DE3116395A1 - Verfahren zur herstellung tertiaerer amine - Google Patents

Verfahren zur herstellung tertiaerer amine

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DE3116395A1
DE3116395A1 DE19813116395 DE3116395A DE3116395A1 DE 3116395 A1 DE3116395 A1 DE 3116395A1 DE 19813116395 DE19813116395 DE 19813116395 DE 3116395 A DE3116395 A DE 3116395A DE 3116395 A1 DE3116395 A1 DE 3116395A1
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reaction
catalyst
copper
nickel
amine
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Fumiro Hoshino
Masaki Itahashi
Kazuhito Wakayama Matsutani
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Kao Corp
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Kao Corp
Kao Soap Co Ltd
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07DHETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D295/00Heterocyclic compounds containing polymethylene-imine rings with at least five ring members, 3-azabicyclo [3.2.2] nonane, piperazine, morpholine or thiomorpholine rings, having only hydrogen atoms directly attached to the ring carbon atoms
    • C07D295/02Heterocyclic compounds containing polymethylene-imine rings with at least five ring members, 3-azabicyclo [3.2.2] nonane, piperazine, morpholine or thiomorpholine rings, having only hydrogen atoms directly attached to the ring carbon atoms containing only hydrogen and carbon atoms in addition to the ring hetero elements
    • C07D295/023Preparation; Separation; Stabilisation; Use of additives

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
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  • Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)

Description

  • Beschreibung
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahrens einen Alkohol oder einen Aldehyd mit einem primären oder sekundären Amin reagieren zu lassen, um das entsprechende tertiäre Amin zu bilden. Im einzelnen betrifft die vorliegende Anmeldung ein Verfahren zur Herstellung Xertiarer Amine, welches darin besteht, einen Alkohol oder einen Aldehyd mit einem primären oder sekundären Amin zur Bildung des entsprechenden tertiären Amins reagieren zu lassen, wobei die Reaktion unter einem Druck bis zu 5 Atmosphären, vorzugsweise aber atmosphärischen Druck in Gegenwart eines Kupfer-Nickel -Katalysators durchgefuhrt wird, wobei das bei der Reaktion gebildete Wasser kontinuierlich oder absatzweise, vorzugsweise aber Kontinuierlich aus dem Reaktionssystem entfernt wird.
  • Aliphatische tertiäre Amine sind technisch von Bedeutung als Zwischenprodukte für die Herstellung korrosionsverhindernder Mittel, oberflächenaktiver Mittel, pilztötender Mittel, Farbhilfsmittel für Fasern und Grundlagen für Weichmacher. Aromatische tertiäre Amine oder solche tertiären Amine, die sich von mehrwertigen Alkoholen herleiten, sind als Urethankatalysatoren wichtig.
  • Ein Verfahren zur Reaktion eines Alkohols oder eines Aldehyds mit Ammoniak oder einem primären oder sekundären Amin zur Bildung des entsprechenden Amincerivats ist bekannten. Bei diesem bekannten Verfahren ist es jedoch schwierig, selektiv ein bestimmtes Amin zu gewinnen (etwa ein primäres, sekundäres oder tertiäres Amin), indem man einen Alkohol oder dergleichen mit einem Amin oder dergleichen reagieren läßt. in einzelnen ist das nach dem bekannten Verfahren erhaltene Reaktionsprodukt eine Mischung au primären, sekundären und tert-ioiren Aminen, und daher ist es mit beträchtlichen Schwierigtelten verbunden, ein spezielles Amin für sich allein zu gewinnen, was besonders auf tertiäre Amine zutrifft.
  • Überdies ist bei dem üblichen Verfahren der Reaktionsdruck sehr hoch. Er liegt für gewöhnlich in der Größenordnung von etwa 100 bis etwa 300 Atmosphären, und daher ist eine gewichtige Einrichtung erforderlich. Nach einem Vorschlag wird die Reaktion unter einem Druck'durchgeführt, der dicht beim Atmosphärendruck liegt. In diesem Fall ist jedoch die katalytische Wirksamkeit ungenügend, und daher muß die Menge des verwendeten Katalysators erhöht werden, wobei gleichzeitig die Reaktion lange Zeit erforderlich ist. Da überdies die Selektivität ungenügend ist, werden nicht gewünschte Nebenprodukte in großen Mengen gebildet, und es ist unmöglich, ein spezielles Amin in guter Ausbeute zu erhalten. Daher ist dieses Herstellungsverfahren für industrielle Zwecke nicht zufriedenstellend. Die japanische Offenlegungsschrift 30 804/75 beschreibt ein. Verfahren, bei dem Alkohol mit Ammoniak in Gegenwart eines ternären Nickel-Chrom-Kupfer-Katalysators unter einem Druck von 130 bis 250 Atmosphären zur Bildung eines primären Amins zur Reaktion gebracht wird. Im-Beispiel 4 dieser Offenlegungsschrift wird die Reaktion bei einer Temperatur von 215 bis 218°C, wobei der Druck 215 bis 220 kg/cm2 beträgt, unter Verwendung von 5 g eines Nickel-Kupfer-Chrom-Katalysators, 300 g Normal-Oktylalkohol und 39,1 g Ammoniak durchgeführt. In diesem Beispiel wird angegeben, daß die Umsetzung des Alkohols 88% beträgt, die Selektivität des primären Amins 76X und die des sekundären Amins 21X ausmacht. Dieser Katalysator zeichnet sich durch eine hohe Selektivität für ein primäres Amin aus.
  • Die japanische Offenlegungsschrift 85 511/73 beschreibt ein Verfahren, bei dem ein sekundärer Alkohol oder ein Keton mit Ammoniak in Gegenwart eines Katalysators zur Reaktion gebracht wird, der mindestens eine Verbindung aus der Reihe Kupfer, Zink, Chrom, Molybdän, Kobalt, Nickel und Oxiden dieser Metalle enthält. Die Umsetzung erfolgt in der Gasphase unter atmosphrlschem Druck unter Bildung des entsprechenden Amins. Im Beispiel 3 dieser -Offenlegungsschrift wird die Reaktion in Gegenwart eines Nickel- Kupfer-Katalysators durchgeführt, und es wird angegeben, daß das Reaktionsprodukt 7,1% nicht in Reaktion getretenes Ausgangmaterial, 77,0X primäres Amin, 9,3X des sekundären Amins und 7,6; des tertiären Amins enthält. Dieser Katalysator ist auch zur Gewinnung eines primären Amins verwendet, und die Ausbeute an tertiärem Amin, die mit diesem Katalysator erhalten wird, ist sehr gering.
  • Im amerikanischen Patent 3 128 311 ist ein Verfahren beschrieben, bei dem ein Alkohol mit Ammoniak in Gegenwart eines Nickel Kupfer-Chrom-Katalysators unter Bildung des entsprechenden prkmarken Amins zur Reaktion gebracht wird. In Beispiel 1 dieser Beschreibung wird die Reaktion bei 207 bis 213 0C unter einem Druck von154 bis 164,5 Atmosphären unter Verwendung von 660 g Normal-Butanol, 200 g eines Nickei-Kupfer-Chrom-Katalysators und 459 g Ammoniak durchgeführt. Es wird angegeben, daß die Alkoholumsetzung 85% beträgt und die Ausbeuten an primärem Normal-Butylamin 61% und die an sekundärem Dinormalbutylamin 28,5% betragen.
  • Das amerikanische Patent 3 390 184 beschreibt ein Verfahren, bei dem ein sekundärer Alkohol mit Ammoniak in Gegenwart eines Nikkel-Kupfer-Chrom-Katalysators unter erhöhter Temperatur zur Bildung des entsprechenden primären Amins zur Reaktion gebracht wird. In Beispiel 1 dieser Patentbeschreibung wird die Reaktion unter Druck von 210 Atmosphären durchgeführt, wobei das primäre Amin erhalten wird.
  • Bex jedem der oben erwähnten Verfahren, also den japanischen Offenlegungsschrift 30 804/75 und 85 511j73 sowie den Beschreibungen der amerikanischen Patente 3 128 311 und 3 390 184 wird ein Alkohol mit einem Amin in Gegenwart eines Katalysators, der Nickel und Kupfer enthält, zur Reaktion gebracht. Das Hauptreaktionsprodukt ist dabei ein primäres Amin, und die entswehenw de Menge an tertiären Amin ist sehr gering. Weiterhin ist der Reaktionsdruck hoch und liegt in der Größenordnung von 100 bis 300 Atmosphären mit Ausnahme des Gasphasenprozesses, wie er in der japanischen Offenlegungsschrift 85 511/73 beschrieben ist.
  • Daher erfordert jedes dieser Verfahren eine sehr kräftig gebaute Einrichtung. Da überdiesadie katalytische Aktivitat recht gering ist, muß der Katalysator in sehr erheblicher Menge verwendet werden.
  • Die Japanische Offenlegungsschrift 19 604/77 beschreibt ein Ver fahren der Reaktion eines Alkohols mit einem Amin unter Bildung des entsprechenden Aminderivats, bei dem die Reaktion in Gegenwart eines Kupfer-Chromit-Katalysators oder eines Kobalt-Katalysators durchgeführt wird. Die japanische Offenlegungsschrift Nr. 59 602/78 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung eines tertiären Amins unter Verwendung eines Kupfer-Molybdän oder Kupfer-Wolfram-Katalysators und die japanische Offenlegungsschrift 59 603/78 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung eines tertiären Amins unter Verwendung eines Kupfer-Chrom-Zink-Katalysators. Weiterhin erwähnt die japanische Offenlegungsschrift Nr. 59 608/78 ein Verfahren zur Herstellung eines tertiären Amins unter Verwendung eines Kupfer-Ruthenium-Katalysators. Die amerikanische Patentschrift 3 223 734 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung eines tertiären Amins unter Verwendung von Raney-Nickel oder. einem Kupfer-Chromit-Katalysator. Die deutsche Offenlegungsschrift 1 493 781 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung eines tertiären Amins unter Verwendung -eines auf einem Träger niedergeschlagenen Nickel-. oder Kobalt-Katalysators. Indessen sind diese Katalysatoren in doppelter Hinsicht, was die Aktivität und Selektivität anlangt, unzureichendund daher müssen sie in sehr erheblichen Mengen, beispielsweise 2,5 bis 8,5 Gew.-%, angewendet werden. Weiterhin ist bei jedem dieser Verfahren die Ausbeute an dem gewünschten tertiären Amin sehr gering. So wird beispielsweise in Beispiel 5 der Beschreibung des amerikanischen Patents 3 223 734 Dodecylamin mit Dodecylalkohol in Gegenwart von 8,4% eines Kupfer-Chromit-Katalysators zur Reaktion gebracht, und die Ausbeute an tertiärem Amin beträgt lediglich 63,2%. In Beispiel 17 wird Dodecylalkohol mit Dimethylamin unter Verwendung eines Katalysators aus 5% Raney-Nickel zur Reaktion gebracht. Die Ausbeute an tertiärem Amin beträgt dabei lediglich 69,5%. Bei diesen bekannten Verfahren muß der Katalysator in erheblicher Menge verwendet werden, weil seine katalytische Aktivität gering ist, und infolgc der schwachen Selektivität ist die Ausbeute an dem gewünschten Amin sehr gering. Daher sind diese Verfahren für industrielle Zwecke ungeeignet.
  • Die Anmelderin hat Forschungen im Hinblick auf.die Lösung der Probleme durchgeführt, die in den bekannten Verfahren angesprochen werden. Als Ergebnis hat die Anmelderin ein Verfahren zur Reaktion eines Alkohols oder eines Aldehyds mit einem primären oder sekundären Amin unter speziellen Bedingungen gefunden, bei dem das entsprechende tertiäre Amin in hoher Ausbeute gefunden wird. Die vorliegende Erfindung ist aufgrund dieser Feststellung vollendet worden.
  • Gemäß vorliegender Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung eines tertiären Amins geschaffen worden,- welches darin besteht, einen Alkohol oder einen Aldehyd mit einem primären oder sekundären Amin in Gegenwart eines Kupfer-Nickel-Katalysators unter atmosphärischen Druck oder einem bis auf 5 Atmosphären erhöhten Druck bei einer Temperatur von 150 bis 3000,C reagieren zu lassen, wobei das bei der Reaktion gebildete Wasser kontinuierlich oder absatzweise entfernt wird.
  • Gemäß dem Herstellungsverfahren der-vorliegenden Erfindung wird das tertiäre Amin in einer Ausbeute über 90X gewonnen. Da die Reaktionsbedingungen nicht schwierig sind, kann die Reaktion unter Verwendung leichter und einfacher Einrichtungen durchgeführt werden. Da überdies die katalytische Aktivität hoch ist, kann die Menge des verwendeten Katal-ysators vermindert werden, und die Reaktion läßt sich in kurzer Zeit vollenden.- So ist beispielsweise die Aktivität des Katalysatorg auf die Einheit des Metallgewichts gerechnet, um einige Grade höher als die eines Kupfer-Chromit-Katalysators. Daher vermag die Reaktion genügend fortzuschreiten, selbst wenn das katalytische Hetall in so gering gen Mengen wie einigen hundert Teilen pro Million, berechnet auf den Ausgangsalkohol oder -aldehyd, zugesetzt wird. Da weiterhin die Dauerhaftigkeit des Katalysators hervorragend ist, wird seine Aktivität kaum vermindert, selbst wenn der Katalysator mehrere Male wiederholt verwendet wird. Schließlich ist die Beseitigung des verbrauchten Katalysators merklich erleichtert im Vergleich mit den üblichen Katalysatoren.
  • In dem bei der vorliegenden Erfindung verwendeten Katalysator sind die Kupfer--und Nickelkomponenten kritisch. Sie werden in Form einer Mischung dieser Metalle oder ihrer Oxide verwendet.
  • Sie können in niedergeschlagener Form auf einem geeigneten fes'ten Träger verwendet werden. Bei Verwendung eines von Nickelmetall freien Kupferkatalysators, also Kupfer~allein oder einem Kupfer-Chromit-Katalysator, ist die Selektivität gering,und-eine ausreichende Reaktionsgeschwindigkeit läßt sich nicht erzielen.
  • Wenn ein von Kupfer freier Nickelkatalysator, wie Nickel allein oder ein Nickel-Chromit-Katalysator,für die erwünschte Reaktion gemäß vorliegender, Erfindung verwendet wird l§ßt sich ebenfalls eine geeignete katalytische Wirkung nicht erreichen.
  • Der Zusatz von Chrom als dritter Metallkomponente neben Kupfer und Nickel ist zu vermeiden. Speziell ein Katalysator, der aus einer gemischten Lösung von Kupfer, Nickel und Ghrom-nach dem Verfahren der Fällung von Katalysatoren gewonnen ist, besitzt keine zufriedenstellende katalytische Aktivität. Es wird angenommen, daß die gegenseitige Wirkung von Kupfer und Nickel, die fUr das Verfahren der vorliegenden Erfindung unvermeidlich sind, durch die starke Gegenwirkung von Nickel und Chrom gehindert wird. Das besondere Verhalten von Chrommetall zeigt an, daß die vorliegende Erfindung wesentlich verschieden ist von den Erfindungen, wie sie in den japanischen Offenlegungsschriften 30 804/75 und 85 511/73 sowie den amerikanischen Patenten 3 128 311 und 3 390 184 beschrieben sind.
  • Das Verhältnis von Kupfer und Nickel ist nicht besonders kritisch. Im einzelnen kann das Atoverhältnis zwischen metallischem Kupfer und metallischem Nickel innerhalb eines Gebietes von 9 : 1 bis 5 : 95, vorzugsweise von 10 : 90 bis 90 : 10 schwanken. Das bevorzugte Verhältnis von Kupfer und Nickel schwankt in Abhängigkeit von der Art der verwendeten Reaktionsteilnehmer, insbesondere dem Ausgangsamin. Wenn speziell ein primäres Amin verwendet wird, liegt das bevorzugte Kupfer-Nickel Verhältnis in der Größenordnung von 10 : 90 bis 50 : 50; wenn dagegen ein sekundäres Amin verwendet wird, beträgt das bevorzugte Kupfer-Nickel-Verhältnis der Größenordnung nach 50 : 50 bis 90 : 10.
  • Als Katalysatorträger, der zur Verwendung be der vorliegenden Erfindung -geeignet ist, können bekannte Katalysatorenträger, wie Aluminiumoxid, Kieselsäure, Kieselsäuretonerde, Diatomeenerde, aktive Kohle oder natürliche und künstliche Zeolithe verwendet werden. Die Menge des auf dem Träger niedergeschlagenen Katalysators kann frei gewählt werden, aber für gewöhnlich werden 10 bis 60 Gew.-% des Metalls auf dem Träger benutzt.
  • Der gemäß vorliegender Erfindung verwendete Katalysator kann auf verschiedene Weise hergestellt werden. Wenn beispielsweise der Katalysator auf einem Träger niedergeschlagen ist, wird dieser ausreichend mit einer Lösung der geeigneten Salze von Kupfer oder Nickel imprägniert, worauf der imprägnierte Träger getrocknet und kalziniert wird (sogenannte Imprägniermethode)O Außerdem können bekannte Verfahren verwendet werden, wie beispielsweise eine Methode, bei der der Träger mit einer wäßrigen Lösung von geeigneten wasserlöslichen Kupfer- und Nickel salzen wie Kupfer und Nickelnitrat gemischt wird, worauf eine wäßrige Lösung von Alkali, wie Natriumcarbonat, Natriumhydroxid oder wäßriges Ammoniak, der Mischung zugesetzt wird, um die Metallsalze auf dem Trager niederuschlagen (Verfahren zur gemeinsamen Fällung), ferner ein Verfahren, bei dem Zeolith oder dergleichen als Träger verwendet und ein Ionenaustausch auf dem Träger zwischen Natrium oder dergleichen und Kupfer und Nickel durchgeführt wird <Ionenausta'usc'hverfahren) oder schließlich eine Methode, bei der Kupfer, Nickel und Aluriniummetall in der Hitze geschmolzen werden, worauf man die Mischung abkühlt und in Form einer Legierung festwerden läßt, worauf das Aluminium durch Natriushydroxid aus der Legierung herausgelöst wird (sogenannte Legierungsmethode>.
  • Bei dem Imprägnierve'rfahren und der gemeinsamen Fällung wird der Träger, auf dem die Metalle niedergeschlagen werden sollen, genügend mit Wasser gewaschen, bei etwa 1000C getrocknet und zur Gewinnung des Katalysators bei 300 bis 4000C kalziniert.
  • Der-als Ausgangsmaterial bei der vorliegenden Erfindung'verwendete Alkohol oder Aldehyd ist ein linearer oder verzweigter, gesättigter oder ungesättigter aliphatischer Alkohol oder ein, Aldehyd mit 8 bis 26 Kohlenstoffatomen. Es können beispielsweiseAlkohole erwähnt werden wie Octylalkohol, Laurylalkohol, Myristylalkohol, Cetylalkohol, Oleylalkohol, Stearylalkohol oder Mischungen dieser Verbindungen, ferner sogenannte Ziegleralkohole, die nach dem Ziegler-Verfahren erhalten sind, und 9xo-Alkohole, die durch Oxosynthese gewonnen sind, außerdem Aldehyde wie Laurylaldehyd, Oxoaldehyde und Aldehyde, die den oben erwähnten Alkoholen entsprechen. Weiterhin können verschiedene Polyätheralkohole mit 8 bis 18 Kohlenstoffatomen in der Alkylgruppe verwendet werden, an die 1 bis 20 Mole von-Oxyalkyleneinheiten addiert sind, wie Polyoxyäthylenalkyläther, Polyoxypropylenälkyl äther und Polyoxypropylenalkylphenyläther. Überdies können verschiedene mehrwertige Alkohole verwendet werden wie 1,3-Butandiol, 1,4-Butandiol, 1,5-Pentandlol und 1,5-Hexandiol ebenso wie Diäthylenglycol und Triäthylenglycol. Schließlid lassen sich auch aromatische Alkohole wie Benzylalkohol verwenden. Als Alkohol oder Aldehyd werden vorzugsweise gesättigte oder ungesättigte,lineare oder verzweigte aliphatische Alkohole oder Aldehyde mit 8 bis 26 Kohlenstoffatomen verwendet, ferner Polyoxyalkylenalkyläther, die durch Addition von 1 bis 20 Molen Alkylenoxid an diese aliphatischen Alkohole gebildet sind, und aliphatische Glykole mit 4 bis 12 Kohlenstoffatomen Als Amin, das mit dem oben erwähnten Alkohol oder Aldehyd in Reaktion zu bringen ist, können beispielsweise folgende erwähnt werden: Aliphatische Amine wie primäre Amine, beispielsweise Methylamin, Äthylamin oder Dodecylamin, weiterhin sekundäre Amin'e, beispielsweise Dimethylamin, Däthylamin und Didodecylamin; außerdem lassen sich cyclische Amine verwenden wie Piperidin oder aromatische Amine wie Anilin, auch heterocyclische Amine wie Morpholin, Alkanolamine wie Äthanolamin und Propanolamin und Polyamine wie Äthylendiamin und Diäthylentriamin. Aliphatische oder heterocyclische Amine wie Methylamin, ethylamin, Dimethylamin, Diäthylamin, Piperidin und Morpholin werden speziell bevorzugt.
  • Bei der vorliegenden Erfindung ist es ein kritisches Erfordernis, daß das bei der Reaktion des Alkohols oder, Aldehyds mit dem Amin gebildete Wasser aus dem Reaktionssystem entfernt wird. Wenn das bei der Reaktion gebildete Wasser nicht aus dem Reaktionssystem entfernt wird, kann der Katalysator gemäß vorliegender Erfindung seine katalytische Aktivität nicht genügend entfalten. Vielmehr wird die katalytische Aktivität und Selektivität vermindert, und es ist schwierig, das gewünschte tertiäre Amin in hoher Ausbeute zu gewinnen. Wenn beispielsweise Dimethylamin als Amin verwendet wird und die Reaktion ohne Entfernung des dabei gebildeten Wassers durchgeführt wird, läßt sich das sekundäre Amin kaum von dem tertiären'Amin allein durch Destillation abtrennen, vielmehr werden Monoalkylmethylamin als Nebenprodukt und ebenso hochsiedende Substanzen wie ein Aldehydkondensat in erheblicher Menge gebildet mit dem Ergebnis, daß die Ausbeute an dem gewünschten tertiären Amin vermindert ist.
  • Die Entfernung des Wassers kann in Absätzen oder kontinuierlich während der Reaktion durchgeführt werden. Es ist ausreichend, wenn das gebildete Wasser im Reaktionssystem nicht für längere Zeit anwesend ist, sondern in häufigen Intervallen in geeigneter Weise entfernt wird. Vorzugsweise wird das gebildete Wasser kontinuierlich entfernt. Speziell wird die Anwendung einer Methode empfohlen, bei der eine geeignete Menge von Wasserstoffgas während der Reaktion in das Reaktionssystem eingeleitet wird und das gebildete Wasser und das überschüssige Amin gemeinsam aus dem Reattionssystem mit Hilfe des Wasserstoffgases abdestilliert werden. Wenn das gebildete Wasser kondensiert und vom Wasserstoffgas durch einen Kühler getrennt wird, kann dieses im Kreisauf zurückgeführt und wiederholt verwendet werden. Es läßt sich auch ein Verfahren anwenden, bei dem ein geeignetes Lösungsmittel dem Reaktionssystem zugesetzt und das gebildete Wasser durch azeotrope Destillation zusammen mit dem Lösungsmittel abdestilliert und entfernt wird.
  • Bei dem Verfahren der vorliegenden Erfindung kann ein Katalysator verwendet werden, der von vornherein mit Wasserstoff reduziert ist. Indessen wird gemäß vorliegender Erfindung für gewöhnlich eine Methode angewendet, bei der ein nicht reduzierter Katalysator in das Reaktionsgefäß zusammen mit dem Ausgangs alkohol oder -aldehyd eingebracht und der Katalysator dadurch reduziert wird, indem die Temperatur auf Reaktionstemperatur gesteigert wird, während das eingeführte Wasserstoffgas oder eine Gasmischung aus Wasserstoff und einer geringen Menge von gasförmigem Amin eingeleitet wird. Der Kupfer-Nickel-Katalysator gemäß vorliegender erfindung ist speziell dadurch gekennzeichnet, daß seine Reduktionstemperatur sehr niedrig liegt und der Katalysator reduziert werden kann, während die Temperatur auf Reaktionstemperatur gesteigert wird.- Dies bedeutet also, daß kein besonderer Verfahrensschritt notwendig ist, um die Redukti-on des Katalysators durchzuführen. Im Gegensatz hierzu sind die für gewohnlich verwendeten Katalysatoren, beispielsweise ein Kupfer-Chromit-Katalysator dadurch benachteiligt, daß ein zusätzlicher Verfahrensschritt notwendig ist, um die vorherige Reduktion des Katalysators durchzuführen, da die Reduktionstemperatur so hoch, nämlich bei 300 bis 400°C liegt.
  • Wenn ein Alkohol als Ausgangssubstanz verwendet wird, kann die Reaktion auch in Abwesenheit von Wasserstoff fortschreiten Wenn beispielsweise die Temperatur auf eine vorbestimmte Höhe gebracht wird, kann die -Zufuhr von Wasserstoff unterbrochen werden wobei das Amin allein mit dem Alkohol in Reaktion tritt. Auch in diesem Fall schreitet die Reaktion vorwärts. Indessen ist die gegenwart geringer Mengen vorzuziehen, da die Bildung von hochsiedenden Substanzen hierdurch vermindert wird. Wie oben bereits erwähnt ? führt die Gegenwart von Wasser zu einer ernsthaften Verminderung der katalytischen Aktivität. Infolgedessen kann ein inertes Gas wie Stickstoffgas in das Reaktionssystem zusammen mit dem Wasser stoff zur Entfernung des Wassers eingeleitet werden.
  • Der für gewöhnlich angewendete hohe Druck ist bei dem Verfahren der vorliegenden Erfindung nicht notwendig. Vielmehr ist ein hoher Druck bei dem neuen Verfahren nachteilig, da die Bildung von Nebenprodukten hierdurch erhöht wird. Die Reaktion kann auch unter vermindertem Druck durchgeführt werden; aber es ist vorzuziehen, die Reaktion bei Atwiosphärendruck oder einem erhöhten Druck bis 5 Atmosphären, vorzugsweise aber bei Atmosphärendruck, ablaufen zu lassen. Wie sich aus der vorhergehenden Beschreibung ergibt, ist das Verfahren der vorliegenden Erfindung durch die Tatsache gekennzeichnet, daß anstatt der Verwendung der üblichen Hochdurckreaktion bei dem Verfahren der Erfindung eine Reaktion bei Atmosphärendruck oder bei geringerem Druck stattfindet. Infolgedessen läßt sich sagen, daß das Verfahren der vorliegenden Er-Erfindung ein Verfahren zur Herstellung von tertiären Aminen darstellt, bei dem die Reaktionseinrichtung beträchtlich rationalisiert ist.
  • Die Reaktionstemperatur liegt in der Größenordnung von 150 bis 300°C, vorzugsweise bei 160 bis 250°C. Für gewöhnlich wird die Reaktion bei einer Temperatur von 180 bis 230°C durchgeführt.
  • Wenn die Reaktionstemperatur unter 150 C liegt, läßt sich eine genügende Reaktionsgeschwindigkeit nicht erzielen. Wenn andererseits die Reaktionstemperatur'3000C übersteigt, tritt die Bildung von hochsiedenden, durch Nebenreaktion entstehenden Produkten mehr und mehr hervor, und die Selektivität ist vermindert.
  • Wenn ein primäres Amin als Ausgangsmaterial bei dem Verfahren der vorliegenden Erfindung verwendet wird, ist es vorzuziehen, die Geschwindigkeit der Einführung des Amins auf ein Niveau einzustellen, das etwas unter der Geschwindigkeit liegt, mit der das Amin bei der Reaktion verbraucht wird, so daß die Reaktion unter Regelung durch die Geschwindigkeit der Aminzufuhr geregelt wird. Wenn diese spezielle Arbeitsweise angewendet wird, läßt sich die Menge der unerwünschten Nebenprodukte wie Aldehydkondensate und andere Aminnebenprodukte anstelle des gewünschten Amins, die durch eine Disproportionierungsreaktion des als Ausgangsma-, terial dienenden Amihs gebildet werden, gut regeln und vermindern.
  • Wenn ein sekundäres Amin als Ausgangsmaterial verwendet wird, brauchen derartige spezielle Regelverfahren nicht angewendet zu werden. Es kann vielmehr eine Methode angewendet werden, bei der nach Beendigung der Reaktion die Zufuhr des Amins unterbrochen und das Reaktionsprodukt mit Wasserstoff allein behandelt wird.
  • In diesem Fall kann die Qualität des gewünschten tertiären Amins verbessert werden. Die reaktion kann absatzweise oder kontinuierlich durchgeführt werden. Wenn die Reaktion absatzweise durchgeführt wird, kann eine sehr einfache Reaktionsapparatur verwendet werden, die gleichzeitig als Reaktor und Destillationsapparat dient anstelle der üblichen Reaktionsapparaturen für protionsweises Arbeiten. Dies ist mbglich; da die Menge des K-talysators beim Verfahren der vorliegenden Erfindung infolge der hohen katalytischen Aktivität verringert ist und da die Reaktionsischung infolge der Tatsache, daß es sich um eine bei Atmosphärendruck ablaufende Reaktion handelt, ohne vorherige Filtrationsabtrennung des Katalysators einer Destillation unter worfen werden kann. Infolgedessen kann das gewünschte tertiäre Amin unter Verwendung einer einfachen Reaktionsapparatur erhalten werden. Wenn die Reaktion kontinuierlich durchgeführt wird, lassen sich irgendwelche üblichen Verfahren der Suspenderung des Katalysators oder der Benutzung eines festen Katalysator -betts anwenden.
  • Im folgenden sollen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben werden.
  • Ein Ausgangsalkohol oder -aldehyd und, ein -Katalysator werden in das Reaktionsgefäß eingeführt, das 1. mit einem Rohr zur Einleitung des Amins und des Wasserstoffs und 2. mit einem Kondensator oder einer Trennvorrichtung zum Kondensieren und Abtrennen des bei der Reaktion gebildeten Wassers, des überschüssigen Amins und des überdestillierenden öligen Produkts ausgestattet ist.
  • Die Menge des verwendeten Katalysators ist nicht besonders kritisch. Da die Aktivität des Katalysators gemäß vorliegender Erfindung sehr hoch ist, wird dieser für gewöhnlich in Mengen von 0,1 bis 2 Gew.-%, berechnet auf den eingeführten Alkohol oder den Aldehyd, angewendet. Nachdem die Atmosphäre im Reaktionsgefaß durch Stickstoffgas verdrängt ist, wird die Temperatur erhöht, während Wassrstoff allein oder eine Gasmischung aus Wasserstoff und geringen Mengen des gasförmigen Amins in das Reaktionsgefäß eingeleitet wird. Die Reaktion wird für gewöhnlich bei 180 bis 230 0C durchgeführt, aber es kann auch eine Reaktionstemperatur außerhalb dieses Gebietes angewendet werden, was von der Art der Ausgangsreagenzien abhängt. Während die'Teperatur in dieser Weise steigt, wird der Katalysator reduziert und in den aktiven Zustand gebracht. Nachdem die Temperatur auf die vorbestimmte Höhe gebracht ist,. wird das Amin zur Einleitung der Reaktion eingeführt. Während der Reaktion wird das gebildete Wasser aus der Reaktionsmischung zusammen mit einem Gas (Wasserstoff und überschüssiges Amin) und einer kleinen Menge eines öligen Produktes abgeleitet; das Wasser wird von dem öligen Produkt mit Hilfe eines Kondensators und einer Trennvorrichtung geschieden. Das a,bgetrennte ölige Produkt wird in das Reaktionsgefäß zurückgeleitet. Wenn die gasförmige Substanz, also der Wasserstoff und das überschüssige Amin, analysiert werden, läßt sich feststellen; daß Nebenprodukte wie Kohlenwasserstoffe oder ein Aminnebenprodukt, das durch Disproportionierungsreaktion des als Ausgangsmaterial verwendeten Amins gebildet ist, kaum in der Gasmischung enthalten sind. Damit ist bewiesen, daß der Katalysator der vorliegenden Erfindung eine sehr hohe Selektivität besitzt; damit wird bestätigt, daß die Gasmischung durch Verwendung eines Zirkulationsapparates wiederverwendet werden kann, ohne daß es durch eine besondere Reinigungsvorrichtung geleitet werden muß.
  • Nach Vervollständigung der Reaktion wird die Reaktionsmischung unmittelbar der Destillation unterworfen. Dieses Verfahren ist ausreichend, wenn das Produkt ein langkettiges tertiäres Monoalkylamin darstellt. Andernfalls wird die Reaktionsmischung filtriert, wobei das Reaktonsprodukt vom Katalysator getrennt wird. Diese Maßnahme ist vorzuziehen, wenn es sich bei dem Produkt um ein langkettiges tertiäres Dialkylamin handelt. Das durch Filtration erhaltene tertiäre Amin wird durch Destillation in ein sehr reines Produkt umgewandelt.'We'nn beispielsweise Dodecylalkohol mit Dimethylamin in Gegenwart von 1 Gew.-X eines Kupfer Nickel-Katalysators zur Reaktion gebracht wird, der äuf einem Aluminiumoxidträger niedergeschlagen ist, wobei das Atomverhältnis von Kupfer zu Nickel 8 : 2 beträgt, wobei die niedergeschlagene Menge 50%, berechnet als Metalloxid, unter Bezugnahme auf das Aluminiumoxid beträgt und wobei eine Reaktionstemperatur von 2100C unter Atmosphärendruck für 2 1/2 Stunden angewendet wird, ist die Umwandlung des Alkohols höhor als 99%,und das gewünschte tertiäre Amin, nämlich Dodecyldimethylamin, wird in einer Ausbeute von 95% erhalten Die Reinheit des durch Destillation gewonnenen Produktes ist höher als 99%. Wenn die Reaktion unter den gleichen Bedingungen, wie oben beschrieben, durchgeführt wird mit dem Unterschied, -daß 1 Gew*-X eines Kupfer-ChromiM-Katalysators benutzt und die Reaktion 5 Stunden lang durchgeführt wird, beträgt die Umsetzung des Alkohols nur etwa 61%, und die Ausbeute an dem gewünschten tertiären Alkohol liegt bei etwa 25%.
  • Wie sich aus der vorstehenden Erläuterung ergibt, läßt sich nach dem Verfahren der vorliegenden Erfindung das gewünschte Amin bei hoher Umsetzung und in hoher Selektivität innerhalb kurzer Zeit gewinnen. -Dieser Vorteil wird -durch die direkte Reaktion zwischen dem Alkohol oder dem Aldehyd und dem primären oder sekundären Amin unter Bildung des entsprechenden tertiären Amins in Gegenwart eines Kupfer-Nickel-Katalysators unter geringem Druck erreicht, wobei das durch die Reaktion gebildete Wasser aus dem Reaktionssystem entfernt wird.
  • Das Verfahren der vorliegenden Erfindung soll nun im einzelnen unter Bezugnahme auf die folgenden Beispiele'mit den Vergleichsbeispielen beschrieben werden. In diesen Beispielen bedeuten alle Prozentangaben Gewichtsprozente, soweit nichts anderes angegeben ist.
  • Beispiel 1 Reaktion zwischen Alkohol und Dimethylamin Ein binärer Katalysator aus Kupfer und Nickel, die auf Aluniniumoxid niedergeschlagen sind, wird in folgender Weise hergestellt: Eine 1-Liter-F,lasche wird mit 15,7 g aktiviertem Aluminiumoxid und einer Lösung von 38,7 g Kupfernitrat und li,6 g Nickelnitrat in 200 cm3 Wasser beschickt. Die Temperatur wird unter Rühren erhöht. Die niedergeschlagene Menge an Metalloxiden von Kupfer und Nickel beträgt'509L, berechnet auf das Aluminiumoxid, und das Holekularverhältnis von Kupfer zu Nickel, also das Molekularverhältnis Cu: Ni beträgt 8 : 2. Wenn die Temperatur auf 90°C gesteigert ist, wird eine 10%ige wäßrige Lösung von Natriumcarbonat tropfenweise der Mischung zuge, setzt, um den pH-Wert auf 9 bis 10 einzuregeln. Dann läßt man das ganze bei der oben genann ten Temperatur 1'Stunde lang altern,-um-die Reaktion zu vervollständigen. Das Produkt wird mit Wasser gewaschen, bis die-Waschflüssigkeit neutral ist. Das gewaschene Produkt wird bei 800C 10 Stunden lang getrocknet und bei 4000C 3 Stunden kalziniert.
  • Dann wird die Reaktion zwischen dem Alkohol und dem Dimethylamin unter Verwendung des so erhaltenen Katalysators durchgeführt.
  • Eine 1-Liter-Flasche, die mit einem Kondensator und einer Trennvorrichtung zur Entfernung des bei der Reaktion gebildeten Wassers ausgerüstet ist, wird mit 300 g Dodecanol und 3 g'des oben genannten Katalysators beschickt. Die Atmosphäre in dem Behälter wird unter Rühren durch Stickstoff verdrängt, während die Temperatur erhöht wird. Wenn die Temperatur 1000C erreicht hat, wird Wasserstoffgas in den Behälter mit einer Strömungsgeschwin digkeit von 30 1/Std. durch einen Strömungsmesser eingeleitet.
  • Die Temperatur wird innerhalb' eines Zeitraums von 40 Minuten auf 210C gesteigert. Während die Temperatur auf 2100C gehalten ist, wird eine Gasmischung von Dimethylamin und Wasserstoff mit einer Konzentration von 46% Dimethylamin in das Reaktionssystem mit einer Strömungsgeschwindigkeit von 56 1/sud. eingeleitet.
  • Die Reaktion wird bei 210C 2 1/2 Stunden fortgeführt. Nebenbei bemerkt wird der Katalysator ohne vorherige Reduktion verwendet, die Metallkomponenten werden ursprünglich in Form ihrer Oxide verwendet. Dabei wird der Katalysator mit Wasserstoffgas reduziert, während die Temperatur gesteigert wird. Die durch gaschromatografische Analyse und aus dem Aminwert des Produktes gewonnenen Resultate werden im folgenden angegeben: Dimethyldodecylamin 92,7% nicht in Reaktion getretenes Dodecanol 0,6% hochsiedende Substanzen 4,4% Wenn das Produkt destilliert wird, erhält man ein tertiäres Amin einer Reinheit von 99,1X in einer Ausbeute von 95,2% Beispiel 2 Die-Reaktion zwischen Dodecanol und Monomethylamin wird unter Verwendung des gleichen Katalysators wie in Beispiel 1 durchgeführt. Im einzelnen wird das gleiche Reaktionsgefäß wie in Beispiel 1 mit 300 g Dodecanol und 3 g eines binären Kupfer-Nickel-Katalysators beschickt, der auf Aluminiumoxid niedergeschlagen ist. Die Atmosphäre im Reaktionsgefäß wird durch Stickstoff unter Rühren verdrängt, und die Temperatur wird erhöht. Während die Temperatur auf 100 g gesteigert wird, bläst man Wasserstoff gas in das Reaktionsgefäß mit einer Strömungsgeschwindigkeit von 30 1 pro Stunde durch einen Strömungsmesser hinein. Dabei wird die Temperatur auf 2200C innerhalb einer Zeitdauer von etwa 40 Minuten erhöht. Während die oben erwähnte, erhöhte Temperatur aufrechterhalten wird, bläst man eine Gasmischung aus Monomethylamin und Wasserstoff, in der die Konzentration von Monomethylamin 14% beträgt, in das Reaktionsgefäß mit einer Strömungsgeschwindigkeit von 35 l pro Stunde hinein. Das bei der Reaktion gebildete Wasser wird abdestilliert und von einer öligen Komponente mit Hilfe eines Kondensators und einer Trennvorrichtung abgeschieden. Die abgetrennte ölige Komponente wird in das Reaktionsgefäß zurückgeführt. Nachdem die Reaktion in dieser Weise 5 Stunden lang durchgeführt ist, wird der Nachschub an Monomethylamin unterbrochen, während die, Reaktion weiter unter Einleitung von Wasserstoff allein durchgeführt wird. Das Reaktionsprodukt wird durch Filtration gewonnen. Die aus dem Aminwert des Produktes und durch Gaschromatografie festgestellten Wertzahlen des Produktes werden im folgenden angegeben: Didodecylmethylamin 90,5% Dodecylmethylamin 0,5% nicht in Reaktion getretenes Dodecanol 0,0% andere Amine wie Tridecylamin usw.-- 0,5% hochsiedende Substanzen wie Aldolkondensat und dergleichen weitere niedrigsiedende Substanzen wie Kohlenwasserstoffe usw. 2,2X Verqleichsbeispiel 1 Eine mit einem Kondensator und einer Trennvorrichtung zur Abscheidung des bei der Reaktion gebildeten Wassers ausgerüstete 1-l-Flasche'wird mit 300 g Dodecanol und 3,0 g eines Kupfer-Chromit-Katalysators, hergestellt durch die Firma Nikki-Kagaku, beschickt. Die Atmosphäre in der Flasche wird durch Stickstoff unter Rühren verdrängt, und die Temperatur wird erhöht. Wenn die Temperatur 1000C erreicht hat, wird Wasserstoffgas mit einer Fließgeschwindigkeit von 30 1 pro Stunde durch einen Strömungsmesser eingeleitet. Dabei wird die Temperatur innerhalb einer Zeitdauer von etwa 40 Minuten auf 2100C erhöht. Während die Temperatur auf dieser Höhe gehalten wird, leitet man eine Gasmischung aus Dimethylamin und Wasserstoff, in der die Konzentration an Dimethylamin 46X beträgt, in das Reaktionssystem -mit einer Geschwindigkeit von 56 1 pro Stunde ein. Das bei der Reaktion gebildete Wasser und die ölige Komponente werden abdestilliert und voneinander mit Hilfe des Kondensators und der Trennvorrichtung geschieden, wobei die ölige Komponente kontinuierlich in das Reaktionsgefäß zurück' geleitet wird. Die Reaktion wird in dieser Weise 5 Stunden lang durchgeführt, worauf der Katalysator von dem erhaltenen Reaktlonsprodukt getrennt und wiedergewonnen wird. Die nach dem Aminwert und durch Gaschromatografie ermittelten Eigenschaften des gewonnenen Produkts werden im folgenden angegeben: Dimethyldodecylamin 25,3% nicht in Reaktion getretenes Dodecanol 38,7% hochsiedende Substanzen wie Didodecylmethylamin, Aldolkondensate usw. 22,9% Verqleichsbeispiel 2 Dasselbe Reaktionsgefäß wie im Vergleichsbeispiel 1 wird mit 300 g Dodecanol -und 3 g eines Kupfer-Chromit-Katalysators beschickt. Die Atmosphäre im Reaktionsgefäß wird unter Rühren durch Stickstoff verdrängt, und man beginnt mit der Steigerung der Temperatur. Wenn die Temperatur 1000C erreicht hat, wird Wasserstoffgas in das Reaktionssystem mit einer Fließgeschwindigkeit von 30 1 pro Stunde durch einen Strömungsmesser eingeleitet. Dabei wird die Temperatur innerhalb einer Zeitdauer von 40 Minuten auf 220°C erhöht. Unter Aufrechterhaltung dieser Temperatur wird eine Gasmischung aus Monomethylamin und Wasserstoff, wobei de Konzentration an Monomethylamin 14% beträgt, in das Reaktionssystem mit einer Strömungsgeschwindigkeit von 35 1 pro Stunde eingeblasen. Das bei der Reaktion gebildete Wasser wird abdestilliert und von der öligen Komponente mit Hilfe eines Kondensators und einer Trennvorrichtung abgeschieden, wobei die ölige Komponente kontinuierlich'in das Reaktionsgefäß zurückyeleitet wird. Die Reaktion wird in dieser Weise 5 Stunden lang durchgeführt. Die Zufuhr des Monomethylamins wird dann unterbrochen,und die Reaktion wird weiter eine Stunde unter Einleitung von Wasserstoff allein durchgeführt. Die sich aus den Aminwerten und der Gaschromatografie ergebenden Resultate sind im folgenden angegeben: Didodecylamin 13,1% Dodecylmethylamin 12,1% nicht in Reaktion getretenes 1'6,7% Dodecanol .andere Amine wie Tridecylamin usw. 29,5% hochsiedende Substanzen wie Aldolkondensat usw. 18,0% andere niedrigsiedende Substanzen wie Kohlenwasserstoffe und dergleichen 4,8X Vergleichsbeispiel 3 In dem gleichen Reaktionsgefäß, das beim Vergleichsbeispiel 2 verwendet wurde, wird die Reaktion unter den gleichen Bedingungen wie in Vergleichsbeispiel 2 durchgeführt mit dem Unterschied, daß-3 g eines arfi-Nickel-Kondensatos verwendet wird, der aus einer Raney-Nickellegierung, hergestellt von der Firma Kawaken Fine Chemecal, mit Hilfe von Alkali und Waschen der so behandelten Legierung mit Wasser erhalten ist. Die gewonnenen Resultate werden im folgenden angegeben: Didodecylamin 50,6% Dodecylmethylamin 1,oX nicht in Reaktion getretenes Dodecanol 0,5% andere Amine wie Tridecylamin usw. 38,9% hochsiedende Substanzen wie Aldolkondensat usw. zu 9,7%.
  • weitere niedrigsiedende Substanzen wie Kohlenwasserstoffe usw. 2,3% Aus den vorstehenden Resultaten läßt sich leicht verstehen, daß bei der Reaktion zwischen Alkohol und Dimethylamin vergleich des Beispiels 1- mit dem Vergleichsbeispiel 1) und bei der Reaktion zwischen Alkohol und Monomethylamin (Vergleich des Beispiels 2 mit den Vergleichsbeispielen 2 und 3) der Katalysator der vorliegenden Erfindung unerwartet dem Kupfer-Chromit-Katalysator und auch dem Raney-Nickelkatalysator, die gewöhnlich für die Aminreaktion verwendet werden, in doppelter Hinsicht, nämlich der Aktivität und der Selektivität, überlegen ist.
  • Beispiele 3 bis 7 und VerqleichsbeisPiel-e 4 und 5 Als Trägersubstanz wird Silicagel verwendet. Dabei wird das Molekularverhältnis von Kupfer zu Nickel verändert. Die Menge der niedergeschlagenen Metalloxide von Kupfer und Nickel betrug 50%, berechnet auf das Silicagel. Die Katalysatoren wurden in gleicher Weise,wie in Beispiel 1 beschrieben, hergestellt, und die Reaktion zwischen Dodecanol und Dimethylamin wurde unter den gleichen Bedingungen durchgeführt wie dort angegeben. Die erzielten Resultate sind aus Tabelle 1 ersichtlich.
  • Tabelle 1 Zusammensetzung des Produktes in % Molekular- nicht in verhältnis Reaktions- Dimethyl- Reaktion hoch-Beispiel von Kupfer zeit in dodecyl- getretenes siedende Nr. zu Nickel Stunden amin Dodencanol Substanzen Vergleichsbeispiel 4 10:0 5,0 55,2 34,0 7,0 Beispiel 3 9:1 5,0 89,6 4,4 3,5 Beispiel 4 8:2 4,5 92,8 1,9 3,7 Beispiel 5 5:5 4,5 90,8 1,7 5,7 Beispiel 6 2:8 5,0 82,6 8,7 6,6 Beispiel 7 1:9 5,0 83,1 10,2 4,8 Vergleichsbeispiel 5 0:10 5,0 nicht in Reaktion getreten Aus den in Tabelle 1 angegebenen Resultaten läßt sich leicht ersehen, daß bei Verwendung von Kupfer oder Nickel allein als Katalysatoren die katalytische Aktivität sehr gering ist. Solch ein Katalysator kann praktisch überhaupt nicht verwendet werden. Es ist also ersichtlich, daß bei kombinierter Verwendung von Kupfer und Nickel als Katalysatoren die katalytische Aktivität erheblich gesteigert wird und der Katalysator eine genügende Aktivität für praktischen industriellen Gebrauch aufweist.
  • Beispiele 8 bis 12 und Vergleichsbeispiele 6 und 7 Als Trägersubstanz-wurde Silicagel verwendet, und das Molekularverhältnis von Kupfer zu Nickel wurde geändert. Die Katalysatoren wurden in gleicher Weise wie in Beispiel 1 beschrieben hergestellt. Die niedergeschlagene Menge an Kupfer- und Nickel oxyden betrug 50%, berechnet auf das Silicagel. Bei Verwendung eines so priparierten Katalysators wurde die Reaktion zwischen Dodecanol und Methylamin unter den gleichen Bedingungen und in gleicher Weise wie in Beispiel beschrieben durchgeführt. Die Ergebnisse sind aus Tabelle 2 ersichtlich.
  • Tabelle 2 Zusammensetzung des Produktes in % Molekular- nicht in verhältnis Didodecyl- Reaktion hoch-Beispiel von Kupfer methyl- getretenes andere siedende 2) Nr. zu Nickel amin Dodencanol Amine 1) Substanzen Vergleichsbeispiel 6 10:0 62,0 3,9 25,5 7,1 Beispiel 8 9:1 81,3 2,9 6,8 8,7 Beispiel 9 8:2 87,1 1,5 4,1 7,1 Beispiel 10 5:5 90,4 1,0 2,6 5,6 Beispiel 11 2:8 89,7 2,2 4,1 3,7 Beispiel 12 1:9 88,4 4,2 3,5 3,7 Vergleichsbeispiel 7 0:10 5,0 nicht in Reaktion getreten Bemerkungen: 1) Tridecylamin, Didodecylamin, Dodecylmethylamin usw.
  • 2) Aldolkondensat, Kohlenwasserstoffe usw.
  • Beispiele 13 bis 17 Es wurde der Einfluß des Trägerstoffs auf die Reaktion zwischen Dodecanol und Dimethylamin geprüft. Das Molekularverhältnis von Kupfer zu Nickel betrug 8 ; 2, und die niedergeschlagene Menge an Metalloxiden betrug 50%. Die Reaktion wurde unter den gleichen Bedingungen und in gleicher Weise wie in Beispiel beschrieben durchgeführt. Die erhaltenen Resultate sind afls Tabelle 3 ersichtlich.
  • Tabelle 3 Zusammensetzung des Reaktionsproduktes in % Reaktions- Dimethyl- nicht in Reaktion hoch-Beispiel Trägerstoff zeit in dodecyl- getretenes siedende Nr. Stunden amin Dodencanol Substanzen Beispiel Diatomeen- 3,0 91,7 3,2 3,0 13 Beispiel Aktive 2,5 83,8 3,1 10,0 14 Beispiel Molekular- 4,0 92,1 0,8 6,2 15 Beispiel Molekular- 3,0 93,1 0,7 5,8 16 Beispiel kein 3,0 89,9 1,8 6,5 17 Beispiele 18 und 19 und Vergleichsbeispiele 8 und 9 Der Katalysator der vorliegenden Erfindung wurde mit einem Kupfer-Chromit-Katalysator und einem stabilisierten Nickel-Katalysator vergloichen, wie er gewöhnlich für die Aminreaktion im Hinblick auf deren Aktivität bei der Reaktion zwischen 1,6-Hexandiol und Dimethylamin verwendet wird.
  • Eine 500 cm³-Flasche, die mit einem Kondensator ausgerüstet war, wurde mit 200 g ts6-Hexandiol und dem Katalysator beschickt. Die Atmosphäre in der Flasche wurde durch Stickstoff unter Rühren verdrängt und die Temperatur erhöht. Wenn die Temperatur auf etwa 100 C gestiegen war, wurde Wasserstoff durch einen Strömungsmesser in das Reaktionssystem eingeblasen und die Temperaturerhöhung fortgesetzt. Wenn die Temperatur auf 190°C gestiegen warjwurde eine Gasmischung aus Wasserstoff und Dimethylamin, in der die Konzentration an Dimethylamin 50% betrug, in das Reaktionssystem mit einer Strömungsgeschwindigkeit von 60 1 pro Stunde eingeblasen. Das bei der Reaktion gebildete Wasser wurde kontinuierlich aus dem Reaktionssystem entfernt und in dem Kondensator zusammen mit der begleite n Ölkomponente aufgefangen.
  • Nachdem die Reaktion die vorgeschriebene Zeit durchgeführt war, wurde die Reaktionsmischung im Fall der Verwendung von Kupfer-Chromit oder einem stabilisierten Nickelkatalysator filtriert, da die Menge des verwendeten Katalysators erheblich war, Bei Verwendung des Katalysators gemäß vorliegender Erfindung wurde die Reaktionsmischung unmittelbar der Destillation unterworfen.
  • Die Zusammensetzung des Reaktionsprodukts wurde aus dem Aminwert und durch gaschromatografische Analyse bestimmt. Die erzielten Ergebnisse sind aus Tabelle 4 ersichtlich.
  • Tabelle 4 Katalysator Zusammensetzung des Reaktionsprodukts in % nicht in eingesetz- Reakt. Reaktion hoch-Beispiel te Menge zeit in Zwischen-2) getret. siedende Nr. Art in g stunden TMHD¹) produkt Diol Substanzen Vergl. Kupfer- 20 8 36,3 38,1 5,9 19,7 Beisp. 8 Chromit Vergl. stabil.
  • Beisp. 9 Nickel 11 5 18,5 6,3 1,2 74,0 Bei- Katalysaspiel 18 tor nach. 2 7 77,3 8,7 0,9 13,1 Beisp. 1 Bei- Katalysaspiel 19 tor n.Bei- 2 7 82,7 5,4 0,4 11,4 spiel 15 Bemerkung *: ein auf Aluminiumoxid niedergeschlagener Kupfer-Nickel-Katalysator mit einem Verhältnis von Kupfer zu Nickel von 8:2 **: ein auf einem Molekularsieb SA niedergeschlagener Kupfer-Nickel-Katalysator mit einem Verhältnis von Kupfer zu Nickel von 8:2 Beispiel 20 Eine Reaktion zwischen gehärtetem Rindertalgzalkohol und Monow methylamin wurde unter Verwendung des gleichen Katalysators wie in Beispiel t und unter den gleichen Bedingungen in gleicher Weise wie in Beispiel 2 beschrieben durchgeführt. Nach Beendigung der Reaktion wurde der Katalysator abgetrennt,und die zurÜckbleibende Reaktionsmischung wurde einer Destillation unterworfen.
  • Die Anfangsfraktion wurde durch Destillation entfernt, und der Rückstand wurde als Beispiel für die Bildung eines quaternären Salzes mit Methylchlorid verwendet. Die Menge des-Vorlaufs betrug 7,9%. Wie gefunden wurde, enthielt der Vorlauf in der Hauptsache nicht in Reaktion getretenen Alkohol und langkettiges Monoalkylmethylamin. -Dies konnte als Ausgangsmaterial für die Reaktion wiederverwendet werden. Der Rückstand, der nach Abtrennung des Vorlaufs erhalten war, lag in einer Ausbeute von 92,1% vor. Die Farbe des Rückstandes nach der APHA-Skala betrug 10.
  • Der Gehalt des Rückstandes an Verbindungen, die kein Amin darsiB-ten, betrug 1,7%, bestimmt nach der Harzadsorptionsmethode. Ein durch Quaternisieren dieses Rückstandes mit Methylchlorid gewonnenes Produkt besaß einen schließ;ichen Aminwert von 0,8 und eine Farbe nach der APHA-Skala von 50. Es ergab sich, daß das-Produkt in seinen Eigenschaften ausgezeichnet geeignet war als Basis für ein Weichmachungsmittel.
  • Beispiel 21 Eine Reaktion zwischen Polyoxyäthylenlauryläther, bei dem die durchschnittliche Molzahl von Äthylenoxid 3,0 betrug, und Dimethylamin wurde durchgeführt. Dabei wurde das gleiche Reaktionsgefäß wie im Vergleichsbeispiel 1 mit 300 g Polyoxyäthylenlauryläther, bei dem die durchschnittliche Molzahl des additierten Ätyhlenoxids 3,0 betrug, und 3 g des gleichen Katalysators wie in Beispiel 1 verwendet, beschickt. Die Reaktion wurde 6 Stunden lang unter den gleichen Bedingungen und in gleicher Weise wie im Vergleichsbeispiel 1 beschrieben durchgeführt. Die Reaktionsmischung wurde filtriert, und die Zusammensetzung, des Reaktionsprodukts wurde nach dem tertiären Aminwert und dem Hydroxylwert bestimmte Die Ausbeute an tertiärem Amin betrug 74,6% und die Menge des nicht in Reaktion getrctenen Ätheralkohols 21,8%.
  • Beispi.el 22 Es wurde eine Reaktion zwischen Hexadecanol und Morpholin durchgeführt. Dabei'wurde das gleiche Reaktionsgefäß wie im Vergleichsbei spiel 1 mit 300 g Hexadecanol und 3 g des gleichen Katalysators wie in Beispiel 1 angewendet beschickt. In gleicher Weise wie im Vergleichsbeispiel 1 beschrieben wurde die Temperatur bis auf 210°C erhöht. Während Wasserstoff in das Reaktionssystem eingeblasen wurde, setzte man Morpholin tropfenweise mit einer Geschwindigkeit von 87 g-pro Stunde der Reaktionsmischung zu. Die Reaktion wurde 3 Stunden lang fortgeführt, und das Reaktionsprodukt durch Destillation gewonnen. Beim Analysieren ergaben sich folgende Resul-tate: N-Hexadecylmorpholin 94,5% nicht in Reaktion getretenes Hexadecanol 0,9% hochsiedende Substanzen Vergleichsbeispiele 10 bis 13 Ein Katalysator, der zusätzlich zum Kupfer und Nickel noch Chrom enthielt, sowie weitere Mehr-Komponenten-Katalysatören wurdenauf ihre katalytische Aktivität bei der Reaktion zwischen Dodecanol und Dimethylamin geprüft. Die Katalysatoren wurden ohne Anwendung eines Trägers hergeslt. Als Metallsalze wurde Nitrate.
  • verwendet. Bei dem Kupfer-Chrom-Barium-Katalysator wurde Natriumdichromat und wäßriges Ammoniak verwendet. Die Reaktion wurde unter den gleichen Bedingungen und in gleicher Weise wie in Beispiel 1 beschrieben durchgeführt. Die erhaltenen Resultate sind aus Tabelle 5 ersichtlich.
  • Tabelle 5 Molekularverhältnis der im Zusammensetzung des Reaktions-Katalysator verwendeten Metalle produkts in % nicht in Vergl.- Reakt.- Dimethyl- Rektion hoch-Beisp. Nr. zeit in dodecyl- getret. siedende Kupfer Chrom Zink Barium Nickel stunden amin Dodecanol Substanzen 10 1,0 1,1 0,1 5,0 24,5 40,2 22,1 11 1,1 1,1 0,1 0,1 5,0 27,2 37,5 21,3 12 1,0 0,8 0,6 5,0 19,4 56,3 15,6 13 1,0 0,8 0,6 0,1 5,0 21,3 52,4 17,1 Aus den in Tabelle 5 angegebenen Resultaten ist leicht ersichtlich, daß beim Zusatz von Chrom zu Kupfer und Nickel die katalytische Aktivität drastisch vermindert wird.
  • Verqleichsbeispiel 14 Ein IDruckgefäß mit einem Fassungsvermögen von 1 Liter, das mit einem Rührer ausgerüstet war, wurde mit 300 g Dodecanol und 3 g des gleichen Katalysators wie in Beispiel 1 verwendet beschickt. Das'Reaktionsgefäß wurde verschlossen,und die darin vorhandene Atmosphäre wurde durch Stickstoff verdrängt.,' Dann wurden 144 g Dimethylamin eingeleitet, und Wasserstoff wurde zugeführt, für das der Wasserstoffdruck 40 Atmosphären betrug.
  • Die Temperatur wurde auf 2100C erhöht. Bei dieser Temperatur wurde die Reaktion 10 Stunden lang durchgeührt. Die, Reaktionsmischung wurde filtriert, und das gewonnene Reaktionsprodukt wurde analysiert, wobei folgende Ergebnisse erhalten wurden: Dodecyldimethylamin 62,4% nicht in Reaktion getretenes Dodecanol 10,5X Dodecylmethylamin 10,9% hochsiedende Substanzen 12,2%

Claims (1)

  1. Verfahren zur Herstellung tertiärer Amine Ansprüche 1. Verfahren zur Herstellung von tertiären Aminen, dadurch gekennzeichnet, daß man einen Alkohol oder ein Aldehyd mit einem primären oder sekundären Amin in Gegenwart eines Katalysators zur Reaktion bringt, der im wesentlichen aus Kupfer und Nickel besteht,. wobei die Reaktion unter Atmosphärendruck oder erhöhtem Druck bis zu 5 Atmosphären bei einer Temperatur von 150 bis 3000C durch führt wird, wobei das bei der Reaktion gebildete Wasser entfernt wird.
    2* Verfahren zur Herstellung von tertiären Aminen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Kupfer-Nickel Katalysator das Atomverhältnis von Kupfer zu Nickel in der Gröenordnung von 1:9 bis 9:1 liegt0 3. Verfahren zur Herstellung von tertiären Aminen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kupfer-Nickel-Katalysator auf einem inerten, festen Katalysatorträger niedergeschlagen ist.
    4. Verfahren zur Herstellung von tertiären Aminen nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Reaktionsdruck in der Größenordnung von Atmosphärendruck bis zu 1 Atmosphäre gehalten wird.
    5. Verfahren zur Herstellung von tertiären Aminen nach den Ansprüchen 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Reaktionstemperatur in der Größenordnung von 160 bis 2500 C liegt.
    6. Verfahren zur Herstellung von tertiären Aminen nach den Ansprüchen 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß absatzweise oder kontinuierlich Wasserstoffgas in das Reaktionssystem eingeblasen und das bei der Reaktion gebildete Wasser abdestilliert und zusammen mit dem Wasserstoffgas-entfernt wird.
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