キシリレンジアミン類の製造方法
【課題】設備面、安全面および経済面に優れるキシリレンジアミン類の製造方法を提供する。
【解決手段】フタル酸類、フタル酸エステル類およびフタル酸アミド類からなる群から選択される少なくとも１種のフタル酸類またはその誘導体をアンモニアと接触させて、フタロニトリル類を得、その後、得られたフタロニトリル類を水素と接触させることによるキシリレンジアミン類の製造方法。
【解決手段】フタル酸類、フタル酸エステル類およびフタル酸アミド類からなる群から選択される少なくとも１種のフタル酸類またはその誘導体をアンモニアと接触させて、フタロニトリル類を得、その後、得られたフタロニトリル類を水素と接触させることによるキシリレンジアミン類の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、キシリレンジアミン類の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、繊維、フィルムなどに用いられるポリアミドの原料として、キシリレンジアミン類が、よく知られている。また、キシリレンジアミン類から誘導されるキシリレンジイソシアネート類は、例えば、塗料、接着剤、プラスチックレンズなどに用いられるポリウレタンの原料として、有用である。
【０００３】
キシリレンジアミン類の製造方法としては、例えば、キシレンをバナジウムなどの金属酸化物触媒を用いてアンモ酸化させ、フタロニトリルを製造し、そのフタロニトリルをニッケル触媒などの存在下において水素化することが、提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−２６６３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献に記載の方法により、キシリレンジアミンを製造する場合には、キシレンを、４２０℃という非常に高い温度でアンモ酸化して、フタロニトリルを製造し、その後、得られたフタロニトリルを、１２ＭＰａという非常に高い圧力で水素化する必要がある（例えば、特許文献１（実施例１）参照。）。
【０００６】
すなわち、特許文献１に記載の方法では、各成分を、高温および高圧において反応させる必要があり、そのため、設備面および安全面における改良が、望まれている。
【０００７】
本発明は、このような不具合に鑑みなされたもので、その目的とするところは、設備面、安全面および経済面に優れるキシリレンジアミン類の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明のキシリレンジアミン類の製造方法は、フタル酸類、フタル酸エステル類およびフタル酸アミド類からなる群から選択される少なくとも１種のフタル酸類またはその誘導体をアンモニアと接触させて、フタロニトリル類を得るシアノ化工程と、前記シアノ化工程により得られたフタロニトリル類を水素と接触させて、キシリレンジアミン類を得るアミノメチル化工程とを備えることを特徴としている。
【０００９】
また、本発明のキシリレンジアミン類の製造方法において、前記シアノ化工程では、金属酸化物を触媒として使用し、得られるフタロニトリル類の金属含有率が３０００ｐｐｍ以下であることが好適である。
【００１０】
また、本発明のキシリレンジアミン類の製造方法においては、前記シアノ化工程では、沸点が１８０℃〜３５０℃の溶媒存在下にアンモニアと接触させることが好適である。
【００１１】
また、本発明のキシリレンジアミン類の製造方法においては、前記シアノ化工程では、フタル酸類またはその誘導体１００重量部に対して３〜２０重量部の溶媒存在下にアンモニアと接触させることが好適である。
【００１２】
また、本発明のキシリレンジアミン類の製造方法においては、前記核シアノ化工程では、使用する溶媒がｏ−ジクロロベンゼン、トリエチレングリコールジメチルエーテル、テトラエチレングリコールジメチルエーテル、Ｎ，Ｎ’−ジメチルイミダゾリジノン、Ｎ，Ｎ’−ジエチルイミダゾリジノン、Ｎ，Ｎ’−ジプロピルイミダゾリジノン、Ｎ，Ｎ’，４−トリメチルイミダゾリジノンおよびＮ，Ｎ’−ジメチルプロピレン尿素から選択されることが好適である。
【００１３】
また、本発明のキシリレンジアミン類の製造方法においては、前記シアノ化工程において接触させるアンモニアの供給速度が０．５モル当量／フタル酸類またはその誘導体／ｈｒより大きいことが好適である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明のキシリレンジアミン類の製造方法は、設備面、安全面および経済面に優れており、安全に、低コストかつ高収率でキシリレンジアミン類を得ることができる。そのため、本発明は、キシリレンジアミン類の工業的な製造方法として、好適に用いることができる。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明のキシリレンジアミン類の製造方法は、フタル酸類、フタル酸エステル類およびフタル酸アミド類からなる群から選択される少なくとも１種のフタル酸類またはその誘導体をアンモニアと接触させて、フタロニトリル類を得るシアノ化工程と、そのシアノ化工程により得られたフタロニトリル類を水素と接触させて、キシリレンジアミン類を得るアミノメチル化工程とを備えている。以下において、それぞれにつき詳細に説明する。
［シアノ化工程］
シアノ化工程では、フタル酸類、フタル酸エステル類およびフタル酸アミド類からなる群から選択される少なくとも１種のフタル酸類またはその誘導体をアンモニアと接触させて、フタロニトリル類を得る。
【００１６】
フタル酸類としては、例えば、フタル酸（オルト体）、イソフタル酸（メタ体）、テレフタル酸（パラ体）などが挙げられる。
【００１７】
これらフタル酸類またはその誘導体は、単独使用または２種類以上併用することができる。
【００１８】
シアノ化工程においては、例えば、特開昭６３−１０７５２号に記載の方法などを採用することができる。
【００１９】
より具体的には、シアノ化工程では、フタル酸類またはその誘導体と、アンモニア供給源となり得る化合物（例えば、アンモニア、尿素、炭酸アンモニウムなど）（以下、アンモニア供給源化合物と略する場合がある。）とを、通常、２００℃以上、３５０℃未満、好ましくは、２３０℃以上、３２０℃未満で加熱することにより、反応させる。
【００２０】
反応温度がこの範囲にあると、反応速度が低下せず、また過度の加熱による分解などが起こりにくいため、有利である。
【００２１】
また、本発明では、好ましくは、このシアノ化工程において、触媒として金属酸化物を用いる。
【００２２】
金属酸化物としては、例えば、シリカ、アルミナ、五酸化リン、酸化スズ、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化鉄、酸化ジルコニウム、酸化コバルトなどが挙げられる。
【００２３】
この中でも、反応後の分離のしやすさから、シリカ、アルミナ、酸化スズ、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化鉄、酸化ジルコニウム、酸化コバルトなどの金属酸化物を用いることが好ましい。
【００２４】
また、この工程では、さらに、金属酸化物と、その他の触媒とを併用することができ、そのような触媒としては、例えば、塩酸、リン酸、硫酸などの鉱酸、例えば、酢酸、プロピオン酸、安息香酸などの有機酸などが挙げられる。
【００２５】
なお、金属酸化物と、その他の触媒とを併用する場合において、それらの配合割合は特に制限されず、目的および用途に応じて適宜設定される。
【００２６】
触媒形態としては、粉末、粒状、ペレット担体に担持された触媒を使用できる。好ましくは、粉末である。
【００２７】
触媒が粉末であるなど、触媒が適度な大きさであると、触媒内部の有効に反応に寄与する部分が多く、反応速度が低下しにくい。
【００２８】
触媒量は、フタル酸類またはその誘導体１００重量部に対して、例えば、０．１〜５０重量部、好ましくは、０．５〜２０重量部である。
【００２９】
また、本反応の原料であるフタル酸類やフタル酸エステル類などは昇華性があり、反応器の排気ガス管や脱水装置など反応器下流装置へのフタル酸またはその誘導体および生成物であるフタロニトリル類が析出するため、反応中に、適宜溶媒を使用することが好ましい。
【００３０】
溶媒としては、本発明の方法の目的を阻害しなければいかなる溶媒でも構わないが、例えば、デカン、ウンデカン、ドデカン、トリデカン、テトラデカン、ペンタデカン、デカリンなどの脂肪族または脂環式炭化水素類、例えば、メシチレン、テトラリン、ブチルベンゼン、ｐ−シメン、ジエチルベンゼン、ジイソプロピルベンゼン、トリエチルベンゼン、シクロヘキシルベンゼン、ジペンチルベンゼン、ドデシルベンゼンなどの芳香族炭化水素類、例えば、ヘキサノール、２−エチルヘキサノール、オクタノール、デカノール、ドデカノール、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコールなどのアルコール類、例えば、ジエチレングリコールジメチルエーテル、トリエチレングリコールジメチルエーテル、テトラエチレングリコールジメチルエーテル、ｏ−ジメトキシベンゼン、エチルフェニルエーテル、ブチルフェニルエーテル、ｏ−ジエトキシベンゼンなどのエーテル類、例えば、ヨードベンゼン、ｏ−ジクロロベンゼン、ｍ−ジクロロベンゼン、１，２，４−トリクロロベンゼン、ｏ−ジブロモベンゼン、ブロモクロロベンゼン、ｏ−クロロトルエン、ｐ−クロロトルエン、ｐ−クロロエチルベンゼン、１−クロロナフタレンなどのハロゲン化芳香族炭化水素類、例えば、ジメチルスルホキシド、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、ヘキサメチルホスホルアミド、Ｎ−メチル−２−ピロリジノン、Ｎ，Ｎ’−ジメチルイミダゾリジノン、Ｎ，Ｎ’−ジエチルイミダゾリジノン、Ｎ，Ｎ’−ジプロピルイミダゾリジノン、Ｎ，Ｎ’，４−トリメチルイミダゾリジノン、Ｎ，Ｎ’−ジメチルプロピレン尿素などの非プロトン性極性溶媒などが挙げられる。これらの溶媒は、単独使用または２種類以上併用することができる。
【００３１】
溶媒として、反応器の排気ガス管や脱水装置など反応器下流装置へのフタル酸またはその誘導体および生成物であるフタロニトリル類の析出をより効率的に抑制する観点から、例えば、ジエチレングリコールジメチルエーテル、トリエチレングリコールジメチルエーテル、テトラエチレングリコールジメチルエーテル、ｏ−ジメトキシベンゼン、エチルフェニルエーテル、ブチルフェニルエーテル、ｏ−ジエトキシベンゼンなどのエーテル類、例えば、ヨードベンゼン、ｏ−ジクロロベンゼン、ｍ−ジクロロベンゼン、１，２，４−トリクロロベンゼン、ｏ−ジブロモベンゼン、ブロモクロロベンゼン、ｏ−クロロトルエン、ｐ−クロロトルエン、ｐ−クロロエチルベンゼン、１−クロロナフタレンなどのハロゲン化芳香族炭化水素類、例えば、ジメチルスルホキシド、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、ヘキサメチルホスホルアミド、Ｎ−メチル−２−ピロリジノン、Ｎ，Ｎ’−ジメチルイミダゾリジノン、Ｎ，Ｎ’−ジエチルイミダゾリジノン、Ｎ，Ｎ’−ジプロピルイミダゾリジノン、Ｎ，Ｎ’，４−トリメチルイミダゾリジノン、Ｎ，Ｎ’−ジメチルプロピレン尿素などの非プロトン性極性溶媒から選ばれることが好ましい。
【００３２】
上記の溶媒の中でも、その沸点が１８０℃〜３５０℃のものが好ましい。沸点が１８０℃より低い溶媒を使用すると、反応器にかかるエネルギー負荷が増大し好ましくない。また、沸点が３５０℃より高い溶媒を使用すると、反応器の排気ガス管や脱水装置など反応器下流装置へのフタル酸またはその誘導体および生成物であるフタロニトリル類の析出を抑制する効果が小さくなるため好ましくない。
【００３３】
これらの観点から、上記溶媒の中でもｏ−ジクロロベンゼン、トリエチレングリコールジメチルエーテル、テトラエチレングリコールジメチルエーテル、Ｎ，Ｎ’−ジメチルイミダゾリジノン、Ｎ，Ｎ’−ジエチルイミダゾリジノン、Ｎ，Ｎ’−ジプロピルイミダゾリジノン、Ｎ，Ｎ’，４−トリメチルイミダゾリジノン、Ｎ，Ｎ’−ジメチルプロピレン尿素から選ばれることがより好ましい。
【００３４】
溶媒の使用量としては、特に制限されないが、通常、反応基質（フタル酸類またはその誘導体を含む。）の１０重量倍以下であり、好ましくは反応基質の１重量倍以下であり、より好ましくはフタル酸類またはその誘導体１００質量部に対して３〜２０重量部である。溶媒量が少ないまたは無溶媒の場合は、反応器の排気ガス管や脱水装置など反応器下流装置へのフタル酸またはその誘導体および生成物であるフタロニトリル類の析出抑制が困難になり、溶媒量が多い場合は、反応器にかかるエネルギー負荷が増大し好ましくない。
【００３５】
反応方式は、懸濁床による回分式、半回分式、連続式、固定床連続式など、特に限定されるものではないが、液相懸濁反応が好ましい。
【００３６】
反応器は耐圧容器が好ましい。
【００３７】
例えば、フタル酸類またはその誘導体、および、必要であれば触媒を、反応器の上部または下部から導入し、加熱によりフタル酸類またはその誘導体を溶解させ、懸濁状態にしたところで、アンモニアなどのアンモニア供給源化合物を、反応器に、間欠的あるいは連続的に供給し、所定温度で反応させる。
【００３８】
アンモニア供給源化合物の供給量としては、反応後のアンモニアの処理あるいは回収を容易にするという観点から、フタル酸類またはその誘導体１モルに対して、例えば、１〜２０モル、好ましくは、２〜２０モルである。
【００３９】
アンモニア供給源化合物の供給速度は特に制限されないが、フタル酸類またはその誘導体１モルに対して１時間当たり０．１モル〜２モルであることが好ましく、０．５モルより大きく２モル以下（すなわち、０．５モル当量／テレフタル酸またはその誘導体／ｈｒより大きく、２モル当量／テレフタル酸またはその誘導体／ｈｒ以下）であることがより好ましい。供給速度がフタル酸類またはその誘導体１モルに対して１時間当たり０．５モルより小さい場合、反応に長時間を要するため好ましくない。また、供給速度がフタル酸類またはその誘導体１モルに対して１時間当たり２モルより大きい場合、未反応のアンモニア供給源化合物が大量となるため、例えば、アンモニア回収再使用する場合にその負荷が大きくなり、経済的に不利である。
【００４０】
また、供給時間は供給速度により適宜選択されるが、例えば、１〜８０時間、好ましくは、２〜５０時間である。
【００４１】
本反応により水が生成するため、水を系外に除去することが、反応速度向上の観点からは好ましい。また、水を系外に除去するために、例えば、反応器に窒素などの不活性ガスを供給することができる。
【００４２】
反応圧力は、加圧、常圧および減圧のいずれでもよく、適宜選択される。
【００４３】
必要であれば、この反応後のフタロニトリル類から、公知の方法、例えば、濾過、吸着、抽出などにより使用した触媒の除去を行い、フタロニトリル類を得ることができる。
【００４４】
このようなシアノ化工程で得られるフタロニトリル類において、各ニトリル基（シアノ基）の置換位は、原料成分であるフタル酸類またはその誘導体のオルト体、メタ体、パラ体に対応する。
【００４５】
すなわち、例えば、フタル酸類またはその誘導体として、例えば、イソフタル酸またはその誘導体（メタ体）を用いた場合には、イソフタロニトリル（メタ体）が製造され、テレフタル酸またはその誘導体（パラ体）を用いた場合には、テレフタロニトリル（パラ体）が製造される。
【００４６】
また、例えば、原料として、イソフタル酸またはその誘導体（メタ）体と、テレフタル酸またはその誘導体（パラ体）とを併用した場合には、得られるフタロニトリル類は、上記したイソフタロニトリルおよびテレフタロニトリルの混合物である。
【００４７】
また、上記シアノ化反応において、金属酸化物を触媒として用いた場合、得られるフタロニトリル類に使用した金属成分が混入する場合がある。この金属含有率（成分量）は、不純物であって、フタロニトリル類に対して、３０００ｐｐｍ以下であることが好ましく、２０００ｐｐｍ以下であることがより好ましく、１５００ｐｐｍ以下であることがさらに好ましい。
【００４８】
金属成分量が３０００ｐｐｍより多くなると、後述するアミノメチル化工程において反応を阻害するため好ましくない。
【００４９】
必要ならば、種々の方法、例えば、反応後の濾過、吸着、抽出などの触媒除去操作を繰り返す方法などにより金属成分量を低減させることが好ましい。
［アミノメチル化工程］
アミノメチル化工程においては、シアノ化工程により得られたフタロニトリル類を水素と接触させて、キシリレンジアミン類を得る。
【００５０】
アミノメチル化工程においては、例えば、特開２００１−１８７７６５号に記載の方法などを採用することができる。
【００５１】
アミノメチル化工程に用いられる水素の品質は、工業的に用いられる水素で十分であり、不活性ガス（例えば、窒素、メタンなど）を含んでいてもよいが、水素濃度は、５０％以上であることが好ましい。
【００５２】
アミノメチル化工程に用いられる水素化触媒は、公知の水素化触媒、例えば、コバルト系触媒、ニッケル系触媒、銅系触媒、貴金属系触媒をいずれも使用することができる。
【００５３】
反応性、選択性の点から、ニッケル、コバルトおよび／またはルテニウムを主成分とする触媒を用いること好ましく、ラネー型触媒あるいはシリカ、アルミナ、シリカアルミナ、珪藻土、活性炭などの多孔性金属酸化物に担持した触媒を用いることがより好ましい。
【００５４】
また、さらにアルミニウム、亜鉛、珪素などの金属を含有していてもよい。
【００５５】
これらの水素化触媒は反応促進剤として、クロム、鉄、コバルト、マンガン、タングステン、モリブデンから選ばれる金属を含有できる。
【００５６】
また、水素化触媒は、完全固体触媒として使用できるが、担持固体触媒、例えば、ニッケル、コバルト、ルテニウムなどが酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化ジルコニウム、マグネシア／アルミナなどに担持されたものを使用することもできる。
【００５７】
触媒形態としては、粉末、粒状、ペレット担体に担持された触媒を使用できる。好ましくは、粉末である。触媒が粉末であるなど、触媒が適度な大きさであると、触媒内部の有効に反応に寄与する部分が多く、反応速度が低下しにくい。
【００５８】
触媒の使用量は、反応性、選択性の点から、フタロニトリル類１００重量部に対して、例えば、０．１〜２０重量部、好ましくは、０．５〜１５重量部である。
【００５９】
反応には適宜溶媒を使用することができる、このような溶媒としては、例えば、水、メタノール、エタノール、１−プロパノール、イソプロパノール、１−ブタノール、２−ブタノール、ｔ−ブタノールなどのアルコール類、１，４−ジオキサンなどの水性溶媒が挙げられる。
【００６０】
反応液中のフタロニトリル類の濃度は、例えば、１〜５０重量％、好ましくは、２〜４０重量％である。
【００６１】
反応液中のフタロニトリル類の濃度がこの範囲であると、反応速度が低下せず、また、反応器内の温度上昇が小さい点で、有利である。
【００６２】
また、本反応はアンモニアの存在下で行うことが好ましい。
【００６３】
このアンモニアは目的とするキシリレンジアミン類の以外の２級アミンや３級アミン、ポリアミンのような副生物の生成を抑制する働き、すなわち、反応選択性を向上させる働きを持つ。
【００６４】
アンモニアの使用量は、上記副生物の生成を抑制し、水素化速度の低下を防止し、かつ反応後のアンモニアの処理あるいは回収を容易にするという観点から、フタロニトリル類１モルに対して、例えば、０．０５〜５モル、好ましくは、０．１〜２．５モルである。
【００６５】
反応方式は、懸濁床による回分式、半回分式、連続式、固定床連続式など、特に限定されるものではないが、液相懸濁反応が好ましい。
【００６６】
反応器は耐圧容器が好ましい。
【００６７】
例えば、フタロニトリル類、触媒、水素および必要であれば溶媒やアンモニアを、反応器の上部または下部から導入し、所定温度で反応させる。
【００６８】
反応圧力は、通常、０．１〜２０ＭＰａ、好ましくは、０．５〜１０ＭＰａ、さらに好ましくは、０．５〜８ＭＰａ、とりわけ好ましくは、０．５〜５ＭＰａである。
【００６９】
反応温度は、反応性、選択性の観点から、例えば、５０〜２５０℃、好ましくは、５０〜２００℃、さらに好ましくは、７０〜１５０℃であり、水素化反応中に連続的または段階的に、反応温度を上昇させることが好ましい。
【００７０】
反応後、反応液からキシリレンジアミン類を分離する方法は、濾過、蒸留、抽出など、公知の方法が使用できる。
【００７１】
このようなアミノメチル化工程で得られるキシリレンジアミン類において、各アミノメチル基の置換位は、原料成分であるフタル酸類またはその誘導体のオルト体、メタ体、パラ体に対応する。
【００７２】
すなわち、例えば、フタル酸類またはその誘導体として、例えば、イソフタル酸またはその誘導体（メタ体）を用いた場合には、ｍ−キシリレンジアミン（メタ体）が製造され、テレフタル酸またはその誘導体（パラ体）を用いた場合には、ｐ−キシリレンジアミン（パラ体）が製造される。
【００７３】
また、例えば、原料として、イソフタル酸またはその誘導体（メタ）体と、テレフタル酸またはその誘導体（パラ体）とを併用した場合には、得られるキシリレンジアミン類は、上記したｍ−キシリレンジアミンおよびｐ−キシリレンジアミンの混合物である。
【００７４】
本発明のキシリレンジアミン類の製造方法は、設備面、安全面および経済面に優れており、安全に、低コストかつ高収率でキシリレンジアミン類を得ることができる。
【００７５】
そのため、この方法は、キシリレンジアミン類の工業的な製造方法として、好適に用いることができる。
【実施例】
【００７６】
以下、実施例を用いて本発明を更に具体的に説明するが、本発明はこれにより限定されるものではない。なお、シアノ化工程およびアミノメチル化工程の分析はガスクロマトグラフィーで行った。また、金属成分量の分析はＩＣＰ（誘導結合プラズマ）発光分光分析法で行った。
（実施例１）
［シアノ化工程］
攪拌器、ガス導入管、温度計、ガス排気管および脱水装置を装備した４つ口フラスコに、テレフタル酸１４．９ｇ、テレフタル酸ジメチル１７．０ｇ、Ｎ，Ｎ’−ジメチルイミダゾリジノン４．９ｇおよび、酸化スズ（ＩＩ）０．４０ｇを仕込み、２５０ｒｐｍで攪拌しながら２１０℃まで加熱した。
【００７７】
その後、アンモニアガスを７２ｍＬ／ｍｉｎ（１．１モル当量／テレフタル酸＋テレフタル酸ジメチル／ｈｒ）の速度で流通して２８０℃に昇温し、この温度で一定にして反応させた。８時間後、反応を終了し９０℃まで冷却した。
【００７８】
ここに１−ブタノール３１．６ｇを加え攪拌した反応液を熱時濾過し、触媒を除去した。濾液をガスクロマトグラフィーで分析したところ、テレフタル酸の転化率は１００％、テレフタル酸ジメチルの転化率は９９．５％、テレフタロニトリル収率は９０％であった。この濾液から溶媒留去し黄色固体を得た。この固体は純度９５．８％のテレフタロニトリルであった。
【００７９】
また、固体に含まれる金属（スズ）の含有率は、１ｐｐｍ以下であり、これは、テレフタロニトリルに対して、０．９０（１×０．９０）ｐｐｍ以下であった。
［アミノメチル化工程］
攪拌器付き１００ｍＬステンレス製オートクレーブに、シアノ化工程で得られたテレフタロニトリル３．５ｇ（黄色固体として３．６５ｇ）、触媒（川研ファインケミカル社製マンガン含有ラネーコバルト）０．３５ｇ、２８重量％アンモニア水３．９ｍＬ、１−ブタノール７．３ｍＬを仕込み、オートクレーブノズル口より窒素２ＭＰａで３回置換し、常圧状態で４００ｒｐｍ攪拌下に８０℃に加熱した。
【００８０】
８０℃に到達したところで、圧力が０．９５ＭＰａになるように水素の供給を間欠的に開始し、水素吸収がなくなるまで反応した。
【００８１】
反応終了後室温まで冷却し、反応生成液を抜き出し、濾過をして触媒を除去した。
【００８２】
濾液をガスクロマトグラフィーで分析したところ、テレフタロニトリルの転化率は１００％、１，４−キシリレンジアミンの収率は９６％であった。
【００８３】
この反応液を１０ｍｍＨｇで減圧蒸留し、純度９９．５％以上の１，４−キシリレンジアミンを９７％の収率で得た。
（実施例２）
［シアノ化工程］
実施例１において、テレフタル酸の代わりにイソフタル酸、テレフタル酸ジメチルの代わりにイソフタル酸ジメチルを用いた以外は実施例１と同様に反応を実施した。反応後の反応液を実施例１と同様に熱時濾過し、濾液を分析したところ、イソフタル酸の転化率は１００％、イソフタル酸ジメチルの転化率は９９．１％、イソフタロニトリル収率は８８％であった。この濾液から溶媒留去し黄色固体を得た。この固体は純度９４．９％のイソフタロニトリルであった。
【００８４】
また、固体に含まれる金属（スズ）の含有率は、１ｐｐｍ以下であり、これは、イソフタロニトリルに対して、０．９４９（１×０．９４９）ｐｐｍ以下であった
［アミノメチル化工程］
実施例１において、テレフタロニトリル３．５ｇの代わりに上記シアノ化工程で得られたイソフタロニトリル３．５ｇ（黄色固体として３．７ｇ）を用いた以外は実施例１と同様に反応を実施した。
【００８５】
反応終了後室温まで冷却し、反応生成液を抜き出し、濾過をして触媒を除去した。
【００８６】
濾液をガスクロマトグラフィーで分析したところ、イソフタロニトリルの転化率は９９．５％、１，３−キシリレンジアミンの収率は９４％であった。
【００８７】
この反応液を１０ｍｍＨｇで減圧蒸留し、純度９９．５％以上の１，３−キシリレンジアミンを９７％の収率で得た。
【産業上の利用可能性】
【００８８】
本発明により、従来法に比べ安価な原料であるフタル酸類、フタル酸エステル類およびフタル酸アミド類からなる群から選択される少なくとも１種のフタル酸類またはその誘導体を用いて、より工業的に有利にキシリレンジアミン類を得ることができる。
【００８９】
この化合物は、ポリアミド、ポリイミドやポリウレタン、ポリチオウレタン、ポリイソシアネートおよびエポキシ樹脂の硬化剤などの用途において、その高性能化などのために、好適に用いられる。特に、ポリウレタンの塗料、接着剤、シーラントおよびエラストマーやポリチオウレタン系のレンズ用途に好適である。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、キシリレンジアミン類の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、繊維、フィルムなどに用いられるポリアミドの原料として、キシリレンジアミン類が、よく知られている。また、キシリレンジアミン類から誘導されるキシリレンジイソシアネート類は、例えば、塗料、接着剤、プラスチックレンズなどに用いられるポリウレタンの原料として、有用である。
【０００３】
キシリレンジアミン類の製造方法としては、例えば、キシレンをバナジウムなどの金属酸化物触媒を用いてアンモ酸化させ、フタロニトリルを製造し、そのフタロニトリルをニッケル触媒などの存在下において水素化することが、提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−２６６３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献に記載の方法により、キシリレンジアミンを製造する場合には、キシレンを、４２０℃という非常に高い温度でアンモ酸化して、フタロニトリルを製造し、その後、得られたフタロニトリルを、１２ＭＰａという非常に高い圧力で水素化する必要がある（例えば、特許文献１（実施例１）参照。）。
【０００６】
すなわち、特許文献１に記載の方法では、各成分を、高温および高圧において反応させる必要があり、そのため、設備面および安全面における改良が、望まれている。
【０００７】
本発明は、このような不具合に鑑みなされたもので、その目的とするところは、設備面、安全面および経済面に優れるキシリレンジアミン類の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明のキシリレンジアミン類の製造方法は、フタル酸類、フタル酸エステル類およびフタル酸アミド類からなる群から選択される少なくとも１種のフタル酸類またはその誘導体をアンモニアと接触させて、フタロニトリル類を得るシアノ化工程と、前記シアノ化工程により得られたフタロニトリル類を水素と接触させて、キシリレンジアミン類を得るアミノメチル化工程とを備えることを特徴としている。
【０００９】
また、本発明のキシリレンジアミン類の製造方法において、前記シアノ化工程では、金属酸化物を触媒として使用し、得られるフタロニトリル類の金属含有率が３０００ｐｐｍ以下であることが好適である。
【００１０】
また、本発明のキシリレンジアミン類の製造方法においては、前記シアノ化工程では、沸点が１８０℃〜３５０℃の溶媒存在下にアンモニアと接触させることが好適である。
【００１１】
また、本発明のキシリレンジアミン類の製造方法においては、前記シアノ化工程では、フタル酸類またはその誘導体１００重量部に対して３〜２０重量部の溶媒存在下にアンモニアと接触させることが好適である。
【００１２】
また、本発明のキシリレンジアミン類の製造方法においては、前記核シアノ化工程では、使用する溶媒がｏ−ジクロロベンゼン、トリエチレングリコールジメチルエーテル、テトラエチレングリコールジメチルエーテル、Ｎ，Ｎ’−ジメチルイミダゾリジノン、Ｎ，Ｎ’−ジエチルイミダゾリジノン、Ｎ，Ｎ’−ジプロピルイミダゾリジノン、Ｎ，Ｎ’，４−トリメチルイミダゾリジノンおよびＮ，Ｎ’−ジメチルプロピレン尿素から選択されることが好適である。
【００１３】
また、本発明のキシリレンジアミン類の製造方法においては、前記シアノ化工程において接触させるアンモニアの供給速度が０．５モル当量／フタル酸類またはその誘導体／ｈｒより大きいことが好適である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明のキシリレンジアミン類の製造方法は、設備面、安全面および経済面に優れており、安全に、低コストかつ高収率でキシリレンジアミン類を得ることができる。そのため、本発明は、キシリレンジアミン類の工業的な製造方法として、好適に用いることができる。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明のキシリレンジアミン類の製造方法は、フタル酸類、フタル酸エステル類およびフタル酸アミド類からなる群から選択される少なくとも１種のフタル酸類またはその誘導体をアンモニアと接触させて、フタロニトリル類を得るシアノ化工程と、そのシアノ化工程により得られたフタロニトリル類を水素と接触させて、キシリレンジアミン類を得るアミノメチル化工程とを備えている。以下において、それぞれにつき詳細に説明する。
［シアノ化工程］
シアノ化工程では、フタル酸類、フタル酸エステル類およびフタル酸アミド類からなる群から選択される少なくとも１種のフタル酸類またはその誘導体をアンモニアと接触させて、フタロニトリル類を得る。
【００１６】
フタル酸類としては、例えば、フタル酸（オルト体）、イソフタル酸（メタ体）、テレフタル酸（パラ体）などが挙げられる。
【００１７】
これらフタル酸類またはその誘導体は、単独使用または２種類以上併用することができる。
【００１８】
シアノ化工程においては、例えば、特開昭６３−１０７５２号に記載の方法などを採用することができる。
【００１９】
より具体的には、シアノ化工程では、フタル酸類またはその誘導体と、アンモニア供給源となり得る化合物（例えば、アンモニア、尿素、炭酸アンモニウムなど）（以下、アンモニア供給源化合物と略する場合がある。）とを、通常、２００℃以上、３５０℃未満、好ましくは、２３０℃以上、３２０℃未満で加熱することにより、反応させる。
【００２０】
反応温度がこの範囲にあると、反応速度が低下せず、また過度の加熱による分解などが起こりにくいため、有利である。
【００２１】
また、本発明では、好ましくは、このシアノ化工程において、触媒として金属酸化物を用いる。
【００２２】
金属酸化物としては、例えば、シリカ、アルミナ、五酸化リン、酸化スズ、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化鉄、酸化ジルコニウム、酸化コバルトなどが挙げられる。
【００２３】
この中でも、反応後の分離のしやすさから、シリカ、アルミナ、酸化スズ、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化鉄、酸化ジルコニウム、酸化コバルトなどの金属酸化物を用いることが好ましい。
【００２４】
また、この工程では、さらに、金属酸化物と、その他の触媒とを併用することができ、そのような触媒としては、例えば、塩酸、リン酸、硫酸などの鉱酸、例えば、酢酸、プロピオン酸、安息香酸などの有機酸などが挙げられる。
【００２５】
なお、金属酸化物と、その他の触媒とを併用する場合において、それらの配合割合は特に制限されず、目的および用途に応じて適宜設定される。
【００２６】
触媒形態としては、粉末、粒状、ペレット担体に担持された触媒を使用できる。好ましくは、粉末である。
【００２７】
触媒が粉末であるなど、触媒が適度な大きさであると、触媒内部の有効に反応に寄与する部分が多く、反応速度が低下しにくい。
【００２８】
触媒量は、フタル酸類またはその誘導体１００重量部に対して、例えば、０．１〜５０重量部、好ましくは、０．５〜２０重量部である。
【００２９】
また、本反応の原料であるフタル酸類やフタル酸エステル類などは昇華性があり、反応器の排気ガス管や脱水装置など反応器下流装置へのフタル酸またはその誘導体および生成物であるフタロニトリル類が析出するため、反応中に、適宜溶媒を使用することが好ましい。
【００３０】
溶媒としては、本発明の方法の目的を阻害しなければいかなる溶媒でも構わないが、例えば、デカン、ウンデカン、ドデカン、トリデカン、テトラデカン、ペンタデカン、デカリンなどの脂肪族または脂環式炭化水素類、例えば、メシチレン、テトラリン、ブチルベンゼン、ｐ−シメン、ジエチルベンゼン、ジイソプロピルベンゼン、トリエチルベンゼン、シクロヘキシルベンゼン、ジペンチルベンゼン、ドデシルベンゼンなどの芳香族炭化水素類、例えば、ヘキサノール、２−エチルヘキサノール、オクタノール、デカノール、ドデカノール、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコールなどのアルコール類、例えば、ジエチレングリコールジメチルエーテル、トリエチレングリコールジメチルエーテル、テトラエチレングリコールジメチルエーテル、ｏ−ジメトキシベンゼン、エチルフェニルエーテル、ブチルフェニルエーテル、ｏ−ジエトキシベンゼンなどのエーテル類、例えば、ヨードベンゼン、ｏ−ジクロロベンゼン、ｍ−ジクロロベンゼン、１，２，４−トリクロロベンゼン、ｏ−ジブロモベンゼン、ブロモクロロベンゼン、ｏ−クロロトルエン、ｐ−クロロトルエン、ｐ−クロロエチルベンゼン、１−クロロナフタレンなどのハロゲン化芳香族炭化水素類、例えば、ジメチルスルホキシド、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、ヘキサメチルホスホルアミド、Ｎ−メチル−２−ピロリジノン、Ｎ，Ｎ’−ジメチルイミダゾリジノン、Ｎ，Ｎ’−ジエチルイミダゾリジノン、Ｎ，Ｎ’−ジプロピルイミダゾリジノン、Ｎ，Ｎ’，４−トリメチルイミダゾリジノン、Ｎ，Ｎ’−ジメチルプロピレン尿素などの非プロトン性極性溶媒などが挙げられる。これらの溶媒は、単独使用または２種類以上併用することができる。
【００３１】
溶媒として、反応器の排気ガス管や脱水装置など反応器下流装置へのフタル酸またはその誘導体および生成物であるフタロニトリル類の析出をより効率的に抑制する観点から、例えば、ジエチレングリコールジメチルエーテル、トリエチレングリコールジメチルエーテル、テトラエチレングリコールジメチルエーテル、ｏ−ジメトキシベンゼン、エチルフェニルエーテル、ブチルフェニルエーテル、ｏ−ジエトキシベンゼンなどのエーテル類、例えば、ヨードベンゼン、ｏ−ジクロロベンゼン、ｍ−ジクロロベンゼン、１，２，４−トリクロロベンゼン、ｏ−ジブロモベンゼン、ブロモクロロベンゼン、ｏ−クロロトルエン、ｐ−クロロトルエン、ｐ−クロロエチルベンゼン、１−クロロナフタレンなどのハロゲン化芳香族炭化水素類、例えば、ジメチルスルホキシド、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、ヘキサメチルホスホルアミド、Ｎ−メチル−２−ピロリジノン、Ｎ，Ｎ’−ジメチルイミダゾリジノン、Ｎ，Ｎ’−ジエチルイミダゾリジノン、Ｎ，Ｎ’−ジプロピルイミダゾリジノン、Ｎ，Ｎ’，４−トリメチルイミダゾリジノン、Ｎ，Ｎ’−ジメチルプロピレン尿素などの非プロトン性極性溶媒から選ばれることが好ましい。
【００３２】
上記の溶媒の中でも、その沸点が１８０℃〜３５０℃のものが好ましい。沸点が１８０℃より低い溶媒を使用すると、反応器にかかるエネルギー負荷が増大し好ましくない。また、沸点が３５０℃より高い溶媒を使用すると、反応器の排気ガス管や脱水装置など反応器下流装置へのフタル酸またはその誘導体および生成物であるフタロニトリル類の析出を抑制する効果が小さくなるため好ましくない。
【００３３】
これらの観点から、上記溶媒の中でもｏ−ジクロロベンゼン、トリエチレングリコールジメチルエーテル、テトラエチレングリコールジメチルエーテル、Ｎ，Ｎ’−ジメチルイミダゾリジノン、Ｎ，Ｎ’−ジエチルイミダゾリジノン、Ｎ，Ｎ’−ジプロピルイミダゾリジノン、Ｎ，Ｎ’，４−トリメチルイミダゾリジノン、Ｎ，Ｎ’−ジメチルプロピレン尿素から選ばれることがより好ましい。
【００３４】
溶媒の使用量としては、特に制限されないが、通常、反応基質（フタル酸類またはその誘導体を含む。）の１０重量倍以下であり、好ましくは反応基質の１重量倍以下であり、より好ましくはフタル酸類またはその誘導体１００質量部に対して３〜２０重量部である。溶媒量が少ないまたは無溶媒の場合は、反応器の排気ガス管や脱水装置など反応器下流装置へのフタル酸またはその誘導体および生成物であるフタロニトリル類の析出抑制が困難になり、溶媒量が多い場合は、反応器にかかるエネルギー負荷が増大し好ましくない。
【００３５】
反応方式は、懸濁床による回分式、半回分式、連続式、固定床連続式など、特に限定されるものではないが、液相懸濁反応が好ましい。
【００３６】
反応器は耐圧容器が好ましい。
【００３７】
例えば、フタル酸類またはその誘導体、および、必要であれば触媒を、反応器の上部または下部から導入し、加熱によりフタル酸類またはその誘導体を溶解させ、懸濁状態にしたところで、アンモニアなどのアンモニア供給源化合物を、反応器に、間欠的あるいは連続的に供給し、所定温度で反応させる。
【００３８】
アンモニア供給源化合物の供給量としては、反応後のアンモニアの処理あるいは回収を容易にするという観点から、フタル酸類またはその誘導体１モルに対して、例えば、１〜２０モル、好ましくは、２〜２０モルである。
【００３９】
アンモニア供給源化合物の供給速度は特に制限されないが、フタル酸類またはその誘導体１モルに対して１時間当たり０．１モル〜２モルであることが好ましく、０．５モルより大きく２モル以下（すなわち、０．５モル当量／テレフタル酸またはその誘導体／ｈｒより大きく、２モル当量／テレフタル酸またはその誘導体／ｈｒ以下）であることがより好ましい。供給速度がフタル酸類またはその誘導体１モルに対して１時間当たり０．５モルより小さい場合、反応に長時間を要するため好ましくない。また、供給速度がフタル酸類またはその誘導体１モルに対して１時間当たり２モルより大きい場合、未反応のアンモニア供給源化合物が大量となるため、例えば、アンモニア回収再使用する場合にその負荷が大きくなり、経済的に不利である。
【００４０】
また、供給時間は供給速度により適宜選択されるが、例えば、１〜８０時間、好ましくは、２〜５０時間である。
【００４１】
本反応により水が生成するため、水を系外に除去することが、反応速度向上の観点からは好ましい。また、水を系外に除去するために、例えば、反応器に窒素などの不活性ガスを供給することができる。
【００４２】
反応圧力は、加圧、常圧および減圧のいずれでもよく、適宜選択される。
【００４３】
必要であれば、この反応後のフタロニトリル類から、公知の方法、例えば、濾過、吸着、抽出などにより使用した触媒の除去を行い、フタロニトリル類を得ることができる。
【００４４】
このようなシアノ化工程で得られるフタロニトリル類において、各ニトリル基（シアノ基）の置換位は、原料成分であるフタル酸類またはその誘導体のオルト体、メタ体、パラ体に対応する。
【００４５】
すなわち、例えば、フタル酸類またはその誘導体として、例えば、イソフタル酸またはその誘導体（メタ体）を用いた場合には、イソフタロニトリル（メタ体）が製造され、テレフタル酸またはその誘導体（パラ体）を用いた場合には、テレフタロニトリル（パラ体）が製造される。
【００４６】
また、例えば、原料として、イソフタル酸またはその誘導体（メタ）体と、テレフタル酸またはその誘導体（パラ体）とを併用した場合には、得られるフタロニトリル類は、上記したイソフタロニトリルおよびテレフタロニトリルの混合物である。
【００４７】
また、上記シアノ化反応において、金属酸化物を触媒として用いた場合、得られるフタロニトリル類に使用した金属成分が混入する場合がある。この金属含有率（成分量）は、不純物であって、フタロニトリル類に対して、３０００ｐｐｍ以下であることが好ましく、２０００ｐｐｍ以下であることがより好ましく、１５００ｐｐｍ以下であることがさらに好ましい。
【００４８】
金属成分量が３０００ｐｐｍより多くなると、後述するアミノメチル化工程において反応を阻害するため好ましくない。
【００４９】
必要ならば、種々の方法、例えば、反応後の濾過、吸着、抽出などの触媒除去操作を繰り返す方法などにより金属成分量を低減させることが好ましい。
［アミノメチル化工程］
アミノメチル化工程においては、シアノ化工程により得られたフタロニトリル類を水素と接触させて、キシリレンジアミン類を得る。
【００５０】
アミノメチル化工程においては、例えば、特開２００１−１８７７６５号に記載の方法などを採用することができる。
【００５１】
アミノメチル化工程に用いられる水素の品質は、工業的に用いられる水素で十分であり、不活性ガス（例えば、窒素、メタンなど）を含んでいてもよいが、水素濃度は、５０％以上であることが好ましい。
【００５２】
アミノメチル化工程に用いられる水素化触媒は、公知の水素化触媒、例えば、コバルト系触媒、ニッケル系触媒、銅系触媒、貴金属系触媒をいずれも使用することができる。
【００５３】
反応性、選択性の点から、ニッケル、コバルトおよび／またはルテニウムを主成分とする触媒を用いること好ましく、ラネー型触媒あるいはシリカ、アルミナ、シリカアルミナ、珪藻土、活性炭などの多孔性金属酸化物に担持した触媒を用いることがより好ましい。
【００５４】
また、さらにアルミニウム、亜鉛、珪素などの金属を含有していてもよい。
【００５５】
これらの水素化触媒は反応促進剤として、クロム、鉄、コバルト、マンガン、タングステン、モリブデンから選ばれる金属を含有できる。
【００５６】
また、水素化触媒は、完全固体触媒として使用できるが、担持固体触媒、例えば、ニッケル、コバルト、ルテニウムなどが酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化ジルコニウム、マグネシア／アルミナなどに担持されたものを使用することもできる。
【００５７】
触媒形態としては、粉末、粒状、ペレット担体に担持された触媒を使用できる。好ましくは、粉末である。触媒が粉末であるなど、触媒が適度な大きさであると、触媒内部の有効に反応に寄与する部分が多く、反応速度が低下しにくい。
【００５８】
触媒の使用量は、反応性、選択性の点から、フタロニトリル類１００重量部に対して、例えば、０．１〜２０重量部、好ましくは、０．５〜１５重量部である。
【００５９】
反応には適宜溶媒を使用することができる、このような溶媒としては、例えば、水、メタノール、エタノール、１−プロパノール、イソプロパノール、１−ブタノール、２−ブタノール、ｔ−ブタノールなどのアルコール類、１，４−ジオキサンなどの水性溶媒が挙げられる。
【００６０】
反応液中のフタロニトリル類の濃度は、例えば、１〜５０重量％、好ましくは、２〜４０重量％である。
【００６１】
反応液中のフタロニトリル類の濃度がこの範囲であると、反応速度が低下せず、また、反応器内の温度上昇が小さい点で、有利である。
【００６２】
また、本反応はアンモニアの存在下で行うことが好ましい。
【００６３】
このアンモニアは目的とするキシリレンジアミン類の以外の２級アミンや３級アミン、ポリアミンのような副生物の生成を抑制する働き、すなわち、反応選択性を向上させる働きを持つ。
【００６４】
アンモニアの使用量は、上記副生物の生成を抑制し、水素化速度の低下を防止し、かつ反応後のアンモニアの処理あるいは回収を容易にするという観点から、フタロニトリル類１モルに対して、例えば、０．０５〜５モル、好ましくは、０．１〜２．５モルである。
【００６５】
反応方式は、懸濁床による回分式、半回分式、連続式、固定床連続式など、特に限定されるものではないが、液相懸濁反応が好ましい。
【００６６】
反応器は耐圧容器が好ましい。
【００６７】
例えば、フタロニトリル類、触媒、水素および必要であれば溶媒やアンモニアを、反応器の上部または下部から導入し、所定温度で反応させる。
【００６８】
反応圧力は、通常、０．１〜２０ＭＰａ、好ましくは、０．５〜１０ＭＰａ、さらに好ましくは、０．５〜８ＭＰａ、とりわけ好ましくは、０．５〜５ＭＰａである。
【００６９】
反応温度は、反応性、選択性の観点から、例えば、５０〜２５０℃、好ましくは、５０〜２００℃、さらに好ましくは、７０〜１５０℃であり、水素化反応中に連続的または段階的に、反応温度を上昇させることが好ましい。
【００７０】
反応後、反応液からキシリレンジアミン類を分離する方法は、濾過、蒸留、抽出など、公知の方法が使用できる。
【００７１】
このようなアミノメチル化工程で得られるキシリレンジアミン類において、各アミノメチル基の置換位は、原料成分であるフタル酸類またはその誘導体のオルト体、メタ体、パラ体に対応する。
【００７２】
すなわち、例えば、フタル酸類またはその誘導体として、例えば、イソフタル酸またはその誘導体（メタ体）を用いた場合には、ｍ−キシリレンジアミン（メタ体）が製造され、テレフタル酸またはその誘導体（パラ体）を用いた場合には、ｐ−キシリレンジアミン（パラ体）が製造される。
【００７３】
また、例えば、原料として、イソフタル酸またはその誘導体（メタ）体と、テレフタル酸またはその誘導体（パラ体）とを併用した場合には、得られるキシリレンジアミン類は、上記したｍ−キシリレンジアミンおよびｐ−キシリレンジアミンの混合物である。
【００７４】
本発明のキシリレンジアミン類の製造方法は、設備面、安全面および経済面に優れており、安全に、低コストかつ高収率でキシリレンジアミン類を得ることができる。
【００７５】
そのため、この方法は、キシリレンジアミン類の工業的な製造方法として、好適に用いることができる。
【実施例】
【００７６】
以下、実施例を用いて本発明を更に具体的に説明するが、本発明はこれにより限定されるものではない。なお、シアノ化工程およびアミノメチル化工程の分析はガスクロマトグラフィーで行った。また、金属成分量の分析はＩＣＰ（誘導結合プラズマ）発光分光分析法で行った。
（実施例１）
［シアノ化工程］
攪拌器、ガス導入管、温度計、ガス排気管および脱水装置を装備した４つ口フラスコに、テレフタル酸１４．９ｇ、テレフタル酸ジメチル１７．０ｇ、Ｎ，Ｎ’−ジメチルイミダゾリジノン４．９ｇおよび、酸化スズ（ＩＩ）０．４０ｇを仕込み、２５０ｒｐｍで攪拌しながら２１０℃まで加熱した。
【００７７】
その後、アンモニアガスを７２ｍＬ／ｍｉｎ（１．１モル当量／テレフタル酸＋テレフタル酸ジメチル／ｈｒ）の速度で流通して２８０℃に昇温し、この温度で一定にして反応させた。８時間後、反応を終了し９０℃まで冷却した。
【００７８】
ここに１−ブタノール３１．６ｇを加え攪拌した反応液を熱時濾過し、触媒を除去した。濾液をガスクロマトグラフィーで分析したところ、テレフタル酸の転化率は１００％、テレフタル酸ジメチルの転化率は９９．５％、テレフタロニトリル収率は９０％であった。この濾液から溶媒留去し黄色固体を得た。この固体は純度９５．８％のテレフタロニトリルであった。
【００７９】
また、固体に含まれる金属（スズ）の含有率は、１ｐｐｍ以下であり、これは、テレフタロニトリルに対して、０．９０（１×０．９０）ｐｐｍ以下であった。
［アミノメチル化工程］
攪拌器付き１００ｍＬステンレス製オートクレーブに、シアノ化工程で得られたテレフタロニトリル３．５ｇ（黄色固体として３．６５ｇ）、触媒（川研ファインケミカル社製マンガン含有ラネーコバルト）０．３５ｇ、２８重量％アンモニア水３．９ｍＬ、１−ブタノール７．３ｍＬを仕込み、オートクレーブノズル口より窒素２ＭＰａで３回置換し、常圧状態で４００ｒｐｍ攪拌下に８０℃に加熱した。
【００８０】
８０℃に到達したところで、圧力が０．９５ＭＰａになるように水素の供給を間欠的に開始し、水素吸収がなくなるまで反応した。
【００８１】
反応終了後室温まで冷却し、反応生成液を抜き出し、濾過をして触媒を除去した。
【００８２】
濾液をガスクロマトグラフィーで分析したところ、テレフタロニトリルの転化率は１００％、１，４−キシリレンジアミンの収率は９６％であった。
【００８３】
この反応液を１０ｍｍＨｇで減圧蒸留し、純度９９．５％以上の１，４−キシリレンジアミンを９７％の収率で得た。
（実施例２）
［シアノ化工程］
実施例１において、テレフタル酸の代わりにイソフタル酸、テレフタル酸ジメチルの代わりにイソフタル酸ジメチルを用いた以外は実施例１と同様に反応を実施した。反応後の反応液を実施例１と同様に熱時濾過し、濾液を分析したところ、イソフタル酸の転化率は１００％、イソフタル酸ジメチルの転化率は９９．１％、イソフタロニトリル収率は８８％であった。この濾液から溶媒留去し黄色固体を得た。この固体は純度９４．９％のイソフタロニトリルであった。
【００８４】
また、固体に含まれる金属（スズ）の含有率は、１ｐｐｍ以下であり、これは、イソフタロニトリルに対して、０．９４９（１×０．９４９）ｐｐｍ以下であった
［アミノメチル化工程］
実施例１において、テレフタロニトリル３．５ｇの代わりに上記シアノ化工程で得られたイソフタロニトリル３．５ｇ（黄色固体として３．７ｇ）を用いた以外は実施例１と同様に反応を実施した。
【００８５】
反応終了後室温まで冷却し、反応生成液を抜き出し、濾過をして触媒を除去した。
【００８６】
濾液をガスクロマトグラフィーで分析したところ、イソフタロニトリルの転化率は９９．５％、１，３−キシリレンジアミンの収率は９４％であった。
【００８７】
この反応液を１０ｍｍＨｇで減圧蒸留し、純度９９．５％以上の１，３−キシリレンジアミンを９７％の収率で得た。
【産業上の利用可能性】
【００８８】
本発明により、従来法に比べ安価な原料であるフタル酸類、フタル酸エステル類およびフタル酸アミド類からなる群から選択される少なくとも１種のフタル酸類またはその誘導体を用いて、より工業的に有利にキシリレンジアミン類を得ることができる。
【００８９】
この化合物は、ポリアミド、ポリイミドやポリウレタン、ポリチオウレタン、ポリイソシアネートおよびエポキシ樹脂の硬化剤などの用途において、その高性能化などのために、好適に用いられる。特に、ポリウレタンの塗料、接着剤、シーラントおよびエラストマーやポリチオウレタン系のレンズ用途に好適である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フタル酸類、フタル酸エステル類およびフタル酸アミド類からなる群から選択される少なくとも１種のフタル酸類またはその誘導体をアンモニアと接触させて、フタロニトリル類を得るシアノ化工程と、
前記シアノ化工程により得られたフタロニトリル類を水素と接触させて、キシリレンジアミン類を得るアミノメチル化工程と
を備えることを特徴とする、キシリレンジアミン類の製造方法。
【請求項２】
前記シアノ化工程では、金属酸化物を触媒として使用し、得られるフタロニトリル類の金属含有率が３０００ｐｐｍ以下であることを特徴とする、請求項１に記載のキシリレンジアミン類の製造方法。
【請求項３】
前記シアノ化工程では、沸点が１８０℃〜３５０℃の溶媒存在下にフタル酸類またはその誘導体をアンモニアと接触させることを特徴とする、請求項１または２に記載のキシリレンジアミン類の製造方法。
【請求項４】
前記シアノ化工程では、フタル酸類またはその誘導体１００重量部に対して３〜２０重量部の溶媒存在下にアンモニアと接触させることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載のキシリレンジアミン類の製造方法。
【請求項５】
前記シアノ化工程では、使用する溶媒がｏ−ジクロロベンゼン、トリエチレングリコールジメチルエーテル、テトラエチレングリコールジメチルエーテル、Ｎ，Ｎ’−ジメチルイミダゾリジノン、Ｎ，Ｎ’−ジエチルイミダゾリジノン、Ｎ，Ｎ’−ジプロピルイミダゾリジノン、Ｎ，Ｎ’，４−トリメチルイミダゾリジノンおよびＮ，Ｎ’−ジメチルプロピレン尿素から選択されることを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載のキシリレンジアミン類の製造方法。
【請求項６】
前記シアノ化工程では、接触させるアンモニアの供給速度が０．５モル当量／フタル酸類またはその誘導体／ｈｒより大きいことを特徴とする、請求項１〜５のいずれかに記載のキシリレンジアミン類の製造方法
【請求項１】
フタル酸類、フタル酸エステル類およびフタル酸アミド類からなる群から選択される少なくとも１種のフタル酸類またはその誘導体をアンモニアと接触させて、フタロニトリル類を得るシアノ化工程と、
前記シアノ化工程により得られたフタロニトリル類を水素と接触させて、キシリレンジアミン類を得るアミノメチル化工程と
を備えることを特徴とする、キシリレンジアミン類の製造方法。
【請求項２】
前記シアノ化工程では、金属酸化物を触媒として使用し、得られるフタロニトリル類の金属含有率が３０００ｐｐｍ以下であることを特徴とする、請求項１に記載のキシリレンジアミン類の製造方法。
【請求項３】
前記シアノ化工程では、沸点が１８０℃〜３５０℃の溶媒存在下にフタル酸類またはその誘導体をアンモニアと接触させることを特徴とする、請求項１または２に記載のキシリレンジアミン類の製造方法。
【請求項４】
前記シアノ化工程では、フタル酸類またはその誘導体１００重量部に対して３〜２０重量部の溶媒存在下にアンモニアと接触させることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載のキシリレンジアミン類の製造方法。
【請求項５】
前記シアノ化工程では、使用する溶媒がｏ−ジクロロベンゼン、トリエチレングリコールジメチルエーテル、テトラエチレングリコールジメチルエーテル、Ｎ，Ｎ’−ジメチルイミダゾリジノン、Ｎ，Ｎ’−ジエチルイミダゾリジノン、Ｎ，Ｎ’−ジプロピルイミダゾリジノン、Ｎ，Ｎ’，４−トリメチルイミダゾリジノンおよびＮ，Ｎ’−ジメチルプロピレン尿素から選択されることを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載のキシリレンジアミン類の製造方法。
【請求項６】
前記シアノ化工程では、接触させるアンモニアの供給速度が０．５モル当量／フタル酸類またはその誘導体／ｈｒより大きいことを特徴とする、請求項１〜５のいずれかに記載のキシリレンジアミン類の製造方法
【公開番号】特開２０１２−８２１４６（Ｐ２０１２−８２１４６Ａ）
【公開日】平成２４年４月２６日（２０１２．４．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２２７７４３（Ｐ２０１０−２２７７４３）
【出願日】平成２２年１０月７日（２０１０．１０．７）
【出願人】（０００００５８８７）三井化学株式会社 (2,318)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年４月２６日（２０１２．４．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１０月７日（２０１０．１０．７）
【出願人】（０００００５８８７）三井化学株式会社 (2,318)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]