JPH09208532A - アミンの製法 - Google Patents

アミンの製法

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JPH09208532A
JPH09208532A JP9009142A JP914297A JPH09208532A JP H09208532 A JPH09208532 A JP H09208532A JP 9009142 A JP9009142 A JP 9009142A JP 914297 A JP914297 A JP 914297A JP H09208532 A JPH09208532 A JP H09208532A
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    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C209/00Preparation of compounds containing amino groups bound to a carbon skeleton
    • C07C209/60Preparation of compounds containing amino groups bound to a carbon skeleton by condensation or addition reactions, e.g. Mannich reaction, addition of ammonia or amines to alkenes or to alkynes or addition of compounds containing an active hydrogen atom to Schiff's bases, quinone imines, or aziranes

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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【解決手段】一般式I のアミン、例えばt−ブチルアミンを、一般式II のオレフィンとアンモニア又は一般式III の第一級又は第二級アミンとを、温度200〜350℃
及び圧力100〜300バールで、不均一系触媒の存在
下に反応させることにより製造するために、六方晶ホー
ジャサイトを含有する不均一系触媒を使用するアミンの
製法。 【効果】 高収率のアミンの新規製法が得られた。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、EMT型のゼオラ
イトの存在下に高温高圧でアンモニア又は第一級又は第
二級アミンとオレフィンとの反応によりアミンを製造す
るための方法に関する。
【0002】
【従来の技術】オレフィンのアミノ化のための方法に関
する概要は、文献中(“Functionalisation of Alkene
s:Catalytic Amination of Monoolefins”、J.J.Brunet
等著、J.Mol.Catal.、49(1989)、第235〜
259頁)に記載されている。
【0003】基本的には2つの触媒機構が存在する。オ
レフィンは金属錯体上に配位される。この活性化された
ものは、親核性アミンにより攻撃され、かつより高くア
ミノ化された生成物を形成する。このアミンは酸中心又
は金属中心(金属アミドを介して)に化学収着され、か
つ活性化されて、オレフィンと反応する。
【0004】良好な触媒はゼオライトである。ゼオライ
トは大きな表面積と組合わさって、接触的活性中心の数
が多いことにより優れている。記載されているゼオライ
トは型において及び後処理において異なっている(例え
ば、熱処理、脱アルミニウム、酸処理、金属イオン交換
等)。この例はUS−A−4536602、EP−A−
101921又はDE−A−4206992号明細書中
に見出すことができる。
【0005】EP−A−133938、EP−A−43
1451及びEP−A−132736号明細書からは、
オレフィンからのアミンの製造の際にホウ素−、ガリウ
ム−、アルミノ−及び鉄シリケートゼオライトを使用す
る方法及びこれらのゼオライトにアルカリ金属、アルカ
リ土類金属及び遷移金属を添加する可能性に関しても示
唆している。
【0006】CA−A−2092964号明細書からは
オレフィンからのアミンの製法が公知であり、この方法
においては5Åより大きい孔径を有する、結晶アルミノ
シリケートとして一定の組成を有するBETA−ゼオラ
イトを使用する。有利には金属変性又はハロゲン変性β
−ゼオライトを使用する。
【0007】EP−A−39918号明細書からは、種
々異なるY−又はX−ゼオライト型のホージャサイト
で、オレフィンからアミンを製造する方法が公知であ
る。しかしながら、達せられた変換率は、例えばイソブ
テンからの場合最大6.5%であり、非常に低い。
【0008】EP−A−305564号明細書において
も、一部脱アルミニウム型の、Y型のホージャサイトを
アミノ化反応のために使用している。ここでもイソブテ
ンで僅かに最大7.8%の変換率が達せられたに過ぎな
い。
【0009】EP−A−587424号明細書において
は、確かに高い変換率が達せられる(最大17.1
%)、しかしながら使用した装荷量は低く、その空時収
率は工業的使用には低すぎる。
【0010】これら触媒でのオレフィンからアミンの全
ての合成法は僅かなアミン収率又は僅かな空時収率によ
り特徴付けられるか又は触媒の迅速な脱活性化に導く。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の課題
はこれらの欠点を解消することであった。
【0012】
【課題を解決するための手段】従来使用していた六面体
ホージャサイト(FAU)の代わりに六方晶ホージャサ
イト(EMT)を使用する際に前記の欠点を解消するこ
とができることが、意外にも見出された。
【0013】これによれば、一般式I:
【0014】
【化4】
【0015】[式中、R1、R2、R3、R4、R5、R6
水素、C1〜C20−アルキル、C2〜C20−アルケニ
ル、C2〜C20−アルキニル、C3〜C20−シクロアルキ
ル、C4〜C20−アルキル−シクロアルキル、C4〜C20
−シクロアルキル−アルキル、アリール、C7〜C20
アルキルアリール又はC7〜C20−アラルキル、R1及び
2は 一緒になって飽和又は不飽和C3〜C9−アルキ
レンジ鎖及びR3又はR5は C21〜C200−アルキル、
21〜C200−アルケニル又は一緒になってC2〜C12
アルキレンジ鎖を表す]のアミンを、一般式II
【0016】
【化5】
【0017】[式中、R3、R4、R5及びR6は前記のも
のを表す]のオレフィンとアンモニア又は一般式III
【0018】
【化6】
【0019】[式中、R1及びR2は前記のものを表す]
の第一級又は第二級アミンとを、温度200〜350℃
及び圧力100〜300バールで、不均一系触媒の存在
下に反応させることにより製造するために、六方晶ホー
ジャサイトを含有する不均一系触媒を使用することを特
徴とするアミンの新規で、改良された製法が見出され
た。
【0020】本発明による方法を次のように実施するこ
とができる:オレフィンII及びアンモニア又は第一級
又は第二級アミンIIIを温度200〜350℃、有利
に220〜330℃、特に有利に230〜320℃で、
かつ圧力100〜300バール、有利に120〜300
バールで、特に有利に140〜290バールで、触媒と
して六方晶ホージャサイトの存在で、例えば圧力反応器
中で反応させ、かつ有利に得られたアミンを分離し、か
つ未反応装入物質を回収する。
【0021】本発明の方法は高い選択性及び高い空時収
率において優れている。これに加えて、触媒の脱活性が
抑制される。
【0022】本発明による方法はすでに低いアンモニア
−もしくはアミン−過剰で所望の反応生成物に関する高
い選択性が達せられ、かつ使用したオレフィンの二量体
化及び/又はオリゴマー化が回避される。
【0023】この方法の実施形は、アンモニア及び/又
はアミンIIIをオレフィンIIと共に1:1〜1:5
のモル比で混合し、固定床反応器中に導入し、かつ圧力
100〜300バール、及び温度200〜350℃で、
ガス相で、又は過臨界状態で反応させる。
【0024】反応搬出物から所望の生成物を公知法で、
例えば蒸留又は抽出で得ることができ、かつ必要な場合
所望の純度まで更なる分離処置を行う。未反応の出発物
質を、一般に有利に反応器中に戻す。
【0025】単数又は複数に不飽和であるオレフィンI
I、特にC−原子数2〜10のものもしくはその混合物
及びポリオレフィンを出発物質として使用することがで
きる。あまりはっきりとしない重合化傾向により、モノ
オレフィンがジ−又はポリオレフィンより好適である
が、アンモニアもしくはアミンのより高い過剰によりこ
れも同様に選択的に反応させることができる。平衡の位
置及び従って所望のアミンへの変換は非常に強く選択し
た反応圧に依存する。高い圧力は付加生成物の形成に有
利であるが、一般に技術的及び経済的理由から圧力範囲
300バールまでが最適である。反応の選択性はアンモ
ニア−/アミン−過剰及び触媒に関する値の他に、著し
く温度に依存する。温度が上昇すると共に、付加反応の
反応速度は強く上昇するが、競合するオレフィンのクラ
ッキング及び再結合が同時に促進される。更に、温度上
昇は熱力学的観点から有利ではない。変換及び選択性に
関しての最適温度の位置はオレフィン、使用アミン及び
触媒の構成に依存し、多くの場合200〜350℃の範
囲である。
【0026】オレフィンのアミノ化のための触媒として
は六方晶ホージャサイト(EMT)又はそれと六面体ホ
ージャサイトとの混合結晶(EMT−FAU)が好適で
ある。この種の材料は例えばゼオライト11(199
1)第98頁から公知であり、かつEMC−2(EM
T)とも呼ばれる;他の呼称はブレック・ストラクチャ
ー・シックス(Breck Structure Six;BSS)であ
る。EMT−FAU−中間体はUS−A−430931
3からCSZ−1として、US−A−4333859か
らCSZ−3として、US−A−4714601からE
CR−4として、EP−A−259526からECR−
17として、EP−A−315461からECR−30
として、US−A−4503023からECR−32、
LZ−267として、US−A−3415736からZ
SM−3として又はUS−A−3972983からZS
M−20として公知である。
【0027】本発明による六方晶ホージャサイトはその
ものとして、又は98:2〜40:60重量%の比で結
合剤と共に、カセ又は錠剤に成形することができる。結
合剤としては種々の酸化アルミニウム、有利にベーマイ
ト、SiO2/Al23−比が25:75〜95:5の
無定形アルミノシリケート、二酸化ケイ素、有利に高分
散性SiO2、高分散性SiO2及び高分散性Al23
らなる混合物、高分散性TiO2並びに粘土が好適であ
る。成形後、この押出成形体又は錠剤を有利に110℃
/16hで乾燥し、かつ200〜500℃/2〜16h
でか焼し、この際か焼をアミノ化反応器中で直接(その
場で)実施することができる。
【0028】選択性、耐用時間及び可能な再生の回数を
上昇させるために、本発明による六方晶ホージャサイト
において種々の変性を実施することができる。
【0029】触媒の変性は未成形の、又は成形六方晶ホ
ージャサイトをアルカリ金属、例えばNa及びK、アル
カリ土類金属、例えばCa、Mg、土類金属、例えばT
l、遷移金属、例えばTi、Zr、Mn、Fe、Mo、
Cu、Zn、Cr、貴金属及び/又は希土類金属、例え
ばLa、Ce又はYでイオン交換するか、又は添加する
ことができる。
【0030】有利な実施形は、成形した本発明による六
方晶ホージャサイトを貫流管中に装入し、かつ20〜1
00℃で、例えば前記金属のハロゲン化物、酢酸塩、シ
ュウ酸塩、クエン酸塩又は硝酸塩を溶かした形でその上
を通す。この種のイオン交換は例えば、本発明の六方晶
ホージャサイトの水素型、アンモニウム型及びアルカリ
型で実施することができる。
【0031】本発明による六方晶ホージャサイト上への
金属担持の更なる可能性は、材料を、例えば水性溶液中
の又はアルコール溶液中の前記金属のハロゲン化物、硝
酸塩、酢酸塩、シュウ酸塩、クエン酸塩又は酸化物で含
浸することよりなる。
【0032】イオン交換に関しても、含浸に関しても引
き続き乾燥、選択的に再度のか焼を行うことができる。
金属添加六方晶ホージャサイトは水素及び/又は水蒸気
での後処理を行うことが有利である。
【0033】変性のもう一つの可能性は、本発明による
成形したか、又は未成形の、六方晶ホージャサイトを
酸、例えば塩酸(HCl)、フッ化水素酸(HF)、硫
酸(H2SO4)、蓚酸(HO2C−CO2H)、リン酸
(H3PO4)又はこれらの混合物で処理することにあ
る。
【0034】特別な実施形は、本発明による六方晶ホー
ジャサイトを成形前に前記酸0.001N〜2N、有利
に0.05〜0.5Nで、1〜100時間還流下に処理す
ることである。濾別及び洗浄の後、通常100〜160
℃で乾燥し、かつ200〜600℃でか焼する。このほ
かの特別な実施形は本発明による六方晶ホージャサイト
を結合剤と共に成形した後に酸処理することである。こ
の際、本発明によるゼオライトを通常60〜80℃で1
〜3時間、3〜25重量%の、特に12〜20重量%の
酸で処理し、引き続き洗浄し、100〜160℃で乾燥
し、かつ200〜600℃でか焼する。ここでも、か焼
を、アミノ化反応器中で再び、直接実施することができ
る。
【0035】変性の更なる可能性は、アンモニウム塩、
例えばNH4Clで、又はモノ−、ジ−又はポリアミン
との交換により与えられる。この際結合剤と共に成形し
たゼオライトを通常60〜80℃で10〜25重量%、
有利に20%のNH4Cl−溶液で、2h連続的に重量
において1:15のゼオライト/塩化アンモニウム−溶
液中で十分に交換し、かつその後100〜120℃で乾
燥する。
【0036】本発明による六方晶ホージャサイトに実施
することのできる、更なる変性は脱アルミニウムであ
り、ここではアルミニウム原子の一部をケイ素により代
えるか、又はゼオライトを例えば熱水処理によりそのア
ルミニウム含量を低下させる。熱水処理による脱アルミ
ニウムに、引き続き有利に酸又は錯化剤での抽出を行
い、形成された非格子アルミニウムを除去する。アルミ
ニウムのケイ素での交換は例えば(NH42SiF6
はSiCl4を用いて実施することができる。Y−ゼオ
ライトの脱アルミニウムに関する例は、文献中に記載さ
れている(Corma等著、Stud.Surf.Sci.Catal.、37
(1987)、第495〜503頁)。
【0037】この触媒は例えば1〜4mmの直径を有す
るカセとして、又は直径3〜5mmの錠剤としてオレフ
ィンのアミノ化のために使用することができる。
【0038】例えば、カセに成形された触媒から、粉砕
及び過篩により、粒度0.1〜0.8mmの大きさの渦動
床材料が得られる。
【0039】化合物I、II及びIII中の置換基、R
1、R2、R3、R4、R5及びR6は次の意味を有する:R
1、R2、R3、R4、R5、R6は − 水素、 − C1〜C20−アルキル、有利にC1〜C12−アルキ
ル、特に有利にC1〜C8−アルキル、例えばメチル、エ
チル、n−プロピル、イソ−プロピル、n−ブチル、イ
ソ−ブチル、sec−ブチル、t−ブチル、n−ペンチ
ル、イソ−ペンチル、n−ヘキシル、イソ−ヘキシル、
n−ヘプチル、イソ−ヘプチル、n−オクチル、及びイ
ソ−オクチル、 − C2〜C20−アルケニル、有利にC2〜C12−アルケ
ニル、特に有利にC2〜C8−アルケニル、例えばビニル
及びアリル、 − C2〜C20−アルキニル、有利にC2〜C8−アルキ
ニル、特にC2H及びプロパルギル、 − C3〜C20−シクロアルキル、有利にC3〜C12−シ
クロアルキル、特に有利にC5〜C8−シクロアルキル、
例えばシクロペンチル、シクロヘキシル、シクロヘプチ
ル及びシクロオクチル、 − C4〜C20−アルキル−シクロアルキル、有利にC4
〜C12−アルキル−シクロアルキル、特に有利にC5
10−アルキル−シクロアルキル、 − C4〜C20−シクロアルキル−アルキル、有利にC4
〜C12−シクロアルキル −アルキル、特に有利にC5〜C10−シクロアルキル−
アルキル、 − アリール、例えばフェニル、1−ナフチル及び2−
ナフチル、有利にフェニル、 − C7〜C20−アルキルアリール、有利にC7〜C16
アルキルアリール、有利にC7〜C12−アルキルフェニ
ル、例えば2−メチルフェニル、3−メチルフェニル、
4−メチルフェニル、2−エチルフェニル、3−エチル
フェニル及び4−エチルフェニル、 − C7〜C20−アラルキル、有利にC7〜C16−アラル
キル、有利にC7〜C12 −フェンアルキル、例えばフェニルメチル、1−フェニ
ルエチル、2−フェニルエチル、 R1及びR2は − 一緒になって飽和又は不飽和C3〜C9−アルキレン
ジ鎖、有利に−(CH24−、−(CH25−、−(C
27−及び−CH=CH−CH=CH−、 R3又はR5は − C21〜C200−アルキル、有利にC40〜C200−アル
キル、例えばポリブチル、ポリイソブチル、ポリプロピ
ル、ポリイソプロピル及びポリエチル、特に有利にポリ
ブチル及びポリイソブチル、 − C21〜C200−アルケニル、有利にC40〜C200−ア
ルケニル、特に有利にC70〜C170−アルケニル、 R3及びR5は − 一緒になってC2〜C12−アルキレンジ鎖、有利に
3〜C8−アルキレンジ鎖、特に有利に−(CH2
3−、−(CH24−、−(CH26−及び−(CH2
7−、特に−(CH23−及び−(CH24−を表す。
【0040】
【実施例】
触媒合成 触媒A:H−EMTの製造 SiO2/Al23−比、7:1のNa−EMT80g
を20%NH4Cl−溶液1200gで80℃で交換
し、かつ引き続き水2 lで洗浄した。新たにNH4Cl
で交換し、かつ後洗浄した後、ゼオライトを2時間12
0℃で乾燥し、かつ500℃で5時間か焼した。全行程
を更にもう一度繰り返し、かつ最後のか焼の前のゼオラ
イトのNa−含量は0.03重量%と決定された。
【0041】H−EMT65gをベーマイト43g及び
ギ酸2.2gと共に、混練機中に装入し、かつ水の添加
(68ml)下に60分間、混練した。押出成形機中
で、90バールのプレス圧で2mmのカセを形成し、こ
れを120℃で4時間乾燥し、かつ500℃で16時間
か焼した。
【0042】触媒B:HY−ゼオライトの製造(比較実
施例) NaY2160gをベーマイト1440g及びギ酸72
gと混合し、混練機中で、水添加(1850ml)下に
60分間混練した。押出成形機中で、90バールのプレ
ス圧で2mmのカセを形成し、これを110℃で16時
間乾燥し、かつ500℃で16時間か焼した。完成した
カセを、触媒Aと同様に20%のNHCl−溶液で8
0℃で複数回イオン交換し、かつ引き続き500℃で5
時間か焼した。
【0043】触媒C:HX−ゼオライトの製造(比較実
施例) ユニオンカーバイド社(Firma Union Ca
rbide)の13X−カセを触媒Aと同様に20%の
NH4Cl−溶液で80℃で複数回イオン交換し、かつ
か焼した後、ナトリウム0.67%をなお含有した。
【0044】触媒D:USY−ゼオライトの製造(比較
実施例) グレース社(Firma Grace)の脱アルミニウムY−ゼオ
ライト(USY)180gをベーマイト120g及びギ
酸6gと混合し、混練機中に挿入し、水の添加(210
ml)下に、45分間混練した。押出成形機中で、80
バールのプレス圧で2mmのカセを形成し、これを11
0℃で16時間乾燥し、かつ500℃で16時間か焼し
た。
【0045】触媒E:LaY−ゼオライトの製造(比較
実施例) 実施例BからのNa−YのカセをLa(NO33−水溶
液で2回交換した。分析により、この完成触媒はランタ
ン6.85重量%及びナトリウム1.5重量%を含有し
た。
【0046】触媒F:脱アルミニウムEMT−ゼオライ
トの製造 触媒A20gを回転管中に設け、かつ2時間80℃で窒
素(10 l・h 1)で乾燥した。室温に冷却した後、
飽和SiCl4を介してN2−流を供給し、かつ温度を2
5分間かけて460℃に上昇させ、2時間保持しかつ次
いでSiCl4−供給を中止し、窒素下に室温に冷却し
た。この完成した触媒を次いで空気下に500℃で5時
間か焼した。アルミニウム含量は脱アルミニウムにより
22.3重量%(触媒A)から18.8重量%に低下し
た。
【0047】アミノ化実施例 この実験を環状反応器(内径6mm)中で、260〜3
00℃での等温条件及び280バールの圧力下に、1:
1.5のモル比でイソブテン及びアンモニアからなる混
合物で実施した。反応生成物をガスクロマトグラフィー
で分析した。
【0048】この結果を表1中にまとめ、かつ本発明に
よる触媒が従来公知のホージャサイト(H−X、H−
Y)を基礎とする触媒システムより高い収率を示し、か
つ更にこの収率はそれらの変性したホージャサイト(脱
アルミニウムY、La−交換Y)をも上回るということ
を示す。
【0049】表1:t−ブチルアミン(NH3:C48
=1.5)
【0050】
【表1】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 オイゲン ゲーラー ドイツ連邦共和国 ルートヴィッヒスハー フェン ロンドナー リング 2

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 一般式I 【化1】 [式中、R1、R2、R3、R4、R5、R6は 水素、C1
    〜C20−アルキル、C2〜C20−アルケニル、C2〜C20
    −アルキニル、C3〜C20−シクロアルキル、C4〜C20
    −アルキル−シクロアルキル、C4〜C20−シクロアル
    キル−アルキル、アリール、C7〜C20−アルキルアリ
    ール又はC7〜C20−アラルキル、R1及びR2は 一緒
    になって飽和又は不飽和C3〜C9−アルキレンジ鎖及び
    3又はR5は C21〜C200−アルキル、C21〜C200
    アルケニル又は一緒になってC2〜C12−アルキレンジ
    鎖を表す]のアミンを、一般式II 【化2】 [式中、R3、R4、R5及びR6は前記のものを表す]の
    オレフィンとアンモニア又は一般式III 【化3】 [式中、R1及びR2は前記のものを表す]の第一級又は
    第二級アミンとを、温度200〜350℃及び圧力10
    0〜300バールで、不均一系触媒の存在下に反応させ
    ることにより製造するために、六方晶ホージャサイトを
    含有する不均一系触媒を使用することを特徴とするアミ
    ンの製法。
  2. 【請求項2】 形成されたアミンIを分離し、かつ反応
    しなかった挿入物質II及びIIIを戻す請求項1記載
    の製法。
  3. 【請求項3】 オレフィンIIとして、イソブテン、ジ
    イソブテン、シクロペンテン、シクロヘキセン又はポリ
    イソブテンを使用する請求項1又は2記載の製法。
  4. 【請求項4】 脱アルミニウムした六方晶ホージャサイ
    トを含有する不均一系触媒を使用する請求項1から3ま
    でのいずれか1項記載の製法。
  5. 【請求項5】 六方晶ホージャサイトを含有する不均一
    系触媒をH−型又はアンモニウム型で使用する請求項1
    から4項までのいずれか1項記載の製法。
  6. 【請求項6】 酸で処理されている、六方晶ホージャサ
    イトを含有する不均一系触媒を使用する請求項1から5
    までのいずれか1項記載の製法。
  7. 【請求項7】 遷移金属1種又は複数種が添加されてい
    る、六方晶ホージャサイトを含有する不均一系触媒を使
    用する請求項1から6までのいずれか1項記載の製法。
  8. 【請求項8】 希土類の元素1種又は複数種が添加され
    ている、六方晶ホージャサイトを含有する不均一系触媒
    を使用する請求項1から7までのいずれか1項記載の製
    法。
  9. 【請求項9】 反応器中でテンプラット含有型のか焼に
    より製造される、六方晶ホージャサイトを含有する不均
    一系触媒を使用する請求項1から8までのいずれか1項
    記載の製法。
  10. 【請求項10】 アルカリ金属、アルカリ土類金属又は
    土類金属の群からなる1種又は複数種の元素が添加され
    ている、六方晶ホージャサイトを含有する不均一系触媒
    を使用する請求項1から9までのいずれか1項記載の製
    法。
  11. 【請求項11】 結合剤と共に成形され、かつ200〜
    600℃の温度でか焼されている、六方晶ホージャサイ
    トを含有する不均一系触媒を使用する請求項1から10
    までのいずれか1項記載の製法。
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