CS235833B1 - A method for increasing the selectivity of copper catalysts used in reductive alkylation of aromatic amines by ketones - Google Patents

A method for increasing the selectivity of copper catalysts used in reductive alkylation of aromatic amines by ketones Download PDF

Info

Publication number
CS235833B1
CS235833B1 CS222983A CS222983A CS235833B1 CS 235833 B1 CS235833 B1 CS 235833B1 CS 222983 A CS222983 A CS 222983A CS 222983 A CS222983 A CS 222983A CS 235833 B1 CS235833 B1 CS 235833B1
Authority
CS
Czechoslovakia
Prior art keywords
selectivity
catalyst
aromatic amines
copper catalysts
ketones
Prior art date
Application number
CS222983A
Other languages
Czech (cs)
Inventor
Josef Pasek
Lubor Jarkovsky
Jan Uhlar
Original Assignee
Josef Pasek
Lubor Jarkovsky
Jan Uhlar
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 Josef Pasek, Lubor Jarkovsky, Jan Uhlar filed Critical Josef Pasek
Priority to CS222983A priority Critical patent/CS235833B1/en
Publication of CS235833B1 publication Critical patent/CS235833B1/en

Links

Landscapes

  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Catalysts (AREA)

Abstract

Vynález ae týká způsobu zvyšování selektivity měděných katalyzátorů aktivních pro hydrogenaci ketiminů při reduktivní alkylaci primárních aromatických aminů ketony v kapalné fázi pří 130 až 220 °C a tlaku 2 až 10'MPa. Podstata vynálezu spočívá v tom, žese k reakční směsi přidá 0,3 až 2 % hmot. organické kyseliny s počtem atomů uhlíku 1 až 4, vztaženo na katalyzátor.The invention relates to a method for increasing the selectivity of copper catalysts active for the hydrogenation of ketimines in the reductive alkylation of primary aromatic amines with ketones in the liquid phase at 130 to 220 °C and a pressure of 2 to 10'MPa. The essence of the invention consists in adding 0.3 to 2% by weight of an organic acid with a number of carbon atoms of 1 to 4, based on the catalyst, to the reaction mixture.

Description

Vynález se týká způsobu zvyšování selektivity měděných katalyzátorů používaných při výrobě N-sec.alkylaromatických aminů a díaminů obecných vzorců I, II, III, IV, uvedených na přiloženém výkresu, kdeThe invention relates to a process for increasing the selectivity of copper catalysts used in the preparation of the N-secalkylaromatic amines and diamines of formulas I, II, III, IV shown in the accompanying drawing, wherein:

R je alkyl, nejméně methyl aR is alkyl, at least methyl and

R'je alkyl- nebo aryl-skupina.R 1 is an alkyl or aryl group.

N-sec.-alkylaniliny jsou meziprodukty při výrobě herbicidů, N-fenyl-N^sec.-alkyl-p-fenylendiaminy jsou rozšířenými antiozonanty pro pryž.N-sec-alkylanilines are intermediates in the production of herbicides, N-phenyl-N-sec-alkyl-p-phenylenediamines are widespread antiozonants for rubber.

Katalytická reduktivní alkylace aromatických aminů ketony probíhá ve dvou reakčních stupních znázorněných rovnicemi A, B, na přiloženém výkresu. Kovový katalyzátor urychluje druhý, tj. hydrogenační stupeň, složení katalyzátoru ovlivňuje do jisté míry i rychlost tvorby ketiminu. V literatuře je popsáno použití různých hydrogenačních katalyzátorů, jako Pt, Pd, Ni, Gu aj. Při reduktivní alkylaci aromatických aminů však prvé tři kovy vždy do jisté míry katalyzují hydrogenaci benzenového kruhu za vzniku celé řady vedlejších produktů. Většina patentů se zabývá různými způsoby jak zvýšit selektivitu těchto kovů ve smyslu omezení hydrogenace benzenového kruhu. Jednoduchým řešením tohoto problému je použití měděných katalyzátorů, které jak známo, hydrogenaci benzenového kruhu nekatalyzují.Catalytic reductive alkylation of aromatic amines with ketones takes place in the two reaction stages illustrated by Equations A, B in the accompanying drawing. The metal catalyst accelerates the second, i.e. hydrogenation, stage, and to some extent the ketimine formation rate is also affected by the catalyst composition. The use of various hydrogenation catalysts such as Pt, Pd, Ni, Gu, etc. is described in the literature. However, in the reductive alkylation of aromatic amines, the first three metals always catalyze to some extent hydrogenation of the benzene ring to form a variety of by-products. Most patents deal with various ways to increase the selectivity of these metals in terms of reducing the hydrogenation of the benzene ring. A simple solution to this problem is the use of copper catalysts, which are known not to catalyze the hydrogenation of the benzene ring.

Na všech katalyzátorech vzniká paralelní hydrogenaci ketonu sekundární alkohol a proto se keton používá vždy v přebytku 1,5 až 50 molů na 1 mol aminu. Na většině měděných katalyzátorů jlišících se nosičem, event. dalšími příměsemi, je keton zhydrogenován dříve než stačí zreagovat s aminem. Selektivita katalyzá- 2 235 833 toru vzhledem k omezení tvorby alkoholu je podle našeho zjištění dána dvěma okolnostmi:The secondary alcohol is formed on all catalysts in parallel by the hydrogenation of the ketone and therefore the ketone is always used in an excess of 1.5 to 50 moles per mole of amine. On most copper catalysts differing in the support, respectively. with other additives, the ketone is hydrogenated before it can be reacted with an amine. The selectivity of the 2,235,833 catalyst with respect to the reduction of alcohol production is determined by two factors:

A a/' schopností katalyzátoru urychlovat tvorbu ketiminu. b/ relací mezi aktivitou katalyzátoru pro hydrogenaci vazbyAnd / or the ability of the catalyst to accelerate ketimine formation. b) the relationship between the activity of the bond hydrogenation catalyst

C=N a aktivitou pro hydrogenaci vazby G=0.C = N and the hydrogenation activity of the G = O bond.

Jen málo měděných katalyzátorů, které nabízí trh, je možno pro alkyláci použit, zejména tehdy, jestliže požadujeme vysokou konverzi primárního aminu. Jednotlivé katalyzátory se výrazně liší vThe few copper catalysts offered by the market can be used for alkylation, especially when high conversion of the primary amine is desired. The individual catalysts differ significantly in

bud v jednéjnebo druhé vlastnostija to i v případech, kdy mají téměř shodné složení. Například u měňnato-chromitých katalyzáto4 rů Adkinsova typu závisí rozsah tvorby alkoholu na malých množstvích příměsí. Například na nepromotovaném katalyzátoru je keton rychle hydrogenován na alkohol a tvorba ketiminu je pomalá, na katalyzátoru s příměsí barnaté soli se sice tvoří ketimin rychle a jeho koncentrace je prakticky rovnovážná, avšak rychlost hydrogenace vazby G=N je mnohem pomalejší než rychlost hydrogenace vazby G=0. Je však obtížné jednoznačně přičíst různé katalytické vlastnosti promotoru, protože jak jsme zjistili, jsou tyto vlastnosti v rozsáhlé míře ovlivněny též způsobem přípravy katalyzátoru.either in one or the other property, even if they have almost the same composition. For example, in Adkins-type chromium-chromium catalysts, the extent of alcohol formation depends on small amounts of impurities. For example, on an unprotected catalyst, ketone is rapidly hydrogenated to alcohol and ketimine formation is slow, while ketimine is formed rapidly on barium salt catalyst and its concentration is practically equilibrium, the hydrogenation rate of the G = N bond is much slower than the hydrogenation rate of G = 0. However, it is difficult to unequivocally account for the various catalytic properties of the promoter, as we have found that these properties are also largely influenced by the catalyst preparation process.

Selektivita měděných katalyzátorů pro reduktivní alkylaci aromatických aminů ketony je řešena použitím kyselého nosiče nebo přídavkem adsorbentu s kyselými vlastnostmi k běžnému neselektivnímu katalyzátoru /čs. AO 179 110/. Dalším způsobem řešení této otázky je příměs látek obsahujících organicky vázaný chlor /čs. AO 209 731/. Dobrého efektu se docílí tím, že se smísí dva druhy měděných katalyzátorů, z nichž jeden urychluje tvorbu ketiminu, i když nevyhovuje s ohledem na rychlost hydrogenace vazby C=N a druhý má alespoň přiměřenou relaci mezi rychlostí hydrogenace vazby C-N a G=0 i když jen málo katalyzuje vznik ketimuiu.The selectivity of copper catalysts for the reductive alkylation of aromatic amines with ketones is solved by using an acidic carrier or by adding an adsorbent having acidic properties to a conventional non-selective catalyst (s). AO 179 110 /. Another way of addressing this issue is to add substances containing organically bound chlorine / MS. AO 209,731 /. A good effect is achieved by mixing two kinds of copper catalysts, one of which accelerates the formation of ketimine, although it does not satisfy the hydrogenation rate of the C = N bond and the other has at least a reasonable relation between the hydrogenation rate of the CN and G = 0 bond. little catalyzes the formation of ketimuiu.

Jednoduché řešení problému selektivity měděných katalyzátorů aktivních pro hydrogenaci ketiminu při reduktivní alkylaci aromatických aminů ketony v kapalné fázi při 130 až 220°C a tlaku 2 až 10 MPa podle vynálezu spočívá v tom, že se k reakčníA simple solution to the problem of selectivity of copper catalysts active for ketimine hydrogenation in the reductive liquid phase alkylation of aromatic amines at 130 to 220 ° C and a pressure of 2 to 10 MPa according to the invention is that

- 3 235 833 směsi přidá 0,3 až 2 % hmot. organické kyseliny s počtem atomů uhlíku 1 až 4 vztaženo na měděný Katalyzátor.0.335 to 2 wt. organic acids having a carbon number of 1 to 4 based on the copper catalyst.

Špatná selektivita měděných katalyzátorů je ve většině případů způsobena nedostatečnou aktivitou pro tvorbu ketiminu. Exis tují však měděné katalyzátory, které vznik ketiminu dobře urychlují a přitom jsou neselektivní a v takových případech přídavek organické kyseliny nepomáhá /viz příklad 4/. Způsob výroby alkyl aromatických aminů podle vynálezu tedy vyžaduje hodnocení katalyzátorů laboratorním testem.Poor selectivity of copper catalysts is in most cases due to insufficient ketimine formation activity. However, there are copper catalysts which accelerate the formation of ketimine well while being non-selective and in such cases the addition of organic acid does not help (see Example 4). Thus, the process for preparing the alkyl aromatic amines of the invention requires catalysts to be evaluated by a laboratory test.

Zvláště výhodné řešení selektivity měděných katalyzátorů při alkylaci aromatických aminů ketony představuje příměs kyseliny octové, která dává zvláště výrazný katalytický efekt, dobře se s ní manipuluje a potřebné množství 0,01 až 0,03 %, vztaženo na amin, neovlivní zpracování reakčni směsi.A particularly advantageous solution to the selectivity of copper catalysts in the alkylation of aromatic amines with ketones is the addition of acetic acid, which gives a particularly pronounced catalytic effect, is easy to handle, and the required amount of 0.01 to 0.03% based on amine does not affect processing of the reaction mixture.

Příklad 1Example 1

Do autoklávu objemu 150 ml bylo vloženo 25 g 4-aminodifenyl aminu /ADFA/ a 0,5 g průmyslového měSnatochromitého katalyzátoru s malým obsahem oxidu železa a 30 ml acetonu. Reduktivní alkyláce byla vedena při 160 °G a tlaku 6 MPa. Stejným způsobem byly provedeny dva pokusy s příměsí kyseliny octové.A 150 ml autoclave was charged with 25 g of 4-aminodiphenyl amine (ADFA) and 0.5 g of a small iron oxide industrial chromium catalyst and 30 ml of acetone. The reductive alkylation was conducted at 160 ° C and 6 MPa. In the same way, two experiments were carried out with the addition of acetic acid.

Příměs kys. octové /% na kat./ Addition of acetic acid /% per cat./ Reakčni doba /min/ Reakčni time / min / ADFA1 ADFA 1 Složení reakčni směsi % hmot. Composition of reaction mixture wt. ketiminl ketiminl aceton^ acetone 0 0 60 60 9,6 9.6 1,2 1,2 14,4 14.4 1,65 1.65 80 80 5,1 5.1 0,51 0.51 86,1 86.1 0,85 0.85 60 60 1,7 1.7 0,39 0.39 87,4 87.4

1 obsah je počítán pouze na deriváty ADFA, zbytek do 100 % je tedy produkt, tj. N-isopropyl-Nífenyl-p-fenylendiamin součet obsahu acetonu a isopropylalkoholu se rovná 100 % 1 content is calculated only for ADFA derivatives, the remainder up to 100% is the product, ie N-isopropyl-N-phenyl-p-phenylenediamine sum of acetone and isopropyl alcohol content is 100%

Přídavek kyseliny octové tedy silně omezuje vznik isopropylalkoholu a v tomto případě dokonce též zvyšuje rychlost tvorby produktu.Thus, the addition of acetic acid strongly limits the formation of isopropyl alcohol and in this case even increases the rate of product formation.

- 4 Příklad 2- 4 Example 2

235 833235 833

Stejným způsobem jako v přikladu 1 byl proveden pokus s měďnatochromitým katalyzátorem promotovaným oxidem manganičitým.In the same manner as in Example 1, an experiment was performed with a copper-chromium catalyst promoted by manganese dioxide.

Příměs kys. Reakční octové doba /% na kat./ /min/Acid admixture Reaction time /% to cat./min

Složení reakční směsi % hmot. ADFA ketimin acetonComposition of reaction mixture wt. ADFA ketimine acetone

60 36,260 36,2

0,85 120 200.85 120 20

24,7 68,724.7 68.7

3,4 903,4 90

Příměs kyseliny v tomto případě poněkud snížila rychlost alkylace, nicméně podíl acetonu zhydrogenovaného na isopropylalkohol je opět nižší. ,The addition of acid in this case somewhat reduced the rate of alkylation, however, the proportion of acetone hydrogenated to isopropyl alcohol is again lower. ,

Příklad 3Example 3

Za podmínek příkladu 1 byl proveden pokus s katalyzátorem měď na silikagelu.Under the conditions of Example 1, an experiment was conducted with a copper-on-silica gel catalyst.

Příměs kys. octové /% na kat./Addition of acetic acid /% on cat./

Reakční Složení reakční směsi % hmot.Reaction composition of the reaction mixture wt.

doba ADFA ketimin aceton /min/ADFA ketimine acetone / min /

60 20,960 20,9

0,85 60 17,60.85 60 17.6

1,8 45,71,8 45,7

2,0 752,0 75

Příklad 4Example 4

Za podmínek příkladu 1 byla alkylace 4-aminodifenylaminu provedena s měďnatochromitým katalyzátorem .aktivovaným bariem.Under the conditions of Example 1, alkylation of 4-aminodiphenylamine was performed with barium-activated copper chromium catalyst.

Příměs kys. octové /% na kat./Addition of acetic acid /% on cat./

Reakční doba /min/Reaction time (min)

ADFAADFA

Složení reakční směsi % hmot. ketimin acetonComposition of reaction mixture wt. ketimin acetone

30 51,430 51,4

1,65 60 47,61.65 60 47.6

43,3 5,743.3 5.7

43,6 15,843,6 15,8

V případě tohoto katalyzátoru nemá kyselina vliv na selektivitu. I bez přídavku kyseliny je rychlost tvorby ketiminu vysoká a jeho koncentrace je prakticky rovnovážná. Při dosažení stejné konverze 4-aminodifenylaminu je za přítomnosti kyseliny’ octové obsah nezreagovaného acetonu sice poněkud vyšší, avšak tento malý rozdíl je možno spíše přičíst delší reakční době, tedy všeobecnému snížení hydrogenanční aktivity katalyzátoru.In the case of this catalyst, the acid has no effect on selectivity. Even without the addition of acid, the rate of ketimine formation is high and its concentration is practically equilibrium. While achieving the same conversion of 4-aminodiphenylamine in the presence of acetic acid, the unreacted acetone content is somewhat higher, but this small difference is more likely to be attributed to a longer reaction time, i.e. a general reduction in the hydrogenation activity of the catalyst.

- 5 235 833- 5 235 833

Příklad 5Example 5

Za podmínek příkladu 1 včetně katalyzátoru byl zkoumán vliv příměsi kyseliny štavelové. Při obsahu kyseliny 0,6 % na katalyzátor a reakční době 60 minut bylo složení reakční směsi: 6,1 % ADPA, 0,4 % ketiminu a 52,4 % acetonu. Příznivý vliv kyseliny * štavelové na selektivitu reduktivní alkyláce je evidentní, není však tak výrazný jako u kyseliny octové.Under the conditions of Example 1 including the catalyst, the effect of oxalic acid admixture was investigated. At an acid content of 0.6% per catalyst and a reaction time of 60 minutes, the composition of the reaction mixture was 6.1% ADPA, 0.4% ketimine and 52.4% acetone. The beneficial effect of oxalic acid on the selectivity of reductive alkylation is evident, but not as pronounced as acetic acid.

Příklad 6Example 6

Do autoklávu s objemem 150 ml bylo vloženo 25 g'anilinu, g methylisobutylketonu a 1 g měďnatochromitého katalyzátoru s příměsí oxidu železa. Byly opět provedeny dva pokusy, jeden bez kyseliny, druhý s přídavkem kyseliny octové.A 150 ml autoclave was charged with 25 g of aniline, g of methyl isobutyl ketone and 1 g of a copper-chromium catalyst mixed with iron oxide. Again, two experiments were carried out, one without the acid, the other with the addition of acetic acid.

Příměs kys. Reakční Složení reakční směsi % hmot.Acid admixture Reaction composition of the reaction mixture wt.

octové doba /% na kat./ /min/ anilin ketimin methylisobutylket onacetic acid /% to cat./min / aniline ketimin methylisobutylket on

60 15,5 2,1 2060 15.5 2.1 20

0,85 60 2,0 0,4 600.85 60 2.0 0.4 60

Claims (2)

PŘEDMĚT VYNÁLEZUSUBJECT OF THE INVENTION 235 833235 833 1. Způsob zvyšování selektivity měděných katalyzátorů aktivních pro hydrogenaci ketiminů při reduktivní alkyláci primárních aromatických aminů ketony v kapalné fázi při 130 až 220 °C a tlaku 2 až 10 MPa^vyznačený tím, že se k reakční směsi přidá 0,3 až 2 % hmot. organické kyseliny s počtem atomů uhlíkuA process for increasing the selectivity of copper catalysts active for the hydrogenation of ketimines in the reductive liquid-phase alkylation of primary aromatic amines at 130 to 220 ° C and a pressure of 2 to 10 MPa, characterized in that 0.3 to 2 wt. . organic acids having carbon numbers 1 až 4, vztaženo na katalyzátor.1 to 4, based on the catalyst. 2. Způsob podle bodu 1,vyznačený tím, že se k reakční směsi přidá 0,5 až 1,5 % kyseliny octové/vztaženo na katalyzátor.2. A process according to claim 1, wherein 0.5 to 1.5% acetic acid / catalyst is added to the reaction mixture.
CS222983A 1983-03-30 1983-03-30 A method for increasing the selectivity of copper catalysts used in reductive alkylation of aromatic amines by ketones CS235833B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CS222983A CS235833B1 (en) 1983-03-30 1983-03-30 A method for increasing the selectivity of copper catalysts used in reductive alkylation of aromatic amines by ketones

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CS222983A CS235833B1 (en) 1983-03-30 1983-03-30 A method for increasing the selectivity of copper catalysts used in reductive alkylation of aromatic amines by ketones

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CS235833B1 true CS235833B1 (en) 1985-05-15

Family

ID=5358804

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CS222983A CS235833B1 (en) 1983-03-30 1983-03-30 A method for increasing the selectivity of copper catalysts used in reductive alkylation of aromatic amines by ketones

Country Status (1)

Country Link
CS (1) CS235833B1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
USRE44175E1 (en) Process for preparing 4-aminodiphenylamines
US3989756A (en) Process for the production of halogenated aromatic primary amines
US4740620A (en) Alkylation of aromatic amines in the presence of acidic, crystalline molecular sieves
US4224249A (en) Toluene diamine from non-washed dinitrotoluene
EP0138732A2 (en) A process for the reductive alkylation of aromatic nitro-containing compounds with ketones or aldehydes
WO2004060039A2 (en) Low pressure process for manufacture of 3-dimethylaminopropylamine (dmapa)
US4185036A (en) Hydrogenation of mixed aromatic nitrobodies
US3194839A (en) Catalytic hydrogenation of nitroaromatic compounds to aromatic amines
US3509213A (en) Cobalt sulfide and rhenium sulfide as catalysts for reductive alkylation of aromatic amino and nitro compounds
US4373107A (en) Process for preparing N-alkyl-alkylene-diamines
JP2813046B2 (en) Preparation of chlorine-substituted aromatic amines
US6521564B2 (en) Modification of a hydrogenation catalyst
US7323599B2 (en) Process for reductively aminating ketones and aldehydes with aqueous amines and catalysts suitable therefor
CS235833B1 (en) A method for increasing the selectivity of copper catalysts used in reductive alkylation of aromatic amines by ketones
SE462094B (en) PREPARATION PROCEDURE FOR 4-ALCOXIANILINES
US3350452A (en) Process for preparing aromatic primary haloamines
EP1575897A1 (en) Low pressure process for manufacture of 3-dimethylaminopropylamine (dmapa)
EP0861824A1 (en) Reductive alkylation of polyamines
US5646085A (en) Material based on tungsten carbide(s), catalyst and process useful for the hydrogenation of an aromatic nitro or nitroso derivative employing this catalyst
US5068435A (en) Ortho-alkylated aromatic amines via gamma alumina catalyst
Akamatsu et al. Studies on the Silk-platinum Catalyst. II. General Properties
US5296632A (en) Continuous reduction of a hindered nitro moiety in aliphatic nitro polyamines
JPS60218330A (en) Dehalogenation
GB2184119A (en) Preparation of aliphatic tertiary amines
US3290377A (en) Catalytic reduction of nitro compounds to amines