JP2804877B2 - アミノカルボン酸塩の製法 - Google Patents
アミノカルボン酸塩の製法Info
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Description
キレート剤、食品添加物等として有用なアミノカルボン
酸塩の製造方法に関する。
および銅含有触媒の共存下に反応させてアミノカルボン
酸塩を得る方法は知られている(特開昭60−4164
4号、特開昭60−41645号、特開昭60−789
48号、特開昭60−78949号、特開昭60−97
945号および特開昭60−100545号)。
酸塩が約95%程度の高い選択率で得られるが、例えば
モノエタノールアミンを原料としてグリシン塩を製造す
る場合においては蓚酸塩、ジエタノールアミンを原料と
してイミノジ酢酸塩を製造する場合においてはグリシン
塩、トリエタノールアミンを原料としてニトリロトリ酢
酸塩を製造する場合においてはイミノジ酢酸塩、グリシ
ン塩などの副生物も生成する。これらの副生物は目的の
アミノカルボン酸塩の収率や製品純度を低下させるのみ
ならず、得られたアミノカルボン酸塩を更に農薬、医薬
品等の誘導品に導く際に反応や精製の過程で悪影響を及
ぼし、最終誘導品の総合的な収率や製品純度をも低下さ
せる。従って、アミノカルボン酸塩を選択的に高収率で
得る方法が望まれている。
温で反応を行うため、銅含有触媒を繰り返し使用する場
合、触媒活性の低下が顕著であり、反応時間が延びるに
つれ選択率が低下し、良好な目的生成物を得るために
は、触媒の交換頻度を高くする必要がある。従って、長
期間にわたって、安定した活性を維持する触媒が望まれ
ている。
の初期反応活性が高く、繰り返し使用時の活性低下が低
く、副生物が少なく、高収率、高選択率で、経済的に有
利にアミノカルボン酸塩を製造する方法を提供すること
にある。
ルコールを銅含有触媒を用いて酸化脱水素してアミノカ
ルボン酸塩を得る方法について種々検討した結果、特に
ビスマス、スズ、アンチモン、鉛およびゲルマニウムよ
りなる群から選ばれた少くとも1種および銅を含有した
触媒が、本発明の反応において高い反応活性を示し、繰
り返し使用での活性の低下も低く、しかも高選択率で目
的の生成物が得られることを見いだし、更に鋭意検討し
た結果、本発明を完成した。即ち、本発明は、アルカリ
金属の水酸化物および/またはアルカリ土類金属の水酸
化物、水ならびに触媒の共存下に下記一般式(1)
原子、ヒドロキシエチル基、炭素数1〜18のアルキル
基、炭素数2〜3のアミノアルキル基または炭素数2〜
3のヒドロキシアルキルアミノアルキル基のいずれかを
示す)で示されるアミノアルコールを、酸化脱水素しア
ミノカルボン酸塩を製造する方法において、触媒とし
て、ビスマス、スズ、アンチモン、鉛およびゲルマニウ
ムから選ばれた1種以上の元素および銅を含有する触媒
をもちいて反応させることを特徴とするアミノカルボン
酸塩の製造方法である。
アミノアルコールのCH2 OH基がCOO−基に酸化さ
れる。一般式(1)のR1 やR2 がヒドロキシエチル基
の場合、これらのCH2 OH基もCOO−基に酸化され
るが、こうした複数のCOO- 基を有するアミノカルボ
ン酸の塩を得ることも本発明に含まれる。
としては、例えば、モノエタノールアミン、ジエタノー
ルアミン、トリエタノールアミン、N−メチルエタノー
ルアミン、N,N−ジメチルエタノールアミン、N−エ
チルエタノールアミン、N−イソプロピルエタノールア
ミン、N−ブチルエタノールアミン、N−ノニルエタノ
ールアミン、N−(2−アミノエチル)エタノールアミ
ン、N−(3−アミノプロピル)エタノールアミン、
N,N−ジエチルエタノールアミン、N,N−ジブチル
エタノールアミン、N−メチルジエタノールアミン、N
−エチルジエタノールアミン、N−イソプロピルジエタ
ノールアミン、N−ブチルジエタノールアミン、N−エ
チル,N−(2−アミノエチル)エタノールアミン、N
−メチル,N−(3−アミノプロピル)エタノールアミ
ン、テトラヒドロキシエチルエチレンジアミン等があ
る。
ルコールを原料として対応するアミノカルボン酸がアル
カリ金属の塩および/またはアルカリ土類金属の塩とし
て得られる。アミノカルボン酸の具体例としては、グリ
シン、イミノジ酢酸、ニトリロトリ酢酸、N−メチルグ
リシン、N,N−ジメチルグリシン、N−エチルグリシ
ン、N−イソプロピルグリシン、N−ブチルグリシン、
N−ノニルグリシン、N−(2−アミノエチル)グリシ
ン、N−(3−アミノプロピル)グリシン、N,N−ジ
エチルグリシン、N,N−ジブチルグリシン、N−メチ
ルイミノジ酢酸、N−エチルイミノジ酢酸、N−イソプ
ロピルイミノジ酢酸、N−ブチルイミノジ酢酸、N−エ
チル,N−(2−アミノエチル)グリシン、N−メチ
ル,N−(3−アミノプロピル)グリシン,エチレンジ
アミン四酢酸などが挙げられる。
あるいはアルカリ土類金属の水酸化物としては、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
ルビジウム、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム等
があるが、特に水酸化ナトリウム、水酸化カリウムなど
が好適に使用される。これらはフレーク、粉末、ペレッ
ト等およびそれらの水溶液のいずれも用いることができ
るが、水溶液で使用するのが取り扱い易い。アルカリ金
属の水酸化物あるいはアルカリ土類金属の水酸化物の使
用量は、反応に使用するアミノアルコールの水酸基に対
して等量以上、好ましくは1.0〜2.0等量の範囲内
である。
ことにより、アミノアルコールとアルカリ金属水酸化物
あるいはアルカリ土類金属の水酸化物を均一系で反応で
き、その結果、アミノカルボン酸塩が高収率で得られ
る。反応に用いられる水の量はアミノアルコールに対し
て10重量%以上、好ましくは50〜500重量%の範
囲内である。
須成分として含有するものである。銅の原料としては、
金属銅、例えば硝酸塩、硫酸塩、炭酸塩、酸化物、ハロ
ゲン化物、水酸化物等の無機物、例えば蟻酸塩、酢酸
塩、プロピオン酸塩、乳酸塩等の有機酸塩のいずれも使
用できる。触媒の形態は特に限定されない。例えば金属
銅表面を酸化後水素により還元してえられた触媒、ラネ
ー銅合金をアルカリ水溶液で展開して得られた触媒、蟻
酸銅、炭酸銅等を熱分解および/または還元して得られ
た活性化銅をそのまま、または耐アルカリ性担体に担持
して使用することができる。好ましい担体の例として
は、酸化チタニウム、酸化ジルコニウム、シリコンカー
バイトなどが挙げられる。特に、反応への活性、触媒の
寿命の点から展開ラネー銅および、共沈法または含浸法
にて酸化ジルコニウムに担持した銅触媒が好適に使用さ
れる。
モン、鉛およびゲルマニウムよりなる群から選ばれた少
くとも1種を含有した銅含有触媒を用いて反応をおこな
うことが必須である。銅触媒にこれらの元素を含有させ
る方法として、例えば、ラネー銅合金調製時にこれらの
金属を添加し調製された合金を展開する方法、これらの
金属化合物を共沈法、含浸法、吸着法等により銅含有触
媒に担持させる方法が挙げられる。
チモン、鉛およびゲルマニウム元素の量は特に制限され
ないが、通常触媒中に含有された銅に対して重量当たり
10ppm〜5%の量で活性向上の効果がみられ、好ま
しくは20ppm〜5000ppmである。含有量がこ
の範囲より少ない場合は、触媒の活性は向上せず、一
方、多い場合には活性向上効果に差がなく、これらの金
属および化合物が高価なため、経済的に有利でない。
ルコールに対して1〜70重量%、好ましくは10〜4
0重量%である。
たアミノカルボン酸の炭素−窒素結合の熱分解および水
素化分解を防ぐため220℃以下の温度、通常120〜
210℃、好ましくは140〜200℃の温度範囲内で
行われる。
の発生を伴うため、できるだけ反応圧力を下げる方が反
応速度の面から好ましい。通常、反応を液相で進めるた
めの最低圧力以上、好ましくは5〜50kg/cm
2 G、より好ましくは7〜25kg/cm2 Gの範囲内
である。
続反応いずれの方法も用いることができる。
物を濾過して触媒を分離し、濾液として目的とするアミ
ノカルボン酸塩の水溶液が得られる。あるいは反応混合
物を静置して触媒を沈降させ、上澄み液として目的とす
るアミノカルボン酸塩の水溶液が得られる。こうして得
られたアミノカルボン酸塩の水溶液を必要に応じて適宜
精製して高品質のアミノカルボン酸塩を製品として得る
ことができる。一方、濾過あるいは沈降などによって分
離した触媒は回収してそのまま次の反応に再使用するこ
とができる。もちろん、回収した触媒を必要に応じて適
宜再生処理を行って使用してもよい。
る。但し、本発明はこれらの実施例により制限されるも
のではない。
ミノカルボン酸の選択率は下記の式から導き出される。
したアミノアルコールのモル数/反応に供したアミノア
ルコールのモル数)×100 アミノカルボン酸の選択率(%)=(生成したアミノカ
ルボン酸のモル数/反応したアミノアルコールのモル
数)×100 実施例1 ジエタノールアミン71g、水酸化ナトリウム59g、
水147gおよびビスマス元素を銅に対して190pp
m含有した展開ラネー銅14gを内容積1リットルのオ
ートクレーブに仕込み、窒素ガスで3回内部置換したの
ち、反応温度160℃、反応圧力10kg/cm2 G
で、水素の発生がなくなるまで反応を行った。反応に要
した時間は160℃に昇温後2.5時間であった。反応
終了後、反応液を取り出し分析をしたところ、ジエタノ
ールアミンの転化率は99.8%、イミノジ酢酸ナトリ
ウムの選択率は98.9%であり、副生したグリシンナ
トリウムの選択率は0.7%であった。
応条件で繰り返し実験を行った。この操作を触媒の使用
回数が10回になるまで繰り返したところ、10回目に
要した反応時間は昇温後4.5時間、10回目の反応液
を分析した結果、ジエタノールアミンの転化率は99.
0%、イミノジ酢酸ナトリウムの選択率は98.8%で
あり、副生したグリシンナトリウムの選択率は0.9%
であった。
水147gおよびスズ元素を銅に対して310ppm含
有した展開ラネー銅14gを内容積1リットルのオート
クレーブに仕込み、窒素ガスで3回内部置換したのち、
反応温度160℃、反応圧力10kg/cm2 Gで、水
素の発生がなくなるまで反応を行った。反応に要した時
間は160℃に昇温後2.5時間であった。反応終了
後、反応液を取り出し分析をしたところ、ジエタノール
アミンの転化率は99.2%、イミノジ酢酸ナトリウム
の選択率は99.0%であり、副生したグリシンナトリ
ウムの選択率は0.8%であった。
応条件で繰り返し実験を行った。この操作を触媒の使用
回数が10回になるまで繰り返したところ、10回目に
要した反応時間は昇温後5.5時間、10回目の反応液
を分析した結果、ジエタノールアミンの転化率は99.
0%、イミノジ酢酸ナトリウムの選択率は98.4%で
あり、副生したグリシンナトリウムの選択率は1.2%
であった。
水147gおよびアンチモン元素を銅に対して200p
pm含有した展開ラネー銅14gを内容積1リットルの
オートクレーブに仕込み、窒素ガスで3回内部置換した
のち、反応温度160℃、反応圧力10kg/cm2 G
で、水素の発生がなくなるまで反応を行った。反応に要
した時間は160℃に昇温後3.5時間であった。反応
終了後、反応液を取り出し分析をしたところ、ジエタノ
ールアミンの転化率は99.2%、イミノジ酢酸ナトリ
ウムの選択率は99.0%であり、副生したグリシンナ
トリウムの選択率は0.5%であった。
応条件で繰り返し実験を行った。この操作を触媒の使用
回数が10回になるまで繰り返したところ、10回目に
要した反応時間は昇温後6時間、10回目の反応液を分
析した結果、ジエタノールアミンの転化率は99.0
%、イミノジ酢酸ナトリウムの選択率は98.4%であ
り、副生したグリシンナトリウムの選択率は1.5%で
あった。
水和物16.0gおよび硝酸ビスマス五水和物4mgを
水500mlに溶解した溶液へ水酸化ナトリウム水溶液を
添加し水酸化物を沈澱せしめ、この沈澱を水洗し乾燥
後、空気中500℃、3時間加熱処理し、水素気流中2
30℃、6時間還元処理してビスマスおよび銅を酸化ジ
ルコニウムに担持した触媒を調製した。
を銅に対して205ppm含有した銅含有触媒16gを
用いた他は実施例1と同じ条件で反応を行なった。反応
に要した時間は160℃に昇温後3.5時間であった。
反応終了後、反応液を分析したところ、ジエタノールア
ミンの転化率は99.0%、イミノジ酢酸ナトリウムの
選択率は99.0%であり、グリシンナトリウムの選択
率は0.8%であった。
応条件で繰り返し実験を行った。この操作を触媒の使用
回数が10回になるまで繰り返したところ、10回目に
要した反応時間は昇温後5.5時間、10回目の反応液
を分析した結果、ジエタノールアミンの転化率は99.
3%、イミノジ酢酸ナトリウムの選択率は98.0%で
あり、副生したグリシンナトリウムの選択率は1.8%
であった。
水和物16.0gおよび硝酸スズ4mgを水500mlに
溶解した溶液へ水酸化ナトリウム水溶液を添加し水酸化
物を沈澱せしめ、この沈澱を水洗し乾燥後、空気中50
0℃、3時間加熱処理し、水素気流中230℃、6時間
還元処理してスズおよび銅を酸化ジルコニウムに担持し
た触媒を調製した。
に対し310ppm含有した銅含有触媒16gを用いた
他は実施例1と同じ条件で反応を行なった。反応に要し
た時間は160℃に昇温後4.0時間であった。反応終
了後、反応液を分析したところ、ジエタノールアミンの
転化率は99.0%、イミノジ酢酸ナトリウムの選択率
は98.4%であり、グリシンナトリウムの選択率は
1.0%であった。
応条件で繰り返し実験を行った。この操作を触媒の使用
回数が10回になるまで繰り返したところ、10回目に
要した反応時間は昇温後6.5時間、10回目の反応液
を分析した結果、ジエタノールアミンの転化率は99.
3%、イミノジ酢酸ナトリウムの選択率は98.0%で
あり、副生したグリシンナトリウムの選択率は1.8%
であった。
3g、水262gおよび鉛元素を銅に対して100pp
m含有した展開ラネー銅17gを内容積1リットルのオ
ートクレーブに仕込み、窒素ガスで3回内部置換したの
ち、反応温度160℃、反応圧力10kg/cm2 G
で、水素の発生がなくなるまで反応を行った。反応に要
した時間は160℃に昇温後3時間であった。反応終了
後、反応液を取り出し分析をしたところ、モノエタノー
ルアミンの転化率は99.8%、グリシンナトリウムの
選択率は99.5%であり、副生したシュウ酸ナトリウ
ムの選択率は0.4%であった。
応条件で繰り返し実験を行った。この操作を触媒の使用
回数が10回になるまで繰り返したところ、10回目に
要した反応時間は昇温後5.5時間、10回目の反応液
を分析した結果、モノエタノールアミンの転化率は9
9.3%、グリシンナトリウムの選択率は98.5%で
あり、副生したシュウ酸ナトリウムの選択率は1.0%
であった。
5g、水333gおよびゲルマニウム元素を100pp
m含有した展開ラネー銅30gを内容積1リットルのオ
ートクレーブに仕込み、窒素ガスで3回内部置換したの
ち、反応温度190℃、反応圧力20kg/cm2 G
で、水素の発生がなくなるまで反応を行った。反応に要
した時間は190℃に昇温後6時間であった。反応終了
後、反応液を取り出し分析をしたところ、トリエタノー
ルアミンの転化率は99.8%、ニトリロトリ酢酸ナト
リウムの選択率は94.5%であり、副生したイミノジ
酢酸ナトリウムの選択率は3.0%であった。
応条件で繰り返し実験を行った。この操作を触媒の使用
回数が5回になるまで繰り返したところ、5回目に要し
た反応時間は昇温後10時間、5回目の反応液を分析し
た結果、トリエタノールアミンの転化率は99.3%、
ニトリロトリ酢酸ナトリウムの選択率は93.2%であ
り、副生したイミノジ酢酸ナトリウムの選択率は5.0
%であった。
水147gおよび通常の展開ラネー銅14gを内容積1
リットルのオートクレーブに仕込み、窒素ガスで3回内
部置換したのち、反応温度160℃、反応圧力10kg
/cm2 Gで、水素の発生がなくなるまで反応を行っ
た。反応に要した時間は160℃に昇温後5時間であっ
た。反応終了後、反応液を取り出し分析をしたところ、
ジエタノールアミンの転化率は99.2%、イミノジ酢
酸ナトリウムの選択率は98.7%であり、副生したグ
リシンナトリウムの選択率は1.0%であった。
応条件で繰り返し実験を行った。この操作を触媒の使用
回数が10回になるまで繰り返したところ、10回目に
要した反応時間は昇温後13時間、10回目の反応液を
分析した結果、ジエタノールアミンの転化率は99.0
%、イミノジ酢酸ナトリウムの選択率は94.7%であ
り、副生したグリシンナトリウムの選択率は3.8%で
あった。
3g、水262gおよび通常の展開ラネー銅17gを内
容積1リットルのオートクレーブに仕込み、窒素ガスで
3回内部置換したのち、反応温度160℃、反応圧力1
0kg/cm2Gで、水素の発生がなくなるまで反応を
行った。反応に要した時間は160℃に昇温後4時間で
あった。反応終了後、反応液を取り出し分析をしたとこ
ろ、モノエタノールアミンの転化率は99.8%、グリ
シンナトリウムの選択率は99.3%であり、副生した
シュウ酸ナトリウムの選択率は0.7%であった。
応条件で繰り返し実験を行った。この操作を触媒の使用
回数が10回になるまで繰り返したところ、10回目に
要した反応時間は昇温後10時間、10回目の反応液を
分析した結果、モノエタノールアミンの転化率は99.
3%、グリシンナトリウムの選択率は96.2%であ
り、副生したシュウ酸ナトリウムの選択率は3.8%で
あった。
5g、水333gおよび通常の展開ラネー銅30gを内
容積1リットルのオートクレーブに仕込み、窒素ガスで
3回内部置換したのち、反応温度190℃、反応圧力2
0kg/cm2Gで、水素の発生がなくなるまで反応を
行った。反応に要した時間は190℃に昇温後10時間
であった。反応終了後、反応液を取り出し分析をしたと
ころ、トリエタノールアミンの転化率は98.0%、ニ
トリロトリ酢酸ナトリウムの選択率は95.O%であ
り、副生したイミノジ酢酸ナトリウムの選択率は4.0
%であった。
応条件で繰り返し実験を行った。この操作を触媒の使用
回数が5回になるまで繰り返したところ、5回目に要し
た反応時間は昇温後15時間、5回目の反応液を分析し
た結果、トリエタノールアミンの転化率は98.5%、
ニトリロトリ酢酸ナトリウムの選択率は90.5%であ
り、副生したイミノジ酢酸ナトリウムの選択率は7.5
%であった。
シン塩などの副生物が少なく目的とするアミノカルボン
酸塩を従来技術に比較して短時間の反応にて高収率、高
選択率で製造できる。また、触媒を回収・繰り返し使用
する場合にも触媒の活性や選択率の低下が少なく、ほと
んどの場合に触媒の再生処理工程を必要とせずに多数回
に渡って循環再使用でき、その結果工程が簡略化でき、
触媒費用や設備費用が低減できて、高品質の製品が安価
に供給できる。
Claims (1)
- 【請求項1】 下記一般式(1) 【化1】 (式中、R1 及びR2 は各々独立して水素原子、ヒドロ
キシエチル基、炭素数1〜18のアルキル基、炭素数2
〜3のアミノアルキル基または炭素数2〜3のヒドロキ
シアルキルアミノアルキル基のいずれかを示す)で示さ
れるアミノアルコールを、アルカリ金属の水酸化物およ
び/またはアルカリ土類金属の水酸化物、水および触媒
の共存下にて、酸化脱水素してアミノカルボン酸塩を製
造する方法において、触媒としてビスマス、スズ、アン
チモン、鉛およびゲルマニウムよりなる群から選ばれた
少くとも1種および銅を含有する触媒を用いることを特
徴とするアミノカルボン酸塩の製造方法。
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