説明

第3級アルコールとアンモニアとを反応させることにより第3級αC原子を有する第1級アミンを製造する方法

触媒としての非微孔質の非ゼオライトアルミノケイ酸塩の存在下に反応を実施し、その際、アルミノケイ酸塩は、0.1〜30の範囲のAl/Siモル比を有することを特徴とする、不均一系触媒の存在下に第3級アルコールとアンモニアとを反応させることにより、第3級αC原子を有する第1級アミンを製造する方法。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、不均一系触媒の存在下に第3級アルコールとアンモニアとを反応させることにより、第3級αC原子を有する第1級アミンを製造する方法に関する。
【0002】
第3級αC原子を有する第1級アミンは、化学的な中間生成物として多種多様に使用されている。たとえば1−アダマンタニルアミンは、1−アダマンチルトリメチルアンモニウムヒドロキシドへと反応させた後に、斜方沸石の熱水合成のためのテンプレートとして使用することができる。さらにたとえばt−ブチルアミンは、N−t−ブチル−2−ベンゾチアジルスルフェンアミドへと反応させた後に、ゴム製造のためのプロセス薬品として使用することができる。
【0003】
本発明による方法のために必要とされる原料である、相応する第3級アルコールは市販されている。たとえばt−ブチルアミンを製造するために必要とされるt−ブタノールは、有利にはイソブテンを含有する炭化水素流から得られる。このために、酸性触媒、有利には65%の硫酸を用いて、工業用C4留分を水と反応させる。さらに、t−ブタノールはプロピレンオキシドを製造する際のカップリング生成物としても生じる。
【0004】
第3級アルコールの反応により、第3級αC原子を有する第1級アミンを製造するための工業的な方法は、リッター反応に基づくものである(Roempp、Lexikon Chemie、第10版、Thieme Verlag、J.Falbe、M.Regilz編、第5巻(1998年)、第3836頁を参照のこと)。この方法では、第3級アルコールを化学量論的な量の硫酸の存在下に青酸と反応させる。引き続き、水酸化ナトリウムで中和し、アミンと並んで硫酸ナトリウムおよびギ酸ナトリウムが副生成物として形成される。t−ブタノールからリッター法によりt−ブチルアミンを製造することは、特にDE−B1−2236040(BASF AG)およびEP−A1−50870(Degussa)に記載されている。
【0005】
リッター化学の明らかな欠点は、窒素源として毒性を有する青酸を使用することと、高い塩の発生量である。従って、窒素源としての青酸をアンモニアによって代用することが目標とされる。アルコールとアンモニアとの反応は原則として3つの方法で行うことができる:
水素を移動することができ、このために遷移金属、たとえばNi、Co、PdまたはPtを含有する触媒を用いた還元アミノ化、
微細孔を有する触媒、たとえばゼオライト、分子ふるいまたは結晶質のアルミノケイ酸塩を用いた形状選択的なアミノ化、
酸性中心を有する触媒、たとえば酸化アルミニウムまたはアルミノケイ酸塩(=混合された酸化アルミニウムおよび酸化ケイ素)を用いた酸性アミノ化。
【0006】
還元アミノ化の方法は、第3級αC原子を有する第1級アミンを製造するためにはあまり適切ではない。というのも、第3級αC原子に基づいて、イミン中間体の形成が不可能だからである。形状選択的なアミノ化のためには、第3級アルコールの反応が記載されている文献が1つ知られているのみである(JP−A−04139156、下記を参照のこと)。酸性アミノ化法は、第3級アルコールとアンモニアとの反応についてはまだ記載されていない。
【0007】
US3,384,667(Mobil Oil Corp.)は、特定の結晶質アルミノケイ酸塩触媒の存在下に、脂肪族アルコールおよび芳香族アルコール、たとえばn−ブタノールおよびフェノール、およびアンモニアからのアミンの製造に関するものである(例を参照のこと)。触媒(ゼオライト)は微孔質であり、5〜10オングストロームの範囲の細孔直径を有している(第2欄、第3〜14行目)。
【0008】
US4,205,012(ICI Ltd.)は、特にメチルアミンを製造する際の触媒としてFU−1−ゼオライトを使用することを記載している。
【0009】
EP−A−180983(Air Products and Chemicals、Inc.)は、特定の脱アルミニウムされたゼオライト、特に脱アルミニウムされたH−モルデナイトを、特にエチルアミンを製造する際の触媒として使用することを教示している。
【0010】
EP−A−324267(UOP)は、非ゼオライトの分子ふるいの使用下での、アルコールからのアルキルアミンの製造、特にメタノールからのモノメチルアミンの選択的な製造に関する(第2頁、第9〜10行目)。非ゼオライトの分子ふるいは、この場合、正確には少なくとも元素のAl、SiおよびPを含有する結晶質の構造として特徴付けられる(第4頁、第55〜57行目)。多くの構造は微孔質であることが明記されている(たとえば第8頁、第12〜14行目、第9頁、第43〜44行目、第11頁、第46〜47行目、第20頁、第37〜38行目)。
【0011】
第3級αC原子を有する第1級アミンを、相応するアルコールから製造する方法は、JP−A−04139156(三井東圧化学株式会社)に記載されている。ここには、特定の結晶質シリコアルミノリン酸塩触媒の使用が教示されている。触媒は微孔質である。
【0012】
従来技術に記載されている微孔質および結晶質の触媒の欠点は、これらの触媒の製造は通常、高価でコスト高であることである。というのも、所望の構造を熱水合成の過程で得るために、有機テンプレート分子を使用しなくてはならず、該テンプレートを結晶化の後で燃焼させて材料から除去しなくてはならないからである。
【0013】
本発明の根底には、従来技術の1もしくは複数の欠点を克服し、第3級αC原子を有する第1級アミンの改善された経済的な製造方法を見出すという課題が存在していた。
【0014】
これに応じて、不均一系触媒の存在下に第3級アルコールとアンモニアとを反応させることにより、第3級αC原子を有する第1級アミンを製造する方法において、反応を、触媒としての非微孔質の非ゼオライトアルミノケイ酸塩の存在下に実施し、その際、アルミノケイ酸塩は、0.1〜30の範囲のAl/Siモル比を有することを特徴とする、第3級αC原子を有する第1級アミンを製造する方法が判明した。
【0015】
本発明による方法は特に、式RR′R″C−OHの第3級アルコールの反応により、式RR′R″C−NH2の、第3級αC原子を有する第1級アミン[式中、R、R′およびR″は、それぞれ少なくとも1個の炭素原子を有する有機基を表す]を製造するために適切である。
【0016】
【化1】

【0017】
とりわけ有利には、本発明による方法により、2−メチル−2−プロパノールからt−ブチルアミンを、1−アダマンタノールから1−アダマンチルアミンを、および2−メチル−2−ブタノールから、2−メチル−2−ブチルアミンを製造する。
【0018】
本発明による方法で使用される触媒は、非微孔質の非ゼオライトの触媒である。触媒は非晶質(=非結晶質)である。
【0019】
「非微孔質」という概念は本願では、触媒が、0.8nmより小さい、有利には1.2nmより小さい、特に有利には1.5nmより小さい、およびとりわけ有利には2.0nmより小さい直径を有する細孔を有していないことであると定義される。
【0020】
非微孔質のアルミノケイ酸塩触媒は、たとえば大工業的な設備ではメチルアミンを製造するために使用される。
【0021】
本発明によれば、非微孔質のアルミノケイ酸塩触媒は有利には、たとえば一般式RR′R″C−NH2の第3級αC原子を有する第1級アミンを、相応する第3級アルコールから製造するための酸性アミノ化のために使用することができる。これらは形状選択的な(ゼオライトの)アミノ化触媒に対して、製造コストにおける利点を有している。意外にも本発明による方法によって、極めて高い選択性で方法生成物が得られる。後の生成物、たとえば第2級アミンまたは2つの出発アルコールが縮合することによって生じる副生成物、たとえばエーテルは、極めて少量形成されるにすぎない。
【0022】
基R、R′およびR″は、それぞれが少なくとも1個の炭素原子を有する有機基を表す。有利にはR、R′およびR″は、相互に無関係に、それぞれ1〜16個の炭素原子を有する、有利にはそれぞれ1〜6個の炭素原子を有する線状または分枝鎖状のアルキル基を表すか、またはそれぞれ5〜7個の炭素原子を有するシクロアルキル基を表す。基RおよびR′および/またはR″は、C原子からなる5〜12員の、有利には6員の環になっていてもよい。
【0023】
基R、R′およびR″の例は(相互に無関係に)、メチル、エチル、n−プロピル、イソ−プロピル、n−ブチル、イソ−ブチル、n−ペンチル、n−ヘキシル、n−ヘプチル、n−オクチル、n−ノニル、n−デシル、シクロペンチル、シクロヘキシルである。
【0024】
本発明による方法は以下のとおりに実施することができる。
【0025】
アミンの製造は、高圧および高温で、非晶質シリカアルミナ触媒(酸化アルミニウムと酸化ケイ素との混合形)を用いて、アンモニアを相応する第3級アルコールと反応させることにより行う。選択的に供給混合物は、水および/または製造すべきアミンを含有していてもよい。
【0026】
本発明による方法による酸性アミノ化のために、連続的に貫流される固定床反応器システムが有利である。適切な反応器はたとえば管型反応器、管束反応器、ホルデン(Horden)反応器(棚形反応器)、コイル型反応器またはらせん形反応器である。第3級アルコールからアミンへの反応は発熱反応である。温度制御は、通常どおり、熱交換器によって実施することができる。熱交換器は反応器中(内部)に設置されているか、または反応器の外(外部)に設置されていてよい。有利には反応は断熱反応器システム中で実施される。
【0027】
触媒を連続的に貫流される固定床反応器システム中で使用するためには、有利には触媒を成形体として使用する。成形体の形状寸法は、反応器中の圧力損失ができる限り小さいように選択する。
【0028】
反応器中での滞留時間は、不均一系触媒において熱力学的な平衡状態がほぼ達成されるように調整する。これは一般に、0.1〜2.0kg(第3級アルコール)・kg(触媒)-1・h-1の範囲、特に0.2〜1.5kg(第3級アルコール)・kg(触媒)-1・h-1の範囲、とりわけ有利には0.4〜1.0kg(第3級アルコール)・kg(触媒)-1・h-1の範囲の触媒負荷につながる。
【0029】
供給流混合物中での第3級アルコールに対するアンモニアのモル比は、有利には0.6〜12の範囲、特に0.8〜4.0の範囲、特に有利には1〜3の範囲、とりわけ有利には1.1〜2.5の範囲である。
【0030】
反応は有利には220〜500℃の範囲の温度、特に230〜300℃、たとえば250〜290℃で実施する。1つのプロセス変法では、反応を特に有利に300〜475℃の範囲の温度で、とりわけ有利には325〜450℃で実施する。
【0031】
別の有利な実施態様では、反応を恒温条件下で実施する。
【0032】
反応の絶対圧は、5〜400バールの範囲、特に有利には10〜250バールの範囲、およびとりわけ有利には20〜100バールの範囲である。
【0033】
アルコールの反応率は有利には>10%、特に有利には20%〜99.9%、特に30%〜99%である。
【0034】
方法生成物として第3級αC原子を有する第1級アミンを形成するための反応の選択率は、(反応されるアルコールに対して)、特に>90%、特に有利には>95%である。
【0035】
未反応のアンモニアおよび/またはアルコールは、アミンを分離した後に返送し、改めて触媒に通過させることができる。この返送流は、水および/またはアミンを、有利には10質量%未満、好ましくは5質量%未満の少ない量で含有していてもよい。
【0036】
本発明による方法にとって適切な非晶質シリカ・アルミナ触媒、つまり、非微孔質の非ゼオライトアルミノケイ酸塩(この場合、アルミノケイ酸塩は、0.1〜30の範囲のAl/Siモル比を有する)は、たとえば、メチルアミンの製造に関する以下の刊行物に記載されている触媒から選択することができる:
WO−A−2007/036478(BASF AG)は、アルミノケイ酸塩および酸化アルミニウムを含有する成形体を記載しており、この場合、成形体は10〜30の範囲のAl/Siモル比を有しており、1nmより大の直径を有する細孔に関しては少なくとも二頂の細孔分布を有しており、その際、成形体の、10nmより大の直径を有する細孔の体積は、成形体の全細孔体積の少なくとも40%に相当する。
【0037】
US1,875,747(Martin等)は、アルミノケイ酸触媒を開示している。このアルミノケイ酸塩は合成された固体として、またはアルミナの形で使用することができる。
【0038】
EP−A−64380(DuPont)は、アルミノケイ酸塩をナトリウム、カリウム、リチウム、バリウムまたはストロンチウムの水酸化物塩により処理することにより得られる触媒を記載しており、その際、Na、K、Li、BaまたはSrの割合は、0.1〜6質量%である。
【0039】
DD−A−149213(VEB Leuna)には、活性酸化アルミニウムを含有する、脱水作用を有する触媒が開示されており、この場合、カオリンおよび擬ベーマイトをベースとして製造された触媒が記載されているが、これは酸化アルミニウム以外に、12〜18質量%の二酸化ケイ素を含有しており、その全細孔体積は0.5ml/gより大きく、その際、4nmより小さい直径を有する細孔の割合は、少なくとも30%であり、かつ15nmより大きい直径を有する細孔は最大で10%であり、かつその粒径もしくは壁厚は4mmより小である。12〜18%のSiO2の割合は、5.4〜8.6のAl/Siモル比に相当する。
【0040】
EP−A−62428(=US4,370,503)(DuPont)には、アルミナ88〜99質量%と、シリカ1〜13質量%とからなる触媒が記載されている。シリカとアルミナの質量分布は、7.9〜116.7のAl/Siモル比に相当する。触媒は通常、3〜13mmの直径および/または長さを有するタブレットとして存在している。タブレットの細孔体積は、0.2〜0.8ml/gであり、BET表面積は100〜250m2/gである。
【0041】
DD−A−108275(Becker等)には、酸化アルミニウムおよび/またはアルミノケイ酸塩からなる触媒が記載されており、この場合、触媒は中空ストランドの形で使用され、その全直径は3〜10mmであり、かつその中空直径は1〜5mmであり、全細孔体積は、100Åより大きい直径を有する細孔が少なくとも30%であり、表面積は少なくとも130m2/gであり、かつ酸性度は、最大で2.0×10-5モルNH3/gである。
【0042】
DE−A−1543731(Leonard)には、シリカゲルベースからなる触媒であって、その上に活性酸化アルミニウムおよび痕跡量の金属塩媒介剤が施与されている触媒が教示されており、該触媒は使用前に1〜50気圧の水蒸気で処理することにより部分的に失活される。該触媒は通常、12〜13質量%のAl23を含有している。蒸気処理により触媒の全表面積は、90±20m2/gに低減され、かつ細孔体積は、0.34±0.10ml/gであり、かつ細孔直径は74±10Åに調整される。
【0043】
特に技術的に重要であり、従って有利であるのは、長い耐用時間を有する触媒である。これは本発明による方法で使用される触媒の場合、一方では、原料の活性化は、酸性中心を有する錯体形成により可能であるが、しかし該錯体は、コークスおよび/またはコークス前駆体が形成されるか、もしくは活性中心が失活するほど安定してはいないように、酸性度を調整することによって達成される。他方、多孔度は、所定の反応条件下で原料および生成物の十分な、活性中心からおよび活性中心への拡散、ならびに反応媒体から触媒の細孔へ、および細孔からの拡散が可能であるように調整される。このような触媒はたとえばWO−A−2007/036478(BASF AG、上記を参照のこと)に記載されている。
【0044】
適切な触媒の製造は、有利には、以下の工程により特徴付けられる方法によって行われる:
(I)SiO2源、Al23源および結合剤を含有する混合物の製造、
(II)該混合物の混合および圧縮、
(III)圧縮された混合物の成形による成形体の製造、
(IV)成形体のか焼。
【0045】
工程(I)による混合物の製造のために、有利には粘土を使用し、かつ特に有利にはカオリンの群からの層状ケイ酸塩(Ullman’s Encyclopedia of Industrial Chemistry、第6版、2000年電子版、第2章、およびLehrbuch der Anorganischen Chemie、91〜100版、1985年、第771〜776頁を参照のこと)を使用することができる。とりわけ有利にはカオリナイトを使用する。
【0046】
工程(I)のための結合剤として、有利には最終的なか焼工程で少なくとも80%がγ−Al23に変換されるアルミニウム化合物を使用する。これには水酸化アルミニウムおよび/または酸化アルミニウム/水酸化アルミニウムが含まれる。水酸化アルミニウムとして、合成Al(OH)3または天然の水礬土[γ−Al(OH)3]を使用することができる。酸化アルミニウム/水酸化アルミニウム[γ−Al(O)OH]として、有利にはベーマイトおよび/または擬ベーマイトを使用する。有利な実施態様では、水酸化アルミニウムおよび/または酸化アルミニウム/水酸化アルミニウムおよびγ−Al23からなる混合物を前駆物質として使用する。
【0047】
触媒を製造するために天然由来の鉱物を使用する場合、これらはケイ素および/またはアルミニウム以外に、チタン、鉄、ナトリウムおよび/またはカリウムといった元素を痕跡量で含有しうる。これらの元素の割合は有利にはチタンに関して0.1〜1.0質量%であり、鉄に関して0.1〜1.0質量%であり、カリウムに関して0.1〜5.0質量%であり、かつナトリウムに関して0.1〜5.0質量%である。
【0048】
工程(II)による混合物の均質化は、有利には混練機、ミルまたは押出機中で、たとえば10〜180分の範囲の時間にわたって行う。比較的小さい規模では、混合物は有利には混練される。工業的な、比較的大きな規模では、均質化は有利にはミルにより行う。均質化の際に、有利には約10℃〜100℃の範囲の温度で、および標準圧力もしくは僅かな過圧で作業する。前成形可能な塑性材料が生じるまで均質化を行う。
【0049】
工程(III)による成形は、有利には押出成形、錠剤化、ブリケット化またはペレット化により行う。本発明による方法のために製造される成形体の形状は任意で選択することができる。特に球形、楕円形、ストランドまたはタブレットが特に可能である。
【0050】
有利であるのは0.5〜20mmの範囲の、好ましくは1〜10mmの範囲の直径を有する円筒形の成形体であり、この場合、長さ対直径の比率は特に0.5〜20の範囲、有利には1〜10の範囲、特に有利には1.5〜5の範囲である。
【0051】
特に有利には本発明の範囲では、工程IIにより得られた混合物の押出成形によって成形を行う。
【0052】
工程(IV)によるか焼は、有利には350〜750℃の範囲、特に450〜700℃の範囲の温度で実施する。
【0053】
か焼はそのつどの適切なガス雰囲気下で行うことができ、その際、空気および/またはリーン空気が有利である。
【0054】
さらに、か焼は有利にはマッフル炉、回転管炉および/またはベルト式か焼炉中で実施し、その際、か焼時間は有利には1時間以上であり、たとえば1〜24時間の範囲、または3〜12時間の範囲である。従って本発明による方法の範囲では、たとえば成形体を1回、2回、またはそれ以上、そのつど少なくとも1時間、たとえば3〜12時間の範囲でか焼することが可能であり、その際、か焼工程の間の温度は、一定であるか、または連続的に、もしくは不連続的に変更することができる。2回もしくはそれ以上か焼する場合、か焼温度はそれぞれの工程において異なっていても、同じであってもよい。
【0055】
か焼工程の後に、か焼された材料をたとえば粉砕することができる。その際、有利には0.1〜5mmの範囲、特に0.5〜2mmの範囲の粒径を有する顆粒または砕片が得られる。
【0056】
得られた成形体は、有利に2〜200N(ニュートン)の範囲、特に有利には5〜150Nの範囲、および特に有利には少なくとも10Nの硬度を有しており、たとえば硬度は10〜100Nの範囲である。
【0057】
上記の硬度は、本発明の範囲ではZwick社の、BZ2.5/TS1Sタイプの装置により0.5Nの初期力(Vorkraft)、10mm/分の初期力往復速度で、および1.6mm/分のその後の試験速度で測定した。装置は、固定された回転板と、組み込まれた、厚さ0.3mmの刃を有する自由に移動可能なピストンを有する。刃を有する、移動可能なピストンは、力を記録するためのロードセルと結合されており、かつ測定の間、試験すべき触媒成形体がその上に存在する、固定された回転板に対して移動する。試験装置はコンピューターで制御され、コンピューターによって測定結果は記録され、かつ評価される。得られた値は、そのつど少なくとも10の触媒成形体の測定からの平均値である。
【0058】
触媒は有利には0.1〜30、好ましくは1〜25、特に有利には2〜20の範囲のAl/Siモル比を有する。成形体中のAl/Siモル比の記載は、AlおよびSiの全含有率に対する。
【0059】
DIN66131(BET)により測定した触媒の比表面積は、有利には少なくとも50m2/gおよび特に有利には少なくとも100m2/gである。たとえば比表面積は100〜250m2/gの範囲、および特に120〜200m2/gの範囲である。
【0060】
DIN66134(Hg多孔度測定法)により測定される触媒の細孔体積は、有利には少なくとも0.4ml/g、特に有利には少なくとも0.6ml/gである。
【0061】
細孔体積はたとえば0.4〜1.5ml/gの範囲であり、特に0.6〜1.0ml/gの範囲である。
【0062】
触媒は、有利な実施態様では痕跡量のチタン、鉄、ナトリウムおよび/またはカリウムを、それぞれイオンの形で含有している。これらの元素の割合は、それぞれ成形体の質量に対して、チタンに関しては0.01質量%以上〜0.35質量%以下、有利には0.05質量%以上〜0.15質量%以下の範囲、鉄に関しては0.01質量%以上〜0.35質量%以下、有利には0.02質量%以上〜0.10質量%以下の範囲、カリウムに関しては0.01質量%以上〜1.75質量%以下、有利には0.10質量%以上〜0.70質量%以下の範囲、およびナトリウムに関しては0.01質量%以上〜1.75質量%以下、有利には0.10質量%以上〜0.70質量%以下の範囲である。
【0063】
特に有利には触媒は、それぞれの酸化段階のリンを含有していない。
【0064】
触媒の再生
本発明による方法のもう1つの実施態様では、触媒は使用後に、その形状とは無関係に、たとえば活性および/または選択率が低下した後に、失活の原因となっている堆積物を適切に燃焼させる(たとえば350〜650℃の範囲の温度で)ことにより再生を行う方法により再生される。その際、有利には正確に規定された量の酸素または酸素を供給する物質を含有する不活性ガス雰囲気下で作業する。このような再生法は、特にWO−A−98/55228およびDE−A1−19723949に、および特にメチルアミンを製造するための触媒に関してはJP−08157428およびEP−A−0118193に記載されている。
【0065】
再生後に、触媒の活性および/または選択率は、再生直前の状態と比較して、高くなっている。
【0066】
再生すべき、本発明による方法で使用される触媒は、反応装置(反応器)中で、または外部の炉中で、酸素0.1〜約20体積割合を供給する物質、有利には酸素0.1〜20体積割合を含有する雰囲気中で、350℃〜800℃、有利には400℃〜650℃および特に425℃〜500℃の範囲の温度に加熱する。その際、加熱は有利には0.1℃/分〜20℃/分、有利には0.3℃/分〜15℃/分、および特に0.5℃/分〜10℃/分の加熱速度で実施する。加熱は有利には不活性雰囲気下で実施する。
【0067】
再生の間、触媒は存在する、たいていは有機質の堆積物が分解し始める温度まで加熱し、他方、同時に温度は酸素含有率により制御され、従って触媒構造または反応器の損傷につながるほど上昇することはない。相応する酸素含有率および相応する加熱性能を調整することにより温度を徐々に高めるか、もしくは低い温度で滞留させることは、再生すべき触媒の有機堆積物が多い場合には、触媒の局所的な過熱を回避するために重要な工程である。酸素を含有する再生ガスのガス負荷率はGHSV(=gas hourly space velocity)と記載され、これは有利には触媒1リットルおよび1時間あたり50標準リットル(=Nl/l(触媒)h)を越え、さらに有利には100Nl/l(触媒)hより大であり、かつ特に有利には150〜1000Nl/l(触媒)hの範囲である(Nl=標準リットル=標準条件で計算される体積)。
【0068】
気体流中の酸素または酸素を供給する物質の量を上昇させるにもかかわらず、反応器出口の排ガス流の温度が反応器入口の温度に低下すると、および/または反応搬出物中の酸素の濃度が、入口値に上昇すると、有機堆積物の燃焼は終了している。処理の時間は有利にはそのつど1〜72時間、好ましくは約2〜約48時間であり、とりわけ約3〜約24時間である。
【0069】
こうして再生された触媒のその後の冷却は、有利には、冷却が早すぎないように実施する。というのもさもないと、触媒の機械的強度は否定的な影響を受けうるからである。冷却は有利には不活性雰囲気下で実施する。
【0070】
触媒を、上記のとおりにか焼することによって再生を実施した後に、原料の不純物によって場合により残留する、触媒の無機堆積物(アルカリ痕跡等)を除去するために、水および/または希釈酸、たとえば塩酸による洗浄に供することが必要な場合がある。引き続き触媒を改めて乾燥させ、かつ/または改めてか焼することができる。
【0071】
本発明による方法のもう1つの実施態様では、少なくとも部分的に失活した触媒を、再生手順によって加熱する前に、反応器中で、または外部の反応器中で溶剤を用いて洗浄して、なお付着している有価生成物を除去する。その際、この洗浄は、そのつど触媒に付着している有価生成物は触媒から除去することができる一方で、温度および圧力は、有機堆積物の大部分が同様に除去されることがないように選択して実施する。有利にはこの場合、触媒を、適切な溶剤で洗浄するのみである。従ってこの洗浄工程にとっては、そのつどの反応生成物がその中で良好に溶解する全ての溶剤が適切である。溶剤の使用量ならびに洗浄工程の時間は重要ではない。洗浄工程は複数回繰り返し、かつ高めた温度で実施することができる。溶剤としてCO2を使用する場合、超臨界圧力が有利であり、それ以外では洗浄工程は標準圧力下で、または高めた、もしくは超臨界圧力で行うことができる。洗浄工程が終了した後で、触媒を一般には乾燥させる。乾燥工程は一般に重要ではないが、細孔中の溶剤の急激な気化を回避するために、乾燥温度が洗浄のための使用される溶剤の沸点を著しく超えるべきではない。というのも、これは触媒の損傷につながりうるからである。
【0072】
製造法の有利な実施態様は、連続的に実施される第1級アミンの合成のための本発明による方法が、本発明により使用される触媒の再生の際に中断する必要がないことであり、これにより方法処理量が上昇される。これは少なくとも2つの並列接続され、交互に運転することができる反応器を使用することにより達成することができる。
【0073】
触媒の再生は、並列接続された反応器の少なくとも1の反応器が、それぞれの反応段階から遮断されて、この反応器中に含有されている触媒が再生され、その際、連続的な方法の過程で、それぞれの段階において常に少なくとも1の反応器が、原料の反応のために利用されるように実施することができる。
【0074】
実施例
以下の反応のために、Al/Siのモル比=25を有し、さらにFe0.04質量%、K0.32質量%およびTi0.09質量%を含有する、非晶質シリカ・アルミナ触媒を、1.0〜1.6mmの砕片の形で使用する。水銀多孔度測定法(DIN66134)により、0.56ml/gの細孔体積および0.01μmの平均細孔直径が測定された。BET表面積(DIN66131)は、210m2/gであった。
【0075】
1)
反応は攪拌式オートクレーブ中で行い、その際、アルコールおよび触媒を装入し、かつ引き続きアンモニアを圧入した。反応混合物を固有圧力下で、所望の温度まで加熱し、12時間の反応時間の後で冷却し、かつ大気圧に放圧した。オートクレーブの内容物を、メタノール中にとり、ガスクロマトグラフィーで分析した。搬出物の組成の記載は、FID面積%で行っている。
【0076】
【表1】

【0077】
2)
管型反応器(内径6mm)中で、恒温条件下に、240〜290℃の温度および35〜100バールの圧力で、3〜10:1のモル比のアンモニアおよびt−BuOHからなる混合物を反応させた。
【0078】
正確な反応条件、達成されたt−BuOH反応率およびt−ブチルアミン選択率は、以下の表にまとめられている。
【0079】
【表2】

【0080】
この結果から、t−BuOHを通過させることにより、ゼオライト触媒を用いたイソ−ブテン/NH3反応の場合よりも高い反応率となることが明らかである。さらに、高圧装置は不要である。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
不均一系触媒の存在下に第3級アルコールとアンモニアとを反応させることにより、第3級αC原子を有する第1級アミンを製造する方法において、反応を、触媒としての非微孔質の非ゼオライトアルミノケイ酸塩の存在下に実施し、その際、アルミノケイ酸塩は、0.1〜30の範囲のAl/Siモル比を有することを特徴とする、第3級αC原子を有する第1級アミンを製造する方法。
【請求項2】
式RR′R″C−OHの第3級アルコールの反応により、式RR′R″C−NH2の第1級アミン[式中、R、R′およびR″は、それぞれ少なくとも1個の炭素原子を有する有機基を表す]を製造する、請求項1記載の方法。
【請求項3】
第3級アルコールとして、2−メチル−2−プロパノール、2−メチル−2−ブタノールまたは1−アダマンタノールを使用することを特徴とする、請求項1または2記載の方法。
【請求項4】
触媒が、1〜25の範囲のAl/Siモル比を有することを特徴とする、請求項1から3までのいずれか1項記載の方法。
【請求項5】
触媒の細孔の体積が、0.3ml/gより大であることを特徴とする、請求項1から4までのいずれか1項記載の方法。
【請求項6】
触媒の細孔の体積が、0.4〜1.5ml/gの範囲であることを特徴とする、請求項1から4までのいずれか1項記載の方法。
【請求項7】
触媒が、50m2/g以上のBET表面積を有することを特徴とする、請求項1から6までのいずれか1項記載の方法。
【請求項8】
触媒が、100〜250m2/gの範囲のBET表面積を有することを特徴とする、請求項1から6までのいずれか1項記載の方法。
【請求項9】
触媒が、アルミニウムおよびケイ素以外に、触媒の全質量に対してそれぞれ、ナトリウムを0.01〜1.75質量%、カリウムを0.01〜1.75質量%、チタンを0.01〜0.35質量%、および/または鉄を0.01〜0.35質量%の範囲で、それぞれイオンの形で含有していることを特徴とする、請求項1から8までのいずれか1項記載の方法。
【請求項10】
触媒がリンを含有していないことを特徴とする、請求項1から9までのいずれか1項記載の方法。
【請求項11】
触媒を、0.5以上の長さ対直径比を有する成形体として使用することを特徴とする、請求項1から10までのいずれか1項記載の方法。
【請求項12】
触媒を、10ニュートン(N)以上の切削硬さを有する成形体として使用することを特徴とする、請求項1から11までのいずれか1項記載の方法。
【請求項13】
触媒を製造するために、ケイ素源としてカオリンを使用することを特徴とする、請求項1から12までのいずれか1項記載の方法。
【請求項14】
酸化アルミニウムが触媒中で、γ−Al23として存在していることを特徴とする、請求項1から13までのいずれか1項記載の方法。
【請求項15】
触媒中のγ−Al23のための前駆体として、水酸化アルミニウムおよび/または酸化アルミニウム/水酸化アルミニウム(ベーマイトまたは擬ベーマイト)を使用することを特徴とする、請求項1から14までのいずれか1項記載の方法。
【請求項16】
触媒の製造が、押出成形工程または錠剤化工程を含むことを特徴とする、請求項1から15までのいずれか1項記載の方法。
【請求項17】
触媒の製造が、か焼工程を含むことを特徴とする、請求項1から16までのいずれか1項記載の方法。
【請求項18】
か焼工程を、350〜750℃の範囲の温度および1〜24時間の範囲の時間で実施することを特徴とする、請求項1から17までのいずれか1項記載の方法。
【請求項19】
原料のアンモニアおよび第3級アルコールを、0.6〜12の範囲のアンモニア対第3級アルコールのモル比で使用することを特徴とする、請求項1から18までのいずれか1項記載の方法。
【請求項20】
原料のアンモニアおよび第3級アルコールを、1〜3の範囲のアンモニア対第3級アルコールのモル比で使用することを特徴とする、請求項1から18までのいずれか1項記載の方法。
【請求項21】
反応を、220〜500℃の範囲の温度で実施することを特徴とする、請求項1から20までのいずれか1項記載の方法。
【請求項22】
反応を、5〜400バールの範囲の絶対圧力で実施することを特徴とする、請求項1から21までのいずれか1項記載の方法。
【請求項23】
反応を、10〜250バールの範囲の絶対圧力で実施することを特徴とする、請求項1から21までのいずれか1項記載の方法。
【請求項24】
触媒負荷が、0.1〜2.0kg(第3級アルコール)・kg(触媒)-1・h-1の範囲であることを特徴とする、請求項1から23までのいずれか1項記載の方法。
【請求項25】
使用した触媒の再生を、失活の原因となっている堆積物の適切な燃焼により行うことを特徴とする、請求項1から24までのいずれか1項記載の方法。

【公表番号】特表2011−501759(P2011−501759A)
【公表日】平成23年1月13日(2011.1.13)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2010−530399(P2010−530399)
【出願日】平成20年10月14日(2008.10.14)
【国際出願番号】PCT/EP2008/063787
【国際公開番号】WO2009/053275
【国際公開日】平成21年4月30日(2009.4.30)
【出願人】(508020155)ビーエーエスエフ ソシエタス・ヨーロピア (2,842)
【氏名又は名称原語表記】BASF SE
【住所又は居所原語表記】D−67056 Ludwigshafen, Germany
【Fターム(参考)】