JP2756000B2 - 第3級アミノアルコール及びその製造方法 - Google Patents
第3級アミノアルコール及びその製造方法Info
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Description
のであり、第3級アミノアルコールはそれ自体で乳化
剤、エポキシ硬化剤、ウレタン触媒、浮選薬剤、抽出
剤、潤滑油添加剤等に用いられ、また例えば第4級アン
モニウム塩、ベンザルコニウム塩、カルボベタイン、ア
ミンオキサイド等の誘導体に導くことによりそれぞれ種
々の用途に応用が可能である。更に末端がアルコールで
あるという特徴を生かし、これを修飾すること、例えば
エステル化、サルフェート化、ホスフェート化、アミノ
化、ハロゲン化することによっても様々な誘導体にする
ことが可能である。
アルコール及びその製造方法は従来公知の刊行物には見
当たらない。
するポリアミンを製造する方法として特開昭61−278528
号(テキサコ(株))、特開昭62−51646号(ダブリュ
ー,アール,グレイスアンドカンパニー)に記載があ
り、またジ−2級アミンとジ−ヨウ化アリール化合物と
の縮合反応により第3級アミンを製造する方法が特公平
1−29182号(ゼロックス・コーポレーション)等に記
載がある。また、低級ジアミンとヘキサメチレンジアミ
ンとの共縮合によりポリアルキレンポリアミンを製造す
る方法が特公昭62−31009号(日本石油(株))等に記
載がある。また、ポリアミンの誘導体として、ジ第3級
アミンとジハロゲン化物との反応によりポリカチオンを
得る方法が特公昭61−37242号、特公昭61−37243号(ロ
レアル)に記載がある。
の中へ組み込み、しかも末端がヒドロキシル基である第
3級アミノアルコールは全く新規であり、その製造方法
も従来知られていなかった。
アミノアルコール及びその製造方法に関しては未だ開示
がなされていない。このような第3級アミノアルコール
を製造することが可能ならば従来のアミン及びアミン誘
導体とは異なった用途開発が可能であり、またアミンを
オリゴマー或いはポリマー化することにより単分子では
得られない独自の特徴が生まれ、新しいアミン用途の分
野を開拓することが期待される。
本発明を完成するに至った。
基、脂環式アルキレン基、アラルキレン基、又は−(CH
2CH2O)p−CH2CH2)q−(但しpは0又は正数であり、q
は正数である)を示し、R′は炭素数1〜24の直鎖又は
分岐アルキル基、アラルキル基を示し、nは平均で2.1
〜18.2の正数を示す。] で表される第3級アミノアルコール混合物を提供するも
のである。
基、脂環式アルキレン基、アラルキレン基、又は−(CH2
CH2O)p−(CH2CH2)q−(但しpは0又は正数であり、q
は正数である)を示し、R′は炭素数1〜24の直鎖又は
分岐アルキル基、アラルキル基を示し、nは平均で2〜
50の正数を示す。] で表される第3級アミノアルコール混合物を、ジオール
又はジアルデヒドと第1級アミン又はピペラジンとを反
応させることにより製造するにあたり、銅−第4周期遷
移金属元素−第8族白金族元素からなり、且つアルカリ
金属あるいはアルカリ土類金属を含んでいてもよい組成
からなる触媒を使用する第3級アミノアルコール混合物
の製造方法を提供するものである。
は直鎖状又は分岐状の炭素数2〜24を有するものが用い
られ、例えば1,3−ブタンジオール、1,4−ブタンジオー
ル、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、
1,9−ノナンジオール、1,10−デカンジオール、ジエチ
レングリコール、トリエチレングリコール、テトラメチ
レングリコール、1,4−シクロヘキサンジメタノール、
ビスフェノールAエチレンオキサイド付加物等及びこれ
らに対応するジアルデヒド等が挙げられる。
状又は分岐状の炭素数1〜24の第1級アミンあるいは芳
香族アミンが挙げられ、例えばメチルアミン、プロピル
アミン、イソプロピルアミン、ブチルアミン、2−エチ
ルヘキシルアミン、ヘプチルアミン、オクチルアミン、
デシルアミン、ドデシルアミン、セチルアミン、ステア
リルアミン、ドコシルアミン、オレイルアミン、ベンジ
ルアミン、フェネチルアミン等を挙げることができる。
アミン又あるいはピペラジンを反応させて第3級アミノ
化を進めることにより主鎖に第3級アミノ基を有し、両
末端にヒドロキシル基を有する新規な第3級アミノアル
コール混合物を提供し、且つこれを製造する方法を提供
するものである。
昭59−12106号、特開昭57−55704号、特公昭60−1297号
(Hoechst)、特公昭60−48499号(Shell)、米国特許
明細書第4404403号、同第4404404号、同第4409399号(O
nyx)、特開昭61−60636号(Shering)、特開昭59−144
57号(テキサコ)及び特公昭62−28947号(新日本理
化)等が開示されているが、これらの方法では充分では
ない。なぜならば、これらに記載の触媒では充分な反応
性がなく充分な収率にて目的物が得られないからであ
る。
遷移金属元素−第8族白金族元素からなり、且つアルカ
リ金属或いはアルカリ土類金属を含んでいてもよい組成
からなる触媒であり、これを使用する製造方法で初めて
所望する第3級アミノアルコール混合物を充分な収率に
て得ることができる。
触媒を構成する第4周期遷移金属元素はクロム、マンガ
ン、鉄、コバルト、ニッケル、亜鉛からなる群から選ば
れる1種以上であり、第8族白金族元素は白金、パラジ
ウム、ルテニウム、ロジウムからなる群から選ばれる1
種以上である。また、銅−第4周期遷移金属元素−第8
族白金族元素触媒の銅と第4周期遷移金属元素の金属原
子のモル比は銅:第4周期遷移金属元素で1:9ないし9:1
であり、かつ第8族白金族元素は銅と第4周期遷移金属
元素の合計に対しモル比で0.001ないし0.1である。
期遷移金属元素と白金族元素が必須であるが、この他ア
ルカリ金属あるいはアルカリ土類金属を含んでいてもよ
く、本発明に適合する触媒は種々の形態を選択すること
ができる。
素、第8族白金族元素の3成分又はアルカリ金属あるい
はアルカリ土類金属(以下第4成分と記述)を含めた4
成分が触媒組成として反応系内に存在するとき初めてこ
れら成分間の相互作用による効果が発揮される。
分の組成が本質的な触媒機能を有し、ジオール又はジア
ルデヒドとアミンを反応させるにあたって、水素雰囲気
下での各金属成分の還元操作によって初めて触媒活性が
発現する。従って、還元操作前の金属の形態及び還元操
作後の系内の状態の相違は本発明において限定されるも
のではなく、水素雰囲気下での還元操作によって銅と第
4周期遷移金属元素と第8族白金族元素、あるいはこれ
らと第4成分間の相互作用が発揮される形態であればよ
い。
金属の形態としては、 1)銅と第4周期遷移金属元素と第8族白金族元素ある
いはこれらと第4成分の金属又はその酸化物あるいは水
酸化物、及びこれらの混合物等のように反応媒体中で分
散するような形態のもの。
金族元素の3成分あるいは第4成分を含めた4成分が、
同一の担体上に支持されて反応媒体中で分散するような
形態のもの。
分あるいは第4成分を含めた4成分の脂肪族カルボン酸
塩又は適当な配位子により安定化された錯体のように反
応媒体中で金属コロイド状となり、均一系となるような
形態のもの。
と、3)のように反応媒体中で均一となるような形態の
ものとの混合物、あるいは水素還元前は分散状で水素還
元後は均一な形態となるようなもの。
る触媒の本質となる3成分あるいは4成分の金属が水素
雰囲気下での操作によって成分間の相互作用が発現され
ればよい。
は、触媒金属の安定化、すなわち活性表面の固定化の面
及び触媒被毒物質に対する耐久性の面から適当な担体上
に上記成分金属を均一に担持させたものがよい。
素の3成分金属あるいは第4成分を含めた4成分金属を
担体に支持させる場合、適合する担体としては一般の触
媒担体として使用されているもの、例えばアルミナ、シ
リカアルミナ、ケイソウ土、シリカ、活性炭、天然及び
人工ゼオライト等を使用することができる。触媒金属の
担体への担持量は任意に決めることができるが、通常は
5〜70重量%の範囲がよい。
持させる方法も種々選ぶことができる。この場合、触媒
原料金属の形態としては銅、第4周期遷移金属元素、第
8族白金族元素及び第4成分の酸化物、水酸化物あるい
はそれらの各種金属塩が使用できる。金属塩としては例
えば銅、第4周期遷移金属元素、第8族白金族元素及び
第4成分の塩化物、硫酸塩、硝酸塩、酢酸塩、脂肪族カ
ルボン酸塩等が挙げられる。また、これらの金属錯体、
例えば銅、第4周期遷移金属元素、第8族白金族元素の
アセチルアセトン錯体やジメチルグリオキシム錯体等、
更に第8族白金族元素に関してはカルボニル錯体、アミ
ン錯体、ホスフィン錯体等も使用できる。
る方法で触媒を製造する場合には、例えば銅、第4周期
遷移金属元素、第8族白金族元素及び第4成分の適当な
塩の溶液に担体を入れ、充分に含浸させた後乾燥・焼成
させる方法(含浸法)や、担体と銅、第4周期遷移金属
元素、第8族白金族元素の適当な塩の水溶液を充分混合
した後、炭酸ナトリウムや水酸化ナトリウムあるいはア
ンモニア水等のアルカリ水溶液を加えて金属塩を担体上
に沈澱させ、あるいは担体の水スラリーに銅、第4周期
遷移金属元素、第8族白金族元素の適当な塩の水溶液を
充分混合した後、炭酸ナトリウムや水酸化ナトリウムあ
るいはアンモニア水等のアルカリ水溶液を、スラリーの
pHが一定(例えばpH=7で一定)になるように同時に加
え、金属塩を担体上に沈澱させ、乾燥・焼成して、まず
銅−第4周期遷移金属元素−第8族白金族元素を調製
し、4成分系の触媒を得る場合には、得られた3成分系
触媒をアルカリ金属塩又はアルカリ土類金属水溶液に入
れ、充分含浸させた後、乾燥・焼成させて4成分系触媒
を得る方法(以上共沈法と含浸法の組み合わせ)や、ゼ
オライト中に含まれる水素あるいは金属とイオン交換さ
せる方法(イオン交換法)等、従来公知のいずれの方法
を用いても良い。共沈法の場合には、金属の沈着後充分
に水洗いし、100℃付近で乾燥後300〜700℃で焼成して
触媒を得る。
期遷移金属元素のみを担体上に担持させ反応に供する前
に第8族白金族元素あるいは第4成分の担持物又は脂肪
族カルボン酸塩や錯体を添加し、反応媒体中水素雰囲気
下で銅、第4周期遷移金属元素、第8族白金族元素及び
第4成分との複合化を図る方法も有効である。
くは同一担体上に均一に3成分あるいは4成分が支持さ
れているような形態であるものがよい。
素、第8族白金族元素の3成分が本質的に不可欠であ
る。
ついて更に詳述する。
ドと、第1級アミン又はピペラジンとを反応させ第3級
アミノアルコールを製造するに際し、銅−ニッケル−第
8族白金族元素、銅−クロム−第8族白金族元素、銅−
亜鉛−第8族白金族元素、銅−マンガン−第8族白金族
元素、銅−鉄−第8族白金族元素、銅−コバルト−第8
族白金族元素等の組成からなる触媒及びこれらの触媒が
更に第4成分を含んだ触媒を使用し、これら触媒の存在
下の反応により生成する水を連続的に又は断続的に反応
系外に除去しながら大気圧又は加圧下で150〜250℃の温
度で反応させることで目的が達成させる。
に加えてもあるいは最初から仕込んでもあるいは一定量
を分割して仕込んでもよい。
は断続的に吹き込むか、あるいは加圧下所定量を一度に
仕込んでもよい。第1級アミンが液体の場合には連続的
に仕込むか、あるいは最初から所定量を仕込んでもよ
い。
ル比は0.7倍モル以上、好ましくは1倍モル必要であ
り、ガス状アミンの場合には水素と共に過剰に仕込んだ
ガスを回収し循環再使用してもよい。
ドと、第1級アミン又はピペラジンとの反応で生成する
水は反応系外へ取り出すのが好ましい。生成水を系外に
取り出さない場合には触媒活性及び選択性が低下する場
合が多い。例えば、生成水を除去せずに反応を行った場
合にはアミンの不均化物が多くなったり、アルデヒド縮
合物が多量に生成し目的とする第3級アミノアルコール
の収率が低下してしまう。
よく、生成した水が長時間反応系中に存在せず適宜除去
されればよいが、生成水をその都度連続的に除去するこ
とが望ましい。具体的には反応中に適当量の水素ガスを
反応系に導入し、生成水を水素ガスと共に留出させるこ
とが一般的であり、凝縮器で生成水を濃縮分離すること
で水素ガスを循環使用することもできる。また反応中に
適当な溶媒を加えておき、生成水をこの溶媒との共沸に
より留出することもできるし、不活性溶媒を生成物の粘
度を下げる目的で加えてもよい。
を用いてもよいが、反応原料であるジオール又はジアル
デヒドと一緒に還元前の触媒を反応器に入れ、水素ガス
又は反応するアミンがガス状アミンである場合には水素
ガスとガス状アミンの混合ガスを導入しながら反応温度
まで昇温することによって触媒を還元することができ
る。
実施態様を簡単に説明する。
る管と、反応で生成した水と過剰のアミン及び留出して
くる油状物質を凝縮・分離するための凝縮器及び分離器
を備えた反応容器に原料となるジオール又はジアルデヒ
ドと触媒を仕込む。触媒は任意の量を仕込むことができ
るが、通常は仕込みジオール又はジアルデヒドに対し重
量で1〜10%の範囲である。
量のガス状アミンの混合ガスを導入しながら昇温を開始
する。液状アミンを用いる場合は一定温度に達した後一
括にアミンを加えるか、あるいは少ずつ滴下により反応
系内に加える。
てこの範囲以外の温度を取ることができる。触媒はこの
昇温中に還元され活性状態の触媒となる。所定温度に到
達後、アミンを導入あるいは滴下し反応を開始する。
ガス状アミン)及び少量の油状物質と一緒に反応系外に
排出され、凝縮器及び分離器を経て油状物と分離され
る。分離された油状物は反応容器に戻される。またガス
状物質(過剰の水素及びガス状アミン)を分析した結
果、これらのガス状物質には殆ど副生成物(例えばハイ
ドロカーボン等)が含まれておらず、循環器を使用する
ことによりこれらガス状物質を特別な精製工程なしに再
使用することができる。
とする。
明はこれらの実施例に限定されるものではない。
素−第8族白金族元素の3元触媒を以下のように調製し
た。
銅と硝酸ニッケル及び塩化パラジウムを各金属原子のモ
ル比でCu:Ni:Pd=4:1:0.1となるように水に溶かしたも
のを入れ、攪拌しながら昇温した。90℃で10%Na2CO3水
溶液を徐々に滴下した。1時間の熟成の後、沈澱物を濾
過・水洗し80℃、10時間乾燥後、400℃で3時間焼成し
た。得られた金属酸化物の担体に対する担持量は50%で
ある。
を調製した。
に調製した後、得られた3元系触媒を炭酸リチウム水溶
液(モル比;Ni:Li=1:0.05)に充分浸し、再び80℃、10
時間乾燥後、300℃で1時間焼成しCu/Ni/Ru/Liの4元系
触媒を得た。上記と同様に担持量は50%である。
行った。
のフラスコに1,6−ヘキサンジオール600gと上記触媒
(Cu/Ni/Pd触媒4/1/0.1モル比、以下実施例7,9以外は全
てCu/Ni/Pd触媒を使用)2.4g(対原料ジオール4重量
%)を仕込み、攪拌しながら系内を窒素で置換し昇温を
開始した。系内の温度が100℃に達したら、水素ガスを
流量計を用いて10l/Hrの流速で系内に吹き込み180℃ま
で昇温した。この温度でモノメチルアミンと水素ガスの
混合ガスを40l/Hrの流速で反応系内に吹き込み、反応は
アミン価とヒドロキシル価で追跡した。反応は約4時間
行った。反応終了後、触媒を濾過分離し、淡褐色な粘稠
液体を得た。
ミノアルコールがn=1〜8まで存在することが確認さ
れた。
0MHz NMR(JNM−GX270WB)で13Cスペクトルを測定し
た。この面積比からの計算によると末端の94%がアルコ
ール[下記式]であり、6%がジメチル体[下記式
](モノメチルアミンの不均化により生成したジメチ
ルアミンとの反応で生成)であった。13Cスペクトルを
図−2に示す。
った。13Cスペクトルからの計算値ではは約2.4であ
り、実測値とよく一致した。また、アミン価は実測値と
して全アミン価355.7、3級アミン価353.7であり、=
2.7の時の理論値355とよく一致し、本発明の主鎖に第3
級アミノ基を有するアミノアルコールが得られているこ
とを確認した。
下の実施例についても同様)とした以外は実施例1と同
様の条件で反応を約15時間行い、VPOから分子量2170、
=18.2の実施例1と同じ構造の第3級アミノアルコー
ルを得た。
ールを使用し、触媒を2重量%とした以外は実施例1と
同様な条件で反応を約8時間行った。
820、=17.2であった。
ルを用いて触媒量4%で約20時間反応を行った。
130、=6.8であった。
としてn−ブチルアミンを用いた。また、触媒量は4%
で、ジオールと等モルのアミンを反応中約30時間かけれ
滴下し、185℃で約40時間反応を行った。
530、=9.1であった。
としてベンジルアミンを用いた。また、触媒量は4%
で、実施例5同様にジオールと等モルのアミンを反応中
約30時間かけて滴下し、180℃で約30時間反応を行っ
た。
66、=2.9であった。
としてステアリルアミンを用いた。また、触媒は上記で
調製されたCu/Zn/Rh触媒(4/1/0.1モル比)を8%使用
した。実施例5と同様にジオールと等モルのアミンを反
応中約30時間かけて滴下し、200℃で約40時間反応を行
った。
390、=3.4であった。
を、アミンとしてモノメチルアミンを用いた。触媒はCu
/Ni/Pd触媒を2%使用し、その他は実施例1と同様で21
0℃、23時間反応を行った。
35、=2.8であった。
MG,w=650)を用い、アミンとしてモノメチルアミン
を用いた。触媒は上記で調製したCu/Ni/Ru/Li触媒を2
%使用し、その他は実施例1と同様で210℃、18時間反
応を行った。
050、=2.1であった。
ンとして等モルのピペラジンを用いた。触媒は上記で調
製したCu/Ni/Pd触媒を4%使用した。水素10kg/cm2Gの
加圧下、200℃で約15時間反応を行った。
50、=2.3であった。
ン、反応条件、生成物の分子量、等を表−1に示す。
Massスペクトルを示す図、図−2はその13Cスペクトル
を示す図である。
Claims (6)
- 【請求項1】一般式(1)又は(2) [式中、Rは炭素数6〜9の直鎖又は分岐アルキレン
基、脂環式アルキレン基、アラルキレン基、又はCH2C
H2OpCH2CH2 q(但しpは0又は正数であり、qは
正数である)を示し、R′は炭素数1〜24の直鎖又は分
岐アルキル基、アラルキル基を示し、nは平均で2.1〜1
8.2の正数を示す。] で表される第3級アミノアルコール混合物。 - 【請求項2】R′がベンジル基又はフェネチル基である
請求項1記載の第3級アミノアルコール混合物。 - 【請求項3】RがCH2CH2OpCH2CH2 qであり、p
が0又は3以下の正数、qが1〜10の正数である請求項
1記載の第3級アミノアルコール混合物。 - 【請求項4】一般式(1)又は(2) [式中、Rは炭素数2〜24の直鎖又は分岐アルキレン
基、脂環式アルキレン基、アラルキレン基、又はCH2C
H2OpCH2CH2 q(但しpは0又は正数であり、qは
正数である)を示し、R′は炭素数1〜24の直鎖又は分
岐アルキル基、アラルキル基を示し、nは平均で2〜50
の正数を示す。] で表される第3級アミノアルコール混合物を、ジオール
又はジアルデヒドと第1級アミン又はピペラジンとを反
応させることにより製造するにあたり、銅−第4周期遷
移金属元素−第8族白金族元素からなり、且つアルカリ
金属あるいはアルカリ土類金属を含んでいてもよい組成
からなる触媒を使用する第3級アミノアルコール混合物
の製造方法。 - 【請求項5】第4周期遷移金属元素がクロム、マンガ
ン、鉄、コバルト、ニッケル、亜鉛からなる群から選ば
れる1種以上であり、第8族白金族元素が白金、パラジ
ウム、ルテニウム、ロジウムからなる群から選ばれる1
種以上である請求項4記載の第3級アミノアルコール混
合物の製造方法。 - 【請求項6】銅−第4周期遷移金属元素−第8族白金族
元素触媒の銅と第4周期遷移金属元素の金属原子のモル
比が銅:第4周期遷移金属元素で1:9ないし9:1であり、
かつ第8族白金族元素は銅と第4周期遷移金属元素の合
計に対しモル比で0.001ないし0.1である請求項4記載の
第3級アミノアルコール混合物の製造方法。
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