JPH024447A - ルテニウム触媒、その製造方法及びそれを用いるシクロヘキシルアミン及びジシクロヘキシルアミンの製造方法 - Google Patents

ルテニウム触媒、その製造方法及びそれを用いるシクロヘキシルアミン及びジシクロヘキシルアミンの製造方法

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JPH024447A
JPH024447A JP1007899A JP789989A JPH024447A JP H024447 A JPH024447 A JP H024447A JP 1007899 A JP1007899 A JP 1007899A JP 789989 A JP789989 A JP 789989A JP H024447 A JPH024447 A JP H024447A
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Otto Immel
オツト・イメル
Hans-Helmut Schwarz
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、ルテニウム及びパラジウムを含む支持された
触媒に、このような触媒の製造方法に、そしてこのルテ
ニウム触媒を用いて置換されたまたは置換されていない
アニリンを接触的に水素化して、置換されたまたは置換
されていないシクロヘキシルアミンと置換されたまたは
置換されていないジシクロヘキシルアミンの混合物を製
造する方法に、関する。
アニリン及びその他の芳香族アミノ化合物の接触的な水
素化によってシクロヘキシルアミン及びその他の環水素
化されたアミノ化合物を製造することは公知である。こ
の反応のための公知の触媒は、塩基性添加物を含むコバ
ルト触媒(GB 969,542)、ラネーコバルト(
JP 68103180)、ルテニウム触媒(DE−A
S(ドイツ公告特許明細書)1,106.319)、ア
ルカリ金属化合物を添加したルテニウム触媒(US 3
,636,108)またはニッケル触媒(ドイツ特許明
細書805,518)である。
述べられた方法の大部分は、圧力下で実施され、そして
小量だけのジシクロヘキシルアミンと一緒ニ主ニジクロ
ヘキシルアミンを生成する。それ故、ジシクロヘキシル
アミンは、しばしばその他の方法によって、例えばルテ
ニウム触媒を用いるジフェニルアミンの加圧下での水素
化によって(DE−AS(ドイツ公告特許明細書) 1
,106.319)製造される。さらにまた、ジシクロ
ヘキシルアミンは、約4barの水素圧力でのパラジウ
ム/炭素触媒の存在下でのシクロヘキサノンとシクロヘ
キシルアミンとの反応において生成される(FR1,3
33,692)。述べられたドイツ特許明細書805.
518の方法は、主にジシクロヘキシルアミンの製造を
目的としているが、それは副生成物の複雑な循環を含む
述べられた方法のそれ以外の欠点は、ある場合にはかな
りの量のシクロヘキサン廃生成物そしてまた使用される
触媒の短い寿命である。それ故、工業的規模において有
用であり、シクロヘキサンの生成によって引き起こされ
る損失が減少し、そして使用される触媒の寿命が改良さ
れる方法を開発すること、そしてまたシクロヘキシルア
ミン及びジシクロヘキシルアミンを、述べられたこれら
の二つの物質に対する需要に依存して、変えることがで
きる量で一緒に生成する方法を開発することが望まれて
いた。
驚くべきことに、以下に特徴付けられるルテニウムの支
持された触媒を使用することによって、述べられた要件
が満たされることが見い出された。
従って、本発明は、ルテニウム及びパラジウムを含む、
担体上の触媒であって、これらの貴金属を、0.05−
5重量%、好ましくは0.1−4重量%、特に好ましく
は0.1−3重量%の総量で、そしてl:9−9:l、
好ましくは2:8−8:2、特に好ましくは3:7:3
のようなルテニウム対パラジウムの重量比で含み、そし
てさらにまた0、1−10重1%、好ましくは0.2−
5重量%の塩基性アルカリ金属化合物を含゛み、ここで
すべてのパーセントは触媒の総重量を基にしている、触
媒に関する。
従って、本発明による触媒は、主にルテニウムとパラジ
ウムとの組み合わせによって特徴付けられる。ルテニウ
ムだけを含む触媒と比較して、このような触媒は、工業
的な方法におけるそれらの使用のために欠くことのでき
ないかなり長い寿命を有する。
本発明による触媒のための塩基性アルカリ金属化合物の
例は、リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウムま
たはセシウムの酸化物、水酸化物、アルコラードまたは
弱酸塩、好ましくはリチウム、ナトリウムまたはカリウ
ムの、特に好ましくはナトリウムまたはカリウムの水酸
化物、アルコラードまたは弱酸塩である。弱酸は、例え
ば、炭酸、酢酸、蟻酸、及びそれらのアルカリ金属塩が
アルカリ性反応を示すその他のカルボン酸であり、そし
てそれらは、いかなる場合においても、水素化触媒毒と
考えられる窒素、ハロゲン、硫黄及びその他の元素を含
まない酸である。アルコラードは、例エバメタノール、
エタノール、プロパツール、ブタノール及びその他のア
ルコールのアルコラードである。
本発明による触媒の述べられた活性物質は、担体上に配
置される(are disposed)。このような担
体の例は、酸化アルミニウム、アルミニウムスピネル、
活性化された炭素、けいそう土、ベントナイト、軽石、
シリカゲル、ZrO,、TiO2、ZnOlMgOそし
てまた希土類の酸化物である。
本発明による触媒は、好ましくはAt20.またはアル
ミニウムスピネルから作られた担体上に配置される。A
l2O3の例は、特にα−及びγ−変態である。アルミ
ニウムスピネルは、式 %式%) の化合物であり、式中Me(I[)は、鉄、亜鉛、ニッ
ケル、銅、コバルト、カドミウム、マグネシウムまたは
その他の、好ましくはマグネシウムの二価の金属カチオ
ンであり、そしてMe(I)は−価のカチオン、例えば
リチウム(リチウム/アルミニウムスピネル)である。
スピネル中のアルミニウムを、部分的に三価の鉄、クロ
ムまたはマンガンによって置き換えることができる。
本発明による触媒は、適当な塩の形の述べられた貴金属
及びまた塩基性アルカリ金属化合物を別々のプロセスに
おいて述べられた担体の一つに、好ましくは約2−10
mmの寸法を有する押出物、小球(pills)または
ポール(balls)の形のAlzOsまたはアルミニ
ウムスピネルに付与し、そして各々の別々の付与の後で
それらを乾燥することによって製造することができる。
乾燥は公知の方法で、例えば100−140°Cでそし
て減圧ないし大気圧で、例えば1−1000100OL
ばしば10 500mbarで、例えばアスピレータ−
真空で実施される。好ましくはこの付与は水溶液によっ
て実施される。しかしながら、概して、アルコール性溶
液あるいは低級カルボン酸または低級アミン中の溶液も
また、もし目的の貴金属の塩または塩基性アルカリ金属
化合物がそれらの中に溶けるならば、使用することがで
きる。
貴金属の適当な塩の例は、塩化物、硝酸塩、酢酸塩であ
る。塩基性アルカリ金属化合物の付与が貴金属塩の付与
の前にあるいは後に実施されるかに拘わらず、貴金属は
、それらが塩基性アルカリ金属化合物と接触させられる
とすぐに、担体上にそれらの酸化物または水酸化物の形
で沈澱させられる。最後の乾燥操作の後では、本発明に
よる触媒はすぐに使用できる状態にある。使用する前に
、高められた温度例えば120−400℃、好ましくは
150−380°Cでそれを水素で処理することによっ
て、反応器中でそれを、好ましくは、活性化する。
本発明による触媒は、極めて有利な方法でアニリンの環
水素化のために使用することができる。
驚くべきことに、この水素化は減圧、大気圧または少し
だけ高められた圧力で、即ち実質的に圧力をかけないで
、ガス相反応として実施することができる。それ故、要
求される工業的な装置の機械的な要件そしてそれ故製造
の価格をかなり減らすことができる。さらにまた、驚く
べきことに、アニリンの環水素化において生成されるシ
クロヘキシルアミンとジシクロヘキシルアミンの混合物
は、お互いの比率を反応温度の選択によって制御するこ
とができる。
従って、本発明はさらにまた、ルテニウム触媒の存在下
で置換されたまたは置換されていないアニリンを水素化
して、置換されたまたは置換されていないシクロヘキシ
ルアミンと置換されたまたは置換されていないジシクロ
ヘキシルアミンの混合物を製造する方法であって、担体
上にルテニウム及びパラジウムを含み、これらの貴金属
を、0゜05−5重量%の総量でそしてI:9−9:l
のようなルテニウム対その他の白金金属の重量比で含み
、そしてさらにまた0、1−10重量%の塩基性アルカ
リ金属化合物を含み、ここですべてのパーセントは触媒
の総重量を基にしている、触媒を使用し、そして水素化
を150−220℃でかつO−5−10bar、好まし
くはQ、5−4bar、特に好ましくは0.7−2ba
rの圧力で実施することを特徴とする、方法に関する。
本発明によるこの方法においては、述べられた範囲内の
低い方の温度を選択することによってジシクロヘキシル
アミンのパーセントが増加する。
さらにまた、当業者には公知のように、全温度範囲の低
い方の領域は、主に、述べられた範囲の低い方の圧力と
関連し、そして逆もまた同じである。
本発明による方法においては、触媒の空間速度は、触媒
1リツトルあたりそして1時間あたり0.05ないし2
kg、好ましくは0.1ないし0.5kgのアニリンに
設定される。
例えば比較的長い反応期間にわたる触媒の変化した活性
による、得られるジシクロへキシルアミンパーセントに
おける小さな変化は、反応温度または述べられたその他
のパラメータのわずかな調節によって均衡させることが
できる。シクロヘキシルアミン対ジシクロヘキシルアミ
ンの所望の比率は、反応混合物の分析によって簡単な方
法で監視することができる。
以下の反応式における適当な出発物質はアニリン及び置
換されたアニリンであり、これらは対応するシクロヘキ
シルアミン及びジシクロヘキシルアミンに転換される: 基R1及びR2は、お互いに独立に、水素、C1−04
−アルキルまたはC、−C、−アルコキシを表す。
述べられたアルキル及びアルコキシ置換基の例は、メチ
ル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、イソブ
チル、メトキシ、エトキシ、プロポキシ、インプロポキ
シ、ブトキシまたはインブトキシである。好ましくは、
述べられた置換基は1−20原子を有し、特に好ましく
はそれらはメチルまたはメトキシである。さらに好まし
いものにおいては、置換基R1及びR2の一つは水素を
表し、方他の置換基は定義されたタイプのアルキルまた
はアルコキシを表す。特に好ましいものにおいては、本
発明による方法は置換されていないアニリンの環水素化
に向けられる。
本発明による方法においては、Igのアニリンあたり、
標準条件下で1−100リツトルの水素、好ましくは1
−50リツトルのR2を使用する。
定義されたタイプのシクロヘキシルアミン及びジシクロ
ヘキシルアミンは、合成ゴム及びプラスチックのための
老化防止剤の製造のために、腐食防止剤として、そして
また植物保護剤及び繊維助剤のための前駆体として使用
される。
置換されたまたは置換されていないシクロヘキシルアミ
ンと置換されたまたは置換されていないジシクロヘキシ
ルアミンの混合物の製造のための、低い圧力範囲で実施
することができる、本発明による方法は、さらにまた、
本発明に従って製造することができる置換されたまたは
置換されていないジシクロヘキシルアミンからの置換さ
れたまたは置換されていないジフェニルアミンの製造の
ための、これもまた低い圧力範囲で実施することができ
る、方法との直接の組み合わせに非常に適している。
ジフェニルアミンの製造のためのこの方法は、250−
450℃でモしてl  1Obarの圧力で実施するこ
とができ、使用される触媒は、ロジウム、並びに、パラ
ジウム、白金及びイリジウムから成る群からの少なくと
も一つのその他の白金金属を含む触媒であり、これらの
金属は、クロム及びマンガンで処理されたA1.O,及
びアルミニウムスピネルから成る群からの担体上に配置
されている。このような触媒は、総量で0.05−5重
量%、好ましくは0.05−4重量%、特に好ましくは
0.1−3重量%の貴金属を含み;貴金属の総量に対す
るロジウムの重量パーセントは10−90%、好ましく
は15−80%、特に好ましくは20−70%である。
この触媒は、付加的に1−6重量%のアルカリ金属水酸
化物及びl−6重量%のアルカリ金属硫酸塩の添加物を
含む。述べられたすべてのパーセントは触媒の総重量に
基づく。
本発明による方法とすぐ前で述べられたジフェニルアミ
ンの製造方法との組み合わせにおいては、本発明に従っ
て得られる、置換されたまたは置換されていないシクロ
ヘキシルアミンと置換されたまたは置換されていないジ
シクロヘキシルアミンの混合物が使用される。使用され
るべきこの混合物は、さ、らにまた、N−シクロへキシ
ルアニリンを含むことができる。本発明による方法から
生成する、ジフェニルアミンの製造のためのこの混合物
を、不活性キャリアーガス流れ、例えばN、またはR1
流れによって、ジフェニルアミンの製造のために適して
いるとして述べられたロジウム含有触媒と接触させる。
これは、シクロヘキシルアミンとシンクロヘキシルアミ
ンの、本発明による製造から生成する過剰の水素を、そ
のままキャリアーガスとして利用することを可能にする
別の好ましい方法においては、シクロヘキシルアミン/
ジシクロヘキシルアミン混合物を与える、本発明による
アニリンの水素化の段階及びジフェニルアミンの製造の
段階を装置゛に関して以下のように組み合わせることが
できる。即ち、上述のルテニウムあるいはロジウム触媒
の直列に接続された二つの層を含む反応器中で、まずア
ニリンを本発明に従って水素の存在下で転化し、そして
次に生成する混合物を第二の触媒層上で直接さらに反応
させてジフェニルアミンを生成させる。所望のジフェニ
ルアミンを分離した後に残る反応混合物を、本発明によ
る方法中にリサイクルしてこのようなリサイクルを組む
ことができる。アニリンの水素化において生成したいく
らかのアンモニアを洗浄あるいは圧縮による凝縮によっ
て除去しシクロヘキシルアミン/ジシクロヘキシルアミ
ン混合物を得ることが賢明であろう。このようなアンモ
ニアの除去の原理は当業者に公知である。
実側1 350m”/gの比表面積及び2ないし6mmの球状の
径を有する500gの商業的に入手できるγ−A1.0
3を、20gのNaOH及び170gの水から調製され
た溶液で含浸した。含浸したAl2O3をアスピレータ
−真空中で120℃で乾燥した。このようにして処理さ
れt;100gのAl201を、1.50gのRuCl
3.1.17gのPdCl !及び30gの水から調製
された溶液で含浸した。再びアスピレータ−真空中で1
20°Cで乾燥した30m1(23,1g)の触媒を、
24時間の間200°Cで101/hの水素流れ中で活
性化した。垂直に配置された17mm幅の反応管中に存
在するこの触媒を通して、1時間あたり201の水素と
一緒に4.07gのアニリンを通過させた。
4000時間以上の実験の期間の間に、反応温度を16
0と200 ’Cの間で変動させた。生成する反応生成
物を、種々の間隔で凝縮及び分析した。触媒の稼働時間
及び反応温度の関数として、以下の反応生成物の組成が
見い出された: 実験の期間:       612h  3043h 
 3272h  4175hシクロヘキシルアミン  
19.3 21.6 20.5 17.2%シンクロヘ
キシルアミン 80.3 66.8 76.2 81.
9%アニリン 副生成物 反応温度 0.1  9.3  2.4 0.2 0.3  0.1 0.8 % 0.1 % 160°0 実施例2 この実施例においては、アニリンが、ジフェニルアミン
の製造のだめの出発化合物としての役割を果たした。こ
の実験のために、各々異なった触媒が仕込まれそして異
なった温度に維持された、片方の頂上の上にもう一つが
乗った(on top ofone another)
、二つの反応管(内径−17mm)を使用した。第一(
上の)反応管中には、A1.O,上のRu(0,5%)
及びPd(0,5%)から成り、それに4%濃度のNa
OHが添加された30m lの触媒が存在した。
この触媒層を180℃に維持した。
この触媒は以下のようにして製造された:350m2/
gの比表面積を有する500gの商業的に入手できるγ
−A503(球状の径:2−5mm)を、170m1の
水の中の20gのNaOHの溶液で含浸しそして引き続
いて乾燥した。このようにして処理されたlongのA
l2O,を、30m1の水の中の2.5gのRuC5及
び0.83gのPdCl□の溶液で含浸し、次に120
°Cで乾燥し、そして次に2時間の間250°Cで水素
流れ中で活性化し tこ 。
このようにして製造されt;触媒を含む反応管を、以下
のようにして製造された30m lの触媒がその中に存
在する第二の管に接続した:ヨーロッパ特許出願第0.
208.933号、実施例1に従ってそれにクロム及び
マンガンを付与された50gのγ−AIzOxヲ、15
m1の水の中の0.66gのRhC15及び0.83g
のH,PtCIgの溶液で丸底フラスコ中で均一に含浸
した。湿った触媒ペレットを120℃で乾燥し、そして
次に15m1の水の中の1.46gのNa1l(の溶液
で再び含浸しそして再び乾燥した。次にベレットを15
m1の水の中の1.5gのに、So、の溶液で再び含浸
しそして再び乾燥した。この触媒を380℃の温度に維
持した。thあたり101のH7と一緒に90gのアニ
リンをこのようにして直列に接続した反応管中に21.
5hの時間にわたって通過させた。第二の反応管を出る
反応生成物を凝縮しそして分析した。分析は以下の組成
を示したニ ジフェニルアミン:         60.4%シク
ロヘキシルアミン=0.4% N−シクロヘキシル−アニリン:     6.3%ア
ニリン:             32.3%副生成
物:            残りジフェニルアミンを
分離した後に残る混合物をリサイクルした。
凝縮しない煙道ガスもまた、いくらかのNH,を除去し
た後で、リサイクルした。
実施例3 350m”/gの比表面積及び2ないし6+umの球状
の径を有する200gの商業的に入手できるγ−A1.
O,を、3.0gのRuCl3及び49gの水から調製
された溶液で含浸した。このようにして含浸した触媒担
体を、アスピレータ−真空中で120°Cで乾燥しそし
て引き続いて3時間の間350°Cで水素流れ中で還元
した。
次にこの触媒を、8gのNaOH及び49gの水から調
製された溶液で含浸した。
アスピレータ−真空中で120°Cで乾燥された40m
1(32,6g)の触媒を、気相中でのアニリンの水素
化のために使用した。1時間あたり201のH2と一緒
に4.22gのアニリンを、180°Cで触媒層を通し
て流した。324時間後に生成した反応生成物は、欄A
に表示された組成を持っていた: B シクロヘキシルアミン   16.7  35.0シン
クロヘキシルアミン  0.9  63.8N−シクロ
へキシルアニリン 5.9  0.6アニリン    
     75.9  0.3副生成物       
  0.6  0.3一方、欄Bに表示された生成物組
成は、RuとPdの組み合わせを含む以外は全く同一の
方法で製造された40m1(32,6g)の触媒を使用
することによって得られた。この触媒は、200gの同
じAIto、を2.35gのPdCl 2及び3.0g
のRuC1,を含む水溶液で含浸することによって製造
された。触媒を製造するその他の手順は、最初に使用さ
れそしてAに表示され゛た水素化の結果を与えたRu触
媒の手順と全く同一であった。
本発明の主なる特徴及び態様は以下の通りである。
■、ルテニウム及びパラジウムを含む担体上の触媒であ
って、これらの貴金属を、0.05−5重量%、好まし
くは0.1−4重量%、特に好ましくは0゜1−3重量
%の総量で、そしてl:9−9:1、好ましくは2:8
−8:2、特に好ましくは3:7:3のようなルテニウ
ム対パラジウムの重量比で含み、そしてさらにまた帆1
−1o重量%、好ましくは0.2−5重量%の塩基性ア
ルカリ金属化合物を含み、ここですべてのパーセントは
触媒の総重量を基にしている、触媒。
2、その担体がAl2O,またはアルミニウムスピネル
であることを特徴とする、上記lに記載の触媒。
3、触媒の使用に先立ってそれを120−400°C1
好ましくは150−380°Cで水素で処理することを
特徴とする、上記lに記載の触媒。
4、上記lに記載の触媒の製造方法であって、貴金属及
び塩基性アルカリ金属化合物を別々に担体に付与しそし
て各々の付与の後で乾燥することを特徴とする、方法。
5、ルテニウム触媒の存在下で置換されたまたは置換さ
れていないアニリンを水素化して、置換されたまたは置
換されていないシクロヘキシルアミンと置換されたまた
は置換されていないジシクロヘキシルアミンの混合物を
製造する方法であって、使用される触媒が、担体上にル
テニウム及びパラジウムを含み、これらの貴金属を、0
.05−5重量%の総量でそして1:9−9:lのよう
なルテニウム対パラジウムの重量比で含み、そしてさら
にまた帆110重量%の塩基性アルカリ金属化合物を含
み、ここですべてのパーセントは触媒の総重量を基にし
ている、触媒であり、そして水素化を150−200’
Cでかつ帆5−IQbar、好ましくは0.5−4ba
r、特に好ましくは0.7 2barの圧力で実施する
ことを特徴とする、方法。
6、ジシクロヘキシルアミンのパーセントを増加させる
ために、 150−220°Cの範囲内の低い方の温度
が選択されることを特徴とする、上記5に記載の方法。
7、触媒の空間速度が、1リツトルの触媒あたりそして
1時間あたり0.05−2kg、好ましくは0.1−0
.5kgのアニリンに設定されることを特徴とする、上
記5に記載の方法。
8、式 式中、 R1及びR2は、お互いに独立に、水素%ClO4−ア
ルキルまたはC、−C4−アルコキシを表す、のアニリ
ンを使用することを特徴とする、上記5に記載の方法。
9、その担体がA1.0!またはアルミニウムスピネル
である触媒を使用することを特徴とする、上記5に記載
の方法。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、ルテニウム及びパラジウムを含む担体上の触媒であ
    って、これらの貴金属を、0.05−5重量%、好まし
    くは0.1−4重量%、特に好ましくは0.1−3重量
    %の総量で、そして1:9−9:1、好ましくは2:8
    −8:2、特に好ましくは3:7−7:3のようなルテ
    ニウム対パラジウムの重量比で含み、そしてさらにまた
    0.1−10重量%、好ましくは0.2−5重量%の塩
    基性アルカリ金属化合物を含み、ここですべてのパーセ
    ントは触媒の総重量を基にしている、触媒。 2、特許請求の範囲第1項記載の触媒の製造方法であっ
    て、貴金属及び塩基性アルカリ金属化合物を別々に担体
    に付与しそして各々の付与の後で乾燥することを特徴と
    する、方法。 3、ルテニウム触媒の存在下で置換されたまたは置換さ
    れていないアニリンを水素化して、置換されたまたは置
    換されていないシクロヘキシルアミンと置換されたまた
    は置換されていないジシクロヘキシルアミンの混合物を
    製造する方法であつて、使用される触媒が、担体上にル
    テニウム及びパラジウムを含み、これらの貴金属を、0
    .05−5重量%の総量でそして1:9−9:1のよう
    なルテニウム対パラジウムの重量比で含み、そしてさら
    にまた0.1−10重量%の塩基性アルカリ金属化合物
    を含み、ここですべてのパーセントは触媒の総重量を基
    にしている、触媒であり、そして水素化を150−20
    0℃でかつ0.5−10bar、好ましくは0.5−4
    bar、特に好ましくは0.7−2barの圧力で実施
    することを特徴とする、方法。
JP1007899A 1988-01-22 1989-01-18 ルテニウム触媒、その製造方法及びそれを用いるシクロヘキシルアミン及びジシクロヘキシルアミンの製造方法 Pending JPH024447A (ja)

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