JP2009507888A - ニトリルを第１級アミン又はアミノニトリルに水素化する方法又はこのために適切な触媒 - Google Patents

ニトリルを第１級アミン又はアミノニトリルに水素化する方法又はこのために適切な触媒 Download PDF

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Abstract

本発明は、触媒の存在下に、少なくとも２個のニトリル基を有するオリゴニトリルを水素化するための方法であって、この触媒は、水素化を開始する前に、アルカリ金属炭酸塩、アルカリ土類金属炭酸塩、炭酸アンモニウム塩、アルカリ金属炭酸水素塩、アルカリ土類金属炭酸水素塩、アンモニウム炭酸水素塩、アルカリ土類金属オキソ炭酸塩、アルカリ金属カルボン酸塩、アルカリ土類金属カルボン酸塩、アンモニウムカルボン酸塩、アルカリ金属リン酸二水素塩、アルカリ土類金属リン酸二水素塩、アルカリ金属リン酸水素塩、アルカリ土類金属リン酸水素塩、アルカリ金属リン酸塩、アルカリ土類金属リン酸塩、及びアンモニウムリン酸塩、アルカリ金属酢酸塩、アルカリ土類金属酢酸塩、アンモニウム酢酸塩、アルカリ金属ギ酸塩、アルカリ土類金属ギ酸塩、アンモニウムギ酸塩、アルカリ金属シュウ酸塩、アルカリ土類金属シュウ酸塩、及びアンモニウムシュウ酸塩から選ばれる化合物Ａと接触させることにより前処理されていることを特徴とするオリゴニトリルを水素化するための方法に関する。
【選択図】なし

Description

本発明は、水素化を開始する前に、アルカリ金属炭酸塩、アルカリ土類金属炭酸塩、炭酸アンモニウム塩、アルカリ金属炭酸水素塩、アルカリ土類金属炭酸水素塩、アンモニウム炭酸水素塩、アルカリ土類金属オキソ炭酸塩、アルカリ金属カルボン酸塩、アルカリ土類金属カルボン酸塩、アンモニウムカルボン酸塩、アルカリ金属リン酸二水素塩、アルカリ土類金属リン酸二水素塩、アルカリ金属リン酸水素塩、アルカリ土類金属リン酸水素塩、アルカリ金属リン酸塩、アルカリ土類金属リン酸塩、及びアンモニウムリン酸塩、アルカリ金属酢酸塩、アルカリ土類金属酢酸塩、アンモニウム酢酸塩、アルカリ金属ギ酸塩、アルカリ土類金属ギ酸塩、アンモニウムギ酸塩、アルカリ金属シュウ酸塩、アルカリ土類金属シュウ酸塩、及びアンモニウムシュウ酸塩から選ばれる化合物Ａと接触させることによって前処理されている触媒の存在下に、少なくとも２個のニトリル基を有するオリゴニトリルを水素化する方法に関する。
本発明は、この方法により、オリゴニトリルから得ることができるオリゴアミン又はアミノニトリルにも関し、及び冒頭に述べた触媒を、オリゴニトリルの完全又は部分水素化（部分的な水素化）のために使用する方法にも関する。
更に、本発明は、元素周期表の第８〜１０族の金属を含む触媒であって、使用の前に、アルカリ金属炭酸塩、アルカリ土類金属炭酸塩、炭酸アンモニウム塩、アルカリ金属炭酸水素塩、アルカリ土類金属炭酸水素塩、アンモニウム炭酸水素塩、アルカリ土類金属オキソ炭酸塩、アルカリ金属カルボン酸塩、アルカリ土類金属カルボン酸塩、アンモニウムカルボン酸塩、アルカリ金属リン酸二水素塩、アルカリ土類金属リン酸二水素塩、アルカリ金属リン酸水素塩、アルカリ土類金属リン酸水素塩、アルカリ金属リン酸塩、アルカリ土類金属リン酸塩及びアンモニウムリン酸塩、アルカリ金属酢酸塩、アルカリ土類金属酢酸塩、アンモニウム酢酸塩、アルカリ金属ギ酸塩、アルカリ土類金属ギ酸塩、アンモニウムギ酸塩、アルカリ金属シュウ酸塩、アルカリ土類金属シュウ酸塩、及びアンモニウムシュウ酸塩から選ばれる化合物Ａを使用して前処理され、且つアルカリ金属炭酸塩又はアルカリ金属炭酸水素塩を使用して前処理されるコバルト又はニッケル触媒は除かれることを特徴とする触媒にも関する。
最後に、本発明は、この触媒を製造する方法であって、元素周期表の第８〜１０族の金属を、アルカリ金属炭酸塩、アルカリ土類金属炭酸塩、炭酸アンモニウム塩、アルカリ金属炭酸水素塩、アルカリ土類金属炭酸水素塩、アンモニウム炭酸水素塩、アルカリ土類金属オキソ炭酸塩、アルカリ金属カルボン酸塩、アルカリ土類金属カルボン酸塩、アンモニウムカルボン酸塩、アルカリ金属リン酸二水素塩、アルカリ土類金属リン酸二水素塩、アルカリ金属リン酸水素塩、アルカリ土類金属リン酸水素塩、アルカリ金属リン酸塩、アルカリ土類金属リン酸塩、及びアンモニウムリン酸塩、アルカリ金属酢酸塩、アルカリ土類金属酢酸塩、アンモニウム酢酸塩、アルカリ金属ギ酸塩、アルカリ土類金属ギ酸塩、アンモニウムギ酸塩、アルカリ金属シュウ酸塩、アルカリ土類金属シュウ酸塩、及びアンモニウムシュウ酸塩から選ばれる化合物Ａで処理することを含み、且つアルカリ金属炭酸塩又はアルカリ金属炭酸水素塩を使用して前処理されるコバルト又はニッケル触媒を製造する方法は除かれることを特徴とする方法にも関する。
少なくとも２個のアミノ基を有するアミン及びアミノニトリルには種々の用途が有り、溶媒中、植物保護剤、界面活性剤、及び調剤(pharmaceutical)の他に、これらは特に、ポリアミドの出発材料として使用される。通常、これらはニトリルを水素化することにより製造される。
分子内に１個以上のニトリル基−ＣＮを有するニトリルを、以降、オリゴニトリルと称する。分子内に存在する全てのニトリル基が水素化された（以降、完全な水素化と称する）場合、オリゴアミンが得られる。全てではないが、しかし分子内に存在するニトリル基のいくつか（だけ）が水素化される場合（以降、部分水素化と称する）には、アミノニトリルが得られる。図式的には、
Ｒ−（ＣＮ）n−(a)→（Ｈ2Ｎ）x−Ｒ−（ＣＮ）y−(b)→Ｒ−（ＮＨ2）n （１）
（但し、（ａ）は部分水素化、及び（ｂ）は完全な水素化（完全水素化）であり、そして、
Ｒは、有機基を意味し、
ｎは、２〜２０の整数を意味し、
ｘ、ｙは、整数≧１を意味し、ｘ＋ｙ＝ｎである。）
である。
例えば、アジポニトリル（ＡＤＮ）の部分水素化は、アミノカプロニトリル（ＡＣＮ）を与え、これは更に加工されてカプロラクタンを与え、カプロラクタンは、重合されてナイロン−６を与える。完全水素化は、ナイロン−６，６の製造に使用されるヘキサメチレンジアミン（ＨＭＤ）を与える。
水素化は、代表例では、ニッケル又はコバルト触媒（この触媒は、金属スポンジ、例えば、Ｒａｎｅｙ（登録商標）ニッケル又はＲａｎｅｙ（登録商標）コバルト）上で、水素を使用して行われる。部分水素化（部分的水素化）又は完全水素化は、通常、連続的に行われ、そして、ニトリル（ＡＤＮ）の水素化において、アミノニトリル、オリゴアミン、及び他の副生成物のランダム混合物、例えば、アミノニトリル（ＡＣＮ）及びジアミン（ＨＭＤ）及びまた副生成物の混合物が得られる。
完全水素化の抑制又は所望の非ランダムのアミノニトリル／オリゴアミノ割合の設定が、水素化の特定の構成、例えば、貴金属での触媒ドーピング、フルオリド又はシアニドの追加的使用によって達成される。部分水素化のためのこのような方法は、例えば、特許文献１（ＵＳ５１５１５４３）、特許文献２（ＷＯ９９／４７４９２）、特許文献３（ＵＳ５９８１７９０）、特許文献４（ＷＯ００／６４８６２）、特許文献５（ＷＯ０１／６６５１１）及び特許文献６（ＷＯ０３／０００６５１）に記載されている。一つの可能性は、水素化触媒の前処理又はコンディショニング(調整：conditioning)である。
例えば、上述した特許文献５（ＷＯ０１／６６５１１）には、ニトリル基のアミノ基への水素化、例えば、ジニトリルのアミノニトリル又はジアミンへの水素化が記載されており、この文献では、水素化は、事前に調整された水素化触媒（例えば、Ｒａｎｅｙ（登録商標）ニッケル又はコバルト）上で、水素を使用して行われている。コンディショニングは、触媒を強無機塩基（例えば、アルカリ金属又はアルカリ土類金属の水酸化物）と、塩基の溶解性が低い溶媒中で混合することにより行われる。
特許文献７（ＤＥ１０２０７９２６Ａ１）には、ニトリルの水素化による第１級アミンの製造（この製造では、ニトリル、水素及び所望によりアンモニアが、コバルト又はニッケル触媒を使用して転換される）が記載されている。触媒は、（水素化反応の前に）アルカリ金属炭酸塩又は炭酸水素塩の吸着により、現場で一気に(ex situ)変性（改質）される。式Ｒ−ＣＮ（但し、Ｒ＝飽和又は不飽和の水素基）のニトリルが好ましい。ジニトリル又は他のオリゴニトリルの記載はなく、そして、完全水素化の代わりの部分的な水素化の可能性の記載もなく、実施例では、モノニトリルだけが水素化されており：ラウロニトリルがドデシルアミンに、又はオレイルニトリルがオレイルアミンに水素化されている。
ＵＳ５１５１５４３ ＷＯ９９／４７４９２ ＵＳ５９８１７９０ ＷＯ００／６４８６２ ＷＯ０１／６６５１１ ＷＯ０３／０００６５１ ＤＥ１０２０７９２６Ａ１
公知の方法は、以下の不利な点を少なくとも一つ有している：
−アミノニトリル／オリゴアミノ割合、すなわち、部分水素化の完全水素化に対する割合が、制御性に劣ること、
−部分水素化における選択性が低いこと：所望のアミノニトリルの代わりに、水素化がオリゴアミノまで完全に進行すること、
−大量の副生成物が得られ、そして、副生成物の除去が困難であること、
−有毒物質が追加的に使用され、そして、除去するのが不便なものであり、そして費用がかかり、及び別個に処理する必要があること、
−貴金属のドーピングは、触媒をより費用のかかるものにすること、
−モノニトリルの水素化は、ジニトリルの水素化に直接的に適用することができないこと。
本発明は、上述した不利な点を解消することにある。本願は、少なくとも２個のニトリル基を有するニトリルを水素化し、これによって、アミン又はアミノニトリルを製造することが可能な方法を提供することを意図しており、すなわち、本方法は、完全又は部分水素化を可能にするべきものである。特に、完全水素化の範囲を小さく維持する可能性を有しているべきものである。
更に、本発明では、発生する副生成物が低レベルであることが意図されている。本方法は、如何なる有害な物質（例えば、シアニド）も必要とせず、貴金属を触媒にドーピングすることなく操作（稼動）可能であるべきである。
従って、冒頭に述べた水素化方法が見出された。また、これにより得られるオリゴアミン及びアミノニトリルも見出され、そして、オリゴニトリルの完全又は部分水素化のために触媒を使用する方法も見出された。上述した触媒も追加的に見出され、そして、その製造方法も見出された。本発明の好ましい実施の形態を、サブクレームに見ることが可能である。以下に記載した圧力は、絶対圧力である。
本発明に従い水素化方法に使用することができる適切なオリゴニトリルは、アジポニトリル（ＡＤＮ）、スシノニトリル、イミノジアセトニトリル、スベロニトリル、又はイミノジプロピオニトリル（ビス［シアノエチル］アミン）である。同様に有用なものは、ｍ−キシレンジアミン又はオルト−、メタ−又はパラ−フタルニトリル等の芳香族アミンである。少なくとも３個のニトリル基を有する適切なオリゴニトリルは、例えば、ニトリロトリアセトニトリル（トリス［シアノメチル］アミン）、ニトリロトリスプロピオンニチリル（トリス［シアノエチル］アミン）、１，３，６−トリシアノヘキサン又は１，２，４−トリシアノブタンである。
好ましいオリゴニトリルは、２個のニトリル基を有するものである。特に好ましいジニトリルは、末端ニトリル基を有するもの、すなわち、α，ω−ジニトリルである。アジポニトリルを使用することが特に好ましい。
完全水素化として、ここに参照される好ましい実施の形態では、本方法において、ニトリル分子内に存在する全てのニトリル基はアミノ基に水素化され（完全水素化）、オリゴアミンを形成する。このオリゴアミンは、ニトリル基をもはや含んでいない。
完全水素化によりα，ω−ジニトリルを水素化し、α，ω−ジアミンを得ることが好ましい。特に、アジポニトリル（ＡＤＮ）はヘキサメチレンジアミン（ＨＭＤ）に水素化される。
ここで、部分水素化として参照される、同様に好ましい実施の形態では、本方法において、ニトリル分子内に存在する幾つかのニトリル基だけがアミノ基に水素化されて（部分水素化）アミノニトリルが得られる。
３個のニトリル基を有するオリゴニトリルの部分水素化において、３個のニトリル基の内、１個又は２個の何れがアミノ基に水素化されるかに依存して、ジアミノニトリル又はモノアミノニトリルを得ることができる。
部分水素化により、α，ω−ジニトリルを水素化して、α，ω−アミノニトリルを得ることが好ましい。特に、アジポニトリルが水素化されてアミノカプロニトリル（ＡＣＮ）を得る。
水素化において、オリゴニトリルは、水素又は水素含有ガスと触媒上で反応する（以下参照）。水素化は、例えば、懸濁液内で（懸濁水素化）、又は他に、固定、可動又は流動床上、例えば、固定床又は流動床上で行うことができる。これら実施の形態は、この技術分野の当業者にとって公知である。
通常、水素ガス又は水素と窒素又はアルゴン等の不活性ガスの混合物が使用される。この代わりに、及び設定した圧力と温度条件に依存して、水素又は混合物が溶解した状態で存在して良い。完全な水素化が所望される場合、水素を過剰に使用して良く；部分水素化の場合、この目的のために化学量論的条件で必要とされる水素の量が計量導入され得る。
懸濁重合における触媒の量は、水素化反応器内の内容量に対して、通常、１〜３０質量％、好ましくは５〜２５質量％である。担持触媒の場合、担持材料は計算に含まれる。水素化が固定床又は流動床上で行われる場合、触媒の量は、適切であれば、通常の方法で調節されなければならない。
水素化は、液相中で行うことが好ましい。代表例では、反応混合物は、少なくとも１種の溶媒を含み；適切な例は、アミン、アルコール、エーテル、アミド又は炭化水素である。溶媒は、製造されるべき反応生成物に対応することが好ましく、すなわち、オリゴアミン、又はアミノニトリルが溶媒として使用されることが好ましい。
適切なアミンは、例えば、ヘキサメチレンジアミン、又はエチレンジアミンである。適切なアルコールは、１〜４個の炭素原子を有していることが好ましく、例えば、メタノール又はエタノールが好ましい。適切なエーテルは、例えば、メチルｔｅｒｔ−ブチルエーテル（ＭＴＢＥ）又はテトラヒドロフラン（ＴＨＦ）である。有用なアミドは、例えば、１〜６個の炭素原子を有しているものである。適切な炭化水素は、例えば、ヘキサン又はシクロヘキサン等のアルカン、及びまた芳香族化合物、例えばトルエン又はキシレンである。
反応混合物中の溶媒の量は、代表例では、０〜９０質量％である。溶媒と生成物が同一の場合、溶媒の量は９９質量％を超えて良い。
完全水素化の場合、例えば、ＨＭＤ中ＡＤＮの完全水素化の場合、反応は生成モードにおいて、追加的な溶媒を使用せずに行うことができる。
同様に、水を加えることなく水素化を行うことが好ましい。供給材料中に存在する水、例えば、不純物として存在する水、又は自己発火を防止するために、Ｒａｎｅｙ（登録商標）触媒中に存在する水は、事前に除去することができる。
水素化において、アンモニア又は他の塩基、例えば、アルカリ金属ヒドロキシドを、例えば水溶液中に追加的に使用することができる。この場合、アンモニア又は塩基の量は、オリゴニトリルに対して通常、１〜１０質量％である。アンモニアも溶媒として適切である。
反応温度は、代表例では、３０〜２５０℃、好ましくは５０〜１５０℃、及び特に６０〜１１０℃である。圧力は、代表例では、１〜３００バール、好ましくは２〜１６０バール、特に２〜８５バールであり、そしてより好ましくは５〜３５バールである。
本方法は、連続的に、準連続的に（準バッチ方式で）又は不連続的に（バッチ方式で）操作（稼動）することができ、このために、水素化反応にとって通常の全てのタイプの反応器が適切である。反応混合物は、通常の方法、例えば蒸留によって、生成物（ジアミン又はアミノニトリル）に後処理(work up)される。
水素化が完全又は部分的な水素化として進行するかどうか、そして、オリゴマー（完全水素化）及びアミノニトリル（部分水素化）が、結果として得られた反応混合物中に、どのような割合で存在するかについては、含まれる反応温度、圧力、及び時間に依存し、組成及び触媒の量に依存し、オリゴニトリルの種類と量に依存し、水素の量に依存し、そして、付加的に使用されるアンモニア等の添加剤又は他の塩基の種類と量に依存する。
一般的に、低い反応温度、低い圧力、低量の水素、及び特に短い反応時間が、完全水素化よりも、部分水素化にとって好ましい。
以下に使用される元素周期表（ＰＳＥ）中の元素は、新しいＩＵＰＡＣ−システムに対応し、すなわち、族は、１＝水素から１８＝貴ガスまでが連続的に番号付けられている。例えば、ＣＲＣ Ｈａｎｄｂｏｏｋ ｏｆ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ ａｎｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ， ８６ｔｈ ｅｄｉｔｉｏｎ ２００５， ＣＲＣ Ｐｒｅｓｓ／Ｔａｙｌｏｒ＆Ｆｒａｎｃｉｓ，Ｂｏｃａ Ｒａｔｏｎ ＦＬ，ＵＳＡの内側フロントカバーを参照。
好ましくは、触媒は、元素周期表の第８〜１０族からの少なくとも１種の金属Ｍ（Ｆｅ、Ｒｕ、Ｏｓ、Ｃｏ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ）を含むことが好ましい。金属Ｍとして、鉄、コバルト、ニッケル、又はこれらの混合物を含むことが好ましい。コバルトとニッケルが特に好ましく、特にニッケルが好ましい。上述した金属は、酸化状態がゼロの状態で存在することが好ましく、しかし、他の酸化状態を有していても良い。
金属スポンジ触媒、例えば、Ｒａｎｅｙ（登録商標）に従うものが特に好ましい。この方法では、触媒は、ニッケルスポンジ触媒又はコバルトスポンジ触媒（それぞれＲａｎｅｙ（登録商標））が好ましい。水素化に特に適切である、これら高活性の触媒を製造するために、ニッケル又はコバルトは、典型的には、Ａｌ、Ｓｉ、Ｍｇ、又はＺｎ金属（しばしばＡｌ）とで合金化され、そしてこの合金は、細かく砕かれ、そして、ニッケル又はコバルト以外の金属が、アルカリで濾過（溶出）される。これにより、Ｒａｎｅｙ（登録商標）ニッケル又はＲａｎｅｙ（登録商標）コバルトとして公知の骨格状金属スポンジが残る。Ｒａｎｅｙ（登録商標）触媒は、例えばＧｒａｃｅから市販されている。
自然発火性のＲａｎｅｙ（登録商標）触媒の自己発火を防ぐために、これらは（例えば水で）湿った状態が維持される。この触媒が本発明の水素化に使用される前に、この水は除去することができる。
上述した金属Ｍに加え、触媒は、元素周期表の第１〜７族から選ばれる、少なくとも１種の更なる金属Ｄを含んでも良い。更なる金属Ｄは、ドーピング金属又は促進剤とも称される。ドーピングは、所望に従い変化する触媒の活性と選択性を許容する。
更なる金属Ｄとして、触媒は、少なくとも１種の金属、チタン、ジルコニウム、クロム、モリブデン、タングステン、及びマンガンを含むことが好ましい。単一の更なる金属Ｄの量は、金属Ｍに対して、典型的には０〜１５質量％、好ましくは０〜１０質量％である。
触媒は、例えば、微細粒子の状態又は金属スポンジ（Ｒａｎｅｙ（登録商標））として、純粋な金属又は合金として存在して良い。触媒は、担持された状態で使用することも同等に可能である。適切な担体は、アルミナ、マグネシア、又はシリカ及びまたカーボン等の無機担体材料である。同様に適切なものは、触媒的に活性な酸化金属又はドーパントとして活性なもの、例えば、二酸化ジルコニウム、酸化マンガン（ＩＩ）、酸化亜鉛又は酸化クロム（ＶＩ）を含む担体である。
担持された触媒は、通常の方法、例えば、含浸、共析出（共沈殿）、イオン交換又は他の方法で製造することができる。担持された触媒の場合、担体は、典型的には担持触媒の２０〜９９質量％、好ましくは５０〜９０質量％を構成する。
本発明に従えば、触媒は、水素化を開始する前に、成分Ａと接触させることによって前処理される。化合物Ａは、アルカリ金属炭酸塩、アルカリ土類金属炭酸塩、炭酸アンモニウム塩、アルカリ金属炭酸水素塩、アルカリ土類金属炭酸水素塩、アンモニウム炭酸水素塩、アルカリ土類金属オキソ炭酸塩、アルカリ金属カルボン酸塩、アルカリ土類金属カルボン酸塩、アンモニウムカルボン酸塩、アルカリ金属リン酸二水素塩、アルカリ土類金属リン酸二水素塩、アルカリ金属リン酸水素塩、アルカリ土類金属リン酸水素塩、アルカリ金属リン酸塩、アルカリ土類金属リン酸塩、及びアンモニウムリン酸塩、アルカリ金属酢酸塩、アルカリ土類金属酢酸塩、アンモニウム酢酸塩、アルカリ金属ギ酸塩、アルカリ土類金属ギ酸塩、アンモニウムギ酸塩、アルカリ金属シュウ酸塩、アルカリ土類金属シュウ酸塩、及びアンモニウムシュウ酸塩から選ばれる。
本発明に従えば、化合物Ａは、水和物（例えば、構造水として水を含む、又は結晶水として水を含むもの）及び、上述した化合物又は化合物クラスＡの炭酸塩（カーボネート）（炭酸塩は塩基性炭酸塩であっても良い）も含んで良い。塩基性アルカリ土類金属炭酸塩又はオキソ炭酸塩は、例えば、塩基性マグネシウム炭酸塩Ｍｇ（ＯＨ）2・４ＭｇＣＯ3・４Ｈ2Ｏも含む。
触媒は、前処理された触媒に対して、好ましくは０．０１〜２５質量％、特に０．５〜１５質量％、及びより好ましくは１〜１０質量％の、アルカリ金属、アルカリ土類金属又はアンモニウムを含む。この場合、アルカリ金属又はアルカリ土類金属又はアンモニウムは、以下のように、すなわち、炭酸塩、炭酸水素塩、オキソ炭酸塩、カルボン酸塩（カルボキシレート）、リン酸二水素塩、水素リン酸塩又はリン酸塩基無しでカウントされ、そして、担持触媒の場合には、担体材料は計算に入れられる。
化合物Ａ中のアルカリ金属は、リチウム、ナトリウム、及びカリウム、特にナトリウム又はカリウムから選ばれることが好ましい。アルカリ土類金属は、マグネシウム及びカルシウムから選ばれることが好ましい。このような好ましい構成は、実施例から明らかになり、以降有用になったもので、このような構成は従来では見出せなかった。
特に、使用する化合物Ａは、ナトリウム炭酸塩、カリウム炭酸塩、マグネシウム炭酸塩、カルシウム炭酸塩、炭酸アンモニウム塩、ナトリウム炭酸水素塩、カリウム炭酸水素塩、マグネシウム炭酸水素塩、カルシウム炭酸水素塩、アンモニウム炭酸水素塩、マグネシウムオキソ炭酸塩、又はこれらの混合物である。
アルカリ金属のために、リン酸塩及び水素リン酸塩が同様に好ましい。
カルボン酸塩は、ギ酸塩、酢酸塩、プロピオネート、ブタノエート、ペンタノエート、ヘキサノエート、またシュウ酸塩等のジカルボキシレート、マロネート、及びスシネートグルタレート及びアジペートから選ばれることが好ましい。対応する酸が論じられた場合、意味するものは、例えば、蟻酸、酢酸、プロピオン酸、ブチル酸、ペンタノン酸、ヘキサノン酸、オキサル酸、マロン酸、琥珀酸、グルタル酸、及びアジピン酸である。
アルカリ金属及びアルカリ土類金属化合物を含む混合物を使用することも可能である。この混合物において、アルカリ土類金属化合物の割合は、例えば、１〜９９質量％である。
触媒は、水素化のために使用される反応器の外側で前処理することができ、又、水素化を開始する前に、水素化反応器内で前処理することができる。既に使用された触媒を、水素化の前に前処理することも同様に可能であり、すなわち、使用済み触媒を、化合物Ａと接触させることにより再生することができる。
水素化法の好ましい実施の形態において、触媒は、これを化合物Ａの溶液又は懸濁液と接触させることにより前処理される。
好ましい溶媒又は懸濁媒体は水であるが、しかし、水素化のために既に上述した有機溶媒も適切である。化合物Ａは、固体状態で使用することができ、及び溶媒又は懸濁媒体を加えることにより、対応する溶液又は懸濁液が製造可能である。このような水溶液又は非水溶液（水性でない溶液）又は懸濁液中の化合物Ａの含有量は、典型的には、１〜９０質量％である。
特に、懸濁水素化において、この接触は、化合物Ａの溶液又は懸濁液中で触媒をスラリー化することにより、単純な方法で行うことができ、この場合、触媒の量は、化合物Ａの溶液又は懸濁液に対して、約５〜９５質量％の範囲である。次に、過剰の溶液又は懸濁液は、例えば、デカンテーション（上澄液除去）又は濾過により除去することができる。
この後、付着している水を除去するために、１種以上の有機溶媒で、触媒を１回以上洗浄するとこが有利である。例えば、予備処理された、濾過又はデカンテーションされた触媒は、第１にメタノール又はエタノール等のアルコールで１回以上洗浄することができ、そして次に炭化水素、例えばシクロヘキサンで、又はエーテルで洗浄することができる。
従って、水素化法では、触媒は、化合物Ａの水溶液又は分散物と接触され、触媒が除去され、そして触媒は次に水を除去するために少なくとも１種の有機液体で洗浄されることが好ましい。
接触（スラリー化）、除去（濾過、デカンテーション）及び洗浄は、不活性ガスの存在したに適切に行われる。接触のための圧力と温度は、通常、制限されない。例えば、室温（２０℃）、及び周囲圧力(ambient pressure)で行うことができる。
接触の継続期間は、例えば、触媒中成分Ａの含有量、及び特に触媒の吸着特性、その外部及び内部表面積及び、適切であれば使用される触媒担体材料に依存する。接触の継続時間は、例えば、５分〜５時間であり、好ましくは１０分〜２時間である。
この代わりに、接触は、触媒の処理の前又はその間に、成分Ａを現場(in situ)で形成する構成にすることができる。この目的のために、触媒の懸濁液(suspension)又は溶液、水又は既に上述した他の懸濁媒体又は溶媒及び化合物Ａ*が製造され、そして二酸化炭素又は対応するカルボン酸又は燐酸が、この懸濁液又は溶液に導入される。炭酸塩、炭酸水素塩、及びオキソ炭酸塩の場合、成分Ａ*は、成分Ａ以外のアルカリ金属、アルカリ土類金属、又はアンモニウム化合物である。カルボン酸塩及びリン酸塩の場合、これは、アルカリ金属−、アルカリ土類金属−又は炭酸アンモニウム塩、−炭酸水素塩、又は−オキソ炭酸塩及びヒドロキシド（水酸化物）が可能である。
化合物Ａ*は、水溶性塩、例えば、アルカリ金属、アルカリ土類金属又はアンモニウムのハロゲン化物、ニトレート又はサルフェートを含むことが好ましい。導入されたＣＯ2又は供給された酸との反応により、化合物Ａ*から所望の炭酸塩、炭酸水素塩、又はオキソ炭酸塩又はカルボン酸塩、リン酸二水素塩、水素リン酸塩、又はリン酸塩Ａが形成される。ＣＯ2又は酸との反応は、例えば、室温及び周囲圧力で行うことができる。
その結果、本発明のこの実施の形態では、触媒と化合物Ａ*（炭酸塩、炭酸水素塩及びオキソ炭酸塩の場合には、Ａ*は、化合物Ａとは異なるアルカリ金属、アルカリ土類金属、又はアンンモニウム化合物である。）を含む懸濁液又は溶液に二酸化炭素又はカルボン酸又は燐酸を導入することにより、化合物Ａは現場で形成される。
触媒は、他の方法でも接触可能であり、例えば、固体化合物Ａを未処理の触媒にドラムアプリケーションすることにより、又は化合物Ａの溶液又は懸濁液を未処理の触媒にスプレーすることにより、未処理の触媒を個体化合物Ａと混合させることができる。
化合物Ａで前処理された触媒は、通常の方法で乾燥され、すなわち、使用した溶媒又は懸濁媒体が除去される。この代わりに、触媒は、濡れた状態又は懸濁した状態で使用することも可能であり；例えば、前処理された触媒は、有機溶媒で洗浄した後、最後の使用において、使用された洗浄液を残し、そしてこの懸濁液を使用することができる。
本発明に従う水素化法によって得られるオリゴアミン又はアミノニトリルは、同様に、本発明の対象の一部をなす。
更に本発明は、上述したように、オリゴニトリルを完全水素化又は部分水素化のために、触媒を使用する方法を提供する。α，ω−ジニトリルをα，ω−ジアミンに完全水素化するために触媒を使用することが好ましい。アジポニトリルをヘキサメチレンジアミンに完全水素化するために触媒を使用することが特に好ましい。
同様に、α，ω−ジニトリルをα，ω−アミノニトリルに部分的に水素化するために触媒を使用することが好ましい。アジポニトリルをアミノカプロニトリルに部分的に水素化することが特に好ましい。
更に本発明は、元素周期表の第８〜１０族の金属を含む触媒（この触媒は、水素化を開始する前に、アルカリ金属炭酸塩、アルカリ土類金属炭酸塩、炭酸アンモニウム塩、アルカリ金属炭酸水素塩、アルカリ土類金属炭酸水素塩、アンモニウムハドロージェン炭酸塩、アルカリ土類金属オキソ炭酸塩、アルカリ金属カルボン酸塩、アルカリ土類金属カルボン酸塩、アンモニウムカルボン酸塩、アルカリ金属リン酸二水素塩、アルカリ土類金属リン酸二水素塩、アルカリ金属リン酸水素塩、アルカリ土類金属リン酸水素塩、アルカリ金属リン酸塩、アルカリ土類金属リン酸塩、及びアンモニウムリン酸塩、アルカリ金属酢酸塩、アルカリ土類金属酢酸塩、アンモニウム酢酸塩、アルカリ金属ギ酸塩、アルカリ土類金属ギ酸塩、アンモニウムギ酸塩、アルカリ金属シュウ酸塩、アルカリ土類金属シュウ酸塩、及びアンモニウムシュウ酸塩から選ばれる化合物Ａと接触させることにより前処理されている。）を提供する。前述したＤＥ１０２０７９２６からの記載により、アルカリ金属炭酸塩又はアルカリ金属水素で前処理されたコバルト又はニッケル触媒は除外される。
触媒は、触媒の記載において、上述した特徴の少なくとも一つを有していることが好ましく、請求項９〜１９の特徴の少なくとも一つを有していることが特に好ましい。
最後に、この触媒を製造する方法は、本発明の対象の一部をなす。この方法は、元素周期表の第８〜１０族からの金属を化合物Ａで処理することを含み、化合物Ａは、アルカリ金属炭酸塩、アルカリ土類金属炭酸塩、炭酸アンモニウム塩、アルカリ金属炭酸水素塩、アルカリ土類金属炭酸水素塩、アンモニウム炭酸水素塩、アルカリ土類金属オキソ炭酸塩、アルカリ金属カルボン酸塩、アルカリ土類金属カルボン酸塩、アンモニウムカルボン酸塩、アルカリ金属リン酸二水素塩、アルカリ土類金属リン酸二水素塩、アルカリ金属リン酸水素塩、アルカリ土類金属リン酸水素塩、アルカリ金属リン酸塩、アルカリ土類金属リン酸塩、及びアンモニウムリン酸塩、アルカリ金属酢酸塩、アルカリ土類金属酢酸塩、アンモニウム酢酸塩、アルカリ金属ギ酸塩、アルカリ土類金属ギ酸塩、アンモニウムギ酸塩、アルカリ金属シュウ酸塩、アルカリ土類金属シュウ酸塩、及びアンモニウムシュウ酸塩から選ばれ、そして、アルカリ金属炭酸塩又はアルカリ金属炭酸水素塩で前処理されたコバルト又はニッケル触媒を製造するための方法は除かれる。
この触媒製造方法は、触媒の製造方法において、上述した特徴の少なくとも一つを有していることが好ましい。この触媒製造方法は、請求項１８〜２０からの特徴の少なくとも一つを有していることが特に好ましい。
本発明に従う水素化法を使用して、オリゴニトリルからオリゴアミン又はアミノニトリルを製造することも可能であり、すなわち、本発明に従う水素化法は、完全又は部分的な水素化を可能にする。所望により、完全水素化の範囲を低く維持することも可能である。副生成物のレベルは低くなり、そして、シアニド等の有害物質は使用されない。高価なものになる触媒の貴金属ドーピングは必要とされない。
実施例
方法手順
Ａ）触媒の製造：ドープしていないＲａｎｅｙ Ｎｉ（３ｇ）を、所望の改質材（量は表に記載）の水溶液と、室温で１時間、強く攪拌した。次に、触媒をデカンテーション（上澄液の除去）し、２０ｍｌのエタノールで２回、１５ｍｌ（のアジポニトリル）で２回洗浄した。改質材の含有量を測定するために、触媒の一部分を元素分析に使用した（表参照）。
水素化：１．９２ｇのＡＤＮ−で濡れた、改質触媒を、最初に１６０ｍｌのオートクレーブ（このオートクレーブは、マグネット結合ブレード攪拌器、電気ヒーター、閉回路内部温度制御機能、７μｍフリットを使用したサンプリング機能、ロタメータを使用したアンンモニア計量導入機能、及び表面からの水素分散(sparging)機能を有している）内に挿入し、そして、５３ｇのＡＤＮを加えた。１７ｇのＮＨ3を計量導入し、そして、オートクレーブをゆっくり攪拌（５０ｒｐｍ）しながら６０℃に加熱した。この温度に達した後、システムの内因圧力(autogenous pressure)に２０バールまで水素で加圧し、これにより、約３７バールの圧力が設定された。規則的間隔で、試料を採取し、実験の経過を識別した。水素化試験の結果を表に示す。
Figure 2009507888
実施例から明らかなように、全てのケースで、ランダム（統計値）を超えるＡＣＮ選択性が達成された。「ランダムを超える」が意味するものは、所定の変換において、全てのニトリル基が等しく迅速に（「ランダムに」）水素化されるという仮定で計算したＡＣＮ選択性と比較して、より多くのＡＣＮが存在することを意味する。例：９３．８％の変換において、ＡＣＮの計算選択性は４０％、９７．８％の変換において、２６．１％であった。

Claims (34)

  1. 触媒の存在下に、少なくとも２個のニトリル基を有するオリゴニトリルを水素化するための方法であって、上記触媒は、水素化を開始する前に、アルカリ金属炭酸塩、アルカリ土類金属炭酸塩、炭酸アンモニウム塩、アルカリ金属炭酸水素塩、アルカリ土類金属炭酸水素塩、アンモニウム炭酸水素塩、アルカリ土類金属オキソ炭酸塩、アルカリ金属カルボン酸塩、アルカリ土類金属カルボン酸塩、アンモニウムカルボン酸塩、アルカリ金属リン酸二水素塩、アルカリ土類金属リン酸二水素塩、アルカリ金属リン酸水素塩、アルカリ土類金属リン酸水素塩、アルカリ金属リン酸塩、アルカリ土類金属リン酸塩、及びアンモニウムリン酸塩、アルカリ金属酢酸塩、アルカリ土類金属酢酸塩、アンモニウム酢酸塩、アルカリ金属ギ酸塩、アルカリ土類金属ギ酸塩、アンモニウムギ酸塩、アルカリ金属シュウ酸塩、アルカリ土類金属シュウ酸塩、及びアンモニウムシュウ酸塩から選ばれる化合物Ａと接触させることにより前処理されていることを特徴とするオリゴニトリルを水素化するための方法。
  2. ニトリルがα，ω−ジニトリルであることを特徴とする請求項１に記載の方法。
  3. α，ω−ジニトリルが、アジポニトリルであることを特徴とする請求項１又は２の何れかに記載の方法。
  4. ニトリル分子内に存在する全ての二トリル基を、アミノ基に水素化し（完全な水素化）、オリゴアミンを形成することを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の方法。
  5. α，ω−ジニトリルを完全な水素化により、α，ω−ジアミンに水素化することを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の方法。
  6. ニトリル分子内に存在するニトリル基の一部をアミノ基に水素化し（部分水素化）、アミノニトリルを得ることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の方法。
  7. α，ω−ジニトリルを、部分水素化により、α，ω−アミノニトリルに水素化することを特徴とする請求項１〜３及び６に記載の方法。
  8. 触媒が、元素周期表の第８〜１０族から選ばれる少なくとも１種の金属Ｍを含むことを特徴とする請求項１〜７の何れか１項に記載の方法。
  9. 触媒が、金属Ｍとして、鉄、コバルト、ニッケル、又はこれらの混合物を含むことを特徴とする請求項１〜８の何れか１項に記載の方法。
  10. 触媒が、ニッケルスポンジ触媒又はコバルトスポンジ触媒（Ｒａｎｅｙ（登録商標））であることを特徴とする請求項１〜９の何れか１項に記載の方法。
  11. 触媒が、元素周期表の第１〜７族から選ばれる、少なくとも１種の更なる金属Ｄを含むことを特徴とする請求項１〜１０の何れか１項に記載の方法。
  12. 触媒が、更なる金属Ｄとして、少なくとも１種の金属、チタン、ジルコニウム、クロム、モリブデン、タングステン、及びマンガンを含むことを特徴とする請求項１〜１１の何れか１項に記載の方法。
  13. 触媒が、前処理された触媒に対して、０．０１〜２５質量％のアルカリ金属、アルカリ土類金属、又はアンモニウムを含むことを特徴とする請求項１〜１２の何れか１項に記載の方法。
  14. 化合物Ａ内のアルカリ金属が、リチウム、ナトリウム、カリウムから選ばれることを特徴とする請求項１〜１３の何れか１項に記載の方法。
  15. 化合物Ａ内のアルカリ土類金属が、マグネシウム及びカルシウムから選ばれることを特徴とする請求項１〜１４の何れか１項に記載の方法。
  16. 化合物Ａ内のアルカリ土類金属が、リン酸塩又は水素リン酸塩から選ばれることを特徴とする請求項１〜１５の何れか１項に記載の方法。
  17. 使用する化合物Ａが、アルカリ金属及びアルカリ土類金属化合物を含む混合物であることを特徴とする請求項１〜１６の何れか１項に記載の方法。
  18. 触媒が、それを化合物Ａの溶液又は懸濁液と接触させることにより前処理されることを特徴とする請求項１〜１７の何れか１項に記載の方法。
  19. 触媒を、化合物Ａの水性溶液又は懸濁液と接触し、この触媒を取り出し、そして次いで、水を除去するために少なくとも１種の有機液体で洗浄することを特徴とする請求項１〜１８の何れか１項に記載の方法。
  20. 化合物Ａが、触媒と、化合物Ａとは異なるアルカリ金属、アルカリ土類金属又はアンモニウム化合物である化合物Ａ*を含む懸濁液又は溶液に二酸化炭素を導入することによって現場で形成されることを特徴とする請求項１〜１９の何れか１項に記載の方法。
  21. 触媒及びカルボン酸又はリン酸である懸濁液又は溶液に、アンモニアを導入することにより、又はアルカリ金属水酸化物又はアルカリ土類金属水酸化物の溶液を加えることにより、化合物Ａが現場で製造されることを特徴とする請求項１〜２０の何れか１項に記載の方法。
  22. 成分Ａが、アルカリ金属炭酸塩、アルカリ土類金属炭酸塩、炭酸アンモニウム塩、アルカリ金属炭酸水素塩、アルカリ土類金属炭酸水素塩、アンモニウム炭酸水素塩、アルカリ土類金属オキソ炭酸塩から選ばれることを特徴とする請求項１〜２１の何れか１項に記載の方法。
  23. 成分Ａが、アルカリ金属カルボン酸塩、アルカリ土類金属カルボン酸塩、アンモニウムカルボン酸塩、アルカリ金属酢酸塩、アルカリ土類金属酢酸塩、アンモニウム酢酸塩、アルカリ金属ギ酸塩、アルカリ土類金属ギ酸塩、アンモニウムギ酸塩、アルカリ金属シュウ酸塩、アルカリ土類金属シュウ酸塩及びアンモニウムシュウ酸塩から選ばれることを特徴とする請求項１〜２１の何れか１項に記載の方法。
  24. 成分Ａが、アルカリ金属リン酸二水素塩、アルカリ土類金属リン酸二水素塩、アルカリ金属リン酸水素塩、アルカリ土類金属リン酸水素塩、アルカリ金属リン酸塩、アルカリ土類金属リン酸塩、及びアンモニウムリン酸塩から選ばれることを特徴とする請求項１〜２１の何れか１項に記載の方法。
  25. アンモニアが追加的に水素化に使用されることを特徴とする請求項１〜２４の何れか１項に記載の方法。
  26. 溶媒が追加的に水素化に使用されることを特徴とする請求項１〜２５の何れか１項に記載の方法。
  27. 請求項１〜２６の何れか１項に記載の方法によって、オリゴニトリルから得られるオリゴアミン又はアミノニトリル。
  28. オリゴニトリルの完全な水素化又は部分水素化のために、請求項１〜２７の何れか１項に記載された触媒を使用する方法。
  29. 触媒が、アジポニトリルをヘキサメチレンジアミンに完全に水素化するために使用されることを特徴とする請求項２８に記載の方法。
  30. 触媒が、アジポニトリルをアミノカプロニトリルに部分的に水素化するために使用されることを特徴とする請求項２８に記載の方法。
  31. 元素周期表の第８〜１０族の金属を含む触媒であって、使用の前に、アルカリ金属炭酸塩、アルカリ土類金属炭酸塩、炭酸アンモニウム塩、アルカリ金属炭酸水素塩、アルカリ土類金属炭酸水素塩、アンモニウム炭酸水素塩、アルカリ土類金属オキソ炭酸塩、アルカリ金属カルボン酸塩、アルカリ土類金属カルボン酸塩、アンモニウムカルボン酸塩、アルカリ金属リン酸二水素塩、アルカリ土類金属リン酸二水素塩、アルカリ金属リン酸水素塩、アルカリ土類金属リン酸水素塩、アルカリ金属リン酸塩、アルカリ土類金属リン酸塩及びアンモニウムリン酸塩、アルカリ金属酢酸塩、アルカリ土類金属酢酸塩、アンモニウム酢酸塩、アルカリ金属ギ酸塩、アルカリ土類金属ギ酸塩、アンモニウムギ酸塩、アルカリ金属シュウ酸塩、アルカリ土類金属シュウ酸塩、及びアンモニウムシュウ酸塩から選ばれる化合物Ａを使用して前処理され、且つアルカリ金属炭酸塩又はアルカリ金属炭酸水素塩を使用して前処理されるコバルト又はニッケル触媒は除かれることを特徴とする触媒。
  32. 請求項９〜２４に記載の特徴の少なくとも１つを有することを特徴とする触媒。
  33. 請求項３１及び３２の何れかに記載の触媒を製造する方法であって、元素周期表の第８〜１０族の金属を、アルカリ金属炭酸塩、アルカリ土類金属炭酸塩、炭酸アンモニウム塩、アルカリ金属炭酸水素塩、アルカリ土類金属炭酸水素塩、アンモニウム炭酸水素塩、アルカリ土類金属オキソ炭酸塩、アルカリ金属カルボン酸塩、アルカリ土類金属カルボン酸塩、アンモニウムカルボン酸塩、アルカリ金属リン酸二水素塩、アルカリ土類金属リン酸二水素塩、アルカリ金属リン酸水素塩、アルカリ土類金属リン酸水素塩、アルカリ金属リン酸塩、アルカリ土類金属リン酸塩、及びアンモニウムリン酸塩、アルカリ金属酢酸塩、アルカリ土類金属酢酸塩、アンモニウム酢酸塩、アルカリ金属ギ酸塩、アルカリ土類金属ギ酸塩、アンモニウムギ酸塩、アルカリ金属シュウ酸塩、アルカリ土類金属シュウ酸塩、及びアンモニウムシュウ酸塩から選ばれる化合物Ａで前処理する工程を含み、且つ触媒からは、アルカリ金属炭酸塩又はアルカリ金属炭酸水素塩で前処理されたコバルト又はニッケル触媒が除かれていることを特徴とする方法。
  34. 請求項１８〜２０に記載の特徴の少なくとも１つを有する請求項３３に記載の方法。
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