JPH0625115A - 第四級アンモニウム塩の連続製造方法 - Google Patents

第四級アンモニウム塩の連続製造方法

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JPH0625115A
JPH0625115A JP3205703A JP20570391A JPH0625115A JP H0625115 A JPH0625115 A JP H0625115A JP 3205703 A JP3205703 A JP 3205703A JP 20570391 A JP20570391 A JP 20570391A JP H0625115 A JPH0625115 A JP H0625115A
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JP
Japan
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amine
chloride
methyl
alkyl
quaternary ammonium
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JP3205703A
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English (en)
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Wei-Yang Su
ウェイ−ヤン・スー
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Huntsman Corp
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Texaco Chemical Co
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    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C209/00Preparation of compounds containing amino groups bound to a carbon skeleton
    • C07C209/04Preparation of compounds containing amino groups bound to a carbon skeleton by substitution of functional groups by amino groups
    • C07C209/06Preparation of compounds containing amino groups bound to a carbon skeleton by substitution of functional groups by amino groups by substitution of halogen atoms
    • C07C209/12Preparation of compounds containing amino groups bound to a carbon skeleton by substitution of functional groups by amino groups by substitution of halogen atoms with formation of quaternary ammonium compounds

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
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  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)

Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【目的】 第四級アンモニウム塩を連続的に製造する工
業的に有利な改良方法を提供する。 【構成】 次式: (R1 は8〜22個の炭素原子を有する脂肪族基であ
り、R2 及びR3 はそれぞれ、1〜22個の炭素原子を
有する脂肪族基である)の長鎖第三級アミンを、溶媒の
存在下、ルイス酸部位を有する金属酸化物からなる不均
一系触媒上で塩化アルキルと反応させる、第四級アンモ
ニウム塩の製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、第四級アンモニウム塩
の改良製造方法及び、さらに詳細には、第三級アミンと
有機塩化物とを不均一系触媒の存在下に反応させること
によって第四級アミン塩化物を連続的に製造する方法で
ある。
【0002】
【従来の技術】第四級アンモニウム塩の製造は、公知の
技術である。脂肪酸ニトリルからの陽イオン表面活性剤
製造の優れた概説が、"Industrial Production of Fatt
y Amines and Their Derivatives" (JAOCS、61
No. 2(1984年2月))という題名の記事中に見ら
れる。最大の生産量であり、最も重要な種類の第四級ア
ンモニウム塩は、ジ脂肪族ジメチルアンモニウム塩から
なり、第二級アミンと塩化メチルから、アルカリの連続
的添加条件の下で製造される。
【0003】加えて第四級アンモニウム化合物の公知の
製造方法は、Encyl. Chem. Techn.の第三版(Hoechst)
19:521(1982)の526頁に記載されてい
る。一般には、好適な第三級アミンをアルキルエステル
のようなアルキル化剤と反応させる。最終産物には種々
多様のものが含まれてくる、というのは出発物質のアミ
ン類及びアルキル化剤に多くの異なった種類のものがあ
るからである。商業的に用いられる第三級アミンは、合
成又は天然の原料から誘導される。
【0004】米国特許第3175008号には、脂肪族
第二アミン、重炭酸ナトリウム及び1〜4個の炭素原子
を有するアルキルアルコールを塩化メチルと少なくとも
60〜70℃の温度で混合することによるテトラ脂肪族
アンモニウムクロリドの製造方法が開示されている。
【0005】米国特許第3377382号には、高級不
飽和脂肪酸の重合の後に残っている残存脂肪酸モノマー
を含有する、新規な脂肪族第四級アンモニウム化合物で
あって、その柔軟化作用によって一般に用いられている
ジメチルジ(水素化獣脂アルキル)四級化物と実質的に
同様な性質を有するものが開示されている。
【0006】上述の製造方法は、連続方法ではない。不
連続反応は、反応容器の充填、加熱及び排出に多くの時
間が必要なので、効率が低い。また、反応容器の繰り返
し排出の結果として、より多くの塩化アルキルが失われ
る。
【0007】米国特許第3813441号には、8〜2
2個の炭素原子を有する脂肪族基の少なくとも1つを含
有する第四級アンモニウムクロリドの連続製造方法が開
示されている。アミンをアルカリ金属水酸化物の存在下
で、塩化メチルと反応させる。この反応は、相応する第
四級アンモニウム化合物の存在下で実施され、これによ
り塩化メチルのけん化を減ずる。さらに、重炭酸ナトリ
ウムのかわりにアルカリ金属水酸化物を用いることによ
り第四級アンモニウム化合物の色調を改良した。この方
法の不利な点は、苛性アルカリを用いることにより腐食
がおきること、及び大量の副産物をさらに処分する必要
があるということである。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】もし第四級アンモニウ
ム塩が、不均一系触媒上で連続的に製造されるならば、
それは技術上の大きな進歩である。もしそのような方法
が高い回転率及び高い選択率を提供するならば、そのよ
うな方法は、当技術のニーズを満たすものであろう。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明は、第三級アミン
を触媒の存在下で塩化アルキルと連続的に反応させるこ
とによって第四級アミンを製造する方法を提供する問題
に関するものである。
【0010】一つの実施態様においては、本発明は、長
鎖三級アミンを溶媒の存在下、ルイス酸部位を有する金
属酸化物からなる不均一触媒上で塩化アルキルと反応さ
せて第四級アミンを連続製造する方法を提供する。好ま
しくは、第三級アミンは、式:
【化2】 (式中、R1 は8〜22個の炭素原子を有する脂肪族
基、R2 及びR3 はそれぞれ1〜22個の炭素原子を有
する脂肪族基である)を有し、より好ましくは、この第
三級アミンは、ジ(水素化獣脂アルキル)(メチル)ア
ミン、ジメチル(ヤシ油アルキル)アミン、ジ(ヤシ油
アルキル)(メチル)アミン、ジ(ドデシル)(メチ
ル)アミン又はトリドデシルアミンである。
【0011】好ましくは、塩化アルキルは、塩化メチ
ル、塩化ベンジル又は塩化エチルである。
【0012】好ましい実施態様において、不均一系触媒
は、周期律表のIIA、III B、IIIB、IVA又はIVB族
の元素の少なくとも1つの酸化物からなる。周期律表の
形式は、Condensed Chemical Dictionary 第10版(1
981)(Van/Nostrand Reinhold Company)の第789
頁に詳しい。
【0013】好ましくは、この触媒は、シリカ、ジルコ
ニアもしくはチタニアのような酸化物、ハフニウムの二
酸化物、アルミナ又はそれらを組み合わせたものであ
る。
【0014】好ましい実施態様において、溶媒は、障害
型アルコール、より好ましくは、イソプロパノールであ
る。場合によっては、助溶剤として水を用いることもで
きる。
【0015】本発明によれば、第四級アンモニウム塩
は、触媒としてルイス酸部位を有する金属酸化物を用い
て連続製法で製造される。第四級アンモニウム塩は、少
なくとも1つの長脂肪族鎖を有する第三級アミンと有機
塩化物とを次の反応式:
【化3】 (式中、たとえば、好ましい実施態様においては、R4
は、メチル又はベンジルであり、R1 は、8〜22個の
炭素原子を有する脂肪族基を表わし、R2 及びR3 は、
1〜22個の炭素原子を有する脂肪族基を表わす)に従
って反応させて得られた。
【0016】反応中の中間体は、次式:
【化4】 (式中、M(O)n は触媒を表す)によって表される。
【0017】本発明において、有用な第三級アミンは、
合成又は天然の原料から誘導される。この第三級アミン
は、次式:
【化5】 (式中、R1 、R2 及びR3 は上に定義した意味を有す
る)で表される。好ましい第三級アミンは、非対称形の
メチルジ脂肪族アミンR2 N(CH3)及び式RN(CH
3)2 のジメチル脂肪族アミン、並びに第一級及び第二級
アミンからエチレンオキシドとの反応によって誘導され
るものを含む。
【0018】アミン類は、少なくとも1つの、8〜22
個の炭素原子を有する脂肪族基を有していなければなら
ず、例えば、N,N−ジメチルオクチルアミン、N,N
−ジメチルデシルアミン、N,N−ジメチルステアリル
アミン、N,N−ジメチルオレイルアミン、メチルジオ
クチルアミン、メチルジデシルアミン及びメチルジステ
アリルアミンであり、特に、脂肪酸から製造される脂肪
酸ニトリルの水素化により統計的割合で得られる、異な
る長さの鎖を有するアミンである。
【0019】特に有用なアミンは、ジ(水素化獣脂アル
キル)(メチル)アミン、ジメチル(ヤシ油アルキル)
アミン、ジ(ヤシ油アルキル)(メチル)アミン、ジ
(ドデシル)(メチル)アミン及びトリドデシルアミン
である。
【0020】好適な有機塩化物アルキル化剤は、塩化メ
チル、塩化エチル及び塩化ベンジルを含む。
【0021】本発明により、驚くべきことにルイス酸部
位を有する金属酸化物は、第四級アンモニウム塩を製造
するための連続的反応のためのすぐれた触媒を提供する
ことが見出された。
【0022】触媒として用いられる化合物は、限定され
るわけではないが、周期律表のIIA、III A、III B、
IVA及びIVB族の元素を含有するものが含まれる。好適
な化合物は、アルミニウム、ケイ素、チタン、ハフニウ
ム及びジルコニウムの酸化物又はそれらの組み合わせ等
である。例としては、アルミナ、シリカ(二酸化ケイ
素)、チタニア(二酸化チタン)、二酸化ハフニウム及
びジルコニア(酸化ジルコニウム)ならびにそれらの組
み合わせがある。例えば、主としてシリカ、ジルコニア
及び二酸化ハフニウムを含有するノートン触媒キャリア
SZ5445を用いた場合に、良好な結果が観察され
る。触媒は、粉末、錠剤、球体及び押し出し成形物の形
態であってよい。
【0023】この定義にあてはまる商業的に入手可能な
触媒は、ノートンSZ5445及び64775である。
ノートンSZ5445は、ZrO2 −SiO2 −HfO
2 を結合する5〜8メッシュ(2.38mm〜4mm)の触
媒である。ノートン64775はノートン社のチタニア
触媒キャリアである。
【0024】第四級アンモニウム化合物のための、及び
さらに反応媒体を希釈するための溶媒として、1〜4個
の炭素原子を有するアルコール類、好ましくは、イソプ
ロパノールのような障害型アルコールが、好適である。
【0025】溶媒を用いる場合は、この系の全容量の5
〜50%の量が有用である。20〜30%の量が好まし
い。
【0026】この反応は、好ましくは、ステンレス・ス
チール製の管状上昇流反応器中で行われる。反応を進行
させるには大気圧で十分である。反応は、0.1〜21
MPaで起こりえる。好ましい圧力は、0.8〜10.5M
Pa の領域である。反応器中の温度は、50〜150
℃、好ましくは70〜130℃であるべきである。
【0027】塩化物に対するアミンのモル比は、1:
1.2から1.2:1であり、1:1の比が好ましい。
【0028】実施例は、連続系の利点のみではなく、本
発明による方法を用いて観察できるアミンの改良された
転換をも記載している。実施例1は、連続系の中で金属
酸化物触媒を用いて得られた99%以上の転換を示すも
のである。
【0029】
【実施例】
実施例1 ジメチルジ(水素化獣脂アルキル)アンモニウム塩化物
の製造 商品名ダウサム(DOWTHERM,Dow Chemical 社の伝熱媒
体)内径34mm(1.338インチ)であり、触媒床へ
と上昇して延びている外径6.35mm( 1/4インチ)の
管から作られた温度計保護管を有する容量550ccの
ステンレス・スチールの管状上昇流反応器中に2.38
〜4mm(5〜8メッシュ)のノートンSZ5445触媒
キャリア(ZrO2 −SiO2 −HfO2 担持)550
ccを充填した。Witco Chemical社の商品名KEMAMI
NE(ケマミン)T−9701であるジ(水素化獣脂ア
ルキル)(メチル)アミン及び塩化メチル/イソプロパ
ノール溶液を総WHSV(重量空間速度)0.75g/hr
−cc及び反応体のアミン/塩化物モル比1/1、25%
の総イソプロパノール含量で、反応床に通した。温度1
20℃、圧力7MPa(1,000psig)で、オフ−ホワイ
ト(白まがい)の生成物を得た。NMRスペクトル分析
は、99〜100%のアミンが対応する塩化アンモニウ
ムに転換したことを示した。
【0030】実施例2 チタニアの場合 ノートンチタニアキャリア(ノートン64775)を用
いた点を除いて、実施例1の手順を同様に実施し、オフ
−ホワイトの生成物を得た。NMRスペクトル分析は、
約97%のアミンが転換したことを示した。
【0031】実施例3 アルミナの場合 アルミナを用いた点を除いて、実施例1の手順を同様に
実施し、黄色の生成物を得た。NMRスペクトル分析
は、95%のアミンが転換したことを示した。
【0032】比較例1 パイレックスガラスビーズを用いた場合 パイレックスガラスビーズを用いた点を除いて、実施例
1の手順を同様に実施し、オフ−ホワイトの生成物を得
た。NMRスペクトル分析は、約81%のアミンが転換
したことを示した。これは、より弱いルイス酸部位を有
する触媒は触媒効果が低いことを示す比較例である。
【0033】実施例4 全体のWHSVが1.10g/hr−ccであることを除い
て、実施例1の手順を同様に実施し、オフ−ホワイトの
生成物を得た。NMRスペクトル分析は、約89%のア
ミンが転換したことを示した。
【0034】実施例5 ジメチル(ヤシ油アルキル)(ベンジル)アンモニウム
クロリドの製造 550ccの、DOWTHERM(商品名)で加熱したス
テンレス・スチール管状上昇流反応器中にアルミナ触媒
キャリア550ccを充填した。Ethyl Corpより商品名A
DMA1214で入手したジメチル(ヤシ油アルキル)
アミン及び塩化ベンジル/イソプロパノール溶液を総W
HSV0.87g/hr−ccで、反応体であるアミン/塩化
物のモル比を約1:1、25%の総イソプロパノール含
量で、反応床に通した。温度120℃、圧力7MPa(1,
000psig)で黄色の生成物を得た。NMRスペクトル
分析は、基本的にすべてのアミンが対応の塩化アンモニ
ウムに転換したことを示した。
【化6】

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 第四級アンモニウム塩の連続的製造方法
    であって、長鎖第三級アミンを、溶媒の存在下、ルイス
    酸部位を有する金属酸化物からなる不均一系触媒上で塩
    化アルキルと反応させることを特徴とする方法。
  2. 【請求項2】 該第三級アミンが、次式 【化1】 (式中、R1 は8〜22個の炭素原子を有する脂肪族基
    であり、R2 及びR3 はそれぞれ1〜22個の炭素原子
    を有する脂肪族基である)で表わされる請求項1に記載
    の方法。
  3. 【請求項3】 該第三級アミンが、ジ(水素化獣脂アル
    キル)メチルアミン、ジメチル(ヤシ油アルキル)アミ
    ン、ジ(ヤシ油アルキル)(メチル)アミン、ジドデシ
    ル(メチル)アミン又はトリドデシルアミンである請求
    項2に記載の方法。
  4. 【請求項4】 該塩化アルキルが、塩化メチル、塩化ベ
    ンジル又は塩化エチルである請求項1から3までのいず
    れか一項に記載の方法。
  5. 【請求項5】 該不均一系触媒が、少なくとも1つの、
    周期律表IIA、IIIA、III B、IVA又はIVB族の元素
    の酸化物である請求項1〜4のいずれか一項に記載の方
    法。
  6. 【請求項6】 該触媒が、シリカ、ジルコニア、もしく
    はチタニアである酸化物、二酸化ハフニウム、アルミナ
    又はそれらの組み合わせである請求項5に記載の方法。
  7. 【請求項7】 該溶媒が、障害型アルコールである請求
    項1から6のいずれか一項に記載の方法。
  8. 【請求項8】 該溶媒が、イソプロパノールである請求
    項7に記載の方法。
  9. 【請求項9】 水が、助溶剤として用いられる請求項7
    又は8に記載の方法。
  10. 【請求項10】 塩化物に対するアミンのモル比が、
    1:1.2から1.2:1までである請求項1から9の
    いずれか一項に記載の方法。
JP3205703A 1990-07-23 1991-07-23 第四級アンモニウム塩の連続製造方法 Pending JPH0625115A (ja)

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