KR101745680B1 - Preparation method for para-phenylene diamine - Google Patents
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Abstract
본 발명은 담체 상에 금속이 담지된 이종 촉매(heterogeneous catalyst) 존재 하에 파라-디요오드화 벤젠과 암모니아를 반응시키는 단계를 포함하는 파라-페닐렌 디아민의 제조 방법에 관한 것으로서, 이러한 제조 방법에 의하면 짧은 시간 내에 고순도의 파라-페닐렌 디아민을 높은 수율로 얻을 수 있을 뿐만 아니라 공정의 효율성 및 경제성을 향상시킬 수 있다. The present invention relates to a process for preparing para-phenylenediamine comprising reacting para-diiodobenzene with ammonia in the presence of a heterogeneous catalyst on which a metal is supported on a support, P-phenylenediamine of high purity can be obtained in a high yield in a short period of time and the efficiency and economical efficiency of the process can be improved.
Description
본 발명은 페닐렌 디아민의 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 짧은 시간 내에 고순도의 파라-페닐렌 디아민을 얻을 수 있고 부산물을 쉽게 분리할 수 있어서 공정의 효율성 및 경제성을 향상시킬 수 있는 페닐렌 디아민의 제조 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a process for producing phenylenediamine, and more particularly, to a process for producing phenylene diamine which can obtain high purity para-phenylenediamine in a short time and can easily separate by-products, Diamine. ≪ / RTI >
페닐렌 디아민은 염료, 안료, 산화 안정제, 연료 첨가제 및 폴리우레탄의 원료 등의 다양한 분야에 사용되고 있는데, 특히 난연성 및 강도가 뛰어난 선형 고분자인 아라미드의 주원료로 널리 이용되고 있다. Phenylenediamine is used in various fields such as dyes, pigments, oxidative stabilizers, fuel additives and raw materials for polyurethane, and is widely used as a main raw material of aramid which is a linear polymer having excellent flame retardancy and strength.
이러한 페닐렌 디아민, 특히 파라-페닐렌 디아민을 제조하는 일반적인 방법으로 염화 벤젠과 질산을 반응시켜 합성된 니트로 염화 벤젠에 암모니아를 첨가하여 니트로 아닐린을 얻고, 이를 환원하여 파라-페닐렌 디아민을 합성하는 방법이 알려져 있다. 또한, 아조 화합물(azo compound)을 거쳐서 파라-페닐렌 디아민을 제조하는 방법도 알려져 있다. 구체적으로, 아닐린 및 산화 질소를 반응시켜 형성된 디아조 벤젠(diazo benzene)을 아닐린과 반응시키면 1,3-디페닐 트리아젠(1,3-diphenyl triazene)을 합성할 수 있는데, 이러한 1,3-디페닐 트리아젠은 자리 옮김 반응(rearrangement)을 통하여 4-아미노 아조 벤젠으로 전환될 수 있고, 이러한 4-아미노 아조 벤젠을 수소로 환원하여 파라-페닐렌 디아민을 얻을 수 있다. As a general method for preparing such phenylenediamine, especially para-phenylenediamine, nitroaniline is obtained by adding benzene and nitrobenzene to the synthesized nitrobenzene chloride to obtain nitroaniline, The method is known. It is also known to produce para-phenylenediamine through an azo compound. Specifically, 1,3-diphenyl triazene can be synthesized by reacting diazo benzene formed by reacting aniline and nitrogen oxide with aniline. The 1,3- Diphenyltriazene can be converted to 4-aminoazo benzene via rearrangement and para-phenylenediamine can be obtained by reducing this 4-aminoazo benzene with hydrogen.
그러나, 이러한 페릴렌 디아민 제조 방법들은 여러 반응 단계를 거쳐야 하며, 반응 과정에서 다량의 부산물이 발생하여 반응 수율이 높지 않으며, 고가의 수소 촉매를 사용하여 환원 반응을 거쳐야 하는 문제점이 있다.However, such perylene diamine production processes must undergo various reaction steps, and a large amount of by-products are generated in the reaction process, so that the reaction yield is not high, and the reduction reaction is required to be performed using an expensive hydrogen catalyst.
이러한 문제점을 해결하기 위하여, 구리 촉매 하에서 할로겐화 벤젠 화합물을 질소 화합물과 반응시키는 방법이 제안되었다. 예를 들어, 구리 촉매를 사용하여 디클로로 벤젠과 수용성 암모니아 용액을 200℃ 정도의 온도 및 1000psig 정도의 고압 조건에서 5 내지 10시간 반응시켜 페닐렌 디아민을 제조하는 방법이 제안되었다. 또한, 파라 디요오드화 벤젠과 아세트아미드(acetamide)를 원료로 파라 페닐렌 비스 아세트아미드(1,4-phenylene bis-acetamide)를 합성하고 이를 가수 분해하여 파라 페닐렌 디아민 염을 합성하는 방법이 제안되었다. To solve this problem, a method of reacting a halogenated benzene compound with a nitrogen compound under a copper catalyst has been proposed. For example, a method has been proposed in which phenylenediamine is produced by reacting dichlorobenzene and a water-soluble ammonia solution at a temperature of about 200 ° C and a high pressure of about 1000 psig for 5 to 10 hours using a copper catalyst. Also, a method of synthesizing para-phenylenediamine salt by synthesizing para-phenylene bis-acetamide with para-iodide benzene and acetamide as a raw material and hydrolyzing it was proposed .
그러나, 이러한 방법들은 고온 및 고압의 반응 조건에서 장시간 반응 시키거나, 반응 과정에서 생산되는 할로겐 이온 등을 알킬화 하여 증류하거나, 가수 분해 과정에서 염산 등의 강산을 사용하여야 하는 등의 문제점을 가지고 있다. 또한, 이러한 방법들에 의하여도 생성되는 부산물의 양을 충분히 줄이지 못하여 반응 수율을 충분히 향상시키지 못하였으며, 반응 시간이 너무 길어져서 제품의 생산 효율을 높일 수 없었다.However, these methods have problems such as long-term reaction under high-temperature and high-pressure reaction conditions, alkylation of halogen ions produced in the course of the reaction, or strong acids such as hydrochloric acid during the hydrolysis. In addition, the amount of byproducts produced by these methods was not sufficiently reduced, so that the reaction yield could not be sufficiently improved, and the reaction time was too long to increase the production efficiency of the product.
이에 따라, 고온 고압의 반응 조건을 적용하지 않고도 단일한 반응 단계로 짧은 반응 시간 내에 고순도의 최종 제품을 얻을 수 있는 효율적이고 경제적인 페닐렌 디아민의 합성 방법에 대한 개발이 요구되고 있다.Accordingly, there is a demand for development of an efficient and economical method of synthesizing phenylenediamine which can obtain a final product of high purity within a short reaction time in a single reaction step without applying high temperature and high pressure reaction conditions.
본 발명은 짧은 시간 내에 고순도의 파라-페닐렌 디아민을 상세하게는 짧은 시간 내에 고순도의 파라-페닐렌 디아민을 얻을 수 있고 부산물을 쉽게 분리할 수 있어서 공정의 효율성 및 경제성을 향상시킬 수 있는 페닐렌 디아민의 제조 방법을 제공하기 위한 것이다. The present invention relates to a process for producing para-phenylenediamine of high purity in a short time, in particular, a process for producing para-phenylenediamine of high purity within a short period of time, Diamine in an organic solvent.
본 발명은 담체 상에 금속이 담지된 이종 촉매(heterogeneous catalyst) 존재 하에, 파라-디요오드화 벤젠과 암모니아를 반응시키는 단계를 포함하는 파라-페닐렌 디아민의 제조 방법을 제공한다. The present invention provides a process for preparing para-phenylenediamine comprising reacting para-diiodide benzene with ammonia in the presence of a heterogeneous catalyst on which a metal is supported on a support.
이하 발명의 구체적인 구현예에 따른 파라-페닐렌 디아민의 제조 방법에 관하여 상세히 설명하기로 한다.
Hereinafter, a method for preparing para-phenylenediamine according to a specific embodiment of the present invention will be described in detail.
발명의 일 구현예에 따르면, 담체 상에 금속이 담지된 이종 촉매(heterogeneous catalyst) 존재 하에, 파라-디요오드화 벤젠과 암모니아를 반응시키는 단계를 포함하는 파라-페닐렌 디아민의 제조 방법이 제공될 수 있다. According to one embodiment of the invention, there is provided a process for preparing para-phenylenediamine comprising reacting para-diiodobenzene with ammonia in the presence of a heterogeneous catalyst supported on a carrier have.
본 발명자들은, 담체 상에 금속이 담지된 이종 촉매(heterogeneous catalyst) 를 사용하여 파라-디요오드화 벤젠과 암모니아를 반응시키면, 그리 높지 않은 반응 온도 및 상압을 적용하여도 짧은 시간 안에 파라-페닐렌 디아민을 얻을 수 있음을 실험을 통하여 확인하고 발명을 완성하였다. The present inventors have found that when para-diiodide benzene and ammonia are reacted with a heterogeneous catalyst on which a metal is supported on a carrier, even when a very low reaction temperature and normal pressure are applied, para-phenylenediamine And it was confirmed through experiments that the invention was completed.
특히, 상기 파라-페닐렌 디아민의 제조 방법에서는 발생되는 부산물의 양이 적을 뿐만 아니라 암모니아는 가스로 쉽게 분리될 수 있으며 나머지 부산물들은 감압 증류하여 하나의 공정으로 분리 처리 할 수 있기 때문에, 추가적인 환원 반응 단계 또는 부산물 처리 단계 등을 적용할 필요가 없이 부산물을 쉽게 분리할 수 있다. 또한, 상기 파라-페닐렌 디아민의 제조 방법에서는 고온 고압의 반응 조건을 적용하기 위한 고가의 장비를 필요로 하지 않을 뿐만 아니라, 짧은 반응 시간 내에 고순도의 파라-페닐렌 디아민을 합성해낼 수 있다. 그리고, 상기 파라-페닐렌 디아민의 제조 방법에서는 촉매의 손실이 거의 없을 뿐만 아니라, 촉매의 활성을 향상시키기 위한 리간드나 염기를 사용할 필요가 없어서, 생산 비용의 줄일 수 있으며, 제조 단계에서 유해한 유기 용제 등의 발생이 최소화 되어 친환경적인 제조 공정을 구성할 수 있다. Particularly, since the amount of by-products generated in the production method of para-phenylenediamine is small, ammonia can be easily separated into gas, and the remaining by-products can be separated by a single step by distillation under reduced pressure. By-products can be easily separated without the need to apply steps or by-product treatment steps. In addition, the method of producing para-phenylenediamine does not require expensive equipment for applying high-temperature and high-pressure reaction conditions, and it is possible to synthesize para-phenylenediamine of high purity within a short reaction time. In addition, in the production method of para-phenylenediamine, there is little loss of catalyst, and it is not necessary to use a ligand or a base for improving the activity of the catalyst, so that the production cost can be reduced, Etc. can be minimized and an environmentally friendly manufacturing process can be constituted.
상기 이종 촉매(heterogeneous catalyst)에 사용되는 담체로는, 제올라이트(zeolite), 실리카(Silica), 알루미나(Alumnina), 차콜(charcoal), 세라믹 또는 이들의 혼합물을 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 이종 촉매에 사용되는 금속으로는 구리(Cu), 팔라듐(Pd), 백금(Pt), 니켈(Ni), 철(Fe), 코발트(Co) 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있다. As the carrier used in the heterogeneous catalyst, zeolite, silica, alumina, charcoal, ceramics, or a mixture thereof is preferably used. As the metal used for the heterogeneous catalyst, copper (Cu), palladium (Pd), platinum (Pt), nickel (Ni), iron (Fe), cobalt (Co) or a mixture thereof may be used.
상기 파라-디요오드화 벤젠은 용융 상태로 반응할 수 있고, 유기 용매를 사용하여 용융한 상태로 적용할 수도 있다. 상기 암모니아는 암모니아수, 암모늄 염 또는 암모니아 가스를 포함할 수 있다. The para-diiodobenzene may react in a molten state and may be applied in a molten state using an organic solvent. The ammonia may include ammonia water, ammonium salt or ammonia gas.
상기 파라-디요오드화 벤젠과 암모니아를 반응시키는 단계에서, 벤젠에 치환된 아민기: 암모니아의 몰비가 1:2 내지 1:1000, 바람직하게는 1:4 내지 1:400, 보다 바람직하게는 1:8 내지 1:100일 수 있다. 상기 '벤젠에 치환된 아민기'의 의미는, 상기 파라-디요오드화 벤젠과 암모니아를 반응시키는 단계에서 생성되는 아민 1치환 벤젠 화합물 또는 아민 2치환 벤젠 화합물 등에 포함되어 있는 아민기를 의미한다. 따라서, 상기 '벤젠에 치환된 아민기'의 몰수는 하기 화학식1의 화합물의 몰수와 하기 화학식2의 화합물의 몰수의 2배를 합한 값일 수 있다. In the step of reacting the para-diiodobenzene with ammonia, the molar ratio of the amine group: ammonia substituted in benzene is 1: 2 to 1: 1000, preferably 1: 4 to 1: 400, more preferably 1: 8 to 1: 100. The 'benzene-substituted amine group' means an amine group included in the amine monosubstituted benzene compound or amine disubstituted benzene compound produced in the step of reacting para-diiodobybenzene with ammonia. Accordingly, the number of moles of the 'benzene-substituted amine group' may be the sum of the number of moles of the compound represented by the formula (1) and the number of moles of the compound represented by the formula (2).
[화학식1][Chemical Formula 1]
[화학식2](2)
상기 파라-디요오드화 벤젠과 암모니아의 반응 단계에서 파라-디요오드화 벤젠의 주위에 암모니아의 농도가 높고 아민 치환된 벤젠 화합물, 즉 요오드화 아닐린 또는 페닐렌디아민의 농도가 낮을수록 디페닐 아민류 화합물 등의 부산물 발생을 최소화 할 수 있다. 이에 따라, 상기 벤젠에 치환된 아민기: 암모니아의 몰비가 1:2 미만인 경우에는 전체 반응의 수율이 저하될 수 있고, 1:1000을 초과하는 경우에는 필요 이상의 암모니아를 사용하여 생산 비용이 증가하거나 이를 제거 및 회수하기 위한 비용이 추가로 발생할 수 있다.When the concentration of ammonia around the para-diiodobenzene is high and the concentration of the amine-substituted benzene compound, that is, the concentration of aniline iodide or phenylenediamine, is low in the step of reacting para-diiodo benzene with ammonia, The occurrence can be minimized. Accordingly, when the molar ratio of the amine group: ammonia substituted in benzene is less than 1: 2, the yield of the overall reaction may be lowered. When the molar ratio is more than 1: 1000, Additional costs may be incurred to remove and recover it.
상기 파라-디요오드화 벤젠과 암모니아를 반응시키는 단계는 벤젠, 톨루엔, 알킬 벤젠, 염화 벤젠, 아닐린, 염화 나프탈렌, 니트로벤젠, 메탄올, 에탄올, 디메틸 설폭사이드(DMSO), 디메틸포름아미드(DMF), N-메틸 피롤리돈(NMP), 메틸렌 클로라이드, 테트라 하이드로 퓨란(THF), Dioxane, 디메톡시 에탄, 에틸렌 글리콜 또는 이들의 혼합물 등의 용매 내에서 이루어질 수 있다. The step of reacting the para-diiodobenzene with ammonia may be carried out in the presence of a base such as benzene, toluene, alkylbenzene, benzene chloride, aniline, chlorinated naphthalene, nitrobenzene, methanol, ethanol, dimethylsulfoxide (DMSO), dimethylformamide In a solvent such as methylpyrrolidone (NMP), methylene chloride, tetrahydrofuran (THF), dioxane, dimethoxyethane, ethylene glycol or mixtures thereof.
한편, 상기 파라-디요오드화 벤젠과 암모니아를 반응시키는 단계는 염기를 첨가하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 염기는 파라-디요오드화 벤젠 및 암모니아의 반응 과정에서 생성될 수 있는 요오드 산을 중화하는 역할을 할 수 있다. 상기 염기는 할로겐 산을 중화할 수 있는 것으로 알려진 것이면 별 다른 제한 없이 사용할 수 있으나, 수산화 나트륨, 수산화 칼륨, 탄산수소 나트륨, 탄산 나트륨, 탄산 칼륨 또는 탄산 세슘 등의 무기 염기 또는 1차 또는 2차 아민 화합물 등을 단독으로 또는 혼합하여 사용하는 것이 바람직하다.Meanwhile, the step of reacting the para-diiodobenzene with ammonia may further include adding a base. The base may serve to neutralize iodic acid which may be formed during the reaction of para-diiodobenzene and ammonia. The base may be used without any limitations as long as it is known to be able to neutralize the halogen acid. However, the base may be an inorganic base such as sodium hydroxide, potassium hydroxide, sodium hydrogencarbonate, sodium carbonate, potassium carbonate or cesium carbonate or a primary or secondary amine And the like are preferably used alone or in combination.
한편, 상기 담체 상에 금속이 담지된 이종 촉매를 적용하여 파라-디요오드화 벤젠 및 암모니아를 반응시키는 경우, 반응 온도는 180 내지 350 ℃, 바람직하게는 200 내지 250℃에서 이루어질 수 있다. 상기 특정의 담체에 고정된 금속 촉매를 사용하여 파라-디요오드화 벤젠 및 암모니아를 반응시키는 경우, 그리 높지 않은 반응 온도 조건을 적용하여도 후술하는 바와 같이 높은 반응 수율을 얻을 수 있다. 특히, 상기 반응 온도가 180 ℃ 미만인 경우에는 생성되는 파라-페닐렌 디아민의 양이 미미할 수 있으며, 350℃ 초과인 경우에는 불필요한 부반응이 많이 일어날 수 있다. Meanwhile, when para-diiodide benzene and ammonia are reacted by applying a metal-supported heterogeneous catalyst on the support, the reaction temperature may be 180 to 350 ° C, preferably 200 to 250 ° C. When para-diiodide benzene and ammonia are reacted with the metal catalyst fixed on the specific carrier, a high reaction yield can be obtained as described later even when the reaction temperature is not so high. Particularly, when the reaction temperature is lower than 180 ° C., the amount of para-phenylenediamine produced may be insignificant. When the reaction temperature is higher than 350 ° C., unnecessary side reactions may occur.
또한, 상기 파라-디요오드화 벤젠과 암모니아를 반응시키는 단계는 대기압 또는 상압 조건에서 이루어질 수 있다. 상기 특정의 담체에 고정된 금속 촉매를 사용하여 파라-디요오드화 벤젠 및 암모니아를 반응시키는 경우, 고압의 조건을 적용하지 않고 짧은 시간 내에 높은 수율로 페닐렌 디아민을 얻을 수 있다. Also, the step of reacting the para-diiodobenzene with ammonia can be carried out under atmospheric pressure or normal pressure. In the case of reacting para-diiodobenzene and ammonia using the metal catalyst fixed on the specific carrier, phenylenediamine can be obtained in a high yield in a short time without applying high-pressure conditions.
한편, 상기 파라-디요오드화 벤젠과 암모니아를 반응시키는 단계는 상기 담체가 고정된 금속 촉매가 충진된 고정층 반응기에서 이루어질 수 있다. 상기 고정층 반응기를 사용하면 반응기 설계가 간단해 지며 촉매의 손실이 없어 경제적일 뿐만 아니라, 촉매를 분리할 필요가 없어 정제 공정을 단순화할 수 있다.Meanwhile, the step of reacting the para-diiodobenzene with ammonia may be performed in a fixed-bed reactor packed with a fixed metal catalyst. If the fixed bed reactor is used, the reactor design is simplified, the catalyst is not lost, and it is economical and there is no need to separate the catalyst, so that the purification process can be simplified.
상기 고정층 반응기는 유기 화합물의 합성 등에 통상적으로 사용될 수 있는 것이면 별 다른 제한 없이 사용 가능하고, 반응 조건, 반응물의 양 및 생성물의 양 등을 감안하여 반응기의 크기, 형태 및 종류를 적절히 조절할 수 있다. 또한, 상기 고정층 반응기에 충진되는 촉매의 양 및 투입되는 반응물의 양은 반응기의 크기, 형태 등에 의해 적절히 조절될 수 있다. The fixed bed reactor can be used without any limitations as long as it can be commonly used for the synthesis of organic compounds, and the size, shape and kind of the reactor can be appropriately controlled in consideration of reaction conditions, amounts of reactants and amounts of products. In addition, the amount of the catalyst and the amount of the reactant to be charged in the fixed bed reactor may be appropriately controlled depending on the size, shape, and the like of the reactor.
예를 들어, 1/2인치의 내경(inside diameter, ID) 및 50cm의 길이를 갖는 고정층 반응기에는 20 내지 40cm의 높이로 상기 담체에 고정된 금속 촉매를 충진시킬 수 있으며, 시간당 2 내지 100g의 파라-디요오드화 벤젠 및 20 내지 1000g의 암모니아 가스를 투입하여 반응을 진행할 수 있다. For example, a fixed bed reactor having an inside diameter (ID) of 1/2 inch and a length of 50 cm can be filled with a metal catalyst fixed to the carrier at a height of 20 to 40 cm, and 2 to 100 g of para -Diiodobenzene and 20 to 1000 g of ammonia gas may be added to the reaction system.
본 발명에 따르면, 상세하게는 짧은 시간 내에 고순도의 파라-페닐렌 디아민을 얻을 수 있고 부산물을 쉽게 분리할 수 있어서 공정의 효율성 및 경제성을 향상시킬 수 있는 페닐렌 디아민의 제조 방법이 제공될 수 있다. According to the present invention, it is possible to provide a method for producing phenylenediamine, which can obtain high purity para-phenylenediamine in a short time and can easily separate by-products, thereby improving process efficiency and economical efficiency .
도1은 파라-페닐렌 디아민의 제조에 사용될 수 있는 고정층 반응기의 개략적인 모습을 도시한 것이다. Figure 1 shows a schematic view of a fixed bed reactor that can be used for the preparation of para-phenylenediamines.
발명을 하기의 실시예에서 보다 상세하게 설명한다. 단, 하기의 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기의 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니다.
The invention will be described in more detail in the following examples. However, the following examples are illustrative of the present invention, and the present invention is not limited by the following examples.
<< 실시예Example : 파라-: Para- 페닐렌Phenylene 디아민의Diamine 제조> Manufacturing>
실시예1Example 1
1/2인치의 내경 및 50cm의 길이를 갖는 관형반응기(tublar reaction)에 알루미나에 고정된 10% 팔라듐(10% Pd on alumina)을 30㎝ 투입한 후, 아르곤 가스를 주입하며 200℃로 승온하였다. 그리고, 상기 반응기에 암모니아 가스를 200g/hr, 파라-디요오드화 벤젠을 20g/hr의 양으로 투입하여 파라-페닐렌 디아민을 얻었다.
30 cm of 10% palladium (10% Pd on alumina) fixed to alumina was charged into a tubular reaction tube having a 1/2 inch inner diameter and a length of 50 cm, and then the temperature was raised to 200 ° C by injecting argon gas . Ammonia gas was fed into the reactor at 200 g / hr and para-diiodide benzene at 20 g / hr to obtain para-phenylenediamine.
실시예2Example 2
반응 온도를 250℃로 한점을 제외하고, 실시예1과 동일한 방법으로 파라-페닐렌 디아민을 얻었다.
Para-phenylenediamine was obtained in the same manner as in Example 1, except that the reaction temperature was changed to 250 占 폚.
실시예3Example 3
상기 반응기에 암모니아 가스를 100g/hr, 파라-디요오드화 벤젠을 10g/hr의 양으로 투입한 점을 제외하고, 실시예1과 동일한 방법으로 파라-페닐렌 디아민을 얻었다.
Para-phenylenediamine was obtained in the same manner as in Example 1, except that ammonia gas was introduced into the reactor at a rate of 100 g / hr and para-diiodide benzene was introduced at a rate of 10 g / hr.
실시예4Example 4
상기 반응기에 암모니아 가스를 500g/hr, 파라-디요오드화 벤젠을 50g/hr의 양으로 투입한 점을 제외하고, 실시예1과 동일한 방법으로 파라-페닐렌 디아민을 얻었다.
Para-phenylenediamine was obtained in the same manner as in Example 1, except that 500 g / hr of ammonia gas and 50 g / hr of para-diiodo benzene were added to the reactor.
실시예5Example 5
차콜(charcoal)에 고정된 10% 팔라듐(10% Pd on charcoal)을 촉매로 사용한 점을 제외하고 실시예1과 동일한 방법으로 파라-페닐렌 디아민을 얻었다.
Para-phenylenediamine was obtained in the same manner as in Example 1 except that 10% Pd on charcoal fixed to charcoal was used as a catalyst.
실시예6Example 6
제올라이트에 고정된 5% 팔라듐(5% Pd on Zeolite)을 촉매로 사용한 점을 제외하고 실시예1과 동일한 방법으로 파라-페닐렌 디아민을 얻었다.
Para-phenylenediamine was obtained in the same manner as in Example 1, except that 5% palladium on zeolite (5% Pd on Zeolite) was used as a catalyst.
실시예7Example 7
알루미나에 고정된 10% 구리(10% Cu on Alumina)를 촉매로 사용한 점을 제외하고 실시예1과 동일한 방법으로 파라-페닐렌 디아민을 얻었다.
Para-phenylenediamine was obtained in the same manner as in Example 1 except that 10% copper (10% Cu on Alumina) fixed on alumina was used as a catalyst.
실시예8Example 8
파라-디요오드화 벤젠 대신에 파라-디요오드화 벤젠 및 파라-요오드화 아닐린의 1:1 혼합물을 제외하고, 실시예1과 동일한 방법으로 파라-페닐렌 디아민을 얻었다.
Para-phenylenediamine was obtained in the same manner as in Example 1, except that a 1: 1 mixture of para-diiodobenzene and para-iodide aniline was used instead of para-diiodobenzene.
참고예1Reference Example 1
상기 알루미나에 고정된 10% 팔라듐(10% Pd on alumina)촉매 대신 알루미나 담체만을 사용한 점을 제외하고, 실시예1과 동일한 방법을 반응을 진행하였다.The reaction was carried out in the same manner as in Example 1 except that only an alumina carrier was used in place of the 10% palladium (10% Pd on alumina) catalyst fixed on the alumina.
참고예2Reference Example 2
반응 온도를 150℃로 한점을 제외하고, 실시예1과 동일한 방법으로 파라-페닐렌 디아민을 얻었다.
Para-phenylenediamine was obtained in the same manner as in Example 1, except that the reaction temperature was changed to 150 占 폚.
상기 실시예 1-8 및 참고예 1-2에서, 반응기 하부로 나온 물질을 DB-5 컬럼(Column)을 사용한 가스크로마토그래피를 통하여 분석하였다. 이러한 결과를 하기 표1에 나타내었다. 반응 수율 및 부산물의 함량은 Agilent사의 HP7980을 사용하여 측정하였으며, 내표준물질법을 사용하여 정량하였다.
In Examples 1-8 and 1-2, the material from the bottom of the reactor was analyzed by gas chromatography using a DB-5 column. These results are shown in Table 1 below. The reaction yield and byproduct content were measured using Agilent HP7980 and quantified using the standard method.
* PPD: 파라-페닐렌 디아민, PIA: 파라 요오드화 아닐린, p-DIB: 파라-디요오드화 벤젠
* PPD: para-phenylenediamine, PIA: para-iodoaniline, p-DIB: para-diiodobenzene
상기 표1에 나타난 바와 같이, 상기 담체 상에 금속이 담지된 이종 촉매(heterogeneous catalyst) 존재 하에 파라-디요오드화 벤젠과 암모니아를 반응시킨 실시예 1내지 8에서는 그리 높지 않은 반응 온도 및 상압을 적용하여도 짧은 시간 안에 파라-페닐렌 디아민을 얻을 수 있으며, 상기 파라-페닐렌 디아민의 제조 단계가 단일 반응기에서 이루어져서 촉매의 손실이 거의 없을 뿐만 아니라, 부산물의 제거도 용이하다는 점이 확인되었다. As shown in Table 1, in Examples 1 to 8 in which para-diiodide benzene and ammonia were reacted in the presence of a heterogeneous catalyst on which a metal was supported on the support, a reaction temperature and an atmospheric pressure were not so high The para-phenylenediamine can be obtained in a short time, and the production of the para-phenylenediamine is performed in a single reactor, so that not only the loss of the catalyst is little, but also the by-products are easily removed.
이에 반하여, 상기 참고예1에서 확인되는 바와 같이, 금속 촉매가 없는 담체만이 충진된 고정층 반응기에서 상기 파라-디요오드화 벤젠과 암모니아가 반응하는 경우, 파라-페닐렌 디아민이 전형 생성되지 않는 점이 확인되었다. On the other hand, as shown in Reference Example 1, when the para-diiodide benzene and ammonia react with each other in a fixed-bed reactor packed with only a carrier free of a metal catalyst, it is confirmed that para-phenylenediamine is not typically produced .
또한, 상기 담체 상에 금속이 담지된 이종 촉매(heterogeneous catalyst) 존재 하에 파라-디요오드화 벤젠과 암모니아를 150℃로 반응시키는 경우에도, PIA: 파라 요오드화 아닐린이 미량 생성될 뿐, 파라-페닐렌 디아민이 전형 생성되지 않는 점이 확인되었다.Also, when para-diiodide benzene and ammonia are reacted at 150 DEG C in the presence of a heterogeneous catalyst on which a metal is supported, PIA: a small amount of aniline p-iodide is produced, and para-phenylenediamine It was confirmed that the prototype was not generated.
Claims (9)
파라-디요오드화 벤젠과 암모니아를 반응시키는 단계를 포함하고,
상기 담체는 제올라이트(zeolite), 실리카(Silica), 알루미나(Alumnina), 차콜(charcoal) 및 세라믹으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함하고,
상기 금속 촉매는 팔라듐(Pd), 백금(Pt), 니켈(Ni), 및 코발트(Co)로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함하며,
상기 파라-디요오드화 벤젠과 암모니아를 반응시키는 단계는 180 내지 300 ℃에서 이루어지는, 파라-페닐렌 디아민의 제조 방법.
In the presence of a heterogeneous catalyst on which a metal is supported on a carrier,
Reacting para-diiodo benzene with ammonia,
The carrier includes at least one selected from the group consisting of zeolite, silica, alumina, charcoal and ceramic,
The metal catalyst includes at least one selected from the group consisting of palladium (Pd), platinum (Pt), nickel (Ni), and cobalt (Co)
Wherein the step of reacting the para-diiodobenzene with ammonia is carried out at 180 to 300 ° C.
상기 파라-디요오드화 벤젠과 암모니아를 반응시키는 단계에서, 벤젠에 치환된 아민기: 암모니아의 몰비가 1:2 내지 1:1000인 파라-페닐렌 디아민의 제조 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the molar ratio of amine group: ammonia substituted in benzene is 1: 2 to 1: 1000 in the step of reacting para-diiodo benzene with ammonia.
상기 암모니아는 암모니아수, 암모늄 염 또는 암모니아 가스를 포함하는 파라-페닐렌 디아민의 제조 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the ammonia comprises ammonia water, an ammonium salt or an ammonia gas.
상기 파라-디요오드화 벤젠과 암모니아를 반응시키는 단계는,
벤젠, 톨루엔, 알킬 벤젠, 염화 벤젠, 아닐린, 염화 나프탈렌, 니트로벤젠, 메탄올, 에탄올, 디메틸 설폭사이드(DMSO), 디메틸포름아미드(DMF), N-메틸 피롤리돈(NMP), 메틸렌 클로라이드, 테트라 하이드로 퓨란(THF), Dioxane, 디메톡시 에탄 및 에틸렌 글리콜로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 용매 내에서 이루어지는 파라-페닐렌 디아민의 제조 방법.
The method according to claim 1,
The step of reacting the para-diiodobenzene with ammonia comprises:
(DMSO), dimethylformamide (DMF), N-methylpyrrolidone (NMP), methylene chloride, tetrachloride, tetrachloroethane, Wherein the solvent is in at least one solvent selected from the group consisting of hydrofluoric acid, hydrofluoric acid, hydrofluoric acid, hydrofluoric acid, hydrofluoric acid, hydrofluoric acid, hydrofluoric acid, hydrofluoric acid, hydrofluoric acid,
상기 파라-디요오드화 벤젠과 암모니아를 반응시키는 단계는 상압에서 이루어지는 파라-페닐렌 디아민의 제조 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the step of reacting para-diiodobenzene with ammonia is carried out at atmospheric pressure.
상기 파라-디요오드화 벤젠과 암모니아를 반응시키는 단계가 상기 담체가 고정된 금속 촉매가 충진된 고정층 반응기에서 이루어지는 파라-페닐렌 디아민의 제조 방법.The method according to claim 1,
Wherein the step of reacting the para-diiodobenzene with ammonia is carried out in a fixed-bed reactor packed with a metal catalyst on which the carrier is immobilized.
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