KR20070000448A

KR20070000448A - 3-펜텐니트릴을 형성하기 위한 시스-2-펜텐니트릴의 균질이성질화

Info

Publication number: KR20070000448A
Application number: KR1020067015271A
Authority: KR
Inventors: 옌스 샤이델; 크리스티안 밀러; 로버트 바우만; 팀 융캄프; 미하엘 바르쉬; 게르트 하델레인; 헤르만 루이켄; 볼프강 시겔; 페테르 바슬러
Original assignee: 바스프 악티엔게젤샤프트
Priority date: 2004-01-29
Filing date: 2005-01-27
Publication date: 2007-01-02
Also published as: CA2553041A1; WO2005073176A1; EP1713764A1; US20070155980A1; ATE371640T1; BRPI0507195A; CN1914165A; DE502005001379D1; JP2007519670A; DE102004004717A1; TW200538429A; JP4447016B2; ES2288737T3; CN100567258C; AR048223A1; EP1713764B1; US7566800B2

Abstract

본 발명은 이성질화가 균질하게 용해된 촉매 상에서 수행되는, 유출 흐름에서의 펜텐니트릴의 이성질화 방법에 관한 것이다.

Description

3-펜텐니트릴을 형성하기 위한 시스-2-펜텐니트릴의 균질 이성질화 {Homogeneous Isomerization of Cis-2-Pentene Nitrile to Form 3-Pentene Nitrile}

본 발명은 반응물 스트림에서의 펜텐니트릴의 이성질화 방법에 관한 것이다.

아디포니트릴은 나일론 생산의 중요한 출발 물질이고, 1,3-부타디엔의 이중 히드로시안화 반응에 의해서 얻어진다. 첫번째 히드로시안화에서, 1,3-부타디엔은 3-펜텐니트릴로 히드로시안화되고, 얻어지는 부산물은 주로 시스-2-펜텐니트릴, 2-메틸-3-부텐니트릴, 2-메틸-2-부텐니트릴, C₉ 니트릴, 및 메틸글루타로니트릴이다. 후속적인 제 2 히드로 시안화에서, 3-펜텐니트릴이 시안화수소와 반응하여 아디포니트릴이 생성된다. 두 히드로시안화는 니켈(0)-인 착화물에 의해서 촉매화된다. 트랜스-3-펜텐니트릴과 같은 3-펜텐니트릴과는 다르게, 시스-2-펜텐니트릴은 니켈(0)-함유 촉매의 존재하에서 아디포니트릴로 히드로시안화될 수 없다. 이는 아디포니트릴 합성의 수율을 감소시킨다.

따라서, 이후에 아디포니트릴 합성에 다시 재활용될 수 있도록, 시스-2-펜텐니트릴을 트랜스-3-펜텐니트릴로 이성질화하는 것이 바람직하다.

미국 특허 제 3,526,654호에는 촉매가 다양하게 변형된 형태로 존재하는, 이산화규소, 알루미나 또는 나트륨-칼슘 실리케이트의 존재하에서의 시스-2-펜텐니트릴의 트랜스-펜텐니트릴로의 이성질화에 대해 개시되어 있다. 이성질화는 25 ℃ 내지 500 ℃의 온도에서 액상 또는 기상에서 수행된다. 낮은 전환율과 긴 이성질화 시간 때문에 이 공정은 비경제적이다. 일반적으로, 이성질화 속도는 반응 온도를 상승시켜 증가시킬 수 있다. 그러나, 이는 펜텐니트릴의 경우, 미국 특허 제 3, 526,654호에 개시된 온도 범위 내에서 반응 온도를 상승시키면 공업적으로 허용할 수 없는 많은 양의 올리고머와 중합체가 형성되기 때문에, 시스-2-펜텐니트릴의 트랜스-3-펜텐니트릴로의 당해 이성질화의 목적에 적합하지 않다.

독일 특허 제 DE-A-103 23 803호에는 촉매로서 알루미나 상에서의 시스-2-펜텐니트릴의 3-펜텐니트릴로의 이성질화에 대해서 기술되어 있다. 상기 이성질화에서, 시스-2-펜텐니트릴을 기준으로 30％의 수율이 일반적으로 달성된다. 시스-2-펜텐니트릴의 전환율이 증가하면, 목적하는 트랜스-3-펜텐니트릴의 형성에 비해 트랜스-2-펜텐니트릴의 형성이 증가하게 된다.

따라서, 본 발명의 목적은 경제적으로 허용할 수 있는 이성질화 반응물을 기준으로 한 전환율과 함께, 특히 시스-2-펜텐니트릴의 트랜스-3-펜텐니트릴로의 이성질화를 가능하게 하는 방법을 제공하는 데 있다. 동시에 시스-2-펜텐니트릴을 기준으로 트랜스-3-펜텐니트릴의 높은 공간 시간 수율이 달성되어야 한다.

본 발명의 목적은 반응물 스트림에서 펜텐니트릴을 이성질화하는 방법에 의해서 달성된다.

본 발명에 따른 방법에서, 이성질화는 균질하게 용해된 1종 이상의 촉매 하에서 일어난다.

본 발명의 바람직한 실시양태에서, 시스-2-펜텐니트릴은 트랜스-3-펜텐니트릴로 이성질화된다.

시스-2-펜텐니트릴의 이성질화에서, 반응물 스트림은 C5-모노니트릴, C6-디니트릴, 지방족 C1 내지 C16 알칸, 시클릭 C1 내지 C16 알칸, 지방족 C1 내지 C16 알켄, 시클릭 C1 내지 C16 알켄으로 이루어진 군에서 특별히 선택된 구성성분을 추가로 포함할 수 있으며, 더 바람직하게는 트랜스-3-펜텐니트릴, 트랜스-2-펜텐니트릴, 시스-3-펜텐니트릴, 4-펜텐니트릴, Z-2-메틸-2-부텐니트릴, E-2-메틸-2-부텐니트릴, 2-메틸-3-부텐니트릴, 메틸글루타로니트릴, 에틸숙시노니트릴, 아디포니트릴, 발레로니트릴, 시클로헥산, 메틸시클로헥산, n-헵탄, n-옥탄, 비닐시클로헥산, 에틸리덴시클로헥센 및 비닐시클로헥센으로 이루어진 군에서 출발하는 구성성분을 추가로 포함할 수 있다.

반응물 스트림 중의 시스-2-펜텐니트릴의 함량은 바람직하게는 0.5 내지 100 중량％, 더 바람직하게는 1.0 내지 98 중량％, 특별히 1.5 내지 97 중량％이다.

시스-2-펜텐니트릴을 포함하는 본 발명에 따른 방법에 사용되는 반응물 스트림은 일반적으로 그 자체로 공지된 방법으로 얻어진다. 이들의 예는 트랜스-3-펜텐니트릴, 시스-3-펜텐니트릴, 이들의 혼합물 또는 시스- 또는 트랜스-3-펜텐니트릴을 포함하는 혼합물인 3-펜텐니트릴의 히드로시안화 방법이다. 별법으로, 반응물 스트림은 또한 4-펜텐니트릴 또는 4-펜텐니트릴을 포함하는 혼합물의 아디포니트릴로의 히드로시안화로부터 유래할 수 있다.

바람직한 실시양태에서, 본 발명에 따른 방법은 아디포니트릴을 생성하는 히드로시안화 방법으로 통합될 수 있다.

실시양태 I

제 1 바람직한 실시양태에서, 본 발명의 이성질화는 당업자에게 공지된 임의의 적합한 장치에서 수행될 수 있다. 따라서, 반응에 적합한 장치는 문헌[Kirk-Othmer, Encyclopedia of Chemical Technology, 4th Ed., Vol 20, John Wiley ＆ Sons, New York, 1996, 페이지 1040 내지 1055]에 기술되어 있는 바와 같은 통상적인 장치, 예를 들면 교반 탱크 반응기(stirred tank reactor), 환상 반응기(loop reactor), 기체 순환 반응기(gas circulation reactor), 버블 컬럼 반응기(bubble column reactor), 또는 관형 반응기(tubular reactor), 바람직하게는 관형 반응기가 있으며, 이들 각 반응기에는 적절한 경우 열 전달 장치가 제공된다. 반응은 다수의, 예를 들면 2 또는 3개의 장치에서 수행될 수 있다.

반응 후, 반응 유출물은 바람직하게는 증류적으로 마무리 처리된다.

이러한 증류는 당업자에게 공지된 임의의 적합한 장치에서 수행될 수 있다. 증류에 적합한 장치는, 예를 들면 문헌[Kirk-Othmer, Encyclopedia of Chemical Technology, 4th Ed., Vol. 8, John Wiley ＆ Sons, New York, 1996, 페이지 334 내지 338]에 기술되어 있는 바와 같으며, 예를 들어 벽 탑을 분할하는 것처럼 또한 가동될 수 있는 체단탑(sieve tray column), 포종단탑(bubble-cap tray column), 구조적 충전물(structured packing)이 있는 탑 또는 무작위 충전물(random packing)이 있는 탑이 있다. 이들 증류 장치에는 강하 격막 증발기(falling-film evaporator), 박막 증발기(thin-film evaporator), 다상 나선 관형 증발기(multiphase helical tubular evaporator), 자연 순환 증발기, 및 강제 순환 플러쉬 증발기(forced circulation flash evaporator)와 같은 증발에 적합한 장치 및 또한 증기 스트림을 응축시키는 장치가 각각 장착된다. 증류는 다수의 예를 들면 2 또는 3개의 장치에서 수행될 수 있다. 증류는 공급 스트림의 부분 증발의 경우에 한 단계에서 추가적으로 실행될 수 있다.

이러한 증류에서, 반응 유출물에 비해 이성질화 생성물, 바람직하게는 3-펜텐니트릴이 풍부한 스트림은 저부에서 얻어지고, 반응 유출물에 비해 이성질화 생성물, 바람직하게는 3-펜텐니트릴이 고갈된 스트림은 상부 스트림으로서 얻어진다. 저부 스트림은 바람직하게는 3-펜텐니트릴의 히드로시안화 공정에 공급될 수 있고, 이러한 경우 균질하게 용해된 잔류 촉매는 적합하다면 적절한 방식으로, 바람직하게는 증류로 사전에 제거한다.

따라서, 실시양태 I의 방법은 하나 이상의 반응기와 하나 이상의 증류 장치를 포함하는 장치 설비에서 수행하는 것이 바람직하며, 만약 하나를 초과하는 반응기가 사용될 경우, 반응기는 직접 직렬로 연결되고, 만약 하나를 초과하는 증류 장치가 사용될 경우 증류 장치는 직렬로 직접 연결되고, 적어도 하나의 증류 장치가 적어도 하나의 반응기의 하류에 연결된다.

본 발명의 문맥상, "하류에 직접 연결된" 및 "적어도 하나의 증류 장치가 적어도 하나의 반응기의 하류에 직접 연결되어 있다"는 것은 이성질화 스트림이 존재하는 모든 반응기를 통과할 때까지 이성질화 스트림이 첫번째 증류 장치로 전송되지 않도록, 증류 장치에 의한 중단 없이 반응기들이 직렬로 연결되어 있음을 의미한다.

실시양태 II

전환율을 향상시키는 한가지 수단은 목적하는 이성질화된 펜텐니트릴의 측면으로 평형 상태가 이동하도록, 이성질화 반응 생성물을 제거하는 것이다. 평형 상태에서 이성질화된 펜텐니트릴을 제거하는 한 수단은 이성질화할 펜텐니트릴과 비교하여 이성질화된 펜텐니트릴의 비점이 더 높다는 것을 이용하는 것이다. 이로부터 바람직한 제 2 실시양태가 시작된다.

제 2 바람직한 실시양태에서, 이성질화 생성물, 바람직하게는 3-펜텐니트릴이 고갈된 증류 장치의 상부 스트림이 기구(battery)에서 하류에 있는 실시양태 I에 따른 장치 설비의 반응물 스트림으로서 사용되는 것과 같은 방식으로 실시양태 I에 따른 적어도 두 장치 설비가 직렬로 연결된다. 저부 스트림은, 적합하다면 적절한 방식으로, 균질하게 용해된 잔류 촉매와 별도로 또는 함께 바람직하게는 증류로 제거할 수 있고, 이어서, 예를 들어 3-펜텐니트릴의 히드로시안화 공정에 공급할 수 있다. 저부 스트림을 함께 마무리 처리하고, 마찬가지로 아직 전환되지 않은 시스-2-펜텐넨을 제거하고 이를 다시 반응물 스트림으로서 기구 내로 재순환하는 것이 특별히 바람직하다. 촉매 스트림은 실시양태 I에 따른 제 1 장치 설비의 반응기 내로 완전히 전송될 수 있거나, 또는 실시양태 I에 따라 직렬로 연결된 장치 설비의 반응기 내로 각 경우 나누어 분리 및 전송될 수 있다.

따라서, 실시양태 II에 따른 방법은 바람직하게는 하나 초과의 장치 설비에서 실행되며, 개별 장치 설비는 직렬로 연결되고, 개별 장치 설비는 하나 이상의 반응기와 하나 이상의 증류 장치를 포함하고, 하나 초과의 반응기가 개별 장치 설비에 사용될 경우, 개별 장치 설비의 반응기들은 직렬로 직접 연결되고, 하나 초과의 증류 장치가 특별한 장치 설비에 사용될 경우, 개별 장치 설비의 증류 장치들은 직렬로 직접 연결되고, 하나 이상의 증류 장치가 특별한 장치 설비에서 하나 이상의 반응기의 하류에 연결된다.

실시양태 I 및 II에서, 촉매 스트림은 새롭게 사용된 촉매와 하나 이상의 저부 스트림으로부터 제거될 때 얻어진 임의의 재활용된 촉매로 이루어질 수 있다.

실시양태 III

실시양태 III은 평형 상태로부터 이성질화의 반응 생성물을 제거함으로써 전환율을 증가시키는 추가의 수단을 구성한다.

제 3 바람직한 실시양태에 따라, 본 발명에 따른 방법은 적어도 저부 대역, 반응 대역, 및 상부 대역을 포함하는 증류탑에서 수행될 수 있다. 저부 대역, 반응 대역, 및 상부 대역은 증류탑의 저부로부터 상부까지 상기에서 주어진 순서로 배치된다. 반응은 또한 저부 또는 상부 대역에서 일어날 수 있다는 것을 제외시키는 것은 아니다.

만약 이성질화가 증류탑에서 수행된다면, 증류탑은 증류 분리 작용을 하는 내부 충전물(internal)을 추가적으로 포함할 수 있다. 이들 추가적인 내부 충전물은 반응 대역 위에 배치하는 것이 바람직하다. 위쪽 분리 대역, 즉 반응 대역 위쪽의 분리 대역에서, 저비점 2차 성분이 고비점 성분으로부터 실질적으로 제거된다. 여기서, 예를 들면 반응물 스트림과 함께 도입된 임의의 E-2-메틸-2-부텐니트릴이 트랜스-3-펜텐니트릴 및 트랜스-2-펜텐니트릴로부터 분리된다. 동등하게, 트랜스-3-펜텐니트릴 및 트랜스-2-펜텐니트릴은 비이성질화된 시스-2-펜텐니트릴로부터 고갈된다.

반응 대역 중의 내부 충전물의 분리 작용은 저비점 성분으로부터 고비점 이성질화 생성물을 실질적으로 제거한다. 예를 들면, 트랜스-2-펜텐니트릴 및 트랜스-3-펜텐니트릴은 비전환된 시스-2-펜텐니트릴로부터 분리된다.

이들 분리는 단지 예로서 상술된 것이며, 제한하는 것은 아니다.

증류적 분리 대역과 반응 대역으로 탑을 나누는 것은 현존하는 압력과 온도 조건 하에서 촉매의 증발 거동과 촉매를 포함하는 매질의 공급 지점에 의해서 결정된다.

최적 탑 배치일 경우, 반응물 스트림의 시스-2-펜텐니트릴 모두가 추가적인 반응기 없이 전환될 수 있고, 모든 트랜스-3-펜텐니트릴을 추가적인 분리 장치 없이 저부에서 얻을 수 있다. 증류 분리 작용을 갖는 추가적인 내부 충전물(분리 대역)이 일반적으로 유리하나, 반드시 요구되지는 않는다.

사용된 임의의 증류 탑의 분리 대역과 반응 대역은 일반적으로 상이한 기능을 가지는 다수의 다른 하부영역으로 이루어진다. 하부영역들은 탑 상부로 기체를 수송하는 일과 탑 저부 방향으로 액체를 내리는 일로 다르다. 추가로, 탑 단면상에 액체가 최적으로 분배되도록 액체 분배기가 반응 대역 내에서 필요할 수 있다. 탑에 열을 도입하기 위한 내부 충전물이 또한 반응대역에 배치될 수 있다.

증류탑의 증류 분류 작용을 달성하기 위해서, 증류 분리 작용을 가지는 내부 충전물이 사용된다. 증류탑에 사용되는 내부 충전물은 구조화된 시트 금속 충전물, 구조화된 패브릭 충전물, 포종단, 이중-흐름 트레이(dual-flow trays) 또는 무작위 충전물 층, 또는 이들 부류의 분리 내부 충전물 둘 이상의 조합이 바람직하다.

예를 들어 술저 멜라팍(Sulzer MELAPAK), 술저 BX, 몬츠 B1(Montz B1)형 또는 몬츠 A3형와 같은, 정돈된 구조를 가지는 시트 금속 충전물 또는 금속 패브릭 충전물과 같은 분리 단수가 높은 컬럼 내부 충전물을 사용하는 것이 바람직하다. 본 발명에 따른 공정을 수행하기 위해서, 반응 및 분리 대역을 포함해서 단수가 10 내지 100, 더 바람직하게는 10 내지 60인 증류탑을 사용하는 것이 바람직하다. 다른 칼럼 내부 충전물의 경우에서 이론적 단수로 알려져 있는 것에도 동일하게 적용된다.

증류탑의 반응 대역 치수는 반응물 스트림 중의 시스-2-펜텐니트릴의 양과 목표 전환 정도에 의해 좌우된다. 촉매를 포함하는 매질의 공급은 위쪽으로 상부 드로우(draw) 밑에서, 특히 환류가 또한 탑에 전송되는 공급 지점 위쪽으로, 바람직하게는 10, 더 바람직하게는 5의 이론적 증류단이다.

촉매는 증류탑에 반응물 스트림과 함께, 또는 그와 별도로 탑에 도입될 수 있다.

단지 반응물 스트림으로 본원에 언급된 반응물 스트림 또는 스트림들이 탑의 다양한 공급 지점들을 통해 공급될 수 있다.

증류탑에서, 압력과 온도는 높은 반응 속도가 충분하게 높은 선택도에서 얻어지는 방식으로 조정되는 것이 바람직하다. 상부 대역에서의 압력은 저부 대역의 온도가 30 내지 300 ℃, 더 바람직하게는 40 내지 250 ℃, 특별히 50 내지 200 ℃인 방식으로 유리하게 조절된다. 증류탑에서의 체류시간은 바람직하게는 1 분 내지 10 시간, 더 바람직하게는 12 분 내지 3 시간이다.

최적 온도와 압력 조건은 예를 들면 1,3-부타디엔에서 아디포니트릴로의 이중 히드로시안화와 같이 공정으로의 이성질화의 삽입과 촉매의 작업 온도에 의해 일반적으로 결정된다. 압력 조건을 공정의 요구사항에 맞추기 위해서 압력은 진공펌프 및(또는) 압력 조절 장비를 사용해서 조정할 수 있다.

반응 대역에서의 체류시간을 증가시키기 위해서, 하나 이상의 반응조(vessel)를 통해 증류탑의 밖으로 하나 이상의 측면 드로우를 하부스트림이 통과시킬 수 있고, 적합하다면, 각 경우 펌프의 도움으로 이들 반응조에서 나가는 하부스트림을 증류탑으로 다시 재순환시킬 수 있다. 반응조는 불균질 촉매로 충전될 수 있다. 바람직한 실시양태에서 반응조는 가열된다. 반응조의 온도는 바람직하게는 드로우 트레이의 액체상의 온도에 상당하여야 한다.

또한, 열이, 증류탑 및 적합하다면 반응조 또는 반응조들로 이루어진 증류 시스템에 증발기 뿐만 아니라, 추가의 외부 열교환기 또는 탑 내부 충전물 상에 직접 배치된 열교환기를 통해 공급될 때 유리하다는 것을 발견하였다.

탑의 임의의 지점으로부터 측면 드로우를 통해 하부스트림을 배출하는 것이 추가적으로 가능하다. 예를 들어, 총 환류 하에서 탑을 운전하는 것과 촉매 아래이나 공급물 위인 측면 드로우를 통해 이성질화 펜텐니트릴과 이성질화될 펜텐니트릴 사이의 비점 범위 내인 중간 비점물을 방출하는 것이 또한 가능하다.

증류탑이 본 발명에 따른 공정에 사용될 경우, 일부 경우 이성질화의 저비점 부산물과 함께, 이성질화될 펜텐니트릴보다 비점이 낮은 반응물 스트림으로부터의 임의의 성분과 이성질화될 비전환 펜텐니트릴을 증류탑 상부에서 축적한다. 본 발명의 바람직한 실시양태에서, 이러한 상부 스트림은 라인을 통해 응축기로 전송되고, 추가의 라인을 통해 응축되고 방출된다. 응축물의 일부는 바람직하게는 환류로서 증류 탑 내로 다시 방출될 수 있다. 바람직한 실시양태에서, 증류탑으로 다시 도입되는 일부 응축물의 양은 응축물의 50％ 이상, 더 바람직하게는 응축물의 90％ 이상이다. 이러한 식으로, 증류탑의 내부 환류는 유리한 농도 프로파일이 달성되게 한다.

본 발명에 따른 방법은 C1- 내지 C20-모노-, 및 -디아민, 바람직하게는 C4- 내지 C9-디아민, 더 바람직하게는 헥실아민의 군으로부터 바람직하게 선택된 균질 촉매 상에서 수행된다. 추가로, 사용되는 균질 촉매는 유기 질소-함유 물질의 브론스테드 산 부가물로 이루어진 군에서 선택되어진 이온성 액체일 수 있다.

실시양태 I 내지 III 중 어느 하나에 따른 특히 바람직한 실시양태에서, 이성질화에 대한 본 발명에 따른 방법은 전반적인 공정으로 통합될 수 있고, 여기서

a) 3-펜텐니트릴 또는 3-펜텐니트릴을 포함하는 혼합물은 그 자체로 공지된 공정에 의해 니켈(0)-함유 촉매의 존재하에서 아디포니트릴로 히드로시안화되며, 부산물으로서 시스-2-펜텐니트릴이 얻어지고,

b) 시스-2-펜텐니트릴은 히드로시안화로부터 생성된 생성물 혼합물로부터, 적합할 경우 다른 물질과 함께, 예를 들어 증류에 의해 완전히 또는 부분적으로 제거되고,

c) 단계 b)로부터의 시스-2-펜텐니트릴은 본 발명에 따른 상기 기술된 방법에 의해 이성질화되어, 트랜스-2-펜텐니트릴, 4-펜텐니트릴 및 시스-3-펜텐니트릴로 이루어진 군으로부터 선택된 추가의 화합물과 함께 또는 없이, 트랜스-3-펜텐니트릴을 포함하는 저부 스트림, 및 트랜스-3-펜텐니트릴보다 비점이 낮고, C5-니트릴, 예를 들면 Z-2-메틸-2-부텐니트릴, E-2-메틸-2-부텐니트릴, 2-메틸-3-부텐니트릴, 발레로니트릴 및 히드로시안화로부터 유래되고 트랜스-3-펜텐니트릴보다 비점을 낮은 다른 성분으로 이루어진 군으로부터 선택된 임의의 화합물과 비이성질화된 시스-2-펜텐니트릴을 포함하는 상부 스트림이 얻어지고,

d) 존재하는 임의의 시스-2-펜텐니트릴은 예를 들어 증류에 의해서, 단계 c)에서 얻어진 저부 스트림으로부터 제거되고, 단계 c)로 순환되어 잔류 스트림이 얻어지고,

e) 단계 d)에서 얻어진 잔류 스트림은, 적합할 경우 존재하는 임의의 이성질화 촉매의 적합한 제거와 함께, 단계 a)로 부분적으로 또는 전부 재순환된다.

c)로부터의 저부 스트림은 시스-2-펜텐니트릴의 잔류 부분을 함유할 수 있다. 이러한 부분은 저부 스트림 기준으로 바람직하게는 10 중량％ 미만, 더 바람직하게는 1 중량％ 미만이다.

c)로부터의 상부 스트림은 트랜스-3-펜텐니트릴의 잔류 부분을 함유할 수 있다. 이러한 부분은 상부 스트림 기준으로 바람직하게는 10 중량％ 미만, 더 바람직하게는 5 중량％ 미만이다.

단계 a)에서, 사용된 니켈(0)-함유 촉매는 니켈(0)에 추가로, 일가, 다가 리간드, 또는 일가 및 다가 리간드의 혼합물, 더 바람직하게는 일가 리간드 및 킬레이트 리간드, 특히 바람직하게는 상기 니켈(0)에 결합할 수 있는 2개 또는 3개와 같은 다수의 인 원자를 가지며, 각 인 원자가 포스핀, 포스피나이트, 포스포나이트, 또는 포스파이트로서 독립적으로 존재할 수 있는 킬레이트 리간드를 또한 갖는 것일 수 있다. 특별히 유리하게는, 촉매는 또한 루이스 산을 함유하여야 한다. 이러한 촉매계는 그 자체로 공지되어 있다.

본 발명을 하기 실시예를 참조하여 자세히 예시한다.

실시예:

트랜스-3-펜텐니트릴과의 혼합물 중의 시스-2-펜텐니트릴의 균질 촉매화 이성질화.

하기 실시예 1 및 2는 균질하게 용해된 물질의 첨가에 의한 이성질화성을 예시하고자 하는 의도이다.

실시예 1:

절차:

3구 플라스크에 먼저 30 g의 시스-2-펜텐니트릴 (기체 크로마토그래피 면적％ 분석 결과: 시스-펜텐니트릴 98.74％, Z-2-메틸-2-부텐니트릴 0.64％, 트랜스-2-펜텐니트릴 0.40％, 4-펜텐니트릴 0.22％)을 충전하였다. 헥실아민의 규정된 양을 이어서 시스-2-펜텐니트릴에 첨가하였다. 한 구를 통해, 온도계를 플라스크로 넣었고, 중간 구에 환류 응축기를 부착하고, 세번째 구에서 실험 동안 샘플링을 위한 마개를 사용하여 플라스크를 밀봉하였다. 밀봉 전 및 동안, 장치에 아르곤을 흘려 주었다. 밀봉 후, 플라스크를 내부 온도 100 ℃로 오일조에서 가열했다. 규칙적인 간격으로 샘플을 주사기를 사용하여 마개를 통해 취하여 기체 크로마토그래피로 분석했다. 실험 시작 시에는 투명한 무색 상이었다. 실험 종결 후에는 약간의 황색을 띄는 여전히 투명한 상이었다. 헥실아민은 기체 크로마토그래피에 사용되는 스타빌왁스(Stabilwax) 칼럼 상에서 유동성이 없었고, 이는 니트릴이 사실상 100％의 GC 피크의 원인인 이유이다. 트랜스-3-펜텐니트릴보다 체류 시간이 더 긴 모든 성분들을 고비점 성분 하에서 합하였다.

본 실시예에서, 실험은 헥실아민 6.0 g의 첨가와 함께 수행하였다.

사용된 약어:

Z2M2BN: Z-2-메틸-2-부텐니트릴

C2PN: 시스-2-펜텐니트릴

T2PN: 트랜스-2-펜텐니트릴

4PN: 4-펜텐니트릴

T3PN: 트랜스-3-펜텐니트릴.

결과

운행 시간	Z2M2BN	C2PN	T2PN	4PN	T3PN	고비점물
0 시간	0.64 ％	98.74 ％	0.40 ％	0.22 ％	0.00 ％	0.00 ％
2 시간	0.64 ％	93.01 ％	1.02 ％	4.14 ％	0.82 ％	0.37 ％
4 시간	0.64 ％	88.09 ％	2.03 ％	7.36 ％	1.18 ％	0.71 ％
6 시간	0.64 ％	83.65 ％	3.24 ％	10.09 ％	1.36 ％	1.02 ％

실시예 2:

절차:

상기 실시예 1에 기술한 것과 동일하게 수행하였다.

본 실시예에서, 실험은 헥실아민 15.0 g의 첨가와 함께 수행하였다.

결과

운행 시간	Z2M2BN	C2PN	T2PN	4PN	T3PN	고비점물
0 시간	0.63 ％	98.10 ％	0.46 ％	0.53 ％	0.00 ％	0.00 ％
2 시간	0.62 ％	80.63 ％	4.15 ％	11.42 ％	1.30 ％	1.58 ％
4 시간	0.61 ％	70.42 ％	7.88 ％	16.45 ％	1.53 ％	3.13 ％
6 시간	0.61 ％	62.77 ％	11.51 ％	18.97 ％	1.60 ％	4.53 ％

실시예 1 및 2는 헥실아민의 첨가로 인해 시스-2-펜텐니트릴의 이성체의 형성이 일어남을 보여주고 있다. 헥실아민은 균일하게 용해되었다.

Claims

이성질화가 반응물 스트림 중에 균질하게 용해된 1종 이상의 촉매 상에서 일어나는, 반응물 스트림에서의 펜텐니트릴의 이성질화 방법.
제 1항에 있어서, 시스-2-펜텐니트릴이 트랜스-3-펜텐니트릴로 이성질화되는 방법.
제 1항 또는 제 2항에 있어서, 하나를 초과하는 반응기가 사용될 경우 반응기가 직렬로 직접 연결되고, 하나를 초과하는 증류 장치가 사용될 경우 증류 장치가 직렬로 직접 연결되며, 하나 이상의 증류 장치가 하나 이상의 반응기의 하류에 연결되는 하나 이상의 반응기와 하나 이상의 증류 장치를 포함하는 장치 설비에서 수행되는 방법.
제 1항 또는 제 2항에 있어서, 개별 장치 설비가 직렬로 연결되고 하나 이상의 반응기와 하나 이상의 증류 장치를 포함하고, 하나를 초과하는 반응기가 장치 설비에 사용될 경우, 개별 장치 설비의 반응기가 직렬로 직접 연결되고, 하나를 초과하는 증류 장치가 특별한 장치 설비에 사용될 경우, 개별 장치 설비의 증류 장치가 직렬로 직접 연결되고, 하나 이상의 증류 장치는 특별한 장치 설비에서 하나 이상의 반응기의 하류에 연결되는 하나를 초과하는 장치 설비에서 수행되는 방법.
제 1항 또는 제 2항에 있어서, 이성질화가 증류탑에서 수행되는 방법.
제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서, 이성질화가 균질하게 용해된 촉매로서의 이온성 액체의 존재하에서 수행되고, 이온성 액체가 유기 질소-함유 물질의 브뢴스테드산 부가물로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인 방법.
제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서, 사용되는 균질하게 용해된 촉매가 C1- 내지 C20-모노-, 또는 -디아민인 방법.
제 1항 내지 제 7항 중 어느 한 항에 있어서, 반응물 스트림이 C5-노모니트릴, C6-디니트릴, 지방족 C1- 내지 C16-알칸, 시클릭 C1- 내지 C16-알칸, 지방족 C1- 내지 C16-알켄, 시클릭 C1- 내지 C16-알켄으로 이루어진 군으로부터 선택된 성분을 더 포함하는 것인 방법.
제 1항 내지 제 8항 중 어느 한 항에 있어서, 반응물 스트림이 3-펜텐니트릴의 히드로시안화 방법으로부터 유래하는 방법.