 2,5-dihydropyrrole, it is possible to improve the yield of pyrrolidines, reduce by-products, and improve the catalyst life. Further, by adding azeotropic distillation to tetrahydrofuran, which is an intermediate of the above reaction, to hydrous pyrrolidine, high-purity pyrrolidine can be obtained.

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 1,4−アルカンジオールとアンモニア
又はアルキルアミンを触媒の存在下で反応を行う際に、
反応系に水を添加させて行うことを特徴とするピロリジ
ン類の製造方法。
1. A reaction between a 1,4-alkanediol and ammonia or an alkylamine in the presence of a catalyst,
A method for producing pyrrolidines, wherein water is added to a reaction system.
【請求項2】 添加する水の量が1,4−アルカンジオ
ールに対しモル比で0.3〜25である請求項1に記載
のピロリジン類の製造方法。
2. The process for producing pyrrolidines according to claim 1, wherein the amount of water to be added is 0.3 to 25 in a molar ratio to 1,4-alkanediol.
【請求項3】 ピロリジン中に含まれる水分を蒸留塔を
用いて蒸留分離する際に、テトラヒドロフランを加える
ことにより、塔頂よりテトラヒドロフラン−水の共沸混
合物を抜き出し、塔底より高純度ピロリジンを得ること
を特徴とするピロリジンの製造方法。
3. When distilling off water contained in pyrrolidine by distillation using a distillation column, an azeotropic mixture of tetrahydrofuran-water is extracted from the top of the column by adding tetrahydrofuran to obtain high-purity pyrrolidine from the bottom of the column. A method for producing pyrrolidine.
【請求項4】 請求項1又は2の方法で得られたピロリ
ジンから高純度ピロリジンを製造する請求項3記載のピ
ロリジンの製造方法。
4. The method for producing pyrrolidine according to claim 3, wherein high-purity pyrrolidine is produced from pyrrolidine obtained by the method according to claim 1 or 2.
【請求項5】 請求項3記載の脱水操作により得られた
テトラヒドロフラン−水の共沸混合物を再びピロリジン
合成のための原料として用いるピロリジンの製造方法。
5. A method for producing pyrrolidine, wherein the azeotropic mixture of tetrahydrofuran-water obtained by the dehydration operation according to claim 3 is used again as a raw material for pyrrolidine synthesis.
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