JP2002205975A - ニトリルの第1級アミンへの水素化法、ラネー触媒の製法、およびラネー触媒 - Google Patents
ニトリルの第1級アミンへの水素化法、ラネー触媒の製法、およびラネー触媒Info
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
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- C07D295/13—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 or doubly bound nitrogen atoms with the ring nitrogen atoms and the substituent nitrogen atoms attached to the same carbon chain, which is not interrupted by carbocyclic rings to an acyclic saturated chain
-
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-
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-
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- C07C209/44—Preparation of compounds containing amino groups bound to a carbon skeleton by reduction of carboxylic acids or esters thereof in presence of ammonia or amines, or by reduction of nitriles, carboxylic acid amides, imines or imino-ethers
- C07C209/48—Preparation of compounds containing amino groups bound to a carbon skeleton by reduction of carboxylic acids or esters thereof in presence of ammonia or amines, or by reduction of nitriles, carboxylic acid amides, imines or imino-ethers by reduction of nitriles
Abstract
トリルの解離のような2次反応を回避できる、ニトリル
の穏やかな水素化法を提供すること。 【解決手段】 アルミニウムと鉄、コバルトおよびニッ
ケルから成る群より選択される少なくとも1種の遷移金
属ならびに場合により、チタン、ジルコニウム、クロム
およびマンガンから成る群より選択される1種以上の別
の遷移金属とから成る合金をベースとする活性、α−A
l2O3−含有微孔性ラネー触媒上での、ニトリルの第
1級アミンへの水素化法。
Description
ー触媒上でのニトリルの第1級アミンへの水素化法、ラ
ネー触媒の製法およびラネー触媒に関する。
触媒上の液相中で水素化できることは公知である。
モニアの存在下で、ラネーコバルト触媒上の液相中でポ
リニトリルを半連続的に水素化する方法が記載されてい
る。
用せずにラネーコバルト触媒上でニトリルを連続的に水
素化する方法が記載され、該方法は触媒量の水酸化リチ
ウムおよび水の存在下に実施される。
2/gのBET表面積を有し、全孔体積に対するマクロ
孔の割合が0.01〜70体積%のラネー触媒が記載さ
れ、該触媒は、ラネー合金を高分子量ポリマーと混合
し、混合物を造形品へと成形し、組成物を最初に300
〜700℃で、次いで850〜1200℃で、酸素の存
在下に焼成し、焼成造形品を90〜100℃で6NのN
aOHで処理してアルミニウムを浸出させることにより
製造される。このようにして活性化された触媒を、洗浄
液のpHが9を下回るまで水で繰り返し連続して洗浄す
る。ラネー触媒は、特にニトリルのアミンへの水素化に
使用される。
ウムおよび周期表のVIII族に属する少なくとも1種
の遷移金属から成る合金をベースとするラネー型の、活
性化された、金属粉末不含のマクロ孔固定床金属触媒を
製造する方法が記載され、該方法は、(1)合金、成形
助剤、水および増孔剤から成る混練組成物を製造し、
(2)混練組成物を成形して造形品を形成し、(3)造
形品を焼成しおよび(4)焼成した造形品をアルカリ金
属酸化物で処理するという工程を含む。造形品をアルカ
リ金属水酸化物で処理した後、活性化した触媒を、洗浄
水のpHが7.5に低下するまで水で洗浄する。このよ
うにして得られた触媒は、80体積%以上のマクロ孔含
量を示す。この触媒をニトリルの第1級アミンへの水素
化のために使用する。
またはステアリン酸を使用する方法もDE−A−444
6907に記載されている。
表面に酸性および/塩基性の特徴を有する酸化アルミニ
ウムおよび水酸化アルミニウム、例えばAl(O
H)3,AlOOHまたはγ−Al2O3を有し、これ
がニトリルの水素化において2次反応を誘導する点であ
る。このような2次反応の例は、ニトリルまたはアミン
−イミン縮合体の解離である。特にホルムアルデヒドお
よびヒドロシアン酸の求核中心への添加によって得られ
るエキステンダーニトリルまたはアクリロニトリルの求
核中心への添加によって得られるミカエルニトリルの場
合、これらのニトリルが不安定で出発物質へ再解離して
しまうため、水素化は非常に穏やかな条件で実施されな
ければならない。さらに、記載されるラネー触媒と同一
のものはマクロ孔が比較的少量であり(例えばUS48
95994に記載される触媒)、これは触媒中の物質移
動に悪影響を及ぼす。
級アミンの形成に高い選択性を示し、ニトリルの解離の
ような2次反応を回避できる、ニトリルの穏やかな水素
化法を提供することである。
(f)の順序を有する工程: (a)合金、成形助剤、水および増孔剤からなる混練組
成物を製造し; (b)混練組成物を成形して造形品を作り; (c)造形品を焼成し; (d)アルカリ金属水酸化物水溶液で処理して、焼成し
た造形品を活性化し; (e)アルカリ金属水酸化物水溶液で触媒造形品を洗浄
し; (f)水で触媒造形品を洗浄する を含む方法により製造される、アルミニウムおよび鉄、
コバルトおよびニッケルから成る群より選択される少な
くとも1種の遷移金属ならびに場合により、チタン、ジ
ルコニウム、クロムおよびマンガンから成る群より選択
される1種以上の別の遷移金属から成る合金をベースと
する活性、α−Al2O3−含有マクロ孔ラネー触媒上
での、ニトリルの第1級アミンへの水素化法により解決
される。
よびマクロ孔ラネー触媒自体によっても解決される。
いて以下に詳細する。
よび鉄、コバルトおよびニッケルから成る群より選択さ
れる少なくとも1種の遷移金属、および場合によりチタ
ン、ジルコニウム、クロムおよびマンガンから成る群よ
り選択される別の1種以上の遷移金属から成る合金、成
形助剤、水および増孔剤から混練組成物を製造する。有
利な遷移金属は、ニッケルおよびコバルトであり、特に
有利には溶解させた金属が0.05〜50質量%濃度で
存在するコバルト中のニッケル固溶体またはニッケル中
のコバルト固溶体である。活性および選択性を向上させ
るために、合金はさらにチタン、ジルコニウム、クロム
およびマンガンから成る群より選択される少なくとも1
種の付加的な遷移金属をプロモーターとして含有してよ
く、濃度は全遷移金属量に対して一般的に0.01〜1
5質量%、有利には0.05〜5質量%である。アルミ
ニウム対遷移金属の質量比は、一般的に、アルミニウム
30〜70質量%および遷移金属30〜70質量%の範
囲である。
E2159736に記載される方法により製造し、この
際、アルミニウムおよび特別な遷移金属の合金生成物に
対するアルミニウム合金の含量は引用により本明細書中
に組み込まれたものとする。
826799、4895994、3404551および
3358495に記載されるような従来技術において使
用される全ての成形助剤を使用してよい。有利には、H
OECHST AG製のワックスCミクロポアPMのよ
うなワックス、ステアリン酸マグネシウムまたはステア
リン酸アルミニウムのような油脂、またはチロース(Ty
lose、メチルセルロース)のような炭水化物−含有ポリ
マーを使用し;特に有利にはステアリン酸およびチロー
スを使用する。混練組成物中に存在する助剤の量は、一
般的に約0.1〜3質量%、有利には約0.2〜2質量
%、より有利には0.5〜約1質量%である。
g/molのモル量を有する任意のポリマーを使用でき
る。モル量は有利に約10000〜約200000g/
molであり、より有利には約13000〜約1500
00g/molであり、特に有利には約13000〜約
50000g/molである。
きるポリマーの例は、塩化ポリビニル、オレフィンと極
性コモノマーとのコポリマー、例えばエチレンまたはプ
ロピレンと塩化ポリビニル、塩化ポリビニリデンコポリ
マー、ABSポリマー、酢酸ビニルとのポリエチレンコ
ポリマー、アルキルアクリレート、アクリル酸、塩素化
ポリエチレン、クロロスルホン酸ポリエチレン、熱可塑
性ポリウレタン、ポリアミド、例えばナイロン−5、ナ
イロン−12、ナイロン−6/6、ナイロン−6/1
0、ナイロン−11、フッ化物含有−プラスチック、例
えばFEP、フッ化ポリビニリデン、ポリクロロトリフ
ルオロエチレン、アクリロニトリル−メチル(メタ)ア
クリレートコポリマー、アクリロニトリル−塩化ビニル
コポリマー、スチレンアクリロニトリルコポリマー、メ
タクリロニトリル−スチレンコポリマー、ポリアルキル
(メタ)アクリレート、酢酸セルロース、酢酪酸セルロ
ース、ポリカーボネート、ポリスルホン、ポリフェニレ
ンオキシド、ポリエステル、例えばブチレンテレフタレ
ート、およびポリビニルアルコールであり、特に有利に
はポリビニルアルコールである。ポリエチレンオキシド
およびジャガイモデンプンも使用できる。
練組成物の全量に対してそれぞれ約1〜約20質量%、
有利には約4〜約8質量%である。
混練組成物を成形して、有利にはペレットおよび押出物
のような造形品を形成する。造形品を製造する際の加工
は、この目的のための公知の装置、例えばスクリュー押
出機、ラム押出機またはタブレット成形機中で実施され
る。
し、一般的には次に、易成形性のプラスチック組成物が
得られるまで増孔剤である固体ポリマーと水とを少量づ
つ添加する。このような混練組成物を、慣用の混合機ま
たは混練機を使用して製造する。
の押出物が製造され、一般的に、押出機から押出された
後に室温で部分的に乾燥させる。引き続き80〜200
℃で12〜24時間乾燥させる。
穏やかな3−工程焼成法として実施される。ここで、造
形品は最初に約400〜約500℃で1〜3時間処理さ
れ、次いで約700〜約800℃で1〜3時間、引き続
き約900〜約1000℃で1〜3時間処理されるのが
好ましい。焼成は通常空気中で実施される。
チウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムまたは水酸
化セシウムまたはそれらの混合物、特に有利には水酸化
ナトリウムを単独でまたは前記アルカリ金属水酸化物と
組み合わせて使用し、本発明の焼成された造形品を活性
化する。一般的に、アルカリ金属水酸化物の水溶液を使
用し、有利には5〜30質量%、特に有利には15〜2
5質量%の濃度を有するアルカリ金属水酸化物溶液を使
用する。アルカリ金属水酸化物対アルミニウムのモル比
は、一般的に約1:1〜約5:1であり、有利には約
1.5:1〜約3:1である。
であり、有利には約45〜約90℃である。
ウムの終含量に依存し、一般的に1〜10時間、有利に
は2〜5時間である。活性化は様々の時間で実施するこ
とが可能である。
化物水溶液および次いで水で洗浄する。造形触媒は、水
で洗浄する前にアルカリ金属水酸化物水溶液で洗浄され
る必要がある。
〜25質量%の濃度のアルカリ金属水酸化物水溶液を使
用して洗浄を行う。本発明の有利な態様において、触媒
の活性化に使用したアルカリ金属水酸化物と同一のもの
を使用して洗浄し、洗浄液のアルカリ金属水酸化物濃度
は、活性化で使用されるアルカリ金属水酸化物溶液と同
一の濃度である。アルカリ金属水酸化物溶液による洗浄
を複数回実施し、有利には活性化に使用されたのと同量
の全アルカリ金属水酸化物溶液を用いて3回洗浄する。
次いで有利には洗浄液のpHが約8になるまで、水で洗
浄を行う。
>0.1質量%、有利には>1.0質量%のα−Al2O
3含量を有する。
は水とメタノールとの混合物中に保存する。
なくとも0.1ml/g、有利には0.1〜0.5ml/
gのマクロ孔体積を有し、全孔体積に対して少なくとも
80体積%、有利には85〜95体積%のマクロ孔割合
を有し、≦20m2/g、有利には10〜20m2/g
の比表面積を有する。本発明の目的のためには、マクロ
孔は≧50nmの直径を有する孔である。
して相当の第1級アミンを得る。本発明の方法の水素化
に有利なニトリルは、エキステンダーニトリルおよびミ
カエル付加によって得られるニトリルであり、式(I)
または(II)で示される。
またはPであり、nは、0または1であり、およびR、
R1、R2、R3、R4、R5は、それぞれ相互に独立
して、Hまたは炭素原子1〜10個を有する置換されて
いてよいアルキル基または炭素原子6〜12個を有する
置換されていてよいアリール基である。
トリアセトニトリル、エチレンジアミンテトラアセトニ
トリル、ビスシアノエチルピペラジン、ジメチルアミノ
プロピオニトリル、ジメチルアミノプロピル−アミノプ
ロピオニトリルおよびメトキシプロピオニトリルであ
る。
び(IV)で表される環式イミノニトリルおよび非環式
イミノニトリルである。
相互に独立して水素または炭素原子1〜10個を有する
置換されていてよいアルキル基または炭素原子6〜12
個を有する置換されていてよいアリール基であり、およ
びo、pは、それぞれ0、1、2、3、4または5であ
る。
重要なニトリルおよびアミノニトリルは、以下の化合物
(V)〜(XXXII)である。
いないで、例えば上流または下流モードで、固定床触媒
を利用した固定床反応として、または上方向および下方
向へ流動する触媒を用いた流動床反応として、連続的に
実施できる。有利には固定床を使用する。ジニトリルま
たはポリニトリルを部分的に水素化することもできる。
滞留時間を変えることにより変換が可能となるので、ア
ミノニトリルに対するアミンの生成率を目標値に設定し
ておく。
床上での水素化に好適な反応装置は、管状反応器であ
る。温度は一般的に25〜125℃であり、水素圧は通
常10〜300barである。水素化されるニトリル
は、有機溶剤中の溶液として存在してよい。有利な有機
溶剤は、脂肪族アルコール、アミン、アミド、例えばN
−メチルピロリドンおよびジメチルホルムアミド、エー
テルおよびエステルである。触媒上での空間速度は、1
l触媒×時間に関して通常ニトリル0.5〜20モル、
有利には2〜10モルである。固定床上での水素化は、
アンモニアの存在下で実施できる。アンモニア含量は、
水素化されるニトリル1モルあたりアンモニアが一般的
に6〜60、有利には12〜36モルである。
る。
造 アルミニウム49.1質量%、コバルト47質量%、ク
ロム1.5質量%、ニッケル1.7質量%および鉄0.2
8質量%から成る合金、分子量9000〜18000g
/molのポリビニルアルコール80gおよびチロース
(Clariant社製H2000P)8gを含む粉末
混合物900gを混練機中に導入し、水130mlを少
量づつ添加する。3時間の混練時間の後、プラスチック
組成物をラム押出機上で14MPaの圧力で造形し、3
mmの押出物とする。押出物を16時間空気−乾燥し、
次いで120℃で16時間乾燥し、引き続き450℃で
1時間、750℃で1時間および900℃で2時間焼成
する。次いで押出物を粉砕して粒度1.5〜4mmの顆
粒を形成する。顆粒300gを20質量%濃度の水酸化
ナトリウム水溶液4lへ70℃で添加する。約1時間
後、水素の発生が収まった後に、混合物を90℃まで加
熱し、この温度で3時間維持する。このようにして活性
化した触媒をデカンテーションにより、活性化のために
使用した水酸化ナトリウム水溶液から分離する。新しい
20質量%濃度の水酸化ナトリウム水溶液1000ml
を室温で触媒へ添加する。5分の攪拌の後、溶液を再度
デカンテーションして除く。水酸化ナトリウム水溶液で
2回以上繰り返し洗浄する。触媒を引き続き洗浄液のp
Hが約8になるまで水で洗浄する。
3m2/gで、孔体積0.26ml/g、マクロ孔の割
合94体積%およびα−Al2O3含量>1質量%の触
媒が得られる。
素化 実施例1に記載されるようにして製造された湿触媒12
0gを、連続操作される100mlの実験室反応装置へ
導入し、反応装置を窒素でフラッシュする。反応装置を
アンモニア40barで溢汪させる。水素20標準l/
hおよびアンモニア18g/hを導入して100bar
とする。次に温度を60℃まで上昇させ、圧力を200
barまで上昇させる。イミドジアセトニトリル0.0
5kg/hを、触媒1lに対してN−メチルピロリドン
中の20質量%濃度溶液として使用し、水素化する。9
9%の変換率で、89質量%のジエチレントリアミンが
形成される。主な副産物は7質量%のピペラジンであ
る。
ラジンへの水素化 実施例1に記載されるようにして製造された湿触媒12
0gを、連続操作される100mlの実験室反応装置へ
導入し、反応装置を窒素でフラッシュする。反応装置を
アンモニア40barで溢汪させる。水素100標準l
/hおよびアンモニア51g/hを導入して65bar
とする。次いで温度を80℃まで上昇させる。ビスシア
ノエチルピペラジン0.15kg/hを、触媒1lに対
して水中の50質量%濃度溶液として使用し、水素化す
る。99.5%の変換率で、97.2質量%のビスアミノ
プロピルピペラジンが形成される。主な副産物はモノニ
トリル(0.5質量%)およびアミノプロピルピペラジ
ン(1.2質量%)である。
び水素化温度100℃では、ビスアミノプロピルピペラ
ジン95.8質量%が得られ、変換率は97.7%であ
る。主な副産物はモノニトリル(1.5質量%)および
アミノプロピルピペラジン(0.7質量%)である。
Al2O3100ml(4mm押出物)を装入し、第2
反応器中には実施例1のようにして製造されたラネー触
媒240g(200ml)を装入し、イソホロンニトリ
ル32ml/hをNH3147ml/hの存在下に25
0℃および圧力250barで、H2300ml/hに
より水素化する。触媒上での空間速度は0.15kg/
l(触媒)*hであり、滞留時間は44分である。変換
率99.2%で、89.5%の円卓率でイソホロンジアミ
ンを得る。シス/トランス異性体比は79:21であ
る。
Claims (14)
- 【請求項1】 (a)〜(f)の順序を有する工程: (a)合金、成形助剤、水および増孔剤からなる混練組
成物を製造し; (b)混練組成物を成形して造形品を作り; (c)造形品を焼成し; (d)アルカリ金属水酸化物水溶液で処理して、焼成し
た造形品を活性化し; (e)アルカリ金属水酸化物水溶液で触媒造形品を洗浄
し; (f)水で触媒造形品を洗浄する を含む方法により製造される、アルミニウムと鉄、コバ
ルトおよびニッケルから成る群より選択される少なくと
も1種の遷移金属ならびに場合により、チタン、ジルコ
ニウム、クロムおよびマンガンから成る群より選択され
る1種以上の別の遷移金属とから成る合金をベースとす
る活性、α−Al2O3−含有マクロ孔ラネー触媒上で
の、ニトリルの第1級アミンへの水素化法。 - 【請求項2】 触媒が、アルミニウムおよび溶解させた
金属を0.05〜50質量%、および場合により別の1
種以上の遷移金属を0.05〜50質量%含有するコバ
ルト中のニッケル固溶体またはニッケル中のコバルト固
溶体から成る合金をベースとして製造される、請求項1
記載の方法。 - 【請求項3】 触媒のマクロ孔の割合が少なくとも80
%であり、全孔体積が少なくとも0.1ml/gであ
る、請求項1または2記載の方法。 - 【請求項4】 水素化を、触媒の固定床上で連続的に実
施する、請求項1から3までのいずれか1項記載の方
法。 - 【請求項5】 水素化を、流管の上流モードまたは下流
モードで実施する、請求項4記載の方法。 - 【請求項6】 水素化されるべきニトリルが有機溶剤中
の溶液として存在する、請求項1から5までのいずれか
1項記載の方法。 - 【請求項7】 使用される溶剤がジメチルホルムアミド
またはN−メチルピロリドンである、請求項6記載の方
法。 - 【請求項8】 水素化をアンモニアの存在下で実施す
る、請求項1から7までのいずれか1項記載の方法。 - 【請求項9】 水素化を25〜125℃で、10〜30
0barの圧力下に実施する、請求項1から8までのい
ずれか1項記載の方法。 - 【請求項10】 ニトリルが、エキステンダーニトリル
およびアクリロニトリルのミカエル付加物から成る群よ
り選択される、請求項1から9までのいずれか1項記載
の方法。 - 【請求項11】 ニトリルが、イミノジアセトニトリ
ル、ニトリロトリアセトニトリル、エチレンジアミンテ
トラアセトニトトリル、ビスシアノエチルピペラジン、
ジメチルアミノプロピオニトリル、ジメチルアミノプロ
ピルアミノプロピオニトリル、イソホロンニトリルイミ
ンおよびメトキシプロピオニトリルから成る群より選択
される、請求項1から9までのいずれか1項記載の方
法。 - 【請求項12】 アルミニウムと鉄、コバルトおよびニ
ッケルから成る群より選択される少なくとも1種の遷移
金属、および場合によりチタン、ジルコニウム、クロム
およびマンガンから成る群より選択される別の1種以上
の遷移金属とから成る合金をベースとする活性α−Al
2O3−含有マクロ孔ラネー触媒を製造する方法におい
て、該方法が(a)〜(f)の順序を有する工程: (a)合金、成形助剤、水および増孔剤からなる混練組
成物を製造し; (b)混練組成物を成形して造形品を作り; (c)造形品を焼成し; (d)アルカリ金属水酸化物水溶液で処理して、焼成し
た造形品を活性化し; (e)アルカリ金属水酸化物水溶液で触媒造形品を洗浄
し; (f)水で触媒造形品を洗浄する を有することを特徴とする、活性α−Al2O3−含有
マクロ孔ラネー触媒の製法。 - 【請求項13】 請求項12記載の方法により製造でき
る、マクロ孔ラネー触媒。 - 【請求項14】 マクロ孔の割合が少なくとも80%で
あり、全孔体積が少なくとも0.1ml/gである、請
求項13記載のマクロ孔ラネー触媒。
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