DE102014112363B4 - Verfahren zur herstellung eines strukturdirigierenden mittels - Google Patents

Verfahren zur herstellung eines strukturdirigierenden mittels Download PDF

Info

Publication number
DE102014112363B4
DE102014112363B4 DE102014112363.8A DE102014112363A DE102014112363B4 DE 102014112363 B4 DE102014112363 B4 DE 102014112363B4 DE 102014112363 A DE102014112363 A DE 102014112363A DE 102014112363 B4 DE102014112363 B4 DE 102014112363B4
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
dimethyl
adamantyltrimethylammonium
methylcarbonate
adamantylamine
dimethylpiperidinium
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
DE102014112363.8A
Other languages
English (en)
Other versions
DE102014112363A1 (de
Inventor
Richard Charles BRYAN
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Johnson Matthey PLC
Original Assignee
Johnson Matthey PLC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Johnson Matthey PLC filed Critical Johnson Matthey PLC
Publication of DE102014112363A1 publication Critical patent/DE102014112363A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE102014112363B4 publication Critical patent/DE102014112363B4/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C209/00—Preparation of compounds containing amino groups bound to a carbon skeleton
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C68/00—Preparation of esters of carbonic or haloformic acids
    • C07C68/06—Preparation of esters of carbonic or haloformic acids from organic carbonates
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C209/00—Preparation of compounds containing amino groups bound to a carbon skeleton
    • C07C209/04—Preparation of compounds containing amino groups bound to a carbon skeleton by substitution of functional groups by amino groups
    • C07C209/22—Preparation of compounds containing amino groups bound to a carbon skeleton by substitution of functional groups by amino groups by substitution of other functional groups
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C211/00—Compounds containing amino groups bound to a carbon skeleton
    • C07C211/62—Quaternary ammonium compounds
    • C07C211/63—Quaternary ammonium compounds having quaternised nitrogen atoms bound to acyclic carbon atoms
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B39/00—Compounds having molecular sieve and base-exchange properties, e.g. crystalline zeolites; Their preparation; After-treatment, e.g. ion-exchange or dealumination
    • C01B39/02—Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof; Direct preparation thereof; Preparation thereof starting from a reaction mixture containing a crystalline zeolite of another type, or from preformed reactants; After-treatment thereof
    • C01B39/04—Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof; Direct preparation thereof; Preparation thereof starting from a reaction mixture containing a crystalline zeolite of another type, or from preformed reactants; After-treatment thereof using at least one organic template directing agent, e.g. an ionic quaternary ammonium compound or an aminated compound
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C209/00—Preparation of compounds containing amino groups bound to a carbon skeleton
    • C07C209/04—Preparation of compounds containing amino groups bound to a carbon skeleton by substitution of functional groups by amino groups
    • C07C209/14—Preparation of compounds containing amino groups bound to a carbon skeleton by substitution of functional groups by amino groups by substitution of hydroxy groups or of etherified or esterified hydroxy groups
    • C07C209/16—Preparation of compounds containing amino groups bound to a carbon skeleton by substitution of functional groups by amino groups by substitution of hydroxy groups or of etherified or esterified hydroxy groups with formation of amino groups bound to acyclic carbon atoms or to carbon atoms of rings other than six-membered aromatic rings
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C209/00—Preparation of compounds containing amino groups bound to a carbon skeleton
    • C07C209/68—Preparation of compounds containing amino groups bound to a carbon skeleton from amines, by reactions not involving amino groups, e.g. reduction of unsaturated amines, aromatisation, or substitution of the carbon skeleton
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C211/00—Compounds containing amino groups bound to a carbon skeleton
    • C07C211/62—Quaternary ammonium compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C69/00—Esters of carboxylic acids; Esters of carbonic or haloformic acids
    • C07C69/96—Esters of carbonic or haloformic acids
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D211/00—Heterocyclic compounds containing hydrogenated pyridine rings, not condensed with other rings
    • C07D211/04—Heterocyclic compounds containing hydrogenated pyridine rings, not condensed with other rings with only hydrogen or carbon atoms directly attached to the ring nitrogen atom
    • C07D211/06—Heterocyclic compounds containing hydrogenated pyridine rings, not condensed with other rings with only hydrogen or carbon atoms directly attached to the ring nitrogen atom having no double bonds between ring members or between ring members and non-ring members
    • C07D211/08—Heterocyclic compounds containing hydrogenated pyridine rings, not condensed with other rings with only hydrogen or carbon atoms directly attached to the ring nitrogen atom having no double bonds between ring members or between ring members and non-ring members with hydrocarbon or substituted hydrocarbon radicals directly attached to ring carbon atoms
    • C07D211/10—Heterocyclic compounds containing hydrogenated pyridine rings, not condensed with other rings with only hydrogen or carbon atoms directly attached to the ring nitrogen atom having no double bonds between ring members or between ring members and non-ring members with hydrocarbon or substituted hydrocarbon radicals directly attached to ring carbon atoms with radicals containing only carbon and hydrogen atoms attached to ring carbon atoms
    • C07D211/14—Heterocyclic compounds containing hydrogenated pyridine rings, not condensed with other rings with only hydrogen or carbon atoms directly attached to the ring nitrogen atom having no double bonds between ring members or between ring members and non-ring members with hydrocarbon or substituted hydrocarbon radicals directly attached to ring carbon atoms with radicals containing only carbon and hydrogen atoms attached to ring carbon atoms with hydrocarbon or substituted hydrocarbon radicals attached to the ring nitrogen atom
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D211/00—Heterocyclic compounds containing hydrogenated pyridine rings, not condensed with other rings
    • C07D211/92—Heterocyclic compounds containing hydrogenated pyridine rings, not condensed with other rings with a hetero atom directly attached to the ring nitrogen atom
    • C07D211/98—Nitrogen atom
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D213/00—Heterocyclic compounds containing six-membered rings, not condensed with other rings, with one nitrogen atom as the only ring hetero atom and three or more double bonds between ring members or between ring members and non-ring members
    • C07D213/02—Heterocyclic compounds containing six-membered rings, not condensed with other rings, with one nitrogen atom as the only ring hetero atom and three or more double bonds between ring members or between ring members and non-ring members having three double bonds between ring members or between ring members and non-ring members
    • C07D213/04—Heterocyclic compounds containing six-membered rings, not condensed with other rings, with one nitrogen atom as the only ring hetero atom and three or more double bonds between ring members or between ring members and non-ring members having three double bonds between ring members or between ring members and non-ring members having no bond between the ring nitrogen atom and a non-ring member or having only hydrogen or carbon atoms directly attached to the ring nitrogen atom
    • C07D213/06—Heterocyclic compounds containing six-membered rings, not condensed with other rings, with one nitrogen atom as the only ring hetero atom and three or more double bonds between ring members or between ring members and non-ring members having three double bonds between ring members or between ring members and non-ring members having no bond between the ring nitrogen atom and a non-ring member or having only hydrogen or carbon atoms directly attached to the ring nitrogen atom containing only hydrogen and carbon atoms in addition to the ring nitrogen atom
    • C07D213/16—Heterocyclic compounds containing six-membered rings, not condensed with other rings, with one nitrogen atom as the only ring hetero atom and three or more double bonds between ring members or between ring members and non-ring members having three double bonds between ring members or between ring members and non-ring members having no bond between the ring nitrogen atom and a non-ring member or having only hydrogen or carbon atoms directly attached to the ring nitrogen atom containing only hydrogen and carbon atoms in addition to the ring nitrogen atom containing only one pyridine ring
    • C07D213/20—Quaternary compounds thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C2603/00—Systems containing at least three condensed rings
    • C07C2603/56—Ring systems containing bridged rings
    • C07C2603/58—Ring systems containing bridged rings containing three rings
    • C07C2603/70—Ring systems containing bridged rings containing three rings containing only six-membered rings
    • C07C2603/74—Adamantanes

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Hydrogenated Pyridines (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Abstract

Verfahren zur Herstellung von 1-Adamantyltrimethylammoniummethylcarbonat oder N,N-Dimethyl-35-dimethylpiperidiniummethylcarbonat durch Umsetzen von Dimethylcarbonat und 3,5-Dimethylpiperidin oder einer 1-Adamantylaminverbindung in Gegenwart von Wasser in einem verschlossenen Gefäß bei einer Temperatur von 80 bis 200°C, wobei die 1-Adamantylaminverbindung aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus 1-Adamantylamin, 1-Adamantylmethylamin und Gemischen hiervon besteht.

Description

  • GEBIET DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von 1-Adamantyltrimethylammoniummethylcarbonat und N,N-Dimethyl-3,5-dimethylpiperidiniummethylcarbonat.
  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • 1-Adamantyltrimethylammoniumhydroxid und N,N-Dimethyl-3,5-dimethylpiperidiniummethylcarbonat eignen sich als strukturdirigierende Mittel bei der Herstellung von Zeolithen. Eine Standardroute zur Herstellung der Ammoniumsalze organischer Amine, wie beispielsweise 1-Adamantyltrimethylammoniumhydroxid, umfasst eine Alkylierungsstufe, bei der das organische Amin mit einem Alkylierungsmittel, wie beispielsweise Dialkylsulfaten oder Methyliodid, umgesetzt wird. Die US 8 252 943 A offenbart ein Verfahren zur Herstellung von Ammoniumverbindungen durch Umsetzen von Verbindungen, die ein über eine Doppelbindung gebundenes Stickstoffatom enthalten, mit einem Dialkylsulfat unter Teilnahme beider Alkylgruppen des Dialkylsulfats, und, falls geeignet, Unterwerfen der erhaltenen ionischen Verbindung, die Sulfatanionen enthält, einem Anionenaustausch. In ähnlicher Weise lehrt die US 8 163 951 A ein Verfahren zur Herstellung quaternärer Ammoniumverbindungen, das ein Umsetzen von Verbindungen, die ein sp3-hybridisiertes Stickstoffatom umfassen, mit einem Dialkylsulfat oder Trialkylphosphat und ein Unterwerfen der erhaltenen Ammoniumverbindung einem Anionenaustausch umfasst. Die veröffentlichte US-Patentanmeldung Nr. 2012/0010431 offenbart ein Verfahren zur Herstellung von 1-Adamantyltrimethylammoniumhydroxid, das ein Umsetzen von 1-Adamantyldimethylamin mit Dimethylsulfat unter Bildung von 1-Adamantyltrimethylammoniumsulfat umfasst, welches anschließend einem Anionenaustausch mit einem mit OH-Ionen beladenen Ionenaustauscher unterzogen wird. Zusätzlich beschreibt die US 4 859 442 A in Beispiel 1 die Herstellung von 1-Adamantyltrimethylammoniumhydroxid durch Alkylierung von 1-Adamantylamin mit Methyliodid, gefolgt von einem Ionenaustausch der Iodidanionen mit einem Ionenaustauscherharz. Die US 5 645 812 A lehrt in ähnlicher Weise die Herstellung und Verwendung einer strukturdirigierenden N,N-Diethyl-3,5-dimethylpiperidiniumhydroxidverbindung.
  • Darüber hinaus lehrt die US 6 784 307 A ein Verfahren zur Herstellung von quaternären Ammoniumalkylcarbonaten (wie beispielsweise quaternären Ammoniummethocarbonaten), quaternären Ammoniumbicarbonaten und quaternären Ammoniumcarbonaten durch Umsetzen der entsprechenden tertiären Amine mit einem cyclischen Carbonat und Methanol. Zhuoqun Zheng et al. beschreiben in Adv. Synth. Catal. 2007, 349, 1095–1101 und der chinesischen Patentanmeldung Nr. CN1948268 ein Verfahren zur Herstellung quaternärer Salze aus Aminsalzen und Dimethylcarbonat in Gegenwart von Ethylmethylimidizoliumsalzen als Katalysatoren. Die gleichen Autoren beschreiben die Quaternisierung von Aminsalzen ohne einen Katalysator in dem chinesischen Patent CN101245019 .
  • Wie bei jedem chemischen Verfahren ist es wünschenswert, noch weitere Verbesserungen der Verfahren zur Herstellung von 1-Adamantyltrimethylammoniummethylcarbonat und 1-Adamantyltrimethylammoniumhydroxid zu erreichen. Wir haben ein neues Verfahren zur Herstellug von 1-Adamantyltrimethylammoniummethylcarbonat in hoher Ausbeute gefunden.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung liefert ein Verfahren zur Herstellung von 1-Adamantyltrimethylammoniummethylcarbonat oder N,N-Dimethyl-3,5-dimethylpiperidiniummethylcarbonat. Das Verfahren umfasst ein Umsetzen von Dimethylcarbonat und einer 1-Adamantylaminverbindung oder von 3,5-Dimethylpiperidin in Gegenwart von Wasser in einem verschlossenen Gefäß bei einer Temperatur von 80 bis 200°C. Die 1-Adamantylaminverbindung ist 1-Adamantylamin, 1-Adamantylmethylamin oder Gemische hiervon.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst ein Umsetzen von Dimethylcarbonat und einer 1-Adamantylaminverbindung oder von 3,5-Dimethylpiperidin in Gegenwart von Wasser in einem verschlossenen Gefäß bei einer Temperatur von 80 bis 200°C.
  • Die 1-Adamantylaminverbindung oder das 3,5-Dimethylpiperidin wird mit Dimethylcarbonat umgesetzt, wobei 1-Adamantyltrimethylammoniummethylcarbonat oder N,N-Dimethyl-3,5-dimethylpiperidiniummethylcarbonat in einer kombinierten Methylierungs/Quaternisierungsstufe hergestellt wird. Die 1-Adamantylaminverbindung ist 1-Adamantylamin, 1-Adamantylmethylamin oder ein Gemisch hiervon.
  • Vorzugsweise wird die Umsetzung von 1-Adamantylamin, 1-Adamanylmethylamin oder 3,5-Dimethylpiperidin mit Dimethylcarbonat in Gegenwart von Wasser bei erhöhter Temperatur und Druck, beispielsweise in einem Autoklaven durchgeführt. Neben Dimethylcarbonat, der 1-Adamantylaminverbindung oder 3,5-Dimethylpiperidin und Wasser kann die Reaktion in Gegenwart weiterer Lösemittel, wie beispielsweise Methanol oder anderer aprotischer Lösemittel, die gegenüber den Reaktionsbedingungen inert sind, durchgeführt werden, weitere Lösemittel sind jedoch nicht erforderlich. Vorzugsweise umfasst die Reaktionsstufe ein Vermischen der 1-Adamantylaminverbindung oder von 3,5-Dimethylpiperidin mit Wasser, gefolgt von der Zugabe von Dimethylcarbonat.
  • Typischerweise wird das 3,5-Dimethylpiperidin oder die 1-Adamantylaminverbindung, Wasser und Dimethylcarbonat enthaltende Reaktionsgemisch auf eine Temperatur von etwa 80 bis etwa 200°C während eines Zeitraums von mehr als etwa 0,25 h (vorzugsweise weniger als etwa 48 h) in einem verschlossenen Gefäß unter autogenem Druck erwärmt. Alternativ kann das Gefäß mit einer Vorrichtung zur Begrenzung des Druckanstiegs durch Ablassen eines Teils des gebildeten Kohlendioxids ausgestattet sein. Stärker bevorzugt wird das Reaktionsgemisch auf einen Temperaturbereich von etwa 100°C bis etwa 175°C, in am stärksten bevorzugter Weise auf einen Temperaturbereich von etwa 120°C bis etwa 160°C erwärmt. Die Reaktionstemperatur kann auch im Verlauf der Reaktion erhöht werden. Die Reaktion wird vorzugsweise 1 bis 24 h durchgeführt. Die Reaktion kann in einer Chargenform, kontinuierlichen Form oder semikontinuierlichen Form unter Verwendung eines beliebigen geeigneten Reaktionsgefäß- oder Vorrichtungstyps, beispielsweise eines gerührten Gefäßes oder eines CSTR-Reaktors, durchgeführt werden.
  • Vorzugsweise liegt das Molverhältnis von Dimethylcarbonat:1-Adamantylaminverbindung oder 3,5-Dimethylpiperidin in einem Bereich von 5 bis 20, stärker bevorzugt liegt das Molverhältnis in einem Bereich von 8 bis 14.
  • Die Gegenwart von Wasser ist erforderlich, dass die Methylierung/Quaternisierungsreaktion abläuft. Vorzugsweise liegt das Molverhältnis von Wasser:1-Adamantylaminverbindung oder 3,5-Dimethylpiperidin in einem Bereich von 1 bis 4.
  • Nachdem die Reaktion vollständig abgelaufen ist, wird das 1-Adamantyltrimethylammoniummethylcarbonat oder N,N-Dimethyl-3,5-dimethylpiperidiniummethylcarbonat vorzugsweise gewonnen. Geeignete Gewinnungsverfahren umfassen ein Filtrieren und Waschen, Eindampfen mittels Rotationsverdampfer, ein Zentrifugieren und dergleichen. In einer bevorzugten Ausführungsform wird das Reaktionsgemisch auf Umgebungstemperatur abgekühlt und ein Teil des Reaktionsgemisches (vorzugsweise wird das Reaktionsvolumen um mehr als 25% verringert) wird gestrippt, um beliebiges Methanol, das sich gebildet haben könnte, zu entfernen. Die verbliebene Aufschlämmung kann des Weiteren auf eine Temperatur von weniger als 10°C abgekühlt werden, worauf das 1-Adamantyltrimethylammoniummethylcarbonat- oder N,N-Dimethyl-3,5-dimethylpiperidiniummethylcarbonat-Produkt durch Filtration isoliert und anschließend mit kaltem Dimethylcarbonat oder Aceton gewaschen wird. Das weiße kristalline Produkt kann ferner unter Vakuum getrocknet werden, um das finale 1-Adamantyltrimethylammoniummethylcarbonat oder N,N-Dimethyl-3,5-dimethylpiperidiniummethylcarbonat zu erhalten.
  • Vorzugsweise wird das 1-Adamantyltrimethylammoniummethylcarbonat oder N,N-Dimethyl-3,5-dimethylpiperidiniummethylcarbonat ferner mit Calciumhydroxid in Gegenwart von Wasser umgesetzt, um 1-Adamantyltrimethylammoniumhydroxid oder N,N-Dimethyl-3,5-dimethylpiperidiniumhydroxid zu erhalten. Neben Wasser kann die Reaktion in Gegenwart von anderen Lösemitteln, wie beispielsweise Alkoholen, durchgeführt werden, weitere Lösemittel sind jedoch nicht erforderlich. Mindestens 1 Moläquivalent Wasser wird im Vergleich zu dem 1-Adamantyltrimethylammoniummethylcarbonat oder N,N-Dimethyl-3,5-dimethylpiperidiniummethylcarbonat verwendet, vorzugsweise wird jedoch ein Wasserüberschuss verwendet. Ein molarer Überschuss an Calciumhydroxid zu 1-Adamantyltrimethylammoniummethylcarbonat oder N,N-Dimethyl-3,5-dimethylpiperidiniummethylcarbonat ist bevorzugt; starker bevorzugt liegt das Molverhältnis von Calciumhydroxid zu 1-Adamantyltrimethylammoniummethylcarbonat oder N,N-Dimethyl-3,5-dimethylpiperidiniummethylcarbonat in einem Bereich von 1,05 bis 1,75.
  • Vorzugsweise wird das Reaktionsgemisch von Calciumhydroxid und 1-Adamantyltrimethylammoniummethylcarbonat (oder N,N-Dimethyl-3,5-dimethylpiperidiniummethyl-carbonat) auf eine erhöhte Temperatur, vorzugsweise auf Rückflusstemperatur, erwärmt. Das Methanol, das gebildet wird, wird langsam abdestilliert, bis die Dampftemperatur konstant ist.
  • Das 1-Adamantyltrimethylammoniummethylcarbonat oder N,N-Dimethyl-3,5-dimethylpiperidiniummethylcarbonat selbst kann auch als strukturdirigierendes Mittel zur Herstellung von Zeolithen verwendet werden, vorzugsweise wird jedoch das 1-Adamantyltrimethylammoniumhydroxid oder N,N-Dimethyl-3,5-dimethylpiperidiniumhydroxid verwendet. Die Zeolithsynthese ist auf dem einschlägigen Fachgebiet gut bekannt und besteht im Allgemeinen aus einem Umsetzen einer Siliciumquelle, einer Aluminiumquelle (plus anderer Metallquellen, falls gewünscht) und des strukturdirigierenden Mittels bei einer Temperatur und während einer Zeitdauer, die ausreicht, um ein Molekularsieb zu bilden. Typische Siliciumquellen umfassen kolloidales Siliciumdioxid, Quarzstaub, Siliciumalkoxide und Gemische hiervon. Typische Aluminiumquellen umfassen Natriumaluminat, Aluminiumhydroxid, Aluminiumisopropoxid, Aluminiumsulfat und Aluminiumnitrat.
  • Die Zeolithsynthese wird typischerweise in Gegenwart von Wasser durchgeführt. Weitere Lösemittel, wie beispielsweise Alkohole, können auch vorhanden sein. Nachdem das Reaktionsgemisch gebildet wurde, wird es bei einer Temperatur und während eines Zeitraums, die ausreichen, um ein Molekularsieb zu bilden, umgesetzt. Typischerweise wird das Reaktionsgemisch auf eine Temperatur von etwa 100 bis etwa 250°C während eines Zeitraums von größer als etwa 0,25 h (vorzugsweise weniger als etwa 96 h) in einem verschlossenen Gefäß unter autogenem Druck erwärmt. Die Reaktion kann in einer Chargenform, kontinuierlichen Form oder semikontinuierlichen Form unter Verwendung eines beliebigen geeigneten Reaktionsgefäßtyps oder Vorrichtungstyps, wie beispielsweise eines gerührten Gefäßes oder CSTR-Reaktors durchgeführt werden. Nachdem die Reaktion vollständig abgelaufen ist, wird der Zeolith gewonnen.
  • Nach der Synthese enthält der Zeolith einen gewissen Teil des strukturdirigierenden Mittels in den Poren. Jedes beliebige Verfahren zur Entfernung des strukturdirigierenden Mittels kann verwendet werden. Die Entfernung des strukturdirigierenden Mittels wird typischerweise durch Erwärmen auf hohe Temperatur in Gegenwart eines sauerstoffhaltigen Gases wie Luft oder eines Gemisches aus Sauerstoff und Inertgas, durchgeführt. Vorzugsweise wird der Zeolith auf Temperaturen von größer als 250°C zur Entfernung des strukturdirigierenden Mittels erwärmt. Temperaturen von etwa 275 bis etwa 800°C sind bevorzugt.
  • Die folgenden Beispiele sollen die Erfindung lediglich veranschaulichen. Ein Fachmann auf dem einschlägigen Fachgebiet erkennt zahlreiche Variationen, die unter den Geist der Erfindung und Umfang der Patentansprüche fallen.
  • BEISPIEL 1: HERSTELLUNG VON 1-ADAMANTYLTRIMETHYLAMMONIUMHYDROXID
  • Synthese von Adamantyltrimethylammoniummethylcarbonat:
  • 1-Adamantamin (37,7 g, 0,25 mol), Dimethylcarbonat (300 mL, 3,5 mol) und Wasser (9 mL, 0,5 mol) werden in einem Autoklaven vereinigt und das Gemisch 10 Stunden auf 150°C erwärmt. Der Autoklav ist mit einer Druckentspannung ausgestattet, so dass der erreichte Maximaldruck 10 bar (1000 kPa) ist. Nach Abkühlen wird der Inhalt des Gefäßes vollständig trockengestrippt und der Rückstand mit 150 mL Aceton aufgeschlämmt und anschließend abgekühlt, filtriert und mit etwas kaltem Aceton gewaschen. Ein Trocknen liefert eine Ausbeute von 54 g (80,6%). Die 1H-NMR-Analyse stimmt mit der Struktur überein.
  • Synthese von 1-Adamantyltrimethylammoniumhydroxid:
  • Adamantyltrimethylammoniummethylcarbonat (383 g, 1,42 mol) wird zu Wasser (1000 mL) zugegeben, worauf Calciumhydroxid (148 g, 2,0 mol) zugegeben wird. Diese Zugabe ist exotherm. Das Reaktionsgemisch wird anschließend auf Rückflusstemperatur erwärmt und das gebildete Methanol wird langsam abdestilliert, bis die Dampftemperatur konstant ist. Das Reaktionsgemisch wird anschließend langsam auf 10°C abgekühlt und das ausgefallene Calciumcarbonat und überschüssiges Calciumhydroxid werden auf einem Nutsche-Filter abfiltriert. Der Filterkuchen wird mit Wasser (200 mL) gewaschen und sowohl die Mutterlauge als auch die Waschfiltrate werden vereinigt. Die Ausbeute des 1-Adamantyltrimethylammoniumhydroxid-Produkts beträgt 1284 g Lösung bei einer Analyse von 20,2% G/G.
  • BEISPIEL 2: HERSTELLUNG VON 1-ADAMANTYLTRIMETHYLAMMONIUMHYDROXID
  • 1-Adamantamin (30,2 g, 0,2 mol), Dimethylcarbonat (250 mL), Methanol (25 mL) und Wasser (4,5 g, 0,25 mol) werden in einem Autoklaven vereinigt und das Gemisch 8 Stunden auf 140°C erwärmt. Das Gefäß wird abgekühlt und der Inhalt bis zur Trockene gestrippt. Die Rohausbeute beträgt 51 g (94,6%). Dieses rohe 1-Adamantyltrimethylammoniummethylcarbonat-Material wird direkt in der nächsten Stufe verwendet.
  • Das rohe Methylcarbonatsalz aus der vorhergehenden Reaktion wird in 150 mL entionisiertem Wasser gelöst, worauf eine kleine Menge Feststoff abfiltriert wird und mit weiteren 25 mL entionisiertem Wasser gewaschen wird. Das Filtrat wird anschließend in einen Kolbenaufbau zur Destillation überführt, worauf 21 g Calciumhydroxid zugegeben werden. Das Gemisch wird auf Siedetemperatur erwärmt, worauf Methanol und eine kleine Menge Dampf und flüchtiges organisches Material abdestilliert werden. Nach Abkühlen werden die unlöslichen Calciumsalze abfiltriert und mit etwas entionisiertem Wasser gewaschen. Die Produktausbeute der 1-Adamantyltrimethylammoniumhydroxid-Lösung beträgt 204 g bei einer Analyse von 16,0% (77% Gesamtausbeute).
  • BEISPIEL 3: HERSTELLUNG VON N,N-DIMETHYL-3,5-DIMETHYLPIPERIDINIUMMETHOCARBONAT
  • 3,5-Dimethylpiperidin (28,2 g, 0,25 mol), Dimethylcarbonat (300 mL) und Wasser (9 g, 0,5 mol) werden in einem Autoklaven vereinigt und das Gemisch 6 h auf 150°C erwärmt. Der Autoklav ist mit einer Druckentspannung ausgestattet, so dass der erreichte Maximaldruck 6 bar (600 kPa) beträgt. Der Inhalt des Gefäßes wird zur Trockene gestrippt, worauf 150 mL Aceton zu dem Gemisch zugegeben werden, das Gemisch bei 10°C verrührt wird und anschließend filtriert wird, um das gewünschte N,N-Dimethyl-3,5-dimethylpiperidiniummethylcarbonat-Salz (38 g, 70%) zu erhalten. Die 1H-NMR-Analyse stimmt mit der Struktur überein. Dieses Material kann mit Calciumhydroxid gemäß Beschreibung in Beispiel 1 in das Hydroxidsalz umgewandelt werden.
  • Obwohl das erfindungsgemäße Verfahren in erfolgreicher Weise 1-Adamantyltrimethylammoniummethylcarbonat und N,N-Dimethyl-3,5-dimethylpiperidiniummethylcarbonat liefert, ist das Verfahren in überraschender Weise weniger erfolgreich, wenn es bei primären Monoalkylaminen wie n-Dodecylamin oder Benzylamin eingesetzt wird, wobei eine Vielzahl von Nebenprodukten und lediglich geringe Ausbeuten der gewünschten quaternären Methylcarbonatsalze erhalten werden.

Claims (11)

  1. Verfahren zur Herstellung von 1-Adamantyltrimethylammoniummethylcarbonat oder N,N-Dimethyl-35-dimethylpiperidiniummethylcarbonat durch Umsetzen von Dimethylcarbonat und 3,5-Dimethylpiperidin oder einer 1-Adamantylaminverbindung in Gegenwart von Wasser in einem verschlossenen Gefäß bei einer Temperatur von 80 bis 200°C, wobei die 1-Adamantylaminverbindung aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus 1-Adamantylamin, 1-Adamantylmethylamin und Gemischen hiervon besteht.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Molverhältnis von Dimethylcarbonat zu der 1-Adamantylaminverbindung oder 3,5-Dimethylpiperidin in einem Bereich von 5 bis 20 liegt.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Molverhältnis von Dimethylcarbonat zu der 1-Adamantylaminverbindung oder 3,5-Dimethylpiperidin in einem Bereich von 8 bis 14 liegt.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Molverhältnis von Wasser zu der 1-Adamantylaminverbindung oder 3,5-Dimethylpiperidin in einem Bereich von 1 bis 4 liegt.
  5. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Umsetzung der 1-Adamantylaminverbindung oder von 3,5-Dimethylpiperidin mit Dimethylcarbonat bei einer Temperatur im Bereich von 120 bis 160°C durchgeführt wird.
  6. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die 1-Adamantylaminverbindung 1-Adamantylamin ist.
  7. Verfahren nach Anspruch 1, das ferner ein Umsetzen des 1-Adamantyltrimethylammoniummethylcarbonats oder des N,N-Dimethyl-3,5-dimethylpiperidiniummethylcarbonats mit Calciumhydroxid in Gegenwart von Wasser umfasst, wobei 1-Adamantyltrimethylammoniumhydroxid erhalten wird.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, wobei das Molverhältnis von Calciumhydroxid zu 1-Adamantyltrimethylammoniummethylcarbonat oder N,N-Dimethyl-3,5-dimethylpiperidiniummethylcarbonat in einem Bereich von 1,05 bis 1,75 liegt.
  9. Verfahren nach Anspruch 7, wobei die Umsetzung von 1-Adamantyltrimethylammoniummethylcarbonat oder N,N-Dimethyl-3,5-dimethylpiperidiniummethylcarbonat mit Calciumhydroxid in Gegenwart von Wasser bei Rückflusstemperatur durchgeführt wird.
  10. Verfahren nach Anspruch 1, wobei Dimethylcarbonat mit 3,5-Dimethylpiperidin umgesetzt wird, wobei N,N-Dimethyl-3,5-dimethylpiperidiniummethylcarbonat erhalten wird.
  11. Verfahren nach Anspruch 1, wobei Dimethylcarbonat mit 1-Adamantylamin umgesetzt wird, wobei 1-Adamantyltrimethylammoniummethylcarbonat erhalten wird.
DE102014112363.8A 2013-08-28 2014-08-28 Verfahren zur herstellung eines strukturdirigierenden mittels Active DE102014112363B4 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201361870973P 2013-08-28 2013-08-28
US61/870,973 2013-08-28

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE102014112363A1 DE102014112363A1 (de) 2015-03-05
DE102014112363B4 true DE102014112363B4 (de) 2015-10-22

Family

ID=51542413

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102014112363.8A Active DE102014112363B4 (de) 2013-08-28 2014-08-28 Verfahren zur herstellung eines strukturdirigierenden mittels

Country Status (10)

Country Link
US (2) US9321723B2 (de)
EP (1) EP3039007A1 (de)
JP (1) JP6794256B2 (de)
KR (2) KR102299906B1 (de)
CN (2) CN105612144A (de)
BR (1) BR112016003940B1 (de)
DE (1) DE102014112363B4 (de)
GB (2) GB2522093B (de)
RU (1) RU2680406C2 (de)
WO (1) WO2015028971A1 (de)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2542876B (en) * 2015-04-20 2019-10-23 Johnson Matthey Plc Structure Directing Agent
GB201810449D0 (en) 2018-06-26 2018-08-08 Johnson Matthey Plc Hydrogenation process
CN113321587B (zh) * 2021-06-30 2022-05-17 肯特催化材料股份有限公司 一种金刚烷基三甲基氢氧化铵的制备方法及其制备的季铵碱水溶液
CN113845125B (zh) * 2021-10-11 2023-04-28 南京华洲新材料有限公司 3,5-二甲基哌啶鎓盐模板剂及分子筛的合成方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010116349A (ja) * 2008-11-13 2010-05-27 Tosoh Corp 新規なｎ，ｎ，ｎ−トリメチル−１−アダマンタンアンモニウムメチルカーボネート
JP2010138087A (ja) * 2008-12-10 2010-06-24 Tosoh Corp Ｎ，ｎ，ｎ−トリアルキルアダマンタンアンモニウムアルキルカーボネートの製造方法

Family Cites Families (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2651984C2 (de) * 1976-11-15 1983-01-27 Basf Ag, 6700 Ludwigshafen Verfahren zur Herstellung von N,N-Dimethylpiperidiniumchlorid oder N,N-Dimethylmorpholiniumchlorid
US4859442A (en) 1986-01-29 1989-08-22 Chevron Research Company Zeolite SSZ-23
US5789614A (en) * 1987-01-13 1998-08-04 Daicel Chemical Industries, Ltd. Process for preparation of aliphatic diisocyanate compounds
US4892944A (en) * 1987-05-13 1990-01-09 Mitsubishi Petrochemical Co., Ltd. Process for producing quaternary salts
US5192726A (en) * 1991-09-03 1993-03-09 Uop Beidellite clay and process for preparing the clay
AU7963594A (en) 1993-10-01 1995-05-01 Chevron U.S.A. Inc. Zeolite zsm-11 and a process for preparing zeolite zsm-11 using a 3,5-dimethylpiperidinium templating agent
US5968474A (en) * 1994-09-30 1999-10-19 Chevron U.S.A. Inc. Pure phase titanium-containing zeolite having MEL structure, process for preparing same, and oxidation processes using same as catalyst
US5958370A (en) * 1997-12-11 1999-09-28 Chevron U.S.A. Inc. Zeolite SSZ-39
US6288009B1 (en) * 1998-04-10 2001-09-11 Basf Corporation Plant growth regulator compositions
JP2002302405A (ja) * 2001-03-30 2002-10-18 Sanyo Chem Ind Ltd 粉末状抗菌剤組成物
UA76478C2 (uk) 2001-07-09 2006-08-15 Лонза Інк. Способи одержання алкілкарбонатів четвертинного амонію in situ
JP4300407B2 (ja) * 2003-04-11 2009-07-22 三菱瓦斯化学株式会社 水酸化テトラアルキルアンモニウムの製造方法
DE102004010662A1 (de) 2004-03-04 2005-09-22 Basf Ag Verfahren zur Herstellung von Verbindungen mit quaternären sp2-hybridisierten Stickstoffatomen
EP1753711B1 (de) * 2004-05-28 2015-07-08 Basf Se Verfahren zur herstellung von quartären ammonium-verbindungen
CN1948268A (zh) 2005-10-10 2007-04-18 浙江师范大学 季铵盐的合成方法
CN101245019B (zh) 2007-02-14 2011-04-20 邱建兴 季铵盐合成新工艺
CN102348676B (zh) 2009-03-12 2016-02-10 巴斯夫欧洲公司 制备氢氧化1-金刚烷基三甲基铵的方法
JP5428501B2 (ja) * 2009-04-28 2014-02-26 東ソー株式会社 ゼオライト製造用の構造指向剤
JP2011246429A (ja) * 2009-06-26 2011-12-08 Idemitsu Kosan Co Ltd アダマンチル基を有する第４級アンモニウム塩の製造方法
CN101993377A (zh) * 2009-08-07 2011-03-30 出光兴产株式会社 具有金刚烷骨架的胺类和季铵盐的制造方法
JP2011051976A (ja) * 2009-08-07 2011-03-17 Idemitsu Kosan Co Ltd アダマンタン骨格を有するアミン類及び第４級アンモニウム塩の製造方法
WO2014155118A1 (en) * 2013-03-27 2014-10-02 Johnson Matthey Public Limited Company Method for preparing 1 -adamantyltrimethylammonium hydroxide

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010116349A (ja) * 2008-11-13 2010-05-27 Tosoh Corp 新規なｎ，ｎ，ｎ−トリメチル−１−アダマンタンアンモニウムメチルカーボネート
JP2010138087A (ja) * 2008-12-10 2010-06-24 Tosoh Corp Ｎ，ｎ，ｎ−トリアルキルアダマンタンアンモニウムアルキルカーボネートの製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
GB201415212D0 (en) 2014-10-15
RU2680406C2 (ru) 2019-02-21
US20150065718A1 (en) 2015-03-05
GB2522093B (en) 2016-12-28
JP6794256B2 (ja) 2020-12-02
KR102299906B1 (ko) 2021-09-09
KR20210070405A (ko) 2021-06-14
US20160185709A1 (en) 2016-06-30
GB2540066A (en) 2017-01-04
DE102014112363A1 (de) 2015-03-05
JP2016530276A (ja) 2016-09-29
KR102272178B1 (ko) 2021-07-05
BR112016003940B1 (pt) 2020-12-29
WO2015028971A1 (en) 2015-03-05
RU2016111130A (ru) 2017-10-03
RU2016111130A3 (de) 2018-05-31
GB201616031D0 (en) 2016-11-02
US9656946B2 (en) 2017-05-23
CN109293517A (zh) 2019-02-01
RU2019103865A3 (de) 2022-01-18
EP3039007A1 (de) 2016-07-06
GB2540066B (en) 2017-06-14
RU2019103865A (ru) 2019-04-09
CN105612144A (zh) 2016-05-25
GB2522093A (en) 2015-07-15
US9321723B2 (en) 2016-04-26
KR20160048869A (ko) 2016-05-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0374699B1 (de) Verfahren zur Herstellung von Polyglycerinen
DE102014112363B4 (de) Verfahren zur herstellung eines strukturdirigierenden mittels
EP0170182B1 (de) Verfahren zur Gewinnung von 2-Butenen aus 1-Buten und gegebenenfalls 2-Butene enthaltenden C4-Kohlenwasserstoffgemischen
DE2807172A1 (de) Verfahren zur herstellung von 2,2,6,6-tetramethylpiperidon-(4)
DE102008001262B4 (de) Kontinuierliches Verfahren zur Herstellung von Ethylenimin
DE2407398A1 (de) Verfahren zur herstellung von diphenolen
DE2945170A1 (de) Verfahren zur herstellung von diaryl-p- phenylendiaminen
EP0085342A2 (de) Verfahren zur Herstellung von katalytisch aktiven Alumosilikaten und ihre Verwendung
EP0249976A1 (de) Verfahren zur Herstellung von Carbonsäuren
DE3244456C2 (de)
DE2307541A1 (de) Verfahren zur hydroxymethylierung von in 6-stellung substituierten 3-hydroxypyridinen in 2-stellung
EP0668101A1 (de) Ruthenium-Katalysatoren, deren Herstellung und ein Verfahren zur Herstellung von cycloaliphatischen Polyaminen unter Verwendung dieser Katalysatoren
DE2302843A1 (de) Verfahren zur herstellung von biseckige klammer auf di(-halogenalkyl)phosphorsaeure eckige klammer zu -polyaethylenglykolestern
EP0028375B1 (de) Verfahren zur Herstellung von Phenylessigsäure und von deren einfachen Derivaten
DE1493746B2 (de) 2- (p-Aminobenzoyloxy)-3-methylnaphtho-l,4-hydrochinon und Verfahren zu seiner Herstellung
DE2018616B2 (de) Verfahren zur gewinnung von reinem dimethylformamid
CH652388A5 (de) Verfahren zur herstellung von propafenon.
DE2947741C2 (de) Verfahren zur Herstellung von 2-Ketogulonsäure oder deren Salzen
DE1104517B (de) Verfahren zur Herstellung von Cyanurchlorid
DE69727634T2 (de) Katalysatoren auf Basis von Titansilikaliten und Verfahren zur Herstellung von n,n-disubstituierten Hydroxylaminen
AT217041B (de) Verfahren zur direkten Herstellung von Cyanurchlorid
DE2833967A1 (de) Verfahren zur herstellung von apovincamin
DE2757936A1 (de) Verfahren zur silylierung
DE2160674C3 (de) Verfahren zur Herstellung von 4(5)-Aminoimidazol-5(4)-carboxamid aus 4(5)-Aminoimidazol-5(4)-carbonitril
DE1111189B (de) Verfahren zur Herstellung von N-Methylmorpholin

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R016 Response to examination communication
R018 Grant decision by examination section/examining division
R020 Patent grant now final
R082 Change of representative

Representative=s name: BARDEHLE PAGENBERG PARTNERSCHAFT MBB PATENTANW, DE