JP2002205980A - 芳香族シアノアミノメチルの製造方法 - Google Patents

芳香族シアノアミノメチルの製造方法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】芳香族ジニトリルの接触水素化において、液体
アンモニアを使用せず温和な反応条件で、且つ簡単な反
応操作により芳香族ジアミノメチルの副生を抑制し、芳
香族シアノアミノメチルを高収率で製造できる方法を提
供する。 【解決手段】パラジウム触媒を使用し、アルコール及び
テトラアルキルアンモニウムヒドロキシドの存在下で芳
香族ジニトリルを水素化する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、芳香族ジニトリル
の部分的水素化による芳香族シアノアミノメチルの製造
方法に関する。芳香族シアノアミノメチルは、医薬、農
薬、高機能性化学品等の原料、中間体として有用であ
る。例えば、p−シアノベンジルアミンを加水分解する
ことによりp−アミノメチル安息香酸を製造でき、また
それを水和、核水素化、次いで異性化することにより抗
プラスミン作用を有するトランスー1,4−アミノメチ
ルシクロヘキサンカルボン酸(トラネキサム酸)を製造
することができる。
【0002】
【従来の技術】芳香族ジニトリルの部分的水素化によっ
て芳香族シアノアミノメチルを得る方法は、従来から種
々提案されている。例えば、特開昭49−85041号
公報には、パラジウム触媒を使用し、液体アンモニア及
び無機アルカリの存在下で芳香族ジニトリルを水素還元
する方法が開示されている。しかしながら、この方法は
液体アンモニアの使用が必須である為に反応圧力が20
MPaと高くなること、またアンモニアの回収・リサイ
クルの為に特別な装置が必要になること等で設備費が嵩
む欠点がある。特開平10−204048号公報には、
予め溶媒中、水素雰囲気下で活性化させたニッケル及び
/またはコバルトを含有するラネー触媒を使用し、芳香
族ジニトリルを水素化する方法が開示させている。この
方法では液体アンモニアは必要とせず、反応圧力が低い
点で優れている。しかしながら、実施例によれば、芳香
族シアノアミノメチルに対して芳香族ジアミノメチルが
6〜7%と副生しており、芳香族シアノアミノメチルの
収率自体も必ずしも高いとは言い難い。通常、芳香族ジ
ニトリルの水素化では、芳香族シアノアミノメチルの生
成と共に、芳香族ジアミノメチルが逐次的に副生する
が、芳香族ジアミノメチルの副生量が多い場合には、両
者の沸点が近い為に蒸留操作による芳香族シアノアミノ
メチルの分離回収に負荷が増大する。また、反応操作
は、触媒は予め活性化し、その使用量を限定すると共
に、水素の吸収量も調節する等、複雑である為に回分反
応では実施できるが、工業的に有利な連続反応には適さ
ない面がある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、芳香
族ジニトリルの接触水素化において、液体アンモニアを
使用せず温和な反応条件で、且つ簡単な反応操作により
芳香族ジアミノメチルの副生を抑制し、芳香族シアノア
ミノメチルを高収率で製造できる方法を提供することに
ある。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明者は、上記課題を
解決するために鋭意検討した結果、パラジウム触媒を使
用し、アルコール及びテトラアルキルアンモニウムヒド
ロキシドの存在下で芳香族ジニトリルを水素化すれば、
芳香族ジアミノメチルの副生を抑制し、芳香族シアノア
ミノメチルを高収率が得られることを見出し、本発明を
完成するに至った。即ち本発明は、パラジウム触媒を使
用し、アルコール及びテトラアルキルアンモニウムヒド
ロキシドの存在下で芳香族ジニトリルを水素化すること
を特徴とする芳香族シアノアミノメチルの製造方法であ
る。
【0005】
【本発明の実施の形態】本発明に使用される芳香族ジニ
トリルは、ベンゼン環、ナフタレン環等の芳香環に二つ
のニトリル基を有する化合物である。具体例として、フ
タロニトリル、イソフタロニトリル、テレフタロニトリ
ル、1,5−ジシアノナフタレン、1,8−ジシアノナ
フタレン、2,6−ジシアノナフタレン等である。ま
た、ニトリル基の他に、メチル基、エチル基等のアルキ
ル基、塩素、臭素、フッ素等のハロゲン基、メトキシ
基、エトキシ基等のアルコキシ基、ヒドロキシル基等が
一つ以上置換された芳香族化合物が使用できる。特に、
医薬品、農薬等の原料または中間体が製造できるフタロ
ニトリル、イソフタロニトリル及びテレフタロニトリル
が原料として好適に用いられる。
【0006】本発明には、パラジウムを含む触媒が使用
される。通常、パラジウム触媒はパラジウムブラック、
酸化パラジウムまたはパラジウムの担持触媒が用いられ
る。その担体としては、カーボン、アルミナ、シリカ、
シリカ・アルミナ、硫酸バリウム、ゼオライト等が用い
られる。担持触媒の形状としては、粉末、球状成型品、
円柱状成型品、円柱状押し出し成型品等が挙げられる。
パラジウムの担持量は、0.1〜10重量%、好ましく
は0.5〜5重量%の範囲である。パラジウム触媒の使
用量は、例えば、回分反応の場合、芳香族ジニトリルに
対するパラジウムの使用量で示すと、0.001〜0.
10重量比、好ましくは0.01〜0.05重量比の範
囲である。これより少ない場合には十分な反応速度が得
られず、一方、多い場合には特に弊害はないが、経済的
でない。
【0007】本発明には、アルコールとして、メタノー
ル、エタノール、n−プロパノール等の脂肪族系アルコ
ール、ベンジルアルコール等の芳香族系アルコール、シ
クロヘキサンメタノール等の脂環族系アルコールが用い
られるが、特にメタノールが好ましい。アルコールの使
用量は、芳香族ジニトリルの溶液濃度が1〜50重量
%、好ましくは5〜30重量%となる範囲で選択でき
る。芳香族ジニトリルの溶液濃度がこれより低い場合に
は十分な空時収率が得られず、一方、高い場合には反応
熱に伴う温度制御が難しくなる。
【0008】本発明には、テトラアルキルアンモニウム
ヒドロキシドとしては、テトラメチルアンモニウムヒド
ロキシド、テトラエチルアンモニウムヒドロキシド、テ
トラプロピルアンモニウムヒドロキシド、テトラブチル
アンモニウムヒドロキシド等が用いられるが、特にテト
ラメチルアンモニウムヒドロキシドが好ましい。通常、
テトラアルキルアンモニウムヒドロキシドは水溶液また
は10〜20重量%のメタノール溶液として使用され
る。テトラアルキルアンモニウムヒドロキシドの使用量
は、反応液中の濃度として0.01〜5重量%、好まし
くは0.05〜1重量%の範囲である。テトラアルキル
アンモニウムヒドロキシドの濃度がこれより低い場合に
は芳香族ジアミノメチル、メチルベンジルアミンの副生
が増加し、これより多い場合には特に弊害はないが、テ
トラアルキルアンモニウムヒドロキシドの費用が嵩むの
で経済的でない。
【0009】本発明の反応方式は、回分式または流通式
による液相懸濁反応でも実施できるが、反応生成液と触
媒とを分離する必要がない点で工業的に有利な固定床に
よる連続反応を採用できることも一つの特徴である。即
ち、芳香族ジニトリルは通常の溶媒に溶けにくいが、芳
香族ジニトリルをテトラアルキルアンモニウムヒドロキ
シドとアルコール中で加熱(室温〜アルコールの沸点)
した場合、ある種の反応(イミノエーテル化合物の生成
反応と推定)が起こり均一溶液となることが判った。従
って、予め原料を加熱処理すれば通常の方法で原料液と
水素ガスとを固定床反応器に供給して連続反応を行うこ
とが出来る。その反応器としては、反応熱を考慮した強
制除熱型反応器または断熱型反応器が用いられる。
【0010】反応温度は20〜100℃、好ましくは4
0〜80℃の範囲である。この温度範囲より低い場合に
は反応速度が小さい為に実用的でなく、また高い場合に
は副反応が多くなり収率が低下する。反応圧力は、水素
分圧で0.5〜10MPa、好ましくは2〜7 MPa
の範囲である。この圧力より低い場合には実用的な反応
速度が得られず、また高い場合には高圧装置に費用が嵩
むので経済的でない。本発明に使用される水素ガスは、
通常、工業的な水素化に使用されている品質で充分であ
る。即ち、水素と不活性ガス、例えば、窒素、一酸化炭
素、メタン等とからなる混合ガスを使用することができ
るが、反応圧力を低くする観点から水素濃度として50
%以上の混合ガスが好ましい。
【0011】流通式による固定床反応の場合、反応器へ
の原料液の供給量は、反応条件によって定まる反応速度
に応じて、反応生成液中の未反応量が許容される範囲で
より多く供給するのが好ましい。したがって、一義的に
表現できない面があるが、通常はLHSV(触媒充填容量を
1とした時の1時間当りの原料液供給容量)で0.25
〜10hrー1 である。また、回分式による液相懸濁反
応の場合も反応条件によって反応速度が異なるので、反
応時間を一義的に表現できない面もあるが、通常は0.
1〜4時間である。
【0012】本発明方法によって得られる反応生成液中
には、芳香族シアノアミノメチルとアルコールの他に、
未反応の芳香族ジニトリル、芳香族ジアミノメチル、低
沸点副生物等が少量含まれる。この反応生成液からは、
常圧または減圧下、通常の回分または連続蒸留操作によ
って芳香族シアノアミノメチルを容易に分離回収するこ
とができる。
【0013】
【実施例】以下に、本発明の方法について実施例および
比較例を挙げて更に具体的に説明するが、本発明は要旨
を超えない限り、これらの実施例に限定されるものでは
ない。
【0014】実施例1 内容積100mlのステンレス製振とう式オートクレー
ブ内を予め窒素ガスで置換した後、テレフタロニトリル
1.5g、メタノール22g、20重量%テトラメチル
アンモニウムヒドロキシドド水溶液0.25g及びパラ
ジウムをアルミナ粉末に5重量%担持させた触媒1gを
仕込み密閉した。水素ガス(純度:99%以上)をオー
トクレーブ内に導入し、系内の圧力を3MPaとした。
オートクレーブを振とう機上の電気炉内に設置し、オー
トクレーブを振とうしながら内部温度が50℃まで昇温
した後、この温度を維持して1時間反応させた。反応終
了後、オートクレーブを冷却し、系内のガスを放出し
た。オートクレーブから取り出した内容物をグラスフィ
ルターを用いて濾過し、触媒と母液に分離した。母液中
の反応生成物について、ガスクロマトグラフの内部標準
法により組成分析を行った。その結果、テレフタロニト
リルの反応率99.8モル%において4−シアノベンジ
ルアミンの収率は94.8モル%であり、パラキシリレ
ンジアミンの収率は0.28モル%となった。
【0015】実施例2 実施例1と同様に、テレフタロニトリル3g、メタノー
ル22g、20重量%テトラエチルアンモニウムヒドロ
キシド水溶液0.4g及びパラジウムをカーボン粉末に
5重量%担持させた触媒0.5gを仕込み密閉した。水
素ガスをオートクレーブ内に導入し、系内の圧力を5M
Paとした。オートクレーブを振とう機上の電気炉内に
設置し、振とうしながら内部温度が50℃まで昇温した
後、この温度を維持して1時間反応させた。反応終了
後、オートクレーブを冷却し、系内のガスを放出した。
オートクレーブから取り出した反応物から触媒を濾別し
た後、反応生成液についてガスクロマトグラフの内部標
準法により組成分析を行った。その結果、テレフタロニ
トリルの転化率99.9モル%において4−シアノベン
ジルアミンの収率は92.5モル%であり、パラキシリ
レンジアミンの収率は0.12モル%となった。
【0016】実施例3 実施例1において、テレフタロニトリルの代わりにイソ
フタロニトリル1.5gを用いた以外は同様な方法で反
応させた。その結果、イソフタロニトリルの転化率9
9.9モル%において3−シアノベンジルアミンの収率
は92.8モル%であり、メタキシリレンジアミンの収
率は0.25モル%となった。
【0017】実施例4 内径が10mm及び長さが50cmのSUSー316製
の断熱型反応管に、パラジウムを2重量%担持させたア
ルミナ球(3mmφ)40mlを充填した。触媒層上部
には磁製のラシヒリング10mlを充填し、予熱層とし
た。原料槽内に、テレフタロニトリル/メタノール/2
0重量%テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液
=12/88/1重量比で仕込んだ後、温度50℃で攪
拌して原料液が均一溶液となることを確認した。反応管
の予熱層上部へ水素ガスを圧力調整器を通して導入し圧
力を5MPa、触媒層温度を60℃に保持した。次に、
定量ポンプを用いて原料液を20ml/hrの供給速度
で予熱層上部へフィードした。反応管底部からの反応生
成物は高圧気液分離器に導入し、反応ガスと反応生成液
に分離した。反応ガスは高圧還流冷却器を通して4l/
hrの流速で系外に放出した。一方、反応生成液は常圧
気液分離器に連続的に抜き出し、所定時間毎の重量を測
定すると共に、ガスクロマトグラフによる内部標準法に
より組成分析を行った。反応が定常状態に達したことを
確認した後、実験データを解析した結果、テレフタロニ
トリルの転化率99.8モル%において4−シアノベン
ジルアミンの収率は90.2モル%であり、パラキシリ
レンジアミンの収率は0.22モル%となった。
【0018】比較例1 実施例1において、20重量%テトラメチルアンモニウ
ムヒドロキシド水溶液0.25gを仕込まなかった以外
は同様な反応条件で反応させた。その結果、テレフタロ
ニトリルの転化率99.9モル%において主生成物とし
て4−メチルベンジルアミンの収率が53.2モル%、
パラキシリレンジアミンの収率が32.5モル%とな
り、4−シアノベンジルアミンは実質的に得られなかっ
た。
【0019】
【発明の効果】本発明によれば、芳香族ジニトリルの接
触水素化において、温和な条件で、且つ簡単な反応操作
で芳香族ジアミノメチルの副生を抑制し、芳香族シアノ
アミノメチルを高収率で得ることができるので、その工
業的意義は大きい。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】パラジウム触媒を使用し、アルコール及び
    テトラアルキルアンモニウムヒドロキシドの存在下で芳
    香族ジニトリルを水素化することを特徴とする芳香族シ
    アノアミノメチルの製造方法。
  2. 【請求項2】アルコールがメタノールである請求項1記
    載の芳香族シアノアミノメチルの製造方法。
  3. 【請求項3】テトラアルキルアンモニウムヒドロキドが
    テトラメチルアンモニウムヒドロキシドである請求項1
    または2に記載の芳香族シアノアミノメチルの製造方
    法。
  4. 【請求項4】芳香族ジニトリルがフタロニトリル、イソ
    フタロニトリルまたはテレフタロニトリルである請求項
    1〜3のいずれかに記載の芳香族シアノアミノメチルの
    製造方法。
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