JPH0825967B2 - N―アルキルアニリンの製造方法 - Google Patents

N―アルキルアニリンの製造方法

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JPH0825967B2
JPH0825967B2 JP1020929A JP2092989A JPH0825967B2 JP H0825967 B2 JPH0825967 B2 JP H0825967B2 JP 1020929 A JP1020929 A JP 1020929A JP 2092989 A JP2092989 A JP 2092989A JP H0825967 B2 JPH0825967 B2 JP H0825967B2
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zeolites
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ギユンター・クルーク
ハンス―ヨゼフ・ブイシユ
ロタール・プツペ
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バイエル・アクチエンゲゼルシヤフト
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C209/00Preparation of compounds containing amino groups bound to a carbon skeleton
    • C07C209/64Preparation of compounds containing amino groups bound to a carbon skeleton by disproportionation

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

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、N原子が置換されていないアニリンを、高
められた温度でゼオライトの存在下でN,N−ジアルキル
アニリンと反応させる、N−アルキルアニリンの製造方
法に関する。
N−モノアルキル化アニリンは、染料、安定剤、ウレ
タンまたは尿素の製造のための重要な工業的な中間体で
ある。それらは、圧力下で、酸触媒の存在下で、例えば
オキシ塩化リンの存在下で、アニリンをアルコールまた
は対応するジアルキルエーテルによってアルキル化する
ことによって製造される。しかしながら、この方法によ
っては純粋なモノアルキル化アニリンは製造されず、常
にN,N−ジアルキルアニリンもまた大量に製造されてい
た(ウルマン(Ullmann)の工業化学百科事典、第4
版、7巻(1974)、572頁以降)。
しかしながら、これらの製造方法において得られるよ
うな、モノアルキル化対ジアルキル化アニリンの比は、
かくして、特定の需要に常に合致することはない。一般
に、モノアルキル化アニリンが、より望ましい生成物で
あるが、同時にそれらは、得るのがより困難である。さ
らにまた、N,N−ジアルキルアニリンは、特別な方法に
よって良好な収率で得ることができる。それ故、モノア
ルキル化対ジアルキル化アニリンの比をより柔軟にせし
めること、即ち、N,N−ジアルキルアニリンをN−モノ
アルキルアニリンに転化するために利用することができ
る効果的な方法を持つことが望ましい。アクタ キミ.
フング.(Acta Chim.Hung.)20(1959)、321によれ
ば、N,N−ジエチルアニリンとアニリンの間のアルキル
交換反応は、気相中で高められた温度でこれらの二つの
反応物をAl2O3上を通過させることによって達成するこ
とができる。しかしながら、このアルキル交換反応は非
常にゆっくりと進行する。250℃で0.25ml/ml触媒/hの空
間速度では、僅かに0.16モル%が転化されるに過ぎな
い。もし反応を加速するために温度を増加させると、N,
N−ジエチルアニリンの転化率は増加するが、ますます
多くの環アルキル化生成物が現れ、そしてアニリンはN
原子においては実質的にアルキル化されない(上記引用
文献中、323頁、表II)。もし280℃で空間速度をほんの
少しだけ増加させても、転化率は顕著に低下し、そして
なお無視できない量の環アルキル化生成物が形成される
(上記引用文献中、323頁、表III)。
JP 60/045,552−Aは、N,N−ジメチルアニリンとアニ
リンの間のアルキル交換反応を、オートクレーブ中で18
0°ないし300℃でかなりの量の濃硫酸及び大過剰のアニ
リンの存在下で実施することを提案している。この反応
は数時間を必要とする;H2SO4触媒はアルカリによって中
和(処分)されなければならず、そして失われる;最後
に、大量の触媒及び過剰のアニリンにもかかわらず転化
率はなお不完全である。さらにまた、圧力下での反応
は、一般に、特別な技術的な消費を、そしてまた、この
場合においては、腐食の危険を伴う。
200と350℃の間の温度でゼオライトタイプのアルモシ
リケート(alumosilicates)の存在下でアルキル交換反
応をもっとずっと速くかつ選択的に実施することができ
ることがここに見い出された。この反応は、高い転化率
でそして実質的に環アルキル化なしで円滑に進行する。
従って、高められた温度で気相または液相中で、 式 のアニリンを式 のN,N−ジアルキルアニリンと反応させることによって
これらの式において、 R1は、C1−C4−アルキルを表し、そして R2及びR3は、お互いに独立に、水素、C1−C4−アルキ
ル、C1−C4−アルコキシ、フッ素、塩素または臭素を表
す、 のN−アルキルアニリンを製造する方法であって、この
反応を、200ないし350℃、好ましくは220ないし330℃、
特に好ましくは230ないし320℃の温度でゼオライトの存
在下で実施することを特徴とする、方法が見い出され
た。
ゼオライトは、以下の一般酸化物式: Mm/z[mAlO2・nSiO2]・qH2O (IV) 式中、 n/mはSi/Al比を表し、 Mm/zは交換可能なカチオンを表し、ここでzはカチオン
の原子価を表し、そして qは吸着された水相の量を表す、 を有する結晶性アルモシリケートである。
異なるゼオライトの型または構造は、例えば、D.W.ブ
レック(Breck)、ゼオライトモレキュラーシーブ、ジ
ョン ワイリー アンド サンズ インク.(John Wil
ey and Sons Inc.)ニューヨーク 1974中に述べられて
いる。これらのゼオライトにおいては、アルミニウム
を、さらに、その他の三価のイオン、例えば、B(II
I)、Fe(III)またはGa(III)によって一部置き換え
ることができる。
有機添加物を用いることによって得られる、合成ゼオ
ライト構造(structure)型の場合には、有機の基を除
去するためのか焼(calcination)が、本発明に従って
使用されるべき交換された形の製造の前に、要求され
る。本発明によるゼオライトのH形は、アンモニウム交
換、後続するか焼または鉱酸を用いた水素イオン交換に
よって製造することができる。本発明に従って使用され
るべきゼオライト中のその他のカチオンは、例えば以下
の通りである: Na+、K+、Li+、Ca2+、Mg2+、Ba2+、Zn2+、Cu2+、Ag+、C
a3+、La3+、Ce3+、Fe3+、Ni2+、Ti4+、Zr4+、Mn2+、Sn
2+、Cr3+、Co2+、好ましくはNa+、K+、Li+、Ca2+、M
g2+、Zn2+、Cu2+、La3+、Ce3+、Fe3+、Ni2+、Sn2+
本発明によれば、特にSi/Al比n/m≧1を有するゼオラ
イトが使用される。さらにまた本発明によれば、細孔径
≧5Åを有するゼオライトが使用される。式(IV)は、
例えば、構造型ゼオライトL、ホージャサイト、マザイ
ト(mazzite)、モルデナイト、オフレタイト、カンク
リナイト(cancrinite)、グメリナイト(gmelinit
e)、ZSM12、ZSM25、フェリエライト(ferrierite)、
ゼオライトβ、ゼオライトY、ZSM5、ZSM11、ZSM22、ZS
M23、ZSM48、ZSM43、PSH3及びキフッ石であるゼオライ
トを含む。これらの構造型の中で、ホージャサイト、ゼ
オライトL、ZSM12及びモルデナイトが好ましい。構造
型ホージャサイト(例えば、ゼオライトY)及びゼオラ
イトLであるゼオライトが特に好ましい。
これらのゼオライトのH+形は酸性の性質を有するの
で、それらは触媒的には特に有効である。さらにまた、
交換できるカチオンの一部が水素イオンを表す上述の構
造型のゼオライトで、交換できるカチオンの50当量%以
上、特に好ましくは少なくとも80当量%が水素イオンで
あるゼオライトが、それ故、本発明に従って好ましい。
強酸によるこれらの部分的に酸性の形のゼオライトの製
造は、先行技術であり、そしてそれ故これ以上議論する
必要はない。これらの方法は、例えば、J.A.ラボ(Rab
o)、ゼオライトの化学と触媒、ACS モノグラフ(Mono
graph)171、ワシントン D.C.1976中に述べられてい
る。
本発明によるアルキル交換反応は、反応物アニリン及
びN,N−ジアルキルアニリンまたはそれらの環置換誘導
体を、200℃以上の温度で気体の形で、もし必要ならば
不活性キャリアーガス例えばN2を用いることによって、
述べられたゼオライト触媒の一つの上を通過させるよう
な方法で実施することができる。触媒の空間速度は、1
時間あたり1リットルのゼオライトあたり0.1ないし
8、好ましくは0.2ないし5、特に好ましくは0.3ないし
4リットルの反応させるべき混合物に設定することがで
きる。しかしながら、この反応はまた、発生する内部圧
力の下で200℃以上の温度で液相中で実施することもで
きる。この場合においては、ゼオライト触媒の量は、バ
ッチの総重量に対して2−50重量%、好ましくは5−40
重量%、特に好ましくは7−30重量%である。反応が気
相中で実施される本発明による方法の変形例は、それを
一般に圧力の非存在下で実施することができるので、特
にすっきりとしていて、そしてそれ故それが好ましい。
気相反応器中の操作のために、本発明に従って使用さ
れるべきゼオライトは、粒状にされる。この目的のため
に、それらは結合剤によって固められそして造粒され
る。好ましくは、使用される結合剤物質は、例えばすぐ
使用できるゼオライト触媒に対して15ないし50重量%の
量の、γ−Al2O3及びSiO2である。
反応物のモル比は、臨界的ではなく、そして1モルの
N,N−ジアルキルアニリンに対して0.3ないし5、好まし
くは0.5ないし3、特に好ましくは0.8ないし1.5モルの
アニリンでよい。
さらにまた、加えて不活性溶媒、例えば炭化水素例え
ばベンゼン、トルエン、キシレン、ベンジン、シクロヘ
キサン、デカリン及び/またはイソオクタンを使用する
ことが可能である。
反応させるべき本発明による方法のための出発物質
は、式(II)及び(III)の物質である。好ましい出発
物質は、C1−C2−アルキルを表すR11がR1の場所を占め
る物質である。さらに好ましい出発物質は、お互いに独
立に、水素、C1−C2−アルキル、C1−C2−アルコキシ、
フッ素または塩素を表すR12及びR13が、あるいは特に好
ましくは、お互いに独立に、水素またはC1−C2−アルキ
ルを表すR22及びR23が、R2及びR3の場所を占める物質で
ある。さらに好ましい出発物質は、R3が水素である物質
である。
実施例1 各々0.5モルのアニリン及びN,N−ジメチルアニリンを
200mlのベンゼン中に溶解し、そして20gの述べられたゼ
オライトの一つとともにオートクレーブ中で300℃で3
時間加熱した。N−メチルアニリンの生成を以下の表I
によって示す: 表Iは、回分式操作において得られるアルキル交換反
応の結果を示し、そしてまたゼオライトの、特にH−ZS
M11、H−モルデナイトの、及び殊にH−Yの優れた触
媒作用を示す。
実施例2 径が約20mmの反応管に、各々約30重量%の結合剤及び
1ないし2mmの平均粒径を有するゼオライト顆粒20gを詰
めた。アニリンとN,N−ジメチルアニリンの混合物を蒸
発し、そしてこの蒸気混合物を異なる温度で触媒層を通
過させた。以下の表IIは、N−メチルアニリンへの転化
率を示す。反応混合物の組成は、ガスクロマトグラフィ
ーによって測定した。
表IIによれば、先行技術によるよりもずっと高い空間
速度で高いアルキル交換反応率が達成されたことが明ら
かである。過剰のアニリンなしでさえ、大部分の、即
ち、40モル%までの、ジメチルアニリンが、250℃とい
う低い温度で、転化した。これらの条件下では、環アル
キル化生成物は実質的に生成しなかった。ゼオライトの
ための結合剤として使用された物質(SiO2、γ−Al
2O3)は、本発明の条件下ではアルキル交換反応に全く
(SiO2)または非常に僅かしか(γ−Al2O3)効果を及
ぼさなかった。かくして、実験2.5及び2.6は比較実験で
ある。
実施例3 N,N−ジエチルアニリン及びアニリンを、1:1のモル比
で実施例2におけるようにゼオライト触媒上を通過させ
た。以下の表IIIはその結果を示す:した。
この場合においてもまた、N−エチルアニリンの生成
に関するγ−ゼオライトの高い選択性が観察される。あ
る場合には反応の開始において比較的高い環アルキル化
化合物の割合は、他のやり方で転化率を損なうことなし
に短い時間の間に重大でない値に低下する。これは、環
アルキル化生成物のパーセントが、5時間の操作の間に
3.1から1.5重量%に低下する3.3及び3.4におけるデータ
によって示される。
本発明の主なる特徴及び態様は以下の通りである。
1.高められた温度で気相または液相中で、式 のアニリンを式 のN,N−ジアルキルアニリンと反応させることによって
これらの式において、 R1は、C1−C4−アルキルを表し、そして R2及びR3は、お互いに独立に、水素、C1−C4−アルキ
ル、C1−C4−アルコキシ、フッ素、塩素または臭素を表
す、 のN−アルキルアニリンを製造する方法であって、この
反応を、200ないし350℃、好ましくは220ないし330℃、
特に好ましくは230ないし320℃の温度でゼオライトの存
在下で実施することを特徴とする、方法。
2.使用されるゼオライトが、式: Mm/z[mAlO2・nSiO2]・qH2O 式中、 n/mはSi/Al比を表し、 Mm/zは交換可能なカチオンを表し、ここでzはカチオン
の原子価を表し、そして qは吸着された水相の量を表す、 のゼオライトであることを特徴とする、上記1に記載の
方法。
3.Si/Al比n/m≧1を有するゼオライトが使用されること
を特徴とする、上記2に記載の方法。
4.細孔径≧5Åを有するゼオライトが使用されることを
特徴とする、上記1に記載の方法。
5.使用されるゼオライトが、構造型ゼオライトL、ホー
ジャサイト、マザイト(mazzite)、モルデナイト、オ
フレタイト、カンクリナイト(cancrinite)、グメリナ
イト(gmelinite)、ZSM12、ZSM25、フェリエライト(f
errierite)、ゼオライトβ、ゼオライトY、ZSM5、ZSM
11、ZSM22、ZSM23、ZSM48、ZSM43、PSH3またはキフッ石
であるゼオライトであることを特徴とする、上記2に記
載の方法。
6.使用されるゼオライトが、構造型ホージャサイト、ゼ
オライトβ、ゼオライトL、ZSM12またはモルデナイト
であるゼオライトであることを特徴とする、上記5に記
載の方法。
7.使用されるゼオライトが、構造型ホージャサイト及び
ゼオライトLであるゼオライトであることを特徴とす
る、上記6に記載の方法。
8.交換できるカチオンの一部、好ましくはすべての交換
できるカチオンの>50当量%、特に好ましくは≧80当量
%が、水素イオンを表すことを特徴とする、上記2に記
載の方法。
9.反応が、1時間あたり1Lのゼオライトあたり0.1ない
し8、好ましくは0.2ないし5、特に好ましくは0.3ない
し4リットルの反応させるべき混合物の空間速度で実施
されることを特徴とする、上記1に記載の方法。
10.モル比が、反応させるべき混合物中で1モルのN,N−
ジアルキルアニリンあたり0.3ないし5、好ましくは0.5
ないし3、特に好ましくは0.8ないし1.5モルのアニリン
に設定されることを特徴とする、上記1に記載の方法。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 // B01J 29/06 Z C07B 61/00 300

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】高められた温度で気相または液相中で、式 のアニリンを式 のN,N−ジアルキルアニリンと反応させることによって
    これらの式において、 R1は、C1−C4−アルキルを表し、そして R2及びR3は、お互いに独立に、水素、C1−C4−アルキ
    ル、C1−C4−アルコキシ、フッ素、 塩素または臭素を表す、 のN−アルキルアニリンを製造する方法であって、この
    反応を、200ないし350℃、好ましくは220ないし330℃、
    特に好ましくは230ないし320℃の温度でゼオライトの存
    在下で実施することを特徴とする、方法。
JP1020929A 1988-02-06 1989-02-01 N―アルキルアニリンの製造方法 Expired - Lifetime JPH0825967B2 (ja)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
DE3803662.2 1988-02-06
DE3803662A DE3803662A1 (de) 1988-02-06 1988-02-06 Verfahren zur herstellung von n-alkylanilinen

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Publication Number Publication Date
JPH021430A JPH021430A (ja) 1990-01-05
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ID=6346828

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DE3803662A1 (de) 1989-08-17
DE58904032D1 (de) 1993-05-19
JPH021430A (ja) 1990-01-05
EP0327874A3 (en) 1990-09-12
US4940817A (en) 1990-07-10
EP0327874B1 (de) 1993-04-14
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