JPS62149337A - アルカノ−ルアミン類の気相分子内脱水反応用触媒 - Google Patents

アルカノ−ルアミン類の気相分子内脱水反応用触媒

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JPS62149337A
JPS62149337A JP60287924A JP28792485A JPS62149337A JP S62149337 A JPS62149337 A JP S62149337A JP 60287924 A JP60287924 A JP 60287924A JP 28792485 A JP28792485 A JP 28792485A JP S62149337 A JPS62149337 A JP S62149337A
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catalyst
reaction
alkanolamines
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洋一 日野
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由治 嶋崎
Rikuo Uejima
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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】 [技術的分野] 本発明は一般式(I)で表わされるアルカノールアミン
類を、一般式(■)で表すされる環式7ミン類へ転化す
る際に用いる気(1分子内11;(水反応用触碌に関す
る。
(I)          (II) (式中のR,R=は各々水ホ、メチル基およびエチル基
の中から選ばれる。またnは2〜5の範囲の整数をどろ
、、) 前記(n)で表わされる環式アミン類は一般に、反応性
に富み、種々の官能基をもつ化合物と反応するところか
ら、アミノ基を有する各種誘う体を製j告することがで
さ゛る。また、環保持反応す可能であることから、聞環
反応付を有する誘導体を製造することもできる。更には
、開環重合反応にJ:ってポリアミン系ポリマーを製造
することもでき、非常に利用1復の高い化合物である。
そして環式アミン類の誘導体は、繊組加工剤、帯電防止
剤、医薬・農薬原料等として、各種産業に広く利用され
る非常にイ1用な化合物である。本発明は、こσ月箸ム
右用化合物であろj゛11式7−ミンτr1を、生産性
にJ3いCJl 1δ(こイi If %気相で、フル
))ノールアミン類の分−1−内11斤水反応に五り製
乃・ノる際に用いる一:’:+ M能な触媒を程供・J
<5bのCある。
「従来の技術」 アルカノールアミン類を脱水反応にJ:す、11代アミ
ン類に転化りる方法としては、ハロゲン化アミンを淵ア
ルカリにJ:り分子内111環でる方法(Q al+r
icl法)、アJレカノールアミン1流酸エステルを熱
濃アルカリにJ、り開環りる/j払(Wenkcr法)
が公知であるが、これらのツノ法は、)ノルカリを人品
にi12九1溶液どして用いるため生n竹が低く、二1
、たIjI祠判費に占めるアルカリの原単位が大さ・い
こと、史には利用瓜の低い無1+’i J!、iが人品
に副りjJる等、工業的には多くの問題を右するbので
ある。
近年、上記のJ:うな液相法に対し、アルカノールアミ
ンとして、モノエタノールアミンを用い、これを触媒存
イ「下、気相で脱水反応せしめ、対応J−る11式アミ
ンすなわらエブレンイミンを連続的に製Tiづる試みが
幾つか報告されている。それらの例として、例えば、持
分1(50−10593P3には、酸化クンゲス1ン系
触媒を用いる方法が、記載されCJ3す1.上た。米国
特許第4.301.03Gシ]明ID jLには、酸化
クシゲスアンとケイ素J:り成る触媒を用いる方法が、
ざらに米国特許第4.289.050号、同第4.33
7.175号J第1t、477.591号各明111書
には、二Aブあるいはタンタル系触媒を用いる方法が開
示されている。しかしながら、これら何れの方法もモノ
エタノールアミンのり−l化率が低く、また比較的転化
率が高い場合でb、脱アンモニア反応J3よび二吊化反
応等の副反応にJ:る生成物の割合が高いため、コチレ
ンイミンの選択性は低いものとく【っている1、更には
、本発明とらの検み・1によれば触媒のスj命に関しで
いえば、いずれの場合す短1υ1間での縮性低下が箸し
く、工業的<’K Il’A点からは、全く満足できる
ものCは41かった。
[本発明の構成1 本発明名らはアルカノールアミン類の気相分子内脱水反
応用触媒について鋭な研究した結果、一般式S i a
 Xb Yc Od  (コこrsilJ’/イ素、X
μアル/Jり金属J3よび/また【まアルカリ土類金属
の中から選ばれる1種またはそれ以」ニの元素、Y(,
1ホウメ・9.アルミニウム、チタン、ジルコニウム、
スズ、亜鉛およびヒリウムの中から選ばれる1種または
イれ以上の元素、0は酸素を表わず。
添字a、b、c、dはそれぞれの元素の原子比を示しa
−1のとさ、 b = 0.005〜1の範囲(好まし
くは0.01〜 O,Gの範囲) 、 C=  0.0
05〜1の、Iれ囲(好ましくは0.005〜02の範
囲)のIiaをとり、dはa、b、c、の値にJ、り定
:Lる’fit IIsである。)で表わされる酸化物
触媒を用いることにJ:す、アルカノールアミン類の気
相分子内脱水反応が極めて好都合に進行し[l的環式ア
ミン類を高選択的にか。
゛つ1:′4収串をもつC1しか−t3艮1!11にわ
たり安定的に’11 Jろしうることを見出し本発明を
完成りるに金−)だ。
本発明の触媒は、気相分子内1;j2水反応に有効にn
mし反応原fz1とイrるアルカノールアミン類とじC
は −身シ 式    LIO−(C)  n  −NH2
(丁 )f (式中のn、f<−は各々水メ1.メチル阜J3よび]
ブールJ、!の中から選ばれる。またt)は2へ・5の
範囲の整シ文1偵をとる。)ぐ表わされるアルノJノー
ルアミン類がQ? sであり、これらの例としては、1
11[)1゛タノールアミン、(i))イソプロパツー
ルアミン、(C)3−アミノ −1−プロパツール、(
d)5−アミノ −1−ペンタノール、(e)2−アミ
ノ −1−ブタノールで9が挙げられるが、これらに限
定されるbのではない。
これらのアミン類(3L本発明に従い、暴 ■ (式中、R,R−JJよびnは1式と同じである。)(
・人υされるl:ff i(:〕′ミンズ11、リイ?
わら上記化合物にス・1すし、ビれぞれ (a ″>l/−レンfミン、(1+−)2−メチル−
1ルンイミン、(C′)アビプシン、(11″)ピペリ
ジン、((上−) 2−T f−ルー「プシン(ミンに
^転化串、、:)選IJ’S率をもって、かつ長期にわ
たり゛り定的に転化される。
本発明にJ、る触媒の調装71XtJ狛にl1l(定ぎ
れろbのではなく、通、信J3こなわれる調製法がとら
れる。
触媒16j $1であるクイ索源どじ((、L、ハリ化
ツノrメで。
ハL]グン化すイ(8,ケイ酸、グイ酸塩i〔1,醇化
ケイ素ゾルおよび4l機クイ木化合物簀が用いられ、X
成分であるアルカノールおよび/またはアルカリ土類金
属元素に;としてはそれぞれの耐化物、水酸化物、ハ臼
グン化物、炭酸1n、1塾酸Jia、Jyよσ&rl酸
15などが用いられ、イしてY成分元素の原r1化合物
としては、それぞれの酸化物、水酸化物。
ハロケン化物、 la M!21!a 、 (+rl 
M 塩Jlj J、び金属イ1どが用いられる。
本発明にJ:る触媒の調製方法の例をあげれば、各種触
奴原v1を水中に溶解もしく11懸濁uしめ、撹拌下、
加熱、濃縮し、乾燥後成型し、さらに焼成を経て触媒と
する方法、あるいは各種触媒原料を水中に溶解らしくは
懸濁させアンモニア水の添加により水酸化物にした後、
諦過、水洗を行ない、乾燥し、成型後、焼成を経て触媒
とする方法、さらには、各種元素の酸化物または水酸化
物を粉体の;Lまa合し、適当な成形助剤(IrAえば
水、アルコール¥r)を添加後成型し、乾燥後、焼成す
る方法4【どかあげられる。
また、本発明による触媒は、公知の不粘性な担体[例え
ば、シリカ、アルミナ、1ライト(商品名)などが好ま
しいが、これらに限定されるものでは<=い]に1fl
J、5 Lで用いることもできる。
なJ3、触媒の焼成淘瓜については、用いる原料の種力
゛1に6よるが、300℃−80<1”cの広い範囲を
とれ、好ましくは400℃〜700℃の18囲である。
[作 用] 本発明に」、る触媒をアルカノールアミン類の気相分子
内脱水反応に用いた場合、従来公知の触媒に比ヘノ1常
に、1″6い6rJ性を示し、またEl的環式アミンの
選択率す苫しく高いものであった。
しかb、この反応を長11、〒11′J連続して行なっ
た場合でム、触媒の活性劣化現象は認められず、活性。
収率ともきわめて安定しており、工業化する上で最重要
どされる短期的劣化現榮の克服という問題を十分に解決
しうるちのであった。
h J3、触媒性能を、公知の七ノTタノールアミンか
らの、、[ヂレンイミン合成用触媒(例λぽ持分IM(
50−10593j3公報、オヨヒ氷III H訂第4
,337. ’175S″3ニ示Qれ/、:WO3−8
i 02 、l3l:UNh 205−BaOなる組成
物触媒。)と比較し/、−ところ、本発明にJ、る触媒
の(’I能は、縮性2選択性j(に、ぞれらの触媒M能
を八しく1廻るらのCあった。
本発明にJ:る触媒が、アルカノールアミン類から環式
アミン類への気相脱水反応に非常に優れたM能を示すこ
とのD:(囚についC訂細は明らかでt、−いが、添加
必須成分XおよびYの相乗作用にJ:る効果であるど考
えられる。リイtねI〕、X成分であるアルカリ金属お
よびアルカリ土類金属の酸化物は架橋酸素Ii;i j
iあるいGet表面水^Q 4J /;どによる1nB
t 1/lを有し、■塩基点にJ、す4]成環J(アミ
ンの触’A’人面からの11党離合りみ111かにし、
逐次的/に+[合トス1.6dりろい(ま分解反応を抑
制Jる。(リケイ)h及びC奈加酸Jll成分(Y成分
)の酩Ij1の性yJを通電に制り)1し、強!jさ゛
る酸点による脱アンしニアあるいは分子間縮合反応等の
副反応を抑制づる。(■廓塁点にJ、す、アミノ駐から
の水素引き(1さ反応を促進し、粘性を向上させる。ま
た、酸性成分(Y成分)の添加は、(■触媒に新た<x
 M点を加えることとなり、酸点にJ、ろ水酸基の引き
汰さ反応を促進する。
これらのことから、本発明による触媒上では、反応がM
jp 14共同作用にJ、り効果的に進むと同時に、1
成物のIIf2 #I b円泪になり、触媒上への強吸
着物V″1のh jiによる失語が抑えられる為、従来
公知の触媒に認められる様な、転化率向上に伴う、薫I
R率の低下という現蒙を解決し、8転化率かつ高選択率
で、しかも艮!’JIにわたり極めて安定的に[]的環
子(アミン81II′J造しうるちのと考えられる。
本ブを明の実施にあたり反応器は固定床流通型。
流動床型のいずれも使用でさる。fil ijlアルカ
ノールノノミン類は8藺に応じ゛窒素、ヘリウム、アル
ゴン/jどの不71’; l’lカス’(’ il+=
191・−80合’I”j 96、好ましくtよ2〜′
1()%含(11に希釈して用いろ。まl;、場合に、
にっ((,1、副反応を抑えるに1的で、アンしニア′
あるいは水″、qをアルカノールアミン・ノることら′
Cさる。反応Jfは通常常fE ’C”行な・)が必要
に応じて加汀または減圧下に行なうことbできる。反応
器jαは原t1の種類ににす?シなり 300へ・50
0°Cの範囲である。原r1ガスの空間速用は原11’
1の種類,13よび原fN+刀スJ力1αにJ:す1,
1シなるが、 100〜5000hr  、 QT J
几<は500〜30001+r−1の範囲がj内当であ
る。
以下、実施例において本発明を具体的に述べるが実施例
中の転化挿′,選択率J3J、び単流収イ3に′ついて
は、次の定ぺに従うものとする。
φλ化率くセル%)= 消費されたアルカノールアミン 供給されたアルカノールアミン のモル故 選1)J l ( [ル%)− 生成した環式//アミノ[ル’   xio。
消費されたアルカノールアミン の[゛ル故 甲流収イ゛(しル%)− 1j!.給されたアルカノールアミン の[−ル数 実施例1。
酸化ケイ素30gと水酸化ングネシウム029g、13
」、び酸化ホウAで011りを水 1 0 0 ttr
!!に懸濁させ、充分に攪拌しながら90°Cで加熱濃
縮し白色スラリー状dシ合物を111だ。これを空気中
120°Cで1晩乾燥した後、35メツジノに破砕し、
600℃で2114間焼成しFFJ!媒とした。
この触媒20〃認を内i, 1G nunのステンレス
製反応管に(e fat した後、3 7 0 ”にの
溶L1(!塩浴に浸16シ、該管内に容111比でヒノ
Jータノール>7ミン:窒素=5:95の原11ガスを
空間速度1500t+r−1で通し、反応を(jイ1−
)た、、反応生成物はガスクロマ1−グラフにより定吊
し、人−1に示1°結果を1りた。
実施例2。
触媒原石として酸化ケイ素30りと水酸化カリウム02
8υJ3よび酸化チタン2.00 1Jを用いた他は、
実施例1と同様にして触媒を調製しJこ。この触媒を用
いLノ■クノールアミンおJ、びイソ10パノールアミ
ンの反応を、実施例1の反応条件に基づいて行<=つた
結果を表−1に示した。
実施例3。
刈!媒+jl i;Iどして、酸化ノノイ素3()りど
水酸化/JルシウtX0.37す,水酸化バリウム(8
水和物)394りおよび酸化11ト錯2.04 gを用
いた他1、1、実施例1と同様にして触媒を調製した。
この触媒を用いモノ−[タノールアミンおJ、び3−ア
ミノ ー1−プ[1パノールアミンの反応を、実/Il
!!例1の反応器r1にIAづいで行なった結束を表−
1に示した。
比す☆1311 #rh ’A! !i;目1どして、醇化クイ系のみを
用い実施例1と同(7KにしC触媒を調製した。この触
媒を用いL)Jタノールアミンの反応を実施II/lI
 1に阜ずいて行ljい表−2に承り結末をi!また。
比較例2゜ 実施例3にJ3いて、酸化’1liX4’+を除いた他
は全く同じh法で・触媒を調製し、同様の反応を行ない
人−2に示ず結果を得た。
実/11!!例1゜ 触媒1i1石として、酸化ケイ素30gと水酸化ス1〜
ロンブウノ、(8水和物) 13.30 、水酸化ルビ
ジウL O,!11 g 、酸化セリウム086gを用
いた他は、実施例1と同様にして触媒を調製した。この
触媒を用い5−7ミノ −1−ペンタノールの反応を、
実施1911の反応条f1に基づいて行なった結果を表
−1に示した。
実施例5゜ 触媒原t3+として、酸化ケイ素30(]と水酸化バリ
ウム(8水和物) 78.87 (1、水酸化す1−リ
ウム1.00 (I J3 J:び酸化ジルコニウム0
629を用いた他は、実施例1と同様にして触媒を調製
した。
この触媒を用いし〕Lタノールアミンの反応を、実fM
 lりjlの反応条イ′1に基づいて連続しc行イfっ
た結果を人−1に示した。
比較例33 実施例5に115いて、14 !J竹酸成分ある水酸1
ヒハリウムと水酸化すトリウムを除いた他は全く同じツ
ノ法で触媒を調製し、同1−1;の反応をir !rい
人−2に示!J結末をIIIた。
実施例6゜ 触媒原t1として、酸化ケイ素309ど水酸化ス1〜ロ
ンチウム(8水和物> +3.28 (+ 、水M (
ヒリチウム0.24 (lおよび酸化アルミニウム12
8gを用いた他は、実施例1と1111様にして触媒を
調1饗した。
この触媒を用いイソブ臼パノールアミンの反シt、を、
実施ll111の反応条f1に基づいてt−jムった結
果を人−1に示した。
実施例7゜ 触媒1京fi+どして、酸化ケイ素3og 、水酸化バ
リウム(8水和物) 47.33 !I 、水酸化レシ
ウム0.75 (1、酸化ホウ素 1.74 (J に
よび酸化第1スズ0.(+7 (lを用いた他は実施例
1ど同様にして触媒を調製した。この触媒を用いモノエ
タノールアミンの反応を実施例1の反応条件にVずいて
連続して行ない表−1に示す結果を得た。
実施例8゜ 触媒原料として、酸化ケイ素30g、水酸化バリー1ム
(8水和物) 15.78 Q 、 fa化チタン2.
00 g 。
J3よび酸化ホウ素1.39 (lを用いた他は実施例
1ど同様にして触媒を調製した。この触媒を用いモノエ
タノールアミンおよび2−アミノ −ブタノールの反応
を実施例1の反応条件に基ずいて行ない表−1に示す結
果を1!7た。
比較VII 4 。
メクタングステン酸アンモニウム水溶液(WO3!;す
IEで50W【%) 65.211に、直径5#のシリ
」ンカーバイド40gを浸し、湯浴上蒸発乾固した後、
空気中1!)0℃で1時間乾燥し、更に空気中715℃
で4115間焼成して触媒+’+ff駆物をiiノだ。
これを酸化ケイ素10%] IJイド液507に浸し、
湯浴上、;・λ発乾固後、空気中150℃C” 111
.’1間乾燥し、続いて空気中715℃で4115間焼
成して、酸化タングステン25,4小間%、酸化クイん
33重ID%を含むill持触媒(原子比でWl、OS
 I O,504,1>を1:1だ。
この触媒を用い実施例1の反応条件に基ずいてモノエタ
ノールアミンの反応を行ない表−2に示ず結果を青だ。
なお、この触媒は、米国特誇第4,301.036丹明
III占記載の実施例4に従って調装したbのである。
比較例5゜ 五塩化ニオブ5.0りを水50−に、60℃で加熱しつ
つ完全に溶解さVた後、アンモニア水を加え、溶液のp
l−1を70とした。その後、口過、水洗を経て19だ
固体を、10重品%のシュウ酸水溶液80dに溶解し更
に、水^な化バリウム(8水相物)029を加えた。こ
の溶液中に、シリコンカーバイドGOccを没し、80
℃で蒸発乾固さUた後、空気中500℃て・3時間焼成
して五酸化二Δブ37・N fa%。
酸化バリウム0.5IrX吊%を含むJfl L’+触
媒(原子比でNbto Bao、102.6 )をII
jだ。この触媒を用い実施例1に!謹づいて反応を行な
い表−2に示1結宋を1!ノだ。
イ’iJ3、この触媒LL、米国特訂第4./177.
591月明着It j+記戒の実施例3に従って調1持
したbのである。
手  続  補  正  書   (自発)昭和61年
 1月3ノ日 1!ii’i’l庁艮官 宇賀道部 殿1、事f1の表
示 昭和60イ1−特1、T願第287924号2、発明の
名称 アル/Jノールアミン類の気相分子内脱水反応用触媒 3、?lli正をJる占 事イ′1との関係  特許出願人 大阪府大阪市東区高罷橋5丁口1番地 F4621日本触媒化学T業株i(会社代表取締役 石
 川 三 部 4、代理人 〒−100 東京都千代[口区内幸町11“1]12番2号日本触媒
化学−り某株式会社 東京支社内TF L   03−
502−1651:   hl   −’−−1 5、補正の対や 明細用の発明の詳細な説明の項 6、補正の内容 (1)明細書第11頁第12行にJjいて、「・・・・
・・が酸塩曇共同作用により・・・・・・」とあるのを
、 [・・・・・・が酸塩以協同作用により・・・・・・J
と補正Jる。
(2)同第14頁下から第5〜4行にJjいC1[・・
・・・・Jjよび3−7ミノー1−プ[]パノールアミ
ンの反応を・・・・・・Jとあるのを、「・・・・・・
J′3よび3−アミノ−1−11コバノールの反応を・
・・・・・」と補正J−る。
(3)同第17頁第10〜゛11行にJjいて、[・・
・・・・d3 J、び2−アミノーブクノールの反応を
・・・・・・1とあるのを、 [・・・・・・Jjよび2−アミノ−1−ブクノールの
反応を・・・・・・Jど補正りる。
(4)同第20α表1の実施例量83の原料アルカノー
ルアミンの種イ′1の項にJjいて、層[クノールノノ
ミンjとあるのを、 1−ジノJクノール)′ミンJとンdi If ・ノる
(5) 11]第21nl\2を)j1目ノ(の通り浦
正すろ。
手  続  補  正  占  (自R)昭和62年1
月7日 特許庁長官  黒  1) 明  雄  殿1、事件の
表示 昭和60年特許願第287924号 2、発明の名称 アルカノールアミン類の気相分子内j152水反応用触
媒 3、補正をする省 事件との関係 特許出願人 大阪府大阪市東区高1ff1415丁目1番地(462
1日本触媒化学工業株式会社 代表取締役 中 島 爾 4、代理人 〒−108 東京都港区三田3丁目11番36号 日本触媒化学工業株式会社 東京支社内電話 03−7
98−7071  (代表)5、補正の対℃ 明細店の発明の詳細な説明の欄 6、補正の内容 (1)明細占第13頁丁から2行目において、「370
℃」とあるのを「360°C」に訂正する。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)一般式SiaXbYcOd(ここで Siはケイ素、Xはアルカリ金属および/またはアルカ
    リ土類金属の中から選ばれる1種またはそれ以上の元素
    、Yはホウ素、アルミニウム、チタン、ジルコニウム、
    スズ、亜鉛およびセリウムの中から選ばれる1種または
    それ以上の元素、Oは酸素を表わす。添字a、b、c、
    dはそれぞれの元素の原子比を示しa=1のとき、b=
    0.005〜1の範囲(好ましくは0.01〜0.6の
    範囲)、c=0.005〜1の範囲(好ましくは0.0
    05〜0.2の範囲の値をとり、dはa、b、c、の値
    により定まる数値である。)で表わされる酸化物組成物
    であることを特徴とする、 一般式▲数式、化学式、表等があります▼( I ) (式中のR、R′は各々水素、メチル基およびエチル基
    の中から選ばれ、nは2〜5の範囲の整数値をとる。)
    で表わされるアルカノールアミン類を 一般式▲数式、化学式、表等があります▼(II) (式中のR、R′およびnは前記( I )式と同様であ
    る。)で表わされる環式アミン類へ転化せしめる気相分
    子内脱水反応用触媒。
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