JPH0317821B2

JPH0317821B2 -

Info

Publication number: JPH0317821B2
Application number: JP63161091A
Authority: JP
Inventors: Ueebaa Yurugen; Kanpuman Detsutoreefu; Tenetsusen Furantsu; Kuniipu Kurausu
Original assignee: Hoechst AG
Current assignee: Hoechst AG
Priority date: 1987-06-30
Filing date: 1988-06-30
Publication date: 1991-03-11
Also published as: US4940818A; JPS6470447A; DE3721538A1; EP0297296B1; EP0297296A2; CA1336839C; EP0297296A3; DE3878488D1

Description

【発明の詳細な説明】

〔産業上の利用分野〕本発明は、２，２−オキシビス〔Ｎ，Ｎ−ジメ
チルエタンアミン〕の製造方法に関する。〔従来の技術〕この生成物（ビス〔２−（Ｎ，Ｎ−ジメチルア
ミノ）−エチル〕−エーテルとも呼る）は工業的に
重要な化合物であり、この化合物は、エポキシド
および特にウレタンを主体とするプラスチツクの
製造のための重合触媒、硬化触媒および発泡触媒
として用いられる。２，2′−オキシビス〔Ｎ，Ｎ−ジメチルエタン
アミン〕は種々の方法で合成することができる。米国特許第4247482号明細書の発明によれば、
Ｎ，Ｎ−ジメチルエタノールアミンをガス状の三
酸化イオウで処理し、水脱離下に（ビス〔２−
（Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノ）−エチル〕−エーテル
63〜68％が得られる。米国特許第3400157号明細書には、水に溶解し
たジ−（２−クロロエチル）−エーテルと過剰に使
用されるジメチルアミンとの反応が記載されてい
る。所望のエーテルは、水性アルカリの添加によ
つて遊離させる。ジ−（２−クロロエチル）−エー
テルに対して、ビス〔２−（Ｎ，Ｎ−ジメチルア
ミノ）−エチル〕−エーテルの収率は66％である。西ドイツ国特許出願公開第2824908号（A1）に
よると、出発物質としてのジメチルアミン、ジエ
チレングリコールおよび水素を、固定配置された
銅触媒を用いて、液相中で、加圧下に高めた温度
で反応させる。反応しなかつた出発物質および反
応の際に生成したジメチルアミノ−グリコールエ
ーテルは直接に合成に戻すと、テトラメチル−ビ
ス（アミノエチル）−エーテル（ビス〔２−（Ｎ，
Ｎ−ジメチルアミノ）−エチル〕−エーテル）60重
量％を有する混合物が得られる。上記に記載した方法は、一方では本当に費用が
かかり、他方では有価生成物が比較的低い収率で
生じる。〔発明が解決しようとする課題〕したがつて、容易に実施することができ、なら
びに所望のエーテル（２，2′−オキシビス〔Ｎ，
Ｎ−ジメチルエタンアミン）〕を高い収率で得ら
れるようにする方法を求める要求が生じる。〔課題を解決するための手段〕これらの課題は、出発物質としてのアミン、酸
素含有化合物、水素を、固定床触媒を用いて、液
相中で加圧下に高めた温度で反応させることによ
り２，2′−オキシビス〔Ｎ，Ｎ−ジメチルエタン
アミン〕を製造する方法によつて解決される。この方法は、アミンとして、２，2′−オキシビ
スエタンアミン、酸素含有化合物としてホルムア
ルデヒドを使用し、固定床触媒が、Ni，Cu，
Co，Mn，Fe，Rh，Pdおよび／またはPt含有水
素化触媒であり、出発物質、特にホルムアルデヒ
ドが、減少させた水含量を有することを特徴とす
る。出発物質ホルムアルデヒドおよび水素は、大工
業的に製造される物質である。２−2′−オキシビ
スエタンアミン〔ビス−（２−アミノエチル）−エ
ーテル〕は、同様に容易に入手可能である、それ
というものこれはエタノールアミンからモルホリ
ンを製造する際に常に副生成物として生じるから
である。出発物質ビス−（２−アミノエチル）−エーテ
ル、ホルムアルデヒドおよび水素は、0.1〜
30MPa、特に１〜20MPa、有利に２〜15MPaで
反応させる。反応温度は、20〜250℃、特に50〜
200℃、有利に70〜150℃である。本発明による方法は、不連続的および連続的に
作業することができる。反応は次式に従う：（H₂N−CH₂−CH₂）₂O＋4CH₂O−4H₂→ （（CH₃）₂N−CH₂−CH₂）₂O＋4H₂O この種の反応は、アミンの水素化Ｎ−メチル化
と呼ばれる。このタイプの方法に関する総括的概
要は、フウベン・ワイル（Houben Weyl）の
“メト−デン・デア・オルガニツシエン・ヒエミ
ー（Methoden der organischem Chemie）“第
XI／１巻、641頁〜647頁、第４版（1957年）中に
存在する。固定床触媒としては、Ni，Co，Cu，Mn，Fe，
Rh，Pdおよび／またはPtを含有する通常の水素
化触媒が挙げられる。圧力および温度は、一定の
範囲内で触媒の種類に依存し、相応に相互に調和
させねばならない。本発明による方法の成功のために重要なのは、
出発物質、特にホルムアルデヒド、それとともに
反応器中に存在する混合物が制限された水含量を
有することである。高すぎる水含量は望ましくない、それというの
も、これが固定床触媒を妨げるからである。一方
では、この高い水含量は、触媒の活性をそこな
い、変換率ならびに反応の選択性を減少させ、他
方では固定床触媒の急速な分解を惹起する。出発物質中の水含量の減少は、この欠点を回避
することに寄与する。本発明による方法は多くの利点を有する：第１
に、容易に入手できる生成物から出発し、第２に
問題なしに実施例することができる。第３に、通
常の水素化触媒を使用することができ、このこと
によりこの方法はそのつど作業条件に柔軟に適応
することができ、第４に所望に有価生成物をほと
んど副生成物を生成せずに生じる。変換率は、使
用した２，2′−オキシビスエタンアミンに対して
99〜100％であり、選択性は96〜99.5％である。
反応混合物は、２，2′−オキシビス〔Ｎ，Ｎ−ジ
メチル−エタンアミン〕を95〜99.5％の収率で含
有する。不連続的実験を、特に２，2′−オキシビスエタ
ンアミン（ビス（２−（アミノエチル）−エーテ
ル）（以下簡単にアミンと記載する）とホルムア
ルデヒドおよび水素との連続的反応に一般的に転
用することは、もちろん不可能である。これについては種々の理由がある。連続的なＮ−メチル化の場合には、通常、水素
化触媒を砕片状の形で含有する耐圧反応管が使用
される。出発物質またはこれらの反応生成物は、
反応器の頭部かまたは底部で導入される。添加形
式によつて、流下−または上昇作業法と言われ
る。長期使用の場合、水素化触媒は次第に多く崩
壊する。生じる微細粒子は、反応管または後接さ
れた装置部分に閉塞を生じる。これにより、反応
装置中に圧力上昇が起き、必然的に、閉塞を除去
するために、反応を中断しなければらない結果と
なる。恐らくカニツツアーロ反応によつてホルムアル
デヒドから生じるギ酸の生成も同様に望ましくな
い。このギ酸は、反応から相応する量のアミンを
塩として取り去る。遊離酸ならびにアミン塩は、
反応系における腐食を助長する。連続的反応を妨げるもう１つの副反応は、ホル
ムアルデヒドの重合、およびアミンとホルムアル
デヒドとの間のヘキサヒドロトリアジンへの重縮
合、または多価アミンの場合には高分子化合物へ
の重縮合に基づく。高分子物質の形成は、触媒充
填物の接着ひいては反応器の閉塞を惹起する。そ
の結果、触媒の交換は避けられない。さらに、連続的に実施される方法にとつて重要
なのは、出発物質を相互に別々に所定温度に加熱
し、引続き、固定床触媒の存在で、混合下に合流
させることである。これは、アミン、ホルムアル
デヒドおよび水素を固有の導管によつて導き、加
熱して、その後それを反応させることを表わす。水素はアミンと混合するかまたはホルムアルデ
ヒドと混合して、予熱下に反応に導入することも
できる。水素を、アミンおよびホルムアルデヒド
に分配することも可能である。特別な実施例によれば、水素はアミンと混合
し、加熱される。これに反して、反応を行う前に、アミンとホル
ムアルデヒドを混合し、加熱することは許されな
い。アミンとホルムアルデヒドは、固定床触媒の
存在で反応させる前に、常に相互に別別に導び
き、所定の温度に加熱しなければならない。出発物質を別々に触媒帯域へ導くことに注意せ
ず、その出発物質を触媒帯域に入る前に混合させ
ると、恐らく重合反応の結果すぐさま固定床触媒
のベーキングおよび粘着が生じる。その結果、加
圧反応器は付着物のため閉塞し、反応を中断しな
ければならない。さらに、反応における水含量を制限することに
留意しなければならない。これは、ずかな水含量
を有する出発物質を使用することにより達成され
る。アミンは水を二次的量または痕跡量で有する
にすぎない。これに対して、約60重量％およびそ
れより多くの水を有することのできる工業的に使
用されるホルムアルデヒド中にはかなりの水分が
含まれている。出発物質と共に反応に導入される
この水に、さらになお反応によつて遊離する反応
水が加わる。双方の水含量の合計は、固定床触媒のまわりを
流れる液体・ガスの混合物に対して、50重量％の
値を超えてはならない。ホルムアルデヒド溶液の水含量を制限するのが
特に有利である。水含量は、ホルムアルデヒド溶
液に対して50重量％の値を超えてはならない。水
０〜50重量％を有するホルムアルデヒド溶液が適
している。水５〜30重量％を有するようなものが
有利である。水７〜15重量％を有するホルムアル
デヒド溶液が特に有利であることが立証されてい
る。パラホルムアルデヒドをたとえば懸濁した形
で使用しても良好な結果を得ることができる。アミンおよび／またはホルムアルデヒドは、溶
剤に溶解して存在していてもよい。適した溶剤
は、１〜５個の炭素原子を有する脂肪族アルコー
ル、テトラヒドロフランおよびジオキサンならび
にジメチルスルホキシドのようなエーテル、なら
びに前記の物質の混合物である。ホルムアルデヒドを、上記溶剤のいずれか中の
溶液として使用するのが特に好ましい。所定の温度は、大体において反応温度による。
この温度は、反応温度よりも20℃、特に10℃、有
利に５℃以上低くではならず、反応温度より10
℃、特に５℃、有利に０℃以上高くてはならな
い。反応温度よりも20〜０℃、特に10〜０℃、有利
に５〜０℃低い範囲が推奨される。出発物質は所定の温度に加熱した後、これらを
固定床触媒の存在で合流させる。３つの全ての出
発物質アミン、ホルムアルデヒドおよび水素は、
固定床触媒の存在在で初めて出会う必要がある。水素をその他の出発物質と一緒に反応に供給す
る場合、アミンとホルムアルデヒドとは、固定床
触媒の存在で初めて合流させる必要がある。この
場合でも、３つの全部の出発物質は、触媒の存在
で互いに接触するにすぎない。この要求は、双方
の出発物質、アミンおよびホルムアルデヒドの少
なくとも１つの導管または導管系を、触媒帯域中
へ終らせることによつて、工業的に実現させる。
したがつて、アミンまたはホルムアルデヒドは触
媒の存在でのみ流出し、他の反応体と出会うこと
が保証される。有利な実施例によれば、ホルムアルデヒドが、
触媒帯域に終る導管から流出する。しかし、２つたは３つの全ての出発物質の導管
を、固定床触媒の帯域に開口させることも可能で
ある。導管のいかなる配置を選択すべきかは、一
方で物質量に依存し、他方では触媒帯域の形状大
きさおよび必要な流動挙動に依存する。単位時間
あたり大量の物質を通過させる場合、出発物質ご
とに１つではなく、複数の導管を使用することが
推奨される。流動挙動が触媒帯域中で反応体の十
分な混合を保証しない場合、付加的な分配装置が
有利である。この分配装置は、たとえば、リング
状シヤワーヘツドまたはノズルヘツドとして導管
の末端に取り付けることができる。しかし、他の
分配装置、たとえばノズル、フリツドまたは管束
を使用することできる。本発明による方法は、特別な触媒の使用に制限
されておらず、多数の通常の固定床触媒の使用が
可能である固定床触媒は担体物質を有することもできる
が、担体がなくてもよい。この触媒は、Ni，Co，
Cu，Mn，Fe，Rh，Pdおよび／またはPt、有利
にはNi，Coおよび／またはPd、その他に場合に
より、通常の添加物および助触媒、たとえばアル
カリ土類金属酸化物、SiO₂，Al₂O₃，MnO₂およ
び／またはCr₂O₃を含有する。担体触媒を使用するのが有利である。担体とし
ては、Al₂O₃，SiO₃、シリカゲル、ケイソウ土、
活性炭、軽石が挙げられる。全触媒重量に対して、Ni，Co，Cu，Mnおよ
び／またはFe10〜75重量％、特に20〜70重量％、
有利に40〜65重量％を有する触媒を使用するのが
特に有利である。貴金属触媒は、特に温和な条件下での反応が可
能である。該触媒は、通常、担体上に設けられて
いて、全触媒重量に対して、0.1〜20重量％、特
に0.2〜15重量％有利に0.5〜10重量％の金属含量
を有する。適当な貴金属は、Rh，Pdおよび／ま
たはPtである。担体としては、Al₂O₃，SiO₂、活
性炭、シリカゲル、ケイソウ土および／または軽
石を主体とする成形材料が推奨される。触媒は、反応条件、特に反応温度および圧力を
決定する。 Ni，Co，Cu，Mnおよび／またはFe含有卑金
属触媒は、50〜250℃、特に70〜200℃、有利に
100〜150℃および、３〜30MPa、特に５〜
20MPa、有利に８〜15MPaを必要とする。貴金属触媒は、20〜165℃、特に30〜160℃、有
利には50〜150℃、および0.1〜15MPa、特に0.2
〜12MPa、有利には0.5〜10MPaを必要とする。
100℃までの温度で特に慎重な条件が得られる。
迅速な反応は、100〜165℃、特に110〜160℃、有
利には115〜150℃の範囲内で行なわれる。アミン１モルにつき、ホルムアルデヒド４〜８
モル、特に４〜６モル、有利には４〜4.8モルが
使用される。ホルムアルデヒド１モルにつき、
H₂1〜10モル、特に1.05〜５モル、有利には1.1〜
2.5モルが導入される。〔実施例〕実験の部：反応容器は、28mmの内径を有する耐圧管からな
る。耐圧管の下部には、３mmの直径を有するラツ
シヒリングが、800mmの高さまで充填される。こ
の帯域は、出発物質を所定の温度に加熱する予熱
帯域として用いられる。加熱は反応器を取り巻く
酸素ジヤケツトによつて行なわれる。予熱帯域の
上方には、固定床触媒が存在する。反応器に、反応の開始時に、（ビス−（アミノエ
チル）−エーテルが充填される。出発物質は、下
から反応器中へポンプで供給され、反応混合物は
触媒帯域の上方で取り出され、圧力分離機に供給
される。アミンは水素と一緒に反応器に供給され、ラシ
ツヒリングの充填された予熱帯域を貫通し、ホル
ムアルデヒドは、予熱帯域を通る別個の上昇管に
より直接に、固定床触媒層中へポンプで圧送さ
れ、そこで初めてアミンおよび水素と混合され
る。予熱帯域は、反応器を外側で取り巻く加熱ジ
ヤケツトを用いて加熱され、出発物質は所望の所
定温度にもたらされる。例１反応を、下記の表に記載された条件下に、860
時間連続的に実施する。複雑なことは何も生じな
い。反応の終了後、触媒を検査のために反応器か
ら取り出す。触媒は崩壊現象も粘着も示さず、活
性は減少していない。比較例１例１を繰り返すが、アミンとホルムアルデヒド
とを、予熱帯域中で合流させ、混合物として触媒
帯域に供給する。20分後にすでに、触媒の著しい
能率低下が生じる。合計50時間後に、反応は耐圧
反応器の閉塞（重合体の生成）のために中断しな
ければならない。例２反応を、下記表に記載された条件下に、120時
間連続的に実施する。複雑なことは何も生じな
い。反応の終了後、触媒を検査のために反応器か
ら取り出す。触媒は崩壊現象ならびに粘着を示さ
ず、活性は減少していなかつた。比較例２例２を繰り返すが、アミンとホルムアルデヒド
とを、予熱帯域中で合流させ、混合として触媒帯
域に供給する。35時間後すでに、触媒の著しい能
率低下が生じる。合計90時間後に、反応は耐圧反
応器の閉塞（重合体の生成）のために、中断しな
ければならない。反応条件および反応結果（例１および２）は次
表にまとめられている。

【表】

Claims

【特許請求の範囲】１出発物質としてのアミン、酸素含有化合物お
よび水素を、高めた温度および圧力下に、水素化
触媒からなる固定床触媒を用いて反応させること
により２，２−オキシビス［Ｎ，Ｎ−ジメチルエ
タンアミン］を製造する方法において、アミンと
して２，2′−オキシビスエタンアミン、酸素含有
化合物としてホルムアルデヒドを使用し、かつ出
発物質は０から50重量％の水含量を含有し、出発
物質を相互に所定の温度にあらかじめ加熱し、引
き続き、固定床触媒の存在で、混合下に合流させ
ることを特徴とする、２，2′−オキシビス［Ｎ，
Ｎ−ジメチルエタンアミン］の製造方法。２圧力は0.1から30MPaであり、温度は20から
250℃である請求項１記載の方法。３アミンとホルムアルデヒドとを、あらかじめ
互いに別個に所定温度に加熱し、引続き固定床触
媒の存在で合流させる請求項１または２記載の方
法。４ホルムアルデヒドを溶解した形で使用する請
求項１から３までのいずれか１項記載の方法。５所定温度が、反応温度よりも20℃以上低くな
く、反応温度よりも10℃以上高くない請求項１か
ら４までのいずれか１項記載の方法。６所定温度が、反応温度よりも20から０℃低い
請求項１から５までのいずれか１項記載の方法。７水素化触媒が担体触媒または担体不含の金属
触媒である請求項１から６までのいずれか１項記
載の方法。８水素化触媒はNi，Co，Cu，Mnおよび／ま
たはFeおよびその他に、場合により通常の添加
物および助触媒を含有する請求項１から７までの
いずれか１項記載の方法。９水素化触媒は、Rh，Pdおよび／またはPtお
よびその他に、場合により通常の添加物および助
触媒を含有する請求項１から８までのいずれか１
項記載の方法。１０水素化触媒が担体として、Al₂O₃、SiO₂、
シリカゲル、ケイソウ土、活性炭および／または
軽石を含有する請求項１から９までのいずれか１
項記載の方法。１１水素化触媒中の添加物および助触媒とし
て、アルカリ土類金属酸化物、SiO₂、Al₂O₃、
MnO₂および／またはCr₂O₃を含有している請求
項１から１０までのいずれか１項記載の方法。