JPH0358960A - N―アルキル化アニリンの製造方法 - Google Patents

N―アルキル化アニリンの製造方法

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JPH0358960A
JPH0358960A JP2193176A JP19317690A JPH0358960A JP H0358960 A JPH0358960 A JP H0358960A JP 2193176 A JP2193176 A JP 2193176A JP 19317690 A JP19317690 A JP 19317690A JP H0358960 A JPH0358960 A JP H0358960A
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ペーター・ビマー
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ハンス―ヨゼフ・ブイシユ
Lothar Puppe
ロタール・プツペ
Christian Froehlich
クリスチヤン・フレーリツヒ
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    • 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
    • C07C209/18—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 carbon atoms of six-membered aromatic rings or from amines having nitrogen atoms bound to carbon atoms of six-membered aromatic rings

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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、昇温下、気相での酸化アルミニウム酸触媒の
存在下における非アルキル化またはモノアルキル化アニ
リンと低級アルコールまたは相応するエーテルとの反応
によるN−アルキル化アニリンの製造方法に関する。
アルキル化アニリンは、染料、安定剤、ウレタン類、尿
素類、医薬品及び植物保護剤の製造のための重要な工業
的中間体である。
アニリンとアルコールを、液相若しくは気相で、酸触媒
の存在下に反応させてN−アルキル化アニリンを製造す
ることは、既に知られている。液相法おいては、反応は
、液体触媒、例えば、硫酸、塩酸または3塩化リンの存
在下で行われる。これらの方法は、加圧下で行われる必
要がある。酸触媒の高い腐食作用のために、この方法は
、特殊な耐腐食性オートクレーブ中で行われなければな
らない。しかし、腐食は、避けられるものではない。
加えて触媒の分離及び処理のために、余計な出費が必要
とされる。
これに対して、気相法は、加圧することなしに行われる
。かくして西ドイツ国特許公開明細書第1031796
号に記述される方法に従うと、アニリン蒸気及びアルコ
ール蒸気の混合物を、常圧で熱いりん酸中を通過させる
。腐食問題に加え、この方法は長時間の反応の後、比較
的大量のりん酸が、触媒として使用不可能となり、そし
て新しいりん酸と交換しなければならないという欠点を
有する。その消費された触媒は、専門の処理に回さなけ
ればならない。
更に、遷移金属を含む触媒上でアルコールを用いて芳香
族アミンのアルキル化を行うことが知られている。米国
特許明細書第4.613.705号は、例えば、バナジ
ウム/スズ酸化物触媒を記述する。しかしこの触媒上で
のアニリンの転化率は満足できるものではなく、そして
高い割合の、望ましくない環アルキル化生成物がみられ
る。
ホウベン−ペイル、メトデン デア オルガニジエン 
ヒエミー(Houben−Weyl、 Methode
nder  organischen  Chemie
) 、第XI/1巻(1957年)、116頁は、酸化
アルミニウムまたはアルミニウム・シリケートもまた芳
香族アミンのアルキル化のために適する触媒であること
を開示する。しかしながら、さらに述べるように、これ
らの触媒は、その活性が余りに速く衰え、そしてその寿
命が工業目的のためには不十分であるという欠点を有す
る。
西ドイツ国特許公開明細書第2,335,906号は、
もし0.lないし20重量%のりん酸をシリカに加える
と長寿命を有する触媒が得られることを教示する。この
例でもまた、急速な不活性化を回避しそして触媒の長い
寿命を確保するために、アルキル化の間連続してりん酸
及び/又はリン酸アルキルを導入する必要がある。しか
しながら、それらのリン化合物の一部は常に排出され反
応生成物から分離されなければならない。
かくして本発明の目的は、気相において様々な型のアニ
リン化合物についてそのN[子をアルキル化することが
でき、そして前述の欠点を有しない触媒を利用可能にす
ることである。その触媒は、容易に利用可能であり、長
い使用寿命、及び高い活性を特徴とし、そして高い転化
率及び良好な選択性を保証するものでなければならない
。
驚くべきことに、ある酸化アルミニウム(以下にさらに
より詳細に記述する)が、これまで知られてきたものよ
りもより有利なアニリンのN−アルキル化のための触媒
を構成することが見いだされた。その新規な方法により
、必要とされる高い収率及び転化率、特に環のアルキル
化が起こらずそして触媒が非常に長い使用寿命を有する
ことが保証される。
従って本発明は、使用される触媒が酸化/水酸化アルミ
ニウム水和物の500℃ないし1000°Cでの焼成に
より製造され、モして50ないし400m2/g、好ま
しくは100ないし350m″/g、特に好ましくは1
50ないし300m2/gのBET表面積及び5ないし
600ミリモルH”/ k g s好ましくは10ない
し400ミリモルH”/ k g 、特に好ましくは2
0ないし300ミリモルH”/kgの表面酸性度を有す
るγ−Al2O3であることを特徴とする、気相、昇温
下におけるA1.O,上での低級アルコールまたは相応
するジアルキルエーテルを用いたアニリンまたはN−ア
ルキル−アニリンのN−アルキル化方法に関する。
本発明に従って使用されるべき触媒を製造するための酸
化/水酸化アルミニウム水和物は、アルミニウム塩、ア
ルミニウムアルコラード、アルミニウムフェノラートま
たは他の適する加水分解可能なアルミニウム化合物の加
水分解により製造することができる。加水分解は、希酸
または希アルカリにより、多くの場合水単独により行う
ことができる。一般に、この型の加水分解は、当業者に
は既知のものである。アルミニウムアルコラードの加水
分解物が、本発明に従って使用する事ができる触媒の製
造に特に適することが見いだされた。
この型のアルミニウムアルコラードは、トリアルキル−
アルミニウム化合物の酸化、例えば、アルポル法(A 
1fol’  process)により、特に好ましく
得ることができる(ウルマン工業化学辞典、第4版、第
7巻208頁及び第5版A10巻283頁)。
アルミニウムー有機化合物の酸化及び生成するアルコキ
シ化合物の加水分解によるアルコールの製造のためのこ
の方法において、特別の性質の酸化/水酸化アルミニウ
ム水和物が得られ、それにはごく少量の不純物しか含ま
れていない。
水に分散させることができる顆粒、押出物、ビーズまた
は粉末の製造のため、酸化/水酸化アルミニウム水和物
は、鉱酸及び/又は有機酸例えば、HNO,、HBr5
HCI、特にCH,C0OHを用いて解膠される。成形
品の製造においては、酸/酸化アルミニウム/水酸化ア
ルミニウム混合物は、加工前の数分間の間ニーグー中で
完全に混練される。湿潤成形品は、次に100°Cで乾
燥され、そして3時間の間500°Cないし1000℃
で焼成され、Al2O,のγ変性がおこなわれる。
この方法により生成した酸化アルミニウムのBET表面
積は、50ないし400m”/gである。
酸による解膠の結果として、使用される酸の量に応じて
5ないし600ミリモルH+/kgの表面酸性度を有す
る粒子が得られる。
本発明に従った方法において使用するAl!03粒子の
製造のための別法においては、出発物質として予め解膠
した水分散性の酸化アルミニウム/水酸化アルミニウム
を使用する。この粉末を水で粒状化に適した水準に調湿
し、適当な成形機を用いてビーズ、押出物または顆粒に
成形する。
500乃至1000°Cで3時間焼成する。得られた粒
状物は、やはり50ないし400m’/gのBET表面
積を有し、その表面酸性度は、2oないし300mmo
 I/H”/k gである。
前述の特性を有するこのような特殊なγ−A1.03触
媒が、使用寿命及び性能の点で、文献から知られていた
γ−AI20.触媒と比較して非常に好ましく、それら
が工業的使用に適することは、予見することができなか
った。
得られたγ−A120.の表面酸性度、及び結果として
の本発明に従った方法のだめの安定性は、水性懸濁液中
でのこのγ−Al2O3の直接の滴定により最も容易に
決定することができる。
アニリンまたはN−モノアルキル−置換アニリンのN−
アルキル化のための本発明の方法は、200にし400
℃、好ましくは250ないし350℃、特に好ましくは
260ないし320℃で気相において行われる。この方
法において、触媒は、固定床または流動床に調製するこ
とができる。本発明による方法は、大気圧で行われる。
しかしながら本方法は、僅かな減圧下、または僅かな加
圧下で行うこともできる。結果として、0.7ないし2
バールの圧力範囲を圧力範囲として言及することができ
る。
例えば、本反応を行うためには、N−原子をアルキル化
されるべきアニリン及びアルキル化剤であるアルコール
またはエーテルの混合物を気化させ、そして気化された
混合物を接触触媒上を通過させる。供給混合物中に、不
活性ガス、例えば、窒素、ヘリウム、水蒸気、水素また
はアルゴンをキャリアーガスとして加えることが可能で
ある。
触媒負荷(液空間速度−L HS V)は、0.1ない
し4.(R2/Q /h1好ましくは0.3ないし2.
0Q/Q/hの範囲で変化させることができる。この文
脈において、LH5Vは、単位触媒体積、1時間当たり
のアニリン/アルコールまたはアニリン/ジアルキルエ
ーテル混合物の体積割合、と定義することができる。
固定末法を使用するならば、触媒は、適当にはグラニユ
ールの形態で使用される。流動床法を使用するならば、
微粒子の分散が適することが知られている。
反応混合物は、反応器出口で凝縮され、例えば、蒸留に
より分離される。未反応出発物質は、既知の方法で反応
にもどされる。N[子を置換されていないアニリンから
N−モノアルキル化またはN。
N−ジアルキル化アニリンを製造する場合においては、
N*子を1置換及び2置換されたアニリンもまた、反応
生成物として分離され、望まれない反応生成物もまた反
応にもどされる。
本発明の方法においては、下記式 式中、 R1は、水素または直鎖または枝別れしたC3−C,。
−アルキルを表し、 R2は、水素、直鎖または枝別れしたC1C2゜−アル
キル、c、Cl2−アリール、C8−C1−アルコキシ
、ハロゲン、シアノまたはニトロを表す、 のアニリンまたはN−アルキルアニリンが使用される。
直鎖または枝別れしたClCto−アルキルは、例えば
、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、
イソブチル、Lert、−ブチル、異性のヘキシル、オ
クチルまたはデシルである。該C,−C4−アルキル基
を好ましい。
C,−C,!−アリールは、例えば、フェニル、ナフチ
ルまI;はビフェニル、好ましくはフェニルであり、C
,−C,−アルコキシは、例えば、メトキシ、エトキシ
、プロポキシ、インプロポキシ、ブトキシまたはインブ
トキシ、好ましくはメトキシまたはエトキシである。ハ
ロゲンは、例えば、フッ素、塩素または臭素であり、好
ましくは塩素である。
以下は、適するアミンの例として上げることができるも
のである。
アニリン、0−lm−及びp−トルイジン、0、m−−
びp−クロロアニリン、2.4−2.6− 3.4−及
び3,5−キシリジン、〇−m−及びp−エチルアニリ
ン、0−lm−及びp−イソプロピルアニリンその他で
ある。特にアニリン及び前述のトルイジンが好ましい。
低級アルコールは、当業者に周知のもの、例えば、メタ
ノール、エタノール、プロパツール、インプロパツール
または種々のブタノールをアルキル化に適するアルコー
ルとして言及することができる。
メタノールまたはエタノールを好ましく使用することが
できる。相応するジアルキルエーテル(ClCi−アル
キル) 20もまた当業者には既知である。これらは、
ジメチルエーテル、ジエチルエーテル、ジプロピルエー
テル、ジイソプロピルエーテル、ジブチルエーテル及び
その考えられる混合エーテルである。ジメチルエーテル
またはジエチルエーテルが好ましく使用される。もしエ
ーテルが使用されるならば、これは対応するアルコール
2モルに相当する。
式(I)中のR1基が水素またはアルキル基を表すかに
より、本発明の方法は以下の2反応式の一方に従って進
行する。
a) X+ または (C、+ C、−アルキル)20   →に+ 又は b) または (ClC<−アルキル)20  →a)の反応
式に従った反応においては、N[子が置換されていない
アニリンがアルコールまたはジアルキルエーテルにより
、N原子を1置換されたアニリン及びNi子を2置換さ
れたアニリン混合物に転化される。反応b)に従うと、
既にN[子を1置換されたアニリンが、N原子を2置換
されたアニリンに転化される。この場合、置換基R1が
既に存在することにより、混合アルキル化アニリンもま
た得ることができる。
アルキル化剤であるアルコールまたはエーテルのアニリ
ンに対するモル割合は、アニリンまたはN−アルキル−
アユ921モル当たりアルコール0.2ないし10また
はエーテル0.1ないし5モル、好ましくは0.4ない
し6モルのアルコールまたは0.2ないし3モルのエー
テル、特に好ましくは0.5ないし4モルのアルコール
または0.25ないし2モルのエーテルである。NII
E子が置換されていないアニリンが出発物質として使用
される場合、原則的に当業者には既知の方法で、該モル
割合を選択することにより生成物中のN−モノアルキル
−アニリンのN、N−ジアルキル−アニリンに対する割
合を調節することができる。
アニリンに比して過剰量のアルコールは、その選択性に
おいてN、N−ジアルキル化アニリンの方へのシフトを
もたらす。アルコールに対するアニリンの低い割合は、
N−モノアルキル−アニリンへの高い選択性を与える。
モノアルキル化合物に対する大量の要求がある場合には
、生成したジアルキルアニリンの過剰部分を反応に戻し
モノアルキルアニリンに転化することができる。N、N
−ジアルキル化合物の高い割合が必要とされる場合同一
のこと、すなわちモノアルキルアニリンを循環させより
高度にアルキル化する事ができる。
実施例 触媒製造例A ■、ニーダー中で1.5重量%ノHNO312kgを7
分間にわたって一定の流量で20kgの酸化/水酸化ア
ルミニウム水利物(例えば、Fural  S CF 
”、コンデア社)に加えた。次にさらに混練しながら8
分間にわたって1.5重量%の)(N Ox 7 k 
gをさらに加えた。適当な粒状化装置を用いて成形した
後、粒状物を110’oで乾燥させそして550℃で3
時間焼成した。このようにして得られた粒状物は、30
ミリモルH+/kgの表面酸性度を有した。
触媒製造例B 10kgの前景て解膠した酸化/水酸化アルミニウム水
和物(例えば、D 1speral  5pezia1
10/1° コンデア社)を水を用いて粒状化に適した
水分に調温し、そして15分間ニーダ−中で混練した。
次にその湿った混合物は、成形品に加工され、乾燥され
、モして550 ’0で3時間焼成された。このように
して得られた粒状物は、90ミリモルH+/kgの表面
酸性度を有した。
触媒製造例C(比較) 500gの商業的に入手可能なγ−Al2O3粒子(A
 lumine  A ctive  A s ロンー
ブーラン社)を0.5mlのIN  HNO,溶液中に
含浸させ、乾燥し、そして550℃で活性化した。その
材料は、5ミリモルH”/ k g未満の表面酸性度を
有した。
酸性度の決定 表面酸性度を決定するために、Igの酸化アルミニウム
粒子を粉末になるまで粉砕したものを40m1の水に懸
濁させた。0.1ml/分の滴下速度で懸濁液を電位差
計を用いて0.1N NaOHで滴定した。
粒状試料を粉砕するのには、微粉砕機(B raunM
 elsungen  A G )で行った。5mlの
粒子及び直径9mmのタングステンカーバイドポールを
粉砕ミルの下部に導入した。ミルの上部を閉じ、そして
PTFE振盪容器中においた。振盪容器は、微粉砕機の
保持具中に固定し、そして振幅を約10mmのストロー
クにセットした。粉砕は6ないし8分後に終了した。そ
の微粒子をついで上記の酸性度の決定に使用することが
できた。
実施例1〜4 平均粒径lないし2mmを有し、本発明に従って使用さ
れる実施例AまたはBの酸化アルミニウム25m1を垂
直の反応管(長さ40cm及び直径30mm)中に導入
した。有機熱伝導媒体により反応器の恒温制御が、可能
であった。触媒床の温度は、移動可能な熱電対を用いて
計測可能であり、300°Cであった。モル比1:1の
アニリンとアルコールの混合物は、計量装置を用いて気
化器に計量注入され、気化器中で気相に転化され、そし
て接触触媒を通過した。計量速度は、液体混合物20 
m l / hであった。これは、触媒負苛(LH3V
)0.812 /+2/hに相当した。反応生成物は凝
縮され、ガスクロマトグラフィーにより分析された。
転化率及び選択性は表1に示した。
比較例1及び3 アルミニウムアルコラードまたはアルミニウム塩の加水
分解により製造されたのではなく、例えば、バイエル法
(ウルマン、第4版、第7巻305頁及び第5版A1巻
、556頁参照)から得られそして低い表面酸性度を有
する市販の酸化γ−アルミニウムを、同一条件下で実施
例1〜4の装置中の触媒として使用した。比較実験もま
た表1に示す。
比較例2及び4 製造例Cに従って得られた触媒を実施例1ないし4の装
置中で同一条件下で使用した。結果を表1に記録した。
実施例1ないし4によると、本発明に従って使用される
酸化γ−アルミニウムは、アルコールを用いた大気圧下
、気相でのアニリンのN−アルキル化のための良好な触
媒である。表1から明らかである通り、本発明に従って
製造されていない酸化γ−アルミニウムは、本発明に従
って使用されるべき酸化アルミニウムよりも広いBET
表面積を有するにもかかわらず、触媒的に活性ではある
が、不満足な転化率を示す。低い転化の割合にかかわら
ず、望ましくない環アルキル化生成物の割合は、本発明
に従って使用されるべき酸化アルミニウムよりも大きか
った。本発明に従って製造されていない酸化アルミニウ
ム材料の活性の僅かな増加は、続いて行われる酸を用い
た処理によりもたらされることができる。しかしながら
、転化率の度合は、本発明に従って使用されるべき触媒
により達成される水準よりも明らかに低い水準にとどま
る。続いて行われる酸による処理は、アニリンのメチル
化には、何の効果もない。
以下の実施例は、基質の変動に対して、選択性、加えて
該触媒に特徴的な使用寿命に関して本発明の方法が柔軟
性に富むことを例証しようとするものである。
実施例5ないし8 平均粒径2ないし3mmを有する実施例AまたはBによ
る酸化γ−アルミニウム11を垂直の反応管(長さ15
0cm及び管の内側の直径32mm)中に導入した。有
機熱伝導媒体により反応器の恒温制御が可能であった。
上記の全触媒床の温度は移動可能な熱電対を用いて計測
可能であった。
液状反応混合物は、ポンプを用いて気化器に入れられ、
気相に転化されそして接触触媒を通過した。
反応生成物は、凝縮され、ガスクロマトグラフィーによ
り分析された。正確な実験条件及び実施例5ないし8の
結果は表2にまとめた。
転化率の度合及び選択性は4000時間の触媒負荷の後
にも変わらなかった。
実施例は、生成物の選択性の非常に柔軟な制御が可能で
あることを示す。アルキル化の度合に関するパラメータ
ーは、触媒負荷(LHSV)、アニリンのアルコールに
だいするモル比及び反応温度である。高い触媒負荷での
アニリンのアルコールにたいする低いモル比は、非常に
選択的なモノアルキル化を促進する。45%及び49%
の転化率では、それぞれ87%ないし95%のモノアル
キルアニリンの選択性が達成された(実施例6.8)。
同様な反応条件下で本発明に従って使用されるものでな
い酸化アルミニウムを使用して顕著に低い転化率が得ら
れた。過剰のアルコール、低い触媒負荷及び高い反応温
度は、高いアニリンの転化率及び90%を越える高いジ
アルキルの選択性をもたらす(実施例7)。
実施例9 モル比1:o、5のアニリンとジアルキルエーテルの混
合物を実施例2にしたがって、300°Cで流速0.8
 1/l/hで反応させた。アニリンの転化率は、69
%であった。N−エチルアニリンの選択性は、87.2
%であり、N、N−ジエチルアニリンは】1.8%そし
て環アルキル化副生成物はあわせて1.0%であった。
本発明の主な態様と構成は以下の通りである。
l、使用される触媒が酸化/水酸化アルミニウム水和物
の脱水により製造され、そして50ないし400m2/
g、好ましくは100ないし350 m ”/ g s
特に好ましくは50ないし300m2/gのBET表面
積及び5ないし600ミリモルH+/kg、好ましくは
10ないし400ミリモルH+/kg、特に好ましくは
20ないし300ミリモルH+/kgの表面酸性度を有
するγ−A1103であることを特徴とする、気相、昇
温下におけるA1.O,上での低級アルコールまたは相
応するジアルキルエーテルを用いたアニリンまたはN−
アルキル−アニリンのN−アルキル化方法。
2、γ−A1.03がアルミニウムアルコラードの加水
分解物の脱水により製造されることを特徴とする上記l
記載の方法。
3、トリアルキルアルミニウム化合物の酸化によるアル
ミニウムアルコラードが使用されることを特徴とする上
記2記載の方法。
4、上記方法が、200ないし400℃、好ましくは2
50ないし350°C1特に好ましくは260ないし3
20℃で行われることを特徴とする上記1記載の方法。
5、上記方法が0.7ないし2パールの圧力下で行われ
ることを特徴とする上記l記載の方法。
6、下記式 式中、 R1は、水素または直鎖または枝別れしたC3−C3゜
−アルキルを表し、そして R2は、水素、直鎖または枝別れしたCI−〇10−ア
ルキル、CI  C12−アリール、C。
−C1−アルコキシ、ハロゲン、シアノまたはニトロを
表す、 のアニリンまたはN−アルキル−アニリンを使用するこ
とを特徴とする上記1記載の方法。
7、C,−C,−アルコールまたは相応するジーC,−
C,−アルキルエーテルが、アニリンまたはN−アルキ
ル−アニリン1モル当たり0.2ないし10モルのアル
コールまたは0.1ないし5モルのエーテルの量で使用
されることを特徴とする上記1記載の方法。
8、上記方法が触媒体積当たりのアニリン/アルコール
またはアニリン/エーテル混合物の体積として理解され
る、0.1ないし4.0 1/I/h、好ましくは0.
3ないし2.0 1/l/hの触媒負荷(液空間速度)
で行われることを特徴とする上記l記載の方法。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1、使用される触媒が酸化/水酸化アルミニウム水和物
    の脱水により製造され、そして50ないし400m^2
    /g、好ましくは100ないし350m^2/g、特に
    好ましくは50ないし300m^2/gのBET表面積
    及び5ないし600ミリモルH^+/kg、好ましくは
    10ないし400ミリモルH^+/kg、特に好ましく
    は20ないし300ミリモルH^+/kgの表面酸性度
    を有するγ−Al_2O_3であることを特徴とする、
    気相、昇温下におけるAl_2O_3上での低級アルコ
    ールまたは相応するジアルキルエーテルを用いたアニリ
    ンまたはN−アルキル−アニリンのN−アルキル化方法
    。
JP2193176A 1989-07-28 1990-07-23 N―アルキル化アニリンの製造方法 Expired - Lifetime JP2758069B2 (ja)

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DE3924999.9 1989-07-28
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