JP2001213850A - 脂肪族第3級アミンの製造方法 - Google Patents
脂肪族第3級アミンの製造方法Info
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Abstract
して有用な脂肪族第3級アミンを製造する方法の提供。 【解決手段】 脂肪族ニトリルを水素化触媒存在下で水
素を使用してアミン化させた後、ホルムアルデヒドでメ
チル化後、水素還元及び再メチル化を行い、得られた粗
脂肪族第3級アミンにアルカリ性物質を添加して加熱処
理した後、蒸留を行い、脂肪族第3級アミンを得ること
を特徴とする脂肪族第3級アミンの製造方法。
Description
はじめとする家庭用界面活性剤、石鹸、シャンプー、リ
ンスをはじめとするボディー用界面活性剤あるいは衣料
用界面活性剤の原料として有用な、脂肪族第3級アミン
の製造法に関する。
肪酸及び脂肪酸エステルを原料とした脂肪族ニトリルか
ら得られる脂肪族第3級アミンは、家庭用、工業用分野
において有用な原料であり、いろいろな界面活性剤原料
に使用されている。
肪酸及び脂肪酸エステルから脂肪族ニトリルを経て製造
する方法と脂肪酸から高級アルコールを経て製造する方
法が知られている。しかし、これらの方法で製造された
脂肪族第3級アミンは、長期間保存された場合、着色が
起こり、また四級塩などの誘導体にして長期保存した場
合、着色やにおい劣化が生じる等の問題があった。この
問題点を解決するための手段として、粗脂肪族第3級ア
ミンに吸着剤を接触させたり、無機性アルカリ物質の存
在下に吸着剤を接触させる方法(特開平4−26688
5)と、アルカリ物質を添加して蒸留を行う方法(特開
平11−116539)がある。しかしこれらの方法で
も、ニトリルから合成されたアミンを高温で保存又は誘
導体を合成した場合、アミン及び得られた誘導体に着色
や臭気劣化が生じる等の問題があった。
決するために検討を行った結果、ニトリルを経てアミン
化、メチル化を行った粗脂肪族第3級アミンに水素還元
処理及び再メチル化を行い、これにアルカリ性物質を添
加して加熱処理を行う工程を組み合わせると、長期間高
温で保存しても色調が良好で、このアミンを原料にして
合成された誘導体の色調も良好で、においの劣化が生じ
ない高品質脂肪族第3級アミンを得ることができた。即
ち、本発明は、脂肪族ニトリルを水素化触媒存在下で水
素を使用してアミン化させた後、ホルムアルデヒドでメ
チル化後、水素還元及び再メチル化を行い、得られた粗
脂肪族第3級アミンにアルカリ性物質を添加して加熱処
理した後、蒸留を行い、脂肪族第3級アミンを得ること
を特徴とする脂肪族第3級アミンの製造方法を提供する
ものである。
(I)又は工程(II)にて示されるどちらかを行ってア
ミンを得る。以下、この工程(I)及び(II)を詳細に
説明する。
の存在下で水素と反応させて脂肪族1級アミンを合成
し、この1級アミン1分子にホルムアルデヒド2分子を
反応させ脂肪族3級アミンを得る。本工程に使用する脂
肪族ニトリルは、炭素数6〜30であるのが好ましく、
より好ましくは8〜22の脂肪族ニトリルである。この
脂肪族ニトリルは、脂肪酸又は脂肪酸エステルを出発原
料として得られるものであるのが好ましい。この出発原
料は、動植物油脂及び動植物油脂から誘導されるもので
あり、具体的には、牛脂脂肪酸、ヤシ油脂肪酸、パーム
油脂肪酸、大豆油脂肪酸、豚脂脂肪酸、ヒマワリ油脂肪
酸、オリーブ油脂肪酸、サフラワー油脂肪酸、コーン油
脂肪酸及びこれらのエステルが挙げられる。工程(I)
の反応式は次の通りである。
素数5から29の脂肪族炭化水素基である。この脂肪族
炭化水素基は、酸素、窒素等のヘテロ原子を含有してい
ても良い。本工程においては、脂肪族ニトリル、アンモ
ニア、水素及び触媒をオートクレーブ内に密閉して反応
を行う。触媒としては、ニッケル、コバルト、銅、チタ
ン、ニオブ、白金、パラジウム、ルテニウム、ロジウ
ム、モリブデン、タングステンからなる群から選ばれる
化合物を含有する1種以上の触媒が用いられるが、特
に、ニッケル化合物を含有する、担体担時ニッケル系水
素化触媒が好ましく、例えばニッケル−ケイ藻土、ニッ
ケル−アルミナ、ニッケル−シリカアルミナからなる群
から選択された少なくとも一つが挙げられる。なかで
も、ニッケル−ケイ藻土が好ましい。触媒使用量は脂肪
族ニトリル100質量部に対して0.05〜3.0質量
部が適当であり、好ましくは0.1〜1.0質量部であ
る。水素圧力は、好ましくは0〜5MPaG、より好ま
しくは1〜4MPaGであり、反応温度は、好ましくは
80〜200℃、より好ましくは100〜180℃であ
る。反応時間は1〜5時間であるのが好ましい。得られ
たアミン中には、第1級アミンの他、第2級及び第3級
アミン、並びに未反応の脂肪族ニトリルが含まれるが、
得られたアミンの全質量に対して脂肪族第1級アミンは
94質量%以上であるのが好ましく、96質量%以上で
あるのがより好ましい。こうして得られた脂肪族1級ア
ミン1分子に2分子のホルムアルデヒドを使用してジメ
チル化を行う。ホルムアルデヒドを添加するしてジメチ
ル化を行う前に、助触媒を使用して触媒の活性を下げる
のが好ましい。このような助触媒としては、カプロン酸
やアジピン酸等の有機酸があげられる。助触媒は、その
まま使用することもできるし、メタノール等の溶剤に溶
解させて使用することもできる。助触媒の使用量は、得
られた脂肪族1級アミンに対して.0.01〜0.50
%の割合にするのが好ましく、より好ましくは0.05
〜0.10%である。ホルムアルデヒドの使用割合は、
アミンに対して好ましくは1当量以上、より好ましくは
1.05〜1.5当量がよい。ジメチル化反応条件を示
すと、反応温度は、好ましくは100〜250℃、より
好ましくは130〜200℃であり、水素圧力は、好ま
しくは0.05〜5MPaG、より好ましくは0.3〜
2MPaGである。メチル化終了後、着色及び臭気劣化
の原因である、不飽和脂肪族アミンを水素化触媒存在
下、好ましくは175〜210℃、より好ましくは18
0〜200℃の反応温度、好ましくは0.5〜1.0M
PaG、より好ましくは0.7〜1.0MPaGの水素
圧条件下で水素還元を行う。さらに還元により脱メタン
反応が起こり、3級アミンの一部が2級アミンに変換し
てしまうため、還元工程後に再メチル化工程を施し、生
成した2級アミンを3級アミンに転換する。再メチル化
の条件は、先のメチル化条件と同一であるのが好まし
い。粗脂肪族第3級アミンは、99%以上の収率で得ら
れるのが好ましい。また、得られる粗脂肪族第3級アミ
ンのヨウ素価は、1.0以下であるのが好ましく、0.
5以下であるのがより好ましく、さらに好ましくは0.
1以下である。ヨウ素価がこの範囲内にあると、色調が
良好で、臭いの劣化が生じないので好ましい。
素化触媒の存在下で水素と反応させて脂肪族第2級アミ
ン1分子を合成し、この第2級アミン1分子に1分子の
ホルムアルデヒドを反応させ脂肪族3級アミンを得る。
本工程に使用する脂肪族ニトリルは工程(I)と同一で
ある。反応式は次の通りである。
(I)と同一である。反応圧力は好ましくは0〜1MP
aG、より好ましくは0.05〜0.5MPaG、反応
温度は好ましくは80〜300℃、より好ましくは15
0〜250℃、反応時間は好ましくは2〜7時間であ
る。得られたアミン中には、第2級アミンの他、第1級
及び第3級アミン、並びに未反応の脂肪族ニトリルが含
まれるが、得られたアミンの全質量に対して脂肪族第2
級アミンは90質量%以上であるのが好ましく、93質
量%以上であるのがより好ましい。次に、得られた脂肪
族2級アミン1分子にホルムアルデヒド1分子を反応さ
せて脂肪族3級アミンを得る。メチル化条件の反応圧力
は、好ましくは0.05〜5MPaG、より好ましくは
0.1〜1MPaGである。それ以外の反応条件は工程
(I)と同一である。この後、工程(I)と同じ水素還
元及び再メチル化工程を行う。粗脂肪族第3級アミン
は、99%以上の収率で得られるのが好ましい。
肪族第3級アミンは、総炭素数8〜72、好ましくは1
0〜66の第3級アミンであり、例えば、N−メチルジ
デシルアミン、N,N−ジメチルデシルアミン、N,N
−ジメチルラウリルアミン、N−メチルジヘキサデシル
アミン、N−メチルジステアリルアミンなどが挙げられ
る。
は(II)にて得られたアミンにアルカリ物質を添加して
加熱処理した後、蒸留を行う。本発明に用いられるアル
カリ物質としては、アルカリ金属又はアルカリ土類金属
の塩であり、例えば水酸化ナトリウム、水酸化カリウ
ム、水酸化リチウム、水酸化カルシウム、炭酸ナトリウ
ム、炭酸水素ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸水素カリ
ウム等が挙げられる。このうち、水酸化ナトリウム、水
酸化カリウムが好ましい。アルカリ物質は、フレーク、
粉末、水溶液又はアルコール溶液等の形態で使用するこ
とができる。
対して0.01〜3質量%であるのが好ましく、0.5
〜2質量%がより好ましい。本発明においては、アルカ
リ物質を添加後、好ましくは0.1〜5時間、好ましく
は100〜200℃の温度で、より好ましくは120〜
160℃の温度で加熱処理をした後、0.01〜40T
orrの減圧下で50〜300℃の温度で蒸留を行う。
水素還元処理を行ったアミンを、アルカリ性物質存在下
で加熱処理を行うことにより、外観及び臭気が安定な脂
肪族第3級アミンを得ることができる。加熱処理後、吸
着剤をアミンに対して好ましくは0.1〜1.0%使用
してアルカリ性物質を濾別するのが好ましい。本発明の
製造方法において使用できる吸着剤としては、活性白
土、活性アルミナ、活性炭、ゼオライト、シリカ/アル
ミナ、珪藻土等、具体的には協和化学工業(株)から入
手できるキョーワード等が挙げられる。このうち、活性
白土、珪藻土が好ましい。
保存しても色調が良好な脂肪族第3級アミンを得ること
ができ、またこのアミンを原料にして反応させても、得
られる誘導体の色調及び品質は良好で安定している。ま
た、特開平11−116539記載のアミンの製法はエ
ステルやパラフィン分が多いのに対し、本発明の方法に
よればこれらの不純物が少なく、濁りが生じないという
利点を有する。
する。しかし、本発明はこれらの実施例に制限されるも
のではない。
0gとニッケルケイ藻土触媒2.0gを充填し、アンモ
ニアと水素をデシルニトリル液中に供給しながら、反応
圧力を4.0MPaG(ゲージ圧)に圧力を保持した。
撹拌下加熱に伴い、触媒の還元による水素圧力の減少が
見られたため、水素の圧力を補正しつつ、反応温度を1
50℃に昇温し、3時間還元反応させてアミン化反応を
行った。反応物の一部を取り出し分析を行ったところ、
第1級アミン96%及び第2級アミン4%からなるアミ
ン混合物650gが得られた。次に、助触媒としてアジ
ピン酸0.5gをメタノール5mLに溶かした溶液5m
Lを、第1級アミンに添加後、0.8MPaG(ゲージ
圧)に水素圧を保持しながら水素をオートクレーブ内に
導入し、撹拌下、加熱して温度が160℃になった時点
で47質量%のホルムアルデヒドを含むホルマリン40
0mLを9時間にわたって連続的に加えてメチル化反応
を行った。ホルマリンを加え終わった後、水素の流通を
止め、温度を190℃、水素圧を0.9MPaGに維持
して2時間攪拌しながら水素還元を行った。水素還元
後、メチル化工程と同一の温度及び圧力条件下で再度ホ
ルマリン7mLを5分間導入し、再メチル化を行った。
内容物の一部を取り出し、分析を行ったところ、第3級
アミン100%からなるアミン640gを得た。温度を
60℃まで冷却し、触媒を濾過により分離した。反応物
の分析を行ったところ、第3級アミン100%、ヨウ素
価0.5からなるアミン630gを得た。
して得た触媒を含む第3級アミンを、もう1バッチ行
い、得られた粗N,N−ジメチルデシルアミンを300
gずつ4つの500mLトッピングフラスコに入れた。
それぞれのフラスコに粗N,N−ジメチルデシルアミン
に対して、水酸化ナトリウム0.5質量%、1.0質量
%及び水酸化カリウム0.5重量%、1.0重量%を水
溶液の状態で添加した。これを蒸留装置に組み込み、窒
素をキャピラリーでバブリングしながら、微減圧(10
0Torr)で150℃、1時間加熱処理した。その
後、活性白土を用いて水酸化ナトリウムを濾別し、粗ア
ミンをボトム温度200℃、0.5〜2Torrで5時
間蒸留を行い、N,N−ジメチルデシルアミン260g
を得た。
℃で24時間保存して色調の変化を測定した。またこの
アミンを使用して合成した四級塩の臭気を評価した。結
果を表−1に示す。
施例1と同様にして粗N,N−ジメチルデシルアミンを
得た後、水酸化ナトリウムを1.0質量%水溶液の状態
で添加した。これを蒸留装置に組み込み、窒素をキャピ
ラリーでバブリングしながら、微減圧(100Tor
r)で150℃、1時間加熱処理した。その後、活性白
土を用いて水酸化ナトリウムを濾別し、蒸留を行い、実
施例1と同様に酸性カラーと120℃で24時間保存後
の色調の変化を測定した。結果を表−1に示す
にして粗N,N−ジメチルデシルアミンを得た後、実施
例1と同様に120℃で24時間保存後の色調の変化を
測定した。結果を表−1に示す。 比較例3 アルカリ物質を添加しない以外は比較例1と同様にして
粗N,N−ジメチルデシルアミンを得た後、実施例1と
同様に120℃で24時間保存後の色調の変化を測定し
た。結果を表−1に示す。尚、色調の変化は、ハーゼレ
単位式数法により測定した。
を原料に塩化メチルを用いて四級塩をそれぞれ合成し、
50℃、1ヶ月後の色調とにおいを調べた。においは下
記の評価基準に基づいて専門パネラー5人の官能評価に
より行った。
0gとニッケルケイ藻土触媒1.5gを充填し、水素圧
を0.2MPaGに維持しながら水素を循環させ、撹拌
加熱し、水素吸収が開始した時点より2.5時間、21
5℃を保持して水素を循環させながら撹拌を続けた。水
素吸収が無くなった後、温度と圧力保持して熟成15分
を行い、反応物の一部を取り出し分析を行ったところ、
第1級アミン3%、第2級アミン95%及び第3級アミ
ン2%からなるアミン混合物750gが得られた。次
に、圧力を0.3MPaGに変えて、撹拌下、温度が1
70℃になった時点で47重量%のホルムアルデヒドを
含むホルマリン180mLを2時間にわたって連続的に
加えてメチル化反応を行った。ホルマリンを加え終わっ
た後、水素の流通を止め温度180℃、水素圧0.8M
PaGに維持して2時間攪拌しながら水素還元を行っ
た。還元後、メチル化工程と同一の温度及び圧力条件下
で再度ホルマリン5mLを4分間かけて導入し、再メチ
ル化を行った。内容物の一部を取り出し、分析を行った
ところ、第3級アミン100%からなるアミン750g
を得た。
N,N−モノメチルジデシルアミンを300gずつ4つ
の500mLトッピングフラスコに入れた。それぞれの
フラスコに粗N,N−モノメチルジデシルアミンに対し
て、水酸化ナトリウム0.5重量%、1.0重量%及び
水酸化カリウム0.5重量%、1.0重量%を水溶液の
状態で添加した。これを蒸留装置に組み込み、窒素をキ
ャピラリーでバブリングしながら、微減圧(100To
rr)で150℃、1時間処理した。その後、活性白土
を用いて水酸化ナトリウムを濾別し、粗アミンを200
℃まで昇温させ、0.5〜2Torrで5時間蒸留を行
い、N,N−ジデシルメチルアミン260gを得た。
性カラーと120℃で24時間保存して色調の変化を測
定した。またこのアミンを使用して合成した四級塩の臭
気を評価した。結果を表−2に示す。
施例5と同様にして粗N,N−ジデシルメチルアミンを
得た後、水酸化ナトリウムを1.0質量%水溶液の状態
で添加した。これを蒸留装置に組み込み、窒素をキャピ
ラリーでバブリングしながら、微減圧(100Tor
r)で150℃、1時間加熱した。その後、活性白土を
用いて水酸化ナトリウムを濾別し、蒸留を行い、実施例
1と同様に酸性カラーと120℃で24時間保存後の色
調の変化を測定した。結果を表−2に示す。
粗N,N−ジデシルメチルアミンを得た後、実施例1と
同様に塩酸カラーと120℃で24時間保存後の色調の
変化を観察した。結果を表−2に示す。 比較例6 アルカリ物質を添加しない以外は比較例4と同様にして
粗N,N−ジメチルデシルアミンを得た後、実施例1と
同様に酸性カラーと120℃で24時間保存後の色調の
変化を測定した。結果を表−2に示す。
に塩化メチルを用いて四級塩をそれぞれ合成し、50
℃、1ヶ月後の色調とにおいを調べた。
Claims (4)
- 【請求項1】 脂肪族ニトリルを水素化触媒存在下で水
素を使用してアミン化させた後、ホルムアルデヒドでメ
チル化後、水素還元及び再メチル化を行い、得られた粗
脂肪族第3級アミンにアルカリ性物質を添加して加熱処
理した後、蒸留を行い、脂肪族第3級アミンを得ること
を特徴とする脂肪族第3級アミンの製造方法。 - 【請求項2】 アルカリ性物質が、アルカリ金属又はア
ルカリ土類金属の塩である、請求項1記載の脂肪族第3
級アミンの製造方法。 - 【請求項3】 アルカリ性物質の添加量が、脂肪族第3
級アミンに対して0.01〜3質量%である請求項1又は請
求項2記載の脂肪族第3級アミンの製造方法。 - 【請求項4】 アルカリ性物質を添加して加熱処理後、
吸着剤でアルカリ性物質を除去して蒸留を行う請求項1
〜3いずれか1項記載の脂肪族第3級アミンの製造方
法。
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---|---|---|---|
JP2000027042A JP4531905B2 (ja) | 2000-02-04 | 2000-02-04 | 脂肪族第3級アミンの製造方法 |
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