TW464641B - Process for the hemihydrogenation of dinitriles - Google Patents
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Description
4 6 4 6 4 1 五、發明說明（l) 本發明係關於二腈之腈官能氫化成胺官能，以便於獲得 對應的胺基睛。 通常進行二腈之氫化作用是為了製備對應的二胺；因 此，特別是己二腈之氫化作用會得到六甲撐二胺，其是製 備耐隆6,6的兩個基本化合物的其中之一。 但是，偶而證實有必要製備的不是二胺，而是中間物胺 基腈。這是一種例如己二腈以半氫化成胺基己腈之實例， 但不是唯一的，接著將該化合物轉化成胺基己腈（其是耐 隆-6之基本物質）或直接轉化成耐隆-6。 因此，美國專利申請案第4, 389, 348號說明一種二腈與 氫在質子惰性溶劑與氨的存在下及以沉積在鹼性擔體上的 铑存在下以氫化成ω -胺基腈。 美國專利申請案第5, 151，543號說明一種二腈在莫耳數 超過至少2/1相對二腈之溶劑（其含有液態氨）或在含有無 機鹼（其可溶於烷醇中）之該烧醇中於雷氏鎳或鈷催化劑的 存在下以部份氫化成胺基腈。 專利申請案WO-A-96/18603號說明一種利用氫及在選自 雷氏鎳及雷氏鈷之催化劑的存在下使脂肪族二腈以半氫化 成對應的胺基腈之方法，該雷氏鎳或鈷以含有加料元素 (如鉻、鐵、鈦或鋅）及衍生自鹼金屬或鹼土金屬之強無機 驗較佳，初氫化介質含有水以相對於在該介質在中的總液 體化合物量至少〇. 5重量％之比例、能夠以欲氫化之二臆與 未轉化之二腈形成之二胺及/或胺基腈，這三種化合物總 共具有相對於在該介質中的液體化合物總量從8〇%至99.1
464641 五、發明說明（2) 重量％之比例。 根據上述分析的 經常使用雷氏鎳或 加料元素存在下較 目前已發現在雷 ^'得到趨向胺基腈 二腈之單腈官能 因為胺基腈是成為 物因此會與二腈起 此，第一個腈官能 氫化動態係數（k 2) 布。 說明’將二腈以半氫化成胺基腈之方法 始型式催化劑，以一或數種其它元素之 佳。 氏錄或鈷中有銅及/或銀及/或金的存在 選擇性的極佳選擇。 之選擇性氫化作用自然是非常難達成， 一腈之完成氫化作用之中間物。該中間 始物（當成能夠氫化之化合物）競爭。因 之氫化動態係數（kl)與第二個腈官能之 之比例會獲得胺基腈與二腈之間的總分 與使用最常利用如舉例的鉻 催化劑比較’已發現使用具有至少一個選自銅、；：：： 加：雷氏姑或録會使得其有可能改良這些動態係數之金之 U某並：里對：成為二胺之完成氫化作用’其趨向於 胺基腈之氫化選擇性。 士：：係關於二腈的唯-腈官能之優先氫化作用（在本 只有少數的ίί作用）’以便製備對應的主要胺基腈及 成腈i::係：於以二腈在液體介質中半氫化 二銀及金之雷氏錄或銘催化劑的存在下iii屬 或鹼土金^氧化物的存在下進行。 及驗金屬
4 6 464 1 丨五、發明說明（3) ； 雷氏錦是在氫化反應工業中廣泛使用的催化劑。以可能 |含有其它金屬之富鋁Al/Ni或Al/Co合金起化學反應之驗 丨（其通常被稱為加料劑或促進劑）製備雷氏鎳。催化劑是由 |錄或始結晶與大比面積及可變的殘餘銘j農度之聚集物組成 ;的。 該催化劑通常包含以相對於錄或結重量表示之小於或等 於1 0 %之含量。 有利地是在本發明使用的催化劑之（Cu+Ag+Au)/Ni或 (Cu + Ag + Au)/Co重量比是介於0.05%至10%之間，並以介於 0. 1%至5%較佳。 在本方法中’與銅及/或銀及/或金一起使用的催化劑可 以括也涵蓋在統稱為加料劑或促進劑之通常少量的一或數 種其它元素。 可存在的這些額外的加料劑以選自以下的元素較佳： 鈦、絡、鐵、結、奴、猛、祕、组、鍵、釕、银、翻、 他、鈮、給及稀土元素。當使用的催化劑是雷氏鎳時，鈷 也可以當成額外的加料劑存在。 同樣地當使用的催化劑是雷氏鎳時，鎳也可以當成額外 的加料劑存在。以鈦、鉻、鐵及錯特別佳。 除了催化劑可能含有的鋼' 銀及金之外的加料劑量通常 相當於以相對於鎳或錯的重量計從至5%。 根據以上的定義’在使用的雷氏型催化劑中將以雷氏鎳 較佳。 ， 在本發明使用的催化劑也可以使用具有粒狀之催化劑。
第7頁 4 6 46 41 五、發明說明（4) 腈 更特定言之’將本發明的方法應用於化學式（ 基質（但不限於此）： 心 (I)
NC-R-CN 其代表含有！至12個碳原子之線型或支化伸烷義。 中R代本表發人^方法中’以使用化學式⑴之二猜較佳，其 甲κ代表3有丨至6個碳原子之線型或支化伸烷基。 其ΐ提i的這些二腈實例特別是己二腈、甲基戊二腈、乙 :物τ特別腈、丁二腈及戊二腈與數個這些二腈之混 戊- 何生自合成己二腈相同方法之己二腈、甲基 戍一腈與乙基丁二腈混合物。 在反：介質中的二腈濃度，特別己二腈可以廣泛地變 】初=2據本發明具體實施例之連續式或分批式操作 較佳：ϊΐί進式引入方式而定。在連續式操作的工業法 ⑽至…。：間：平均二腈’濃度經常是介於以重量為基礎 以使用鹼金屬氫氧化物’ Li0H、Na〇H、K〇H、Rb〇H及 C s 0 H較佳。 ί際上以使用具有好性能~價格折衷之NaOH及ΚΟΗ較佳。 氫化反應介質是液體。其包括至少一種能夠將欲氫化之 二腈基質部份溶解之溶劑。 根據本發明的方法的一個有利的具體實施例，利用至少 部份是含水的液體反應介質水量通常相當於反應介質總 重量計從1 %至25重量％。反應介質的水含量以重量為基礎 介於1至15重量％較佳。
O:\6l\61100.FTD
4 6 4641 五、發明說明（5) ' 一 可提供除了水或取代水的至少一種其它的溶劑，通常是 醇型式。更特別適合的醇是例如甲醇、乙醇、丙醇、異丙 醇及丁醇與該化合物之混合物。 在與水一起使用時，醇系溶劑相當於以每一份水重量計 從2至4份，並以每一份水計3份較佳。 根據本發明另一個特徵，初氫化介質包括由氫化作用產 ^的二胺’特別是在本方法的連續式作用中。當二胺基質 是己二睛時’則一個實例是己撐二胺。 在連續式操作條件下的反應介質中的胺基睛及/或二胺 平均濃度以相對在該反應介質中包括的溶劑總重量計有利 於介於35%至90重量％之間，並以重量為基礎介於45%至89% 之間更佳。 反應介質可以包含液體或可溶解之氨。氨通常相當於從 0%至50%之反應介質重量，並以從〇%至15%較佳。 在反應介質中的鹼金屬量或鹼土金屬氫氧化物量係根據 該反應介質之本性而改變。 一旦反應介質只包括水、反應產物及視需要當成液體介 質之氨時’則鹼金屬量或鹼土金屬氫氧化物量有利於大於 或等於0，1莫耳/公斤之催化劑，以介於0.1至2莫耳/公斤 之間較佳，並甚至以介於〇 · 2至1 . 0莫耳/公斤之間更佳。 當反應介質也包含醇時，鹼金屬量或鹼土金屬氫氧化物 量大於或等於〇.〇5莫耳/公斤，以介於〇·ι至10.0莫耳/公 斤之間較佳，並甚至以介於1. 〇至8. 〇莫耳/公斤之間-更-佳。
第9頁 464641 五、發明說明（6) — *進行半氣化法之溫度通常小於或等於丨5 〇艽，以小於或 等於120 C較佳，並甚至以小於或等於loot更佳。 在實際的條件中，該溫度經常是介於室溫（約2 0 °C )至 1 0 0 °C之間。 在加熱之前、期間或之後，使反應室達到適合的氫壓 力’即實際上介於〇.丨〇至10仟巴斯卡。 ; 反應時間係根據反應條件及催化劑而改變。 ! 在分批式操作模式中’反應時間可以從數分鐘至數小時 為範圍。 在根據本發明方法較佳的連續式操作模式中反應時間 顯然不是一個可固定參數。 應違注意在本技藝的熟練者可以依據操作條件變更根據 |本發明方法中的步驟程序。以上提供的順序只是對應根據 本發明方法的一個較佳的具體實施例’但並不限於此。 支配根據本發明方法中的氳化作用（連續式或分批式模 式）之其它條件與其本身已知熟悉的技術安排有關s 依據所有以上提及有利的安排’本發明的方法有可能使 二睛基質以可選擇、迅速、方便及合乎經濟的方式氫化成 對應的胺基睛。 己二睛之半捏化作用會得到6 -胺基己睛，可將該化合物 以環化水解作用輕易地轉化成己内醯胺，其是合成耐隆_ 6 之起始物。 由以下將己二睛半氫化成6 -胺基己睛之實施例例證本發 明。
第10頁 4 6 4 6 4 1 五、發明說明（7) 在這些實施例中可使用以下的縮寫： 睛 ADN=己 -ACN=胺基己睛 -HMD=己撐二胺 -ACA=胺基己酿胺 -CVA=氰基戊醯胺 -DO轉化度 -RC=相對於轉化的起始基質之選擇性（在相對於ADN之該 實例中） -RY=相對於使用的起始基質（ADN)之產量 -IP0L =極譜指數反射 如果在己醯胺中發現有雜質（特別是亞胺型式）的存在， 則其會在己醯胺的聚合期間（以ACN的水解作用方式製備） 特別會產生色彩及支化；因此，以極譜法決定極譜指數， 並將其以每公噸欲分析之樣品的亞胺官能莫耳數表示。 實施例1 將以下裝入配備r u s h t ο n e空穴機型授拌器、引入試劑與 氫之裝置及溫度調節系統之1 0 0毫升不銹鋼反應器中。 -己二睛 24.0 公克 -己樓二胺 24.0 公克 -水 5. 3 公克
-K0H 0. 0 6 4公克 雷氏Ni(含1. 7%Cu) 1. 35 公克 在以氮及接著以氫沖洗反應器之後，將反應混合物加熱
第11頁 464641 五、發明說明（8) 至5 0 °C。然後在該溫度下以連續加入氫的方式將壓力調整 至2. 5仟巴斯卡。以氫消耗量及以反應混合物樣品的氣相 色層法（GC)分析的方式監控反應進度。在達到最大產量 時，則以停止攪拌及冷卻反應混合物的方式停止反應。 獲得以下的結果： _ 反應時間 3 2 1分鐘 -AM 之DC 8 2.3% -ACN 之RY 60. 3% -HMD 之RY 20.9% - 關於ACN與HMD之RCs總和 98. 1% -IPOL指數 15. 0 以AC A及CV A (其是可在ACN環化水解期間生改良成己醯胺 之化合物）表示由I POL指數評估 至100%RCs及100%化合物之 殘留物。 實施例2 以相同的裝置、具有相同的試劑量及在相同的條件下重 覆實施例1，但是使用含有3重量％之c u之雷氏N i。 獲得以下的結果： -反應時間 395分鐘 - ADN 之DC 85. 7% -ACN 之RY 58. 9% -HMD 之RY 21.0% -關於ACN與HMD之RCs總和 93. 2% -IPOL指數 19. 6
464641 五、發明說明（9) 以ACA及CVA表示由IPOL指數評估至lOfURCs及100%化合 物之殘留物。 實施例3 以相同的裝置、具有相同的試劑量及在相同的條件下重 覆實施例1，但是使用含有3重量％之銅及2.1重量％之鉻之 雷氏Ni 。 獲得以下的結果： 反應時間 29分鐘 ADN 之DC 80. 3% ACN 之RY 56. 3¾ HMD 之RY 24. 5% 關於ACN與HMD之RCs總和 100 % i POL指數 26 比較性實施例1 以相同的裝置、具有相同的試劑量及在相同的條件下重 覆實施例1，但是使用含有1·7重量％之鉻之雷氏Ni。 獲得以下的結果： 反應時間 3 0分鐘 AM 之DC 81.7% ACN 之RY 56.9% HMD 之RY 22. 4% 關於A C N與Η M D之R C s總和 9 7 I % IPOL指數 72. 5 以在IPOL指數中未計算 之副產物及除了 ACA及CVA之外
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第14頁
Claims (1)
- 公告太 464641 案號 88119218 修正 私1充I 圍 1. 一種在液體介質中使二腈成為對 方法，其特徵是該方法是在含有至少 之金屬之雷氏鎳或鈷催化劑的存在下 屬氫氧化物的存在下進行。 2. 根據申請專利範圍第1項之方法 劑之（Cu+Ag+Au)/Ni 或（Cu+Ag+Au)/Co 至1 0 %之間。 3. 根據申請專利範圍第1項之方法 劑之（Cu+Ag+Au)/Ni 或（Cu+Ag+Au)/Co 5 %之間 4. 根據申請專利範圍第1或第2項之 括一或數個額外的加料試劑，其係選 飢、锰、絲、组、姥、釕、銀、始、 素與當催化劑是雷氏鎳時之鈷及當催 鎳。 5. 根據申請專利範圍第4項之方法， 括的銅、銀及金之外的加料試劑量相 重量計從0%至5¾。 6. 根據申請專利範圍第1項之方法， 錄。 7. 根據申請專利範圍第1項之方法， 之催化劑。 - 8. 根據申請專利範圍第1項之方法， 學式（I)之二腈基質 應的胺基腈之半氫化 一種選自銅、銀及金 及在驗金属或驗土金 其中所使用的催化 重量比是介於0. 05% 1其中所使用的催化 重量比是介於0.1%至 方法，其中催化劑包 自鈦、鉻、鐵、結、 is、銳、鈴及稀土元 化劑是雷氏鈷時之 其中除了催化劑包 當於以相對於鎳或鈷 其中催化劑是雷氏 其中使用具有粒狀 其係應用於具有化O:\61\61iOO.ptc 第1頁 2001. 10. 17. 017 464641 _案號 88119218_&)^年 1 月 a_\±ί-_ 六、申請專利範圍 NC-R-CN (I) 其中R代表含有i至1 2個碳原子之線型或支化伸烷基。 9.根據申請專利範圍第1項之方法，其係應用於具有化 學式（〇之二腈基質 NC-R-CN ( I ) 其中R代表含有1至6個碳原子之線型或支化伸烷基。 I 0.根據申請專利範圍第1項之方法，其中在連續式操作 的工業法内容之反應介質令的二腈平均濃度是以重量為基 礎介於10 %至45重量％。 1 1 .根據申請專利範圍第1項之方法，其係在L1 Ο Η、 NaOH、KOH、RbOH或CsOH及其混合物存在下進行。 12. 根據申請專利範圍第1項之方法，其中液體反應介質 是至少部份含水的，並且水量相當於以相對於反應介質總 重量計從1 %至2 5 %。 13. 根據申請專利範圍第1項之方法，其中液體反應介質 是至少部份含水的，並且水量相當於以相對於反應介質總 重量計從1至1 5 %之間。 14. 根據申請專利範圍第1項之方法，其中反應介質包含 至少一種除了水或取代水的其它醇型式溶劑= 1 5.根據申請專利範圍第1 4項之方法，其中反應介質包 含選自甲醇、乙醇、丙醇、異丙醇及丁醇與該化合物之混 合物等之醇。 16.根據申請專利範圍第1項之方法，其中反應介質包含 由氫化作用共產生的二胺。O:\6n6ii00.ptc 第 2 頁 2001.10.17.018 464641 _案號 88119218 年 7 月 日__ 六、申請專利範圍 1 7.根據申請專利範圍第1 6項之方法，其中在連續式操 作條件下的反應介質中的胺基腈及/或二胺平均濃度是以 相對於在該反應介質中包含的溶劑總重量計介於3 5 %至9 0 % 之間。 1 8 .根據申請專利範圍第1 6項之方法，其中在連續式操 作條件下的反應介質中的胺基腈及/或二胺平均濃度是以 相對於在該反應介質中包含的溶劑總重量計介於4 5 %至8 9 % 之間。 19. 根據申請專利範圍第1項之方法，其中反應介質包含 液體或溶解的氨。 20. 根據申請專利範圍第1項之方法，其中氨相當於0 %至 50%之反應介質重量。 21. 根據申請專利範圍第1項之方法，其中氨相當於0%至 15%之反應介質重量》 22. 根據申請專利範圍第1項之方法，其中鹼金屬或鹼土 金屬氫氧化物量大於或等於0.1莫耳/公斤之催化劑。 23. 根據申請專利範圍第1項之方法，其中鹼金屬或鹼土 金屬氫氧化物量介於0. 1至2莫耳/公斤之催化劑之間。 24. 根據申請專利範圍第1項之方法，其中鹼金屬或鹼土 金屬氫氧化物量介於0 . 2至1. 0莫耳/公斤之催化劑之間。 25. 根據申請專利範圍第14項之方法，其中鹼金屬或鹼 土金屬氩氧化物量大於或等於0 . 05莫耳/公斤之催化劑。 26. 根據申請專利範圍第14項之方法，其中鹼金屬或鹼 土金屬氫氧化物量介於0.1至10.0莫耳/公斤之催化劑之O:\61\6llOO.ptc 第3頁 2001. 10. 17.019發明專利說明書 464641 中文 二腈之半氫化方法 發明名稱 英文 PROCESS FOR THE HEMIHYDROGENATION OF DINITRILES 姓名 〔中文） 1. 文森鮑察特 2. 琴-珮雷伯尼爾 3. 博納達芮特 4. 博納察維勒 二 發明人 姓名 (英文） 1. VINCENT B0SCHAT 2. JEAN-PIERRE BRUNELLE 3. BERNARD DARRIET 4. BERNARD CHEVALIER 國籍 1.法國2.法國3.法國4.法國 住、居所 1. 法國維屈市瓦門路32號 2. 法國克羅斯瑟森恩市阿里帝諾克斯路6號 3. 法國沙維特瑪瑞市屈米路5號 4. 法國塔蘭斯市拉海爾路65C公寓 姓名 〔名稱） (中文） 1.法商隆迪亞纖維及樹脂加工廉 姓名 (名稱） (英文） 1.RH0DIA FIBER AND RESIN INTERMEDIATES 國籍 1,法國 申請人 住、居所 (事務所) 1.法國考比沃市保羅杜默路25號 代表人 姓名 (中文） 1.琴-珮蕾艾森 代表人 姓名 (英文） 1. JEAN-PIERRE ESS0NO:\61\6HOO.ptc 第1頁 2001.10. 09.001 Λ 6 4641 % λΎ 曰 修正 ‘ 申請日期： 案妩：8811孙 類別： (以上各欄由本局填註） 發明專利說明書發明名稱 中文 英文 發明人 姓名 ί中文） 5.珍-路易斯伯貝 姓名 (英文） 5.JEAN-LOUIS ΒΟΒΕΤ 國籍 5.法國 住、居所 5.法國皮沙市阿蒙雪路19號 三 申請人 姓名 (名稱） (中文） 姓名 (名稱） (英文） 國籍 住、居所 (事務所） 代表人 姓名 ί；中文） 代表人 姓名 (英文） O:\61\61100.ptc 2001. 10. 09. 002 公告太 464641 案號 88119218 修正 私1充I 圍 1. 一種在液體介質中使二腈成為對 方法，其特徵是該方法是在含有至少 之金屬之雷氏鎳或鈷催化劑的存在下 屬氫氧化物的存在下進行。 2. 根據申請專利範圍第1項之方法 劑之（Cu+Ag+Au)/Ni 或（Cu+Ag+Au)/Co 至1 0 %之間。 3. 根據申請專利範圍第1項之方法 劑之（Cu+Ag+Au)/Ni 或（Cu+Ag+Au)/Co 5 %之間 4. 根據申請專利範圍第1或第2項之 括一或數個額外的加料試劑，其係選 飢、锰、絲、组、姥、釕、銀、始、 素與當催化劑是雷氏鎳時之鈷及當催 鎳。 5. 根據申請專利範圍第4項之方法， 括的銅、銀及金之外的加料試劑量相 重量計從0%至5¾。 6. 根據申請專利範圍第1項之方法， 錄。 7. 根據申請專利範圍第1項之方法， 之催化劑。 - 8. 根據申請專利範圍第1項之方法， 學式（I)之二腈基質 應的胺基腈之半氫化 一種選自銅、銀及金 及在驗金属或驗土金 其中所使用的催化 重量比是介於0. 05% 1其中所使用的催化 重量比是介於0.1%至 方法，其中催化劑包 自鈦、鉻、鐵、結、 is、銳、鈴及稀土元 化劑是雷氏鈷時之 其中除了催化劑包 當於以相對於鎳或鈷 其中催化劑是雷氏 其中使用具有粒狀 其係應用於具有化O:\61\61iOO.ptc 第1頁 2001. 10. 17. 017
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