KR20010042021A - 아민 및 아제핀 유도체를 포함하는 혼합물로부터 아제핀유도체를 분리하는 방법 - Google Patents
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Abstract
상부 온도 160 내지 250 ℃에서 증류를 수행하는 것을 포함하는, 아제핀 유도체 (III) 및 아민 (I)을 포함하는 혼합물 (II)로부터 아미노헥실리덴이민, 테트라히드로아제핀, 헥실헥사히드로아제핀 및 아미노헥실헥사히드로아제핀으로 이루어진 군에서 선택된 아제핀 유도체 (III)의 일부 또는 전부를 증류 제거하는 방법.
Description
본 발명은 상부 온도 160 내지 250 ℃에서 증류를 수행하는 것을 포함하는, 아제핀 유도체 (III)과 6-아미노카프로니트릴 및 헥사메틸렌디아민으로 이루어진 군에서 선택된 아민 (I)을 포함하는 혼합물 (II)로부터 테트라히드로아제핀, 2-아미노아제판, N-(2-아제파노)-1,6-디아미노헥산 및 N-(2-아제파노)-6-아미노카프로니트릴로 이루어진 군에서 선택된 아제핀 유도체 (III)의 일부 또는 전부를 증류 제거하는 방법에 관한 것이다.
아민 및 아제핀 유도체를 포함하는 혼합물은 니트릴에서 아민으로 변형되는 수소화 반응에 의해 통상적으로 얻어진다.
니켈, 코발트, 철, 로듐 또는 루테늄과 같은 금속 기재 촉매의 존재 하에 아디포니트릴 (ADN)이 헥사메틸렌디아민 (HMD)으로 변형되는 완전 수소화 반응, 및 부산물과 함께 HMD 및 6-아미노카프로니트릴 (ACN)로 변형되는 부분 수소화 반응은, 예를 들면 문헌 [K.Weissermel, H.-J.Arpe, Industrielle Organische Chemie, 3rd edition, VCH Verlagsgesellschaft mbH, Weinheim, 1988, page 266], US-A 제 4 601 859 호, 동 제 2 762 835 호, 동 제 2 208 598 호, DE-A 제 848 654 호, 동 제 954 416 호, 동 제 42 35 466 호, US-A 제 3 696 153 호, DE-A 제 19500222 호, WO 제 92/21650 호 및 독일 출원 제 19548289.1 호에 공지되어 있다.
형성된 부산물은 N-(2-아제파노)-1,6-디아미노헥산 및 N-(2-아제파노)-6-아미노카프로니트릴, 특히 2-아미노아제판 및 테트라히드로아제핀과 같은 아제핀 유도체를 포함한다.
이러한 아제핀 유도체는 그들의 색과 생성물 특성에 대한 해로운 영향 때문에, 섬유 제조에 통상적으로 사용되는 아민에 바람직하지 않은 불순물을 구성하며, 아민으로부터 분리하기 어렵다.
예를 들면, GB-A 제 893 709 호에는 헥사메틸렌디아민을 정제하는데 사용되는 증류 컬럼의 환류선에 지연 시간 용기 (delay time vessel)를 설치하는 것이 개시되어 있다.
GB-A 제 1 238 351 호에는 HMD 및 아제핀 유도체를 포함하는 혼합물에 알칼리 금속 수산화물을 가하여 HMD를 제거하는 것이 기재되어 있다.
GB-A 제 1 041 442 호에는 증류 중에, HMD 및 아제핀 유도체를 포함하는 혼합물에서 HMD를 제거하는 데에 사용되는 증류 컬럼으로 이산화탄소를 통과시키는 것이 기재되어 있다.
언급된 방법들에서 불편한 점은 대형 용기의 사용과 고체의 형성인데 전자는 증류 컬럼의 조작을 어렵게 하며 후자는 컬럼이 막힐 우려가 있다.
기술적으로 간단하고 경제적으로, 아민 및 아제핀 유도체를 포함하는 혼합물로부터 아제핀 유도체를 제거하는 방법을 제공하는 것이 본 발명의 목표이다.
본 발명자들은 서두에 정의된 방법에 의해 이러한 목표가 달성되었음을 알게 되었다.
적합한 아민 I은 벤질아민과 같은 방향족 아민, 시클릭 아민, 예를 들어 이소포론디아민, 또는 바람직하게는 비시클릭 아민, 예를 들어 1,4-디아미노부탄, 특히 HMD 또는 ACN과 같은 지방족 아민, 및 이들의 혼합물을 포함한다.
그러한 아민들은 종래의 방법으로 제조 가능하다.
예를 들어, HMD는 수소 분자를 포함하는 기체를 사용하여 ADN이 HMD 또는 HMD 및 ACN을 포함하는 혼합물로 변형되는 부분 또는 완전 촉매 수소화 반응에 의해 얻을 수 있다.
이러한 수소화 반응에 사용되는 촉매는 유리하게는 루테늄, 로듐, 니켈, 코발트, 바람직하게는 철 (이 경우 촉매는 조촉매와 같은 추가 요소를 포함할 수 있음)로 이루어진 군에서 선택된 금속 기재 촉매일 수 있다. 철 기재 촉매의 경우에 적합한 조촉매는 특히 알루미늄, 규소, 지르코늄, 티타늄 및 바나듐으로 이루어진 군에서 선택된 둘, 셋, 넷 또는 다섯과 같은 하나 이상의 원소들을 포함한다.
그러한 촉매들 및 언급된 반응의 제조 조건들이 예를 들면 WO-A 제 96/20166 호, 독일 출원 제 19 636 768.9 호 및 동 제 19 646 436 호에 기재되어 있다.
언급된 제조 방법에 의해 얻어진 생성물은 이어서, 유리하게는 백금, 팔라듐 또는 이들의 혼합물과 같은 귀금속 기재 촉매의 존재 하에, 수소 분자를 포함하는 기체를 사용하여 후수소화 반응시킬 수 있다.
숙고되고 있는 아제핀 유도체 III은 특히
하기 화학식의 2-아미노아제판
하기 화학식의 N-(2-아제파노)-1,6-디아미노헥산
하기 화학식의 N-(2-아제파노)-6-아미노카프로니트릴
및 하기 화학식의 THA
및 이들의 혼합물을 포함한다.
아제핀 유도체 (III)은 혼합물 (II)에서 개별 화합물로서 또는 예를 들면 아민 (I)과의 부가물 (이 경우 본 발명의 목적에 의하면 이 부가물도 마찬가지로 아제핀 유도체 (III)으로 호칭될 것임)로서 존재할 수 있다.
그러한 아제핀 유도체와 그의 제조 방법은 공지되어 있다.
예를 들어 2-아미노아제판, N-(2-아제파노)-1,6-디아미노헥산 및 N-(2-아제파노)-6-아미노카프로니트릴 및 테트라히드로아제핀은 아민 (I)을 제조하는데 기재된 방법에 따라 수소 분자를 포함하는 기체를 사용하여 ADN에서 HMD 또는 HMD 및 ACN을 포함하는 혼합물을 형성하는 부분 촉매 수소화 반응에 의해 일반적으로 혼합물을 기준으로 1 내지 10,000 ppm의 양으로 혼합물 (II)에서 얻을 수 있다.
본 발명에 따르면, 증류는 상부 온도 160 내지 250 ℃, 바람직하게는 175 내지 230 ℃, 특히 185 내지 220 ℃에서 수행한다.
HMD를 아민 (I)로 사용하고 AHI, HHA, AHHA 및 THA로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 화합물을 아제핀 유도체 (III)으로 사용할 경우, 증류 장치의 상단에서 측정되는 증류압은 0.3 내지 3 bar, 바람직하게는 0.5 내지 2 bar, 특히 0.7 내지 1.5 bar일 것이다.
대기압 근처의 압력에서 행해지는 증류는 대기의 산소가 증류 장치 안으로 새어들어오지 않는다는 장점이 있다. 산소는 아민 (I)로부터 아제핀 유도체 (III)을 형성할 우려 (예를 들면 HMD로부터 THA의 형성)가 있다.
ACN을 아민 (I)로 사용하고 2-아미노아제판, N-(2-아제파노)-1,6-디아미노헥산 및 N-(2-아제파노)-6-아미노카프로니트릴 및 테트라히드로아제핀으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 화합물을 아제핀 유도체 (III)으로 사용할 경우, 증류 장치의 상단에서 측정되는 증류압은 0.1 내지 1.3 bar, 바람직하게는 0.18 내지 0.85 bar, 특히 0.25 내지 0.65 bar일 것이다.
본 발명의 증류에 적합한 장치는 예를 들면 문헌 [Kirk-Othmer, Encyclopedia of Chemical Technology, 3rd Ed., Vol. 7, John Wiley & Sons, New York, 1979, pages 870-881]에 기재된 체판 컬럼 (sieve plate column), 버블캡 컬럼 (bubble cap column) 또는 규칙 또는 불규칙 충전물로 충전된 컬럼과 같은 임의의 통상적인 증류 장치이다.
증류는 2 또는 3과 같은 다수의 컬럼에서 수행될 수 있으나, 유리하게는 단일 컬럼에서 수행된다.
본 발명의 방법은 통상적으로 하단 생성물로서 아제핀 유도체 (III)을 우세하게 제공한다. 이 하단 생성물은 ADN과 같은 하나 이상의 탄소-질소 다중 결합을 포함하는 화합물 (IV)와 유리하게 혼합할 수 있고, 이 혼합물을 통상적인 방법, 예를 들면 HMD 또는 HMD 및 ACN을 포함하는 혼합물을 제조하는데 있어서 이미 언급된 방법에 따라 촉매 수소화 반응시켜 HMD 또는 HMD 및 ACN을 포함하는 혼합물과 같은 아민 (I)을 얻을 수 있다.
HMD 및 ACN은 나일론-6 또는 나일론-6,6과 같은 산업적으로 중요한 폴리아미드의 중간물질이다.
백분율은 달리 지정되지 않는 한 중량에 따른다.
THA는 테트라히드로아제핀이다.
생성 혼합물을 기체 크로마토그래피로 분석하였다. 20 ppm 미만의 THA 농도는 전해 반응 분석 측정법으로 측정하였다.
〈본 발명 실시예 1〉
잔류물로서 0.088 %의 THA 및 HMD를 포함하는 혼합물 269 g/h를 이론단 약 33에 상응하는 저압 손실 포 (low pressure loss fabric) 충전물이 있는 증류 컬럼에 연속식으로 주입하였다. 컬럼 상단의 압력은 400 mbar로 맞추고, 증류액을 256 g/h로 일정하게 회수하고, 256 g/h의 환류액을 주입하였다 (환류율=1).
17 시간동안 정류 상태 조건에서 수집된 상부 용출물은 HMD는 물론이고 0.024 %의 THA를 포함하였다. 하단 용출물 (13 g/h)은 1.7 %의 THA를 포함하는 것으로 밝혀졌다.
본 발명 실시예 2 내지 4와 비교예 1 및 2를 표 1로부터 명백한 매개변수를 제외하고는 본 발명 실시예 1과 동일한 방식으로 수행하였다.
실시예 1 | 실시예 2 | 실시예 3 | 실시예 4 | 비교예 1 | 비교예 2 | |
컬럼 주입액 [g/h] | 269 | 366 | 341 | 377 | 267 | 261 |
증류액 [g/h] | 256 | 353 | 264 | 372 | 249 | 213 |
환류액 [g/h] | 256 | 353 | 792 | 1115 | 249 | 639 |
하단 용출물 [g/h] | 13 | 13 | 77 | 5 | 18 | 48 |
상부 온도 [℃] | 168 | 181 | 201 | 201 | 91 | 181 |
압력 [mbar] | 400 | 600 | 1040 | 1020 | 20 | 600 |
시간 [h] | 17 | 17 | 16.5 | 7 | 15 | 17 |
주입액의 THA 함량 [%] | 0.088 | 0.102 | 0.049 | 0.045 | 0.118 | 0.055 |
상부 용출물의 THA [%] | 0.024 | 0.015 | 0.0013 | 0.0021 | 0.110 | 0.0013 |
하단 용출물의 THA [%] | 1.7 | 5.5 | 0.23 | 5.3 | 0.25 | 0.34 |
Claims (4)
- 상부 온도 160 내지 250 ℃에서 증류를 수행하는 것을 포함하는, 아제핀 유도체 (III) 및 아민 (I)을 포함하는 혼합물 (II)로부터 테트라히드로아제핀, 2-아미노아제판, N-(2-아제파노)-1,6-디아미노헥산 및 N-(2-아제파노)-6-아미노카프로니트릴로 이루어진 군에서 선택된 아제핀 유도체 (III)의 일부 또는 전부를 증류 제거하는 방법.
- 제 1항에 있어서, 상기 아민 (I)이 6-아미노카프로니트릴 및 헥사메틸렌디아민으로 이루어진 군에서 선택된 방법.
- 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 아제핀 유도체 (III)을 증류의 하단 생성물로서 우세하게 얻고, 이 하단 생성물을 하나 이상의 탄소-질소 다중결합을 함유하는 화합물 (IV)와 혼합하고, 이 혼합물을 수소화 반응시켜 아민 (I)을 얻는 방법.
- 제 3항에 있어서, 화합물 (IV)가 아디포니트릴인 방법.
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