JP2525530B2 - 3−アミノメチル−3,5,5−トリメチル−シクロヘキシルアミンの製造方法 - Google Patents
3−アミノメチル−3,5,5−トリメチル−シクロヘキシルアミンの製造方法Info
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- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
- C07C255/00—Carboxylic acid nitriles
- C07C255/45—Carboxylic acid nitriles having cyano groups bound to carbon atoms of rings other than six-membered aromatic rings
- C07C255/46—Carboxylic acid nitriles having cyano groups bound to carbon atoms of rings other than six-membered aromatic rings to carbon atoms of non-condensed rings
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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
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- C07C2601/14—The ring being saturated
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- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
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Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、1,3,3−トリメチ
ル−5−オキソ−シクロヘキサン−カルボニトリルをア
ンモニア及び水素でニッケル−ラネー触媒又はコバルト
−ラネー触媒を用いて還元アミン化することにより3−
アミノメチル−3,5,5−トリメチルシクロヘキシル
アミンを製造する方法に関する。
ル−5−オキソ−シクロヘキサン−カルボニトリルをア
ンモニア及び水素でニッケル−ラネー触媒又はコバルト
−ラネー触媒を用いて還元アミン化することにより3−
アミノメチル−3,5,5−トリメチルシクロヘキシル
アミンを製造する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】3−アミノメチル−3,5,5−トリメ
チルシクロヘキシルアミン(以下イソホロンジアミンと
記載する)は、イソホロンジイソシアネートを製造する
ための出発生成物として、ポリアミドのためのアミン成
分として及びエポオキシド樹脂の硬化剤として使用され
る。
チルシクロヘキシルアミン(以下イソホロンジアミンと
記載する)は、イソホロンジイソシアネートを製造する
ための出発生成物として、ポリアミドのためのアミン成
分として及びエポオキシド樹脂の硬化剤として使用され
る。
【0003】従来、イソホロンジアミン(IPDA)
は、1,3,3−トリメチル−5−オキソ−シクロヘキ
サン−カルボニトリル(以下イソホロンニトリル(IP
N)と記載する)をアンモニア及び通常の水素添加触媒
の存在下で還元アミン化することにより得られる。出発
化合物として役立つイソホロンニトリルは、シアン化水
素をイソホロンに付加させることにより得られる(西ド
イツ国特許出願第3942371.9号明細書参照)。
は、1,3,3−トリメチル−5−オキソ−シクロヘキ
サン−カルボニトリル(以下イソホロンニトリル(IP
N)と記載する)をアンモニア及び通常の水素添加触媒
の存在下で還元アミン化することにより得られる。出発
化合物として役立つイソホロンニトリルは、シアン化水
素をイソホロンに付加させることにより得られる(西ド
イツ国特許出願第3942371.9号明細書参照)。
【0004】西ドイツ国特許第1229078号明細書
の方法によれば、アンモニアとIPNは、IPDAを得
るために10〜30:1の比で使用される。しかしなが
ら所望のIPDAの他に、大量の副生成物、例えば特に
3−アミノメチル−3,5,5−トリメチル−シクロヘ
キサノール(=イソホロンアミノアルコール(IPA
A))、1,3,3−トリメチル−6−アザ−ビシクロ
−[3,2,1]−オクタン及びジヒドロイソホロリル
アミンが生じる。例として、81.4%までのIPDA
の収率が記載されているが、但し純度については記載さ
れていない。上記の収率は、例えば種々の面から確証さ
れるように再現不可能である。
の方法によれば、アンモニアとIPNは、IPDAを得
るために10〜30:1の比で使用される。しかしなが
ら所望のIPDAの他に、大量の副生成物、例えば特に
3−アミノメチル−3,5,5−トリメチル−シクロヘ
キサノール(=イソホロンアミノアルコール(IPA
A))、1,3,3−トリメチル−6−アザ−ビシクロ
−[3,2,1]−オクタン及びジヒドロイソホロリル
アミンが生じる。例として、81.4%までのIPDA
の収率が記載されているが、但し純度については記載さ
れていない。上記の収率は、例えば種々の面から確証さ
れるように再現不可能である。
【0005】IPDAを高い収率で得るため、かつIP
DAの副生成物を減少させるための努力として、西ドイ
ツ国特許出願公開第3011656号明細書によれば、
西ドイツ国特許第1229078号明細書から公知の方
法を、第1工程でIPNを触媒不在でアンモニア過剰で
1,3,3−トリメチル−5−イミノ−シクロヘキサン
−カルボニトリルに換化し、第2工程でIPDAに水素
添加する方法に変更した。該第2工程では、著しく過剰
のアンモニアを使用しなければならなかった。該方法は
アンモニアの回収及びリサイクルのために、費用のかか
る加圧蒸留が必要であった。例えば、西ドイツ国特許出
願公開第3011656号明細書記載の方法では、IP
N1kg当たりアンモニア約5kgの量比にもかかわら
ず、反応収率83.7%が得られたにすぎず、単離した
IPDAの収率及び該純度については記載されていな
い。
DAの副生成物を減少させるための努力として、西ドイ
ツ国特許出願公開第3011656号明細書によれば、
西ドイツ国特許第1229078号明細書から公知の方
法を、第1工程でIPNを触媒不在でアンモニア過剰で
1,3,3−トリメチル−5−イミノ−シクロヘキサン
−カルボニトリルに換化し、第2工程でIPDAに水素
添加する方法に変更した。該第2工程では、著しく過剰
のアンモニアを使用しなければならなかった。該方法は
アンモニアの回収及びリサイクルのために、費用のかか
る加圧蒸留が必要であった。例えば、西ドイツ国特許出
願公開第3011656号明細書記載の方法では、IP
N1kg当たりアンモニア約5kgの量比にもかかわら
ず、反応収率83.7%が得られたにすぎず、単離した
IPDAの収率及び該純度については記載されていな
い。
【0006】もう1つ、上記明細書の方法を改良する必
要があったことは、西ドイツ国特許出願公開第3021
955号明細書から推察される。西ドイツ国特許出願公
開第3021955号明細書の比較例1により、IP
N:NH3の体積比が1:10であるにもかかわらず、
西ドイツ国特許第1229078号明細書に類似の方法
では、IPDA収率は48%に達するにすぎない(この
場合、詳述されていない“通常市販の触媒”が使用され
ている)。西ドイツ国特許出願公開第3021955号
明細書の比較例2及び3により、西ドイツ国特許出願公
開第3011646号明細書に類似して実施すると、約
70%ないしは90%の反応収率が得られた。しかしな
がら、このためには第1工程のために長い反応時間及び
第2工程のために1:10のIPN:NH3比が必要で
あった。すなわち、高いアンモニア過剰率の欠点に加え
て、なお空時収率の経済的に重要な低下が生じる。
要があったことは、西ドイツ国特許出願公開第3021
955号明細書から推察される。西ドイツ国特許出願公
開第3021955号明細書の比較例1により、IP
N:NH3の体積比が1:10であるにもかかわらず、
西ドイツ国特許第1229078号明細書に類似の方法
では、IPDA収率は48%に達するにすぎない(この
場合、詳述されていない“通常市販の触媒”が使用され
ている)。西ドイツ国特許出願公開第3021955号
明細書の比較例2及び3により、西ドイツ国特許出願公
開第3011646号明細書に類似して実施すると、約
70%ないしは90%の反応収率が得られた。しかしな
がら、このためには第1工程のために長い反応時間及び
第2工程のために1:10のIPN:NH3比が必要で
あった。すなわち、高いアンモニア過剰率の欠点に加え
て、なお空時収率の経済的に重要な低下が生じる。
【0007】西ドイツ国特許出願公開第3011656
号明細書の方法での第1工程(イミン形成)のための長
い反応時間は、西ドイツ国特許出願公開第302195
5号明細書により、イミン形成触媒を使用することで短
縮させることができた。しかしながら、このことにより
反応制御はより費用がかかり、更に非常に高いアンモニ
ア/IPN体積比を回避することができなかった。
号明細書の方法での第1工程(イミン形成)のための長
い反応時間は、西ドイツ国特許出願公開第302195
5号明細書により、イミン形成触媒を使用することで短
縮させることができた。しかしながら、このことにより
反応制御はより費用がかかり、更に非常に高いアンモニ
ア/IPN体積比を回避することができなかった。
【0008】西ドイツ国特許出願第3011656号及
び同第3021955号明細書の方法においては、担体
不含の又は担体結合したCo、Ni、Fe及び貴金属触
媒、特にラネー−ニッケル及びラネーコバルトも、適当
であると記載されている。触媒量の酸及びアンモニウム
塩の可能な同時使用が西ドイツ国特許出願第30116
56号明細書に示されているが、使用法についての詳細
は明示されていない。
び同第3021955号明細書の方法においては、担体
不含の又は担体結合したCo、Ni、Fe及び貴金属触
媒、特にラネー−ニッケル及びラネーコバルトも、適当
であると記載されている。触媒量の酸及びアンモニウム
塩の可能な同時使用が西ドイツ国特許出願第30116
56号明細書に示されているが、使用法についての詳細
は明示されていない。
【0009】特開昭62−123154号公報の方法
は、IPDAを製造するためのIPNの還元アミン化に
関する。この場合には、必要とされるアンモニア過剰を
減少させ、担体結合した触媒の前還元を省く試みがなさ
れた。IPNに対してアンモニア1〜20倍、有利には
5〜10倍のモル量並びに触媒としてラネー−コバル
ト、圧力50〜150バール及び温度50〜150℃を
使用すると上記方法によりIPDAが高い収率で得られ
ると主張しており、該実施例には反応混合物中83〜8
9%の収率が記載されている。
は、IPDAを製造するためのIPNの還元アミン化に
関する。この場合には、必要とされるアンモニア過剰を
減少させ、担体結合した触媒の前還元を省く試みがなさ
れた。IPNに対してアンモニア1〜20倍、有利には
5〜10倍のモル量並びに触媒としてラネー−コバル
ト、圧力50〜150バール及び温度50〜150℃を
使用すると上記方法によりIPDAが高い収率で得られ
ると主張しており、該実施例には反応混合物中83〜8
9%の収率が記載されている。
【0010】本発明の出願者は、特開昭62−1231
54号公報の方法の追跡調査で、該公報に記載されてい
る値を越えてアンモニア過剰率を高めたにもかかわら
ず、ほとんど水素吸収が起こらなかった、従って、ラネ
ー−コバルトだけでは実際に効果がないことを確認し
た。
54号公報の方法の追跡調査で、該公報に記載されてい
る値を越えてアンモニア過剰率を高めたにもかかわら
ず、ほとんど水素吸収が起こらなかった、従って、ラネ
ー−コバルトだけでは実際に効果がないことを確認し
た。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、イソ
ホロンニトリルからイソホロンジアミンを製造する方法
を、容易に入手可能なラネー触媒でもIPDAを良好な
収率で得ることができるように改良することであった。
該還元アミン化は、有利には加圧蒸留を不必要とするよ
うなアンモニア過剰の存在下で実施可能にすべきであっ
た。
ホロンニトリルからイソホロンジアミンを製造する方法
を、容易に入手可能なラネー触媒でもIPDAを良好な
収率で得ることができるように改良することであった。
該還元アミン化は、有利には加圧蒸留を不必要とするよ
うなアンモニア過剰の存在下で実施可能にすべきであっ
た。
【0012】
【課題を解決するための手段】上記課題は、1,3,3
−トリメチル−5−オキソ−シクロヘキサンカルボニト
リル(IPN)をアンモニア及び水素で圧力5〜20M
Pa及び温度50〜150℃でニッケル−ラネー触媒又
はコバルト−ラネー触媒を用いてかつ有機溶剤の存在下
で還元アミン化することにより3−アミノメチル−3,
5,5−トリメチルシクロヘキシルアミンを製造する方
法において、付加的にニッケル又はコバルトの塩からな
る共触媒をラネー触媒1モル当たり0.01〜0.5モ
ルの量で使用することにより解決される。
−トリメチル−5−オキソ−シクロヘキサンカルボニト
リル(IPN)をアンモニア及び水素で圧力5〜20M
Pa及び温度50〜150℃でニッケル−ラネー触媒又
はコバルト−ラネー触媒を用いてかつ有機溶剤の存在下
で還元アミン化することにより3−アミノメチル−3,
5,5−トリメチルシクロヘキシルアミンを製造する方
法において、付加的にニッケル又はコバルトの塩からな
る共触媒をラネー触媒1モル当たり0.01〜0.5モ
ルの量で使用することにより解決される。
【0013】本発明では、ラネー−ニッケル及びラネー
−コバルト触媒を使用する。別の金属、例えば特にMn
及びFeがドーピングされていてよいNi−ないしはC
o−ラネー触媒も含まれる。該ラネー触媒は公知の方法
でニッケルないしはコバルトとアルミニウム及び/又は
Zn、Mg、Si並びに場合によりドーピング元素との
合金から、アルミニウムないしはZn、Mg、Siを浸
出させることにより得られる。この際、少なくともアル
カリ溶液で浸出する。
−コバルト触媒を使用する。別の金属、例えば特にMn
及びFeがドーピングされていてよいNi−ないしはC
o−ラネー触媒も含まれる。該ラネー触媒は公知の方法
でニッケルないしはコバルトとアルミニウム及び/又は
Zn、Mg、Si並びに場合によりドーピング元素との
合金から、アルミニウムないしはZn、Mg、Siを浸
出させることにより得られる。この際、少なくともアル
カリ溶液で浸出する。
【0014】本発明の要旨は共触媒を使用することであ
る。Ni又はCoの塩のアニオンとしては、鉱酸、特に
硫酸及び塩酸、まだカルボン酸のアニオンも重要であ
る。ハロゲン化物、例えば上記金属の塩化物が好適であ
る。
る。Ni又はCoの塩のアニオンとしては、鉱酸、特に
硫酸及び塩酸、まだカルボン酸のアニオンも重要であ
る。ハロゲン化物、例えば上記金属の塩化物が好適であ
る。
【0015】共触媒の使用量は、広い限界内にある。好
ましくは触媒1モル当たり(CoないしはNiとして計
算して)共触媒0.01〜0.5モル、特に0.05〜
0.2モルを使用する。該塩は、無水又は結晶水含有塩
として粉末状で又は溶液又は懸濁液として水素添加バッ
チに供給することができる。
ましくは触媒1モル当たり(CoないしはNiとして計
算して)共触媒0.01〜0.5モル、特に0.05〜
0.2モルを使用する。該塩は、無水又は結晶水含有塩
として粉末状で又は溶液又は懸濁液として水素添加バッ
チに供給することができる。
【0016】水素添加は、アンモニアの存在下で実施す
る。有利にはイソホロンニトリル1kg当たりNH
30.25〜2.5kg、特にNH30.5〜1kgを
反応バッチに、例えば液状アンモニアの圧入により加え
る。
る。有利にはイソホロンニトリル1kg当たりNH
30.25〜2.5kg、特にNH30.5〜1kgを
反応バッチに、例えば液状アンモニアの圧入により加え
る。
【0017】反応混合物の最後の成分はなお有機溶剤で
あり、特に溶剤混合物も理解されるべきでる。溶剤とし
ては、IPN及びIPDAに対する十分な溶解力を有す
るものが該当するので、水素添加温度で該物質は溶解し
た形で存在する。例えば、低級アルコール、特に1価の
C1〜C4−アルコール、脂肪族及び環式脂肪族モノ−
及びジエーテル、特にC−原子を6個まで有するもの、
更に一般的に炭化水素、例えばシクロヘキサン及びトル
エンが適当である。沸点120℃未満を有し、水素添加
終了後、問題なく反応混合物から留去できる溶剤が有利
である。
あり、特に溶剤混合物も理解されるべきでる。溶剤とし
ては、IPN及びIPDAに対する十分な溶解力を有す
るものが該当するので、水素添加温度で該物質は溶解し
た形で存在する。例えば、低級アルコール、特に1価の
C1〜C4−アルコール、脂肪族及び環式脂肪族モノ−
及びジエーテル、特にC−原子を6個まで有するもの、
更に一般的に炭化水素、例えばシクロヘキサン及びトル
エンが適当である。沸点120℃未満を有し、水素添加
終了後、問題なく反応混合物から留去できる溶剤が有利
である。
【0018】還元アミン化は5〜20MPa、特に10
〜15MPaの圧力範囲内で行う。IPN、アンモニ
ア、溶剤、触媒及び共触媒に加圧反応器内で水素を所望
の圧力までで圧入する。有利には、圧力は水素添加の
間、H2を圧入することにより維持する。水素添加温度
は、50〜150℃、有利には80〜130℃である。
〜15MPaの圧力範囲内で行う。IPN、アンモニ
ア、溶剤、触媒及び共触媒に加圧反応器内で水素を所望
の圧力までで圧入する。有利には、圧力は水素添加の
間、H2を圧入することにより維持する。水素添加温度
は、50〜150℃、有利には80〜130℃である。
【0019】水素添加は、不連続的に又は連続的に実施
することができ、その際、例えば懸濁触媒を用いた水素
添加のために使用される通常の水素添加反応器、例えば
撹拌オートクレーブ及びループ型バブルカラムを使用す
ることができる。水素添加終了後の反応混合物の後処理
は自体公知の方法で行う。通常該工程は、放圧、アンモ
ニアの蒸発、不溶成分の溶液からの分離、溶剤の蒸留分
離、及び減圧下でのIPDA粗製生成物の分留からな
る。
することができ、その際、例えば懸濁触媒を用いた水素
添加のために使用される通常の水素添加反応器、例えば
撹拌オートクレーブ及びループ型バブルカラムを使用す
ることができる。水素添加終了後の反応混合物の後処理
は自体公知の方法で行う。通常該工程は、放圧、アンモ
ニアの蒸発、不溶成分の溶液からの分離、溶剤の蒸留分
離、及び減圧下でのIPDA粗製生成物の分留からな
る。
【0020】本発明による共触媒を使用することによ
り、驚異的にも、イソホロンニトリルを効率的に還元ア
ミン化してイソホロンジアミンにするためのラネーCo
及びラネーNi触媒が使用可能であった。該方法は容易
に実施され、通常加圧蒸留は不必要である。
り、驚異的にも、イソホロンニトリルを効率的に還元ア
ミン化してイソホロンジアミンにするためのラネーCo
及びラネーNi触媒が使用可能であった。該方法は容易
に実施され、通常加圧蒸留は不必要である。
【0021】
【実施例】次に、本発明を以下の実施例につき詳細に説
明する。
明する。
【0022】例1 イソホロンニトリル400g(2.42モル)をガス処
理撹拌器を備えた5リットルのオートクレーブ内でメタ
ノール1リットル及び無水アンモニア1リットル中に溶
かした。触媒としてラネーコバルト100g(水約25
%含有)及び塩化コバルト−六水化物50gを添加した
後、1200rpmで撹拌し、水素130バールを圧入
した。80℃に加熱した際に水素吸収が起った。ほぼ水
素添加の終了頃に温度を130℃に上昇させた。全反応
時間は3〜4時間であった。冷却後、該触媒を濾別し、
過剰のアンモニア及びメタノールを留去した。該残留物
は真空管で蒸留した。
理撹拌器を備えた5リットルのオートクレーブ内でメタ
ノール1リットル及び無水アンモニア1リットル中に溶
かした。触媒としてラネーコバルト100g(水約25
%含有)及び塩化コバルト−六水化物50gを添加した
後、1200rpmで撹拌し、水素130バールを圧入
した。80℃に加熱した際に水素吸収が起った。ほぼ水
素添加の終了頃に温度を130℃に上昇させた。全反応
時間は3〜4時間であった。冷却後、該触媒を濾別し、
過剰のアンモニア及びメタノールを留去した。該残留物
は真空管で蒸留した。
【0023】 前留出物: 12g Kp0.1:30〜65℃ 主留出物(IPDA): 350g Kp0.1:65〜68℃ 残留物: 13.2g 収率: IPDA理論値の85.0%(IPNに対して) 生成物純度(GC): 約98%例2 例1によるバッチを繰り返したが、但しメタノール1.
5リットル及び無水アンモニア1.5リットル(それぞ
れ1リットルの代わりに)を使用した。IPDAの収量
は351gであった(=理論値の85.3%)。
5リットル及び無水アンモニア1.5リットル(それぞ
れ1リットルの代わりに)を使用した。IPDAの収量
は351gであった(=理論値の85.3%)。
【0024】例3 例1に類似して行ったが、イソホロンニトリル500g
(=3.30モル)及び無水アンモニア0.5リットル
だけを使用した。
(=3.30モル)及び無水アンモニア0.5リットル
だけを使用した。
【0025】 収量: IPDA345.1g(理論値の67.0%) 残留物は塩を含有: IPDA×1/2HCl 苛性ソーダ溶液で遊離後、合計396.6g(理論値 の77%)のIPDAを単離できた。
【0026】比較例 例2に類似して行ったが、但し共触媒として塩化コバル
トは使用しなかった。水素吸収はほとんど起こらなかっ
た。単離可能な収量はなかった。
トは使用しなかった。水素吸収はほとんど起こらなかっ
た。単離可能な収量はなかった。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−123154(JP,A) 特公 昭39−10923(JP,B1) 特公 昭45−19896(JP,B1)
Claims (6)
- 【請求項1】 1,3,3−トリメチル−5−オキソ−
シクロヘキサンカルボニトリル(IPN)をアンモニア
及び水素で圧力5〜20MPa及び温度50〜150℃
でニッケル−ラネー触媒又はコバルト−ラネー触媒を用
いてかつ有機溶剤の存在下で還元アミン化することによ
り3−アミノメチル−3,5,5−トリメチル−シクロ
ヘキシルアミンを製造する方法において、付加的にニッ
ケル又はコバルトの塩からなる共触媒をラネー触媒1モ
ル当たり0.01〜0.5モルの量で使用することを特
徴とする、3−アミノメチル−3,5,5−トリメチル
−シクロヘキシルアミンの製造方法。 - 【請求項2】 共触媒として前記金属と鉱酸との無水又
は結晶水含有塩を使用する、請求項1記載の方法。 - 【請求項3】 Ni又はCoのハロゲン化物を使用す
る、請求項1又は2記載の方法。 - 【請求項4】 触媒と共触媒を1:0.05〜0.2の
モル比で使用する、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】 IPN1kg当たりアンモニア0.25
〜2.5kgを使用する、請求項1から4までのいずれ
か1項記載の方法。 - 【請求項6】 圧力10〜15MPa及び温度80〜1
30℃で水素添加する、請求項1から5までのいずれか
1項記載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4106882.3 | 1991-03-05 | ||
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