JPH09241220A - 3級アミン化合物の製造法 - Google Patents
3級アミン化合物の製造法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 2級アミン化合物とアルコールとを気相で分
子間脱水反応させ、副原料や溶媒を一切用いずに、直接
一段で3級アミン化合物を製造する方法およびそれに用
いる触媒を提供する。 【解決手段】 アルカリ金属元素および/またはアルカ
リ土類金属元素と、ケイ素とを含有して成る酸化物を触
媒に用いることを特徴とする。
子間脱水反応させ、副原料や溶媒を一切用いずに、直接
一段で3級アミン化合物を製造する方法およびそれに用
いる触媒を提供する。 【解決手段】 アルカリ金属元素および/またはアルカ
リ土類金属元素と、ケイ素とを含有して成る酸化物を触
媒に用いることを特徴とする。
Description
【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、2級アミン化合物
とアルコールから分子間脱水反応により、3級アミン化
合物を製造する方法およびその反応に用いる触媒に関す
る。 【0002】本発明の方法により製造される3級アミン
化合物は、医薬品、農薬、各種有機合成品の原料あるい
は溶剤として有用な化合物である。 【0003】 【従来の技術】3級アミン化合物の一般的な製造法とし
ては、カルボン酸、カルボン酸エステル、ラクトンおよ
び環状エーテル等の含酸素化合物とアルキルアミンを反
応させる方法が公知である。しかし、この方法は原料と
なるアルキルアミンが高毒性かつ高価な化合物であるこ
とや、反応に高温、高圧を要する等の問題がある。 【0004】本発明が対象とする、2級アミン化合物と
アルコールの反応による3級アミン化合物の製造法に関
しては、特開昭51−16657号にラクタム類とアル
コールをシリカ−アルミナ、シリカ−マグネシア、γ−
アルミナ、ゼオライト類、タングステン酸、モリブデン
酸あるいは、タングステン酸、モリブデン酸、バナジン
酸、リン酸等の金属塩等を触媒に用い、液相で反応する
方法が開示されている。また、特開平5−279330
号には、環状アミドとアルコールを周期律表第VIII族
触媒存在下に、液相で反応する方法が開示されている。
これらの方法は、高温、高圧での回分反応であるため、
高価な装置を要することや生産性および収率が低い等の
問題点がある。 【0005】気相での2級アミン化合物とアルコールの
反応による3級アミン化合物の製造法に関しては、J.
CHEM.SOC.,CHEM.COMMUN.,19
95年,P9に、イミダゾールとアルコールからのN−
アルキルイミダゾール合成にY−型ゼオライトが高活性
を示すとの報告がある。この報告では、アルカリ金属を
導入した触媒(アルカリ金属交換ゼオライト)では活性
が低く、酸触媒(酸型ゼオライト)が高活性であると述
べている。また、イミダゾール以外のアミン化合物に関
しては検討されていない。 【0006】 【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、2級
アミン化合物とアルコールから、副原料や溶媒を一切用
いずに、気相において直接一段で3級アミン化合物に転
化することによる、簡便かつ安全な3級アミン化合物の
製造法およびそれに用いる触媒を提供することにある。 【0007】 【課題を解決するための手段】本発明者らは、前述の従
来技術における種々の問題点を解消し、簡便で安全かつ
安価に3級アミン化合物を製造する方法として、2級ア
ミン化合物とアルコールを気相において直接一段で分子
間脱水反応させ得る触媒について鋭意検討する中、アル
カリ金属元素および/またはアルカリ土類金属元素と、
ケイ素とを含有して成る酸化物を触媒に用いると2級ア
ミン化合物とアルコールから、高転化率で高選択的に長
期にわたり安定して、3級アミン化合物を製造できるこ
とを見いだし、本発明を完成するに至った。 【0008】すなわち、本発明の3級アミン化合物の製
造法は、下記一般式(1): 【0009】 【化13】 【0010】(式中、Z1およびZ2は、有機残基を表
し、Z1とZ2とは結合して環を形成していてもよい。)
で表される2級アミン化合物と、下記一般式(2): 【0011】 【化14】 【0012】(式中、Rは水素または炭素数1から6の
炭化水素基である。該炭化水素基は置換基を有していて
もよい。)で表されるアルコールとを、アルカリ金属元
素および/またはアルカリ土類金属元素とケイ素とを含
有して成る酸化物触媒の存在下に、気相で分子間脱水反
応させることを特徴とする、下記一般式(3): 【0013】 【化15】 【0014】(式中、Z1およびZ2は、前記一般式
(1)と同じであり、Rは前記一般式(2)と同じであ
る。)で表される3級アミン化合物の製造法である。 【0015】例えば前記2級アミン化合物は、下記一般
式(4): 【0016】 【化16】 【0017】(式中、lおよびmは0または1であり、
同時に0ではない。R1およびR2は独立して、水素また
は炭素数1から6の炭化水素基である。該炭化水素基は
置換基を有していてもよい。但し、lが0のときは、R
1は水素ではない。またmが0のときは、R2は水素では
ない。)で表される2級アミン化合物である。 【0018】例えば前記2級アミン化合物は、下記一般
式(6): 【0019】 【化17】 【0020】(式中、pおよびqは0または1である。
R3およびR4はそれぞれ独立して、炭素数1から6の炭
化水素基であり、R3およびR4は互いに結合してNと共
に5〜7員環を形成する。この環を構成するR3とR4と
の結合には、N、OまたはSより選ばれるヘテロ原子を
含んでいても良く、不飽和結合を含んでいても良くまた
芳香族環と縮合していても良い。また前記炭化水素基は
置換基を有していてもよい。)で表される2級アミン化
合物である。 【0021】また本発明の3級アミン化合物製造用触媒
は、前記一般式(1)で表される2級アミン化合物とア
ルコールとを気相で分子間脱水反応させ、3級アミン化
合物に転化する際に用いる触媒であって、該触媒がアル
カリ金属元素および/またはアルカリ土類金属元素と、
ケイ素とを含有して成る酸化物であることを特徴とす
る。 【0022】 【発明の実施の形態】以下に本発明を詳しく説明する。 【0023】本発明で用いられる反応原料は、本発明の
反応条件下に蒸気として触媒層に供給可能な蒸気圧を有
するものが用いられる。 【0024】反応原料の一つである前記一般式(1)で
表される2級アミン化合物としては、特に限定されない
が、例えば前記一般式(4)および(6)で表される2
級アミン化合物が挙げられる。 【0025】前記一般式(4)で表される2級アミン化
合物の具体例としては、N−メチルホルムアミド、N−
メチルアセトアミド、N−メチルプロピルアミドおよび
N−メチルアクリルアミド等が挙げられる。 【0026】また前記一般式(6)で表される2級アミ
ン化合物の具体例としては、ピロリジン、ピペリジン、
ヘキサメチレンイミンおよびモルホリン等の飽和環式ア
ミン化合物;あるいはピロリン、オキサゾリン、オキサ
ゾリドン、チアゾリン、イミダゾリン、オキサジン、チ
アジンおよびオキサチアジン等の不飽和環式アミン化合
物;あるいはピロール、イミダゾール、ピラゾールおよ
びトリアゾール等の芳香族環式アミン化合物;あるいは
インドール、ベンゾイミダゾール、ベンゾトリアゾー
ル、インドリン、プリンおよびカルバゾール等の芳香族
環が縮合したアミン化合物;あるいはコハク酸イミドお
よびマレイミド等の環式イミド化合物;あるいはγ−ブ
チロラクタム、δ−バレロラクタム、ε−カプロラクタ
ムおよびモルホリノン等の環式ラクタム化合物が好適で
あるがこれらに限られるものではない。中でも、環式イ
ミド化合物および環式ラクタム化合物は非常に効率よく
3級アミン化合物に転化できることから、特に好適であ
る。 【0027】もう一方の原料であるアルコールとして
は、前記一般式(2)で表される化合物であれば特に限
定されないが、その具体例としては、メタノール、エタ
ノール、1−プロパノール、1−ブタノール、1−ヘキ
サノール等の脂肪族アルコールが好適である。中でも、
メタノールが入手し易く、低価であり、取扱いも容易で
ある事から特に好適である。 【0028】本発明の触媒の触媒活性は、長時間連続で
反応しても殆ど低下しない。また仮に、コーキング等で
劣化しても、空気を通しコークを燃焼すれば活性は回復
するという特徴を有する。 【0029】本発明に用いる触媒は、アルカリ金属元素
および/またはアルカリ土類金属元素と、ケイ素とを含
有して成る酸化物であり、好ましくは一般式(4): 【0030】 【化18】 【0031】(式中、Mはアルカリ金属元素およびアル
カリ土類金属元素より選ばれる1種以上の元素、Siは
ケイ素、XはB、AlおよびPからなる群より選ばれる
1種以上の元素、Oは酸素を表す。また添字a、b、
c、dは、a=1のときb=1〜500、c=0〜1の
範囲をとり、dはa、b、cの値および各種構成元素の
結合状態により定まる数値である。)で表される酸化物
である。 【0032】M元素(アルカリ金属元素およびアルカリ
土類金属元素より選ばれる1種以上の元素)に対するケ
イ素の割合は、原子比で1〜500倍の範囲であり、好
ましくは5〜200倍の範囲である。 【0033】また、必要に応じて添加するB、Alおよ
びPからなる群より選ばれる1種以上の元素Xの、Mに
対する割合は、Mの種類およびケイ素の割合にもよる
が、通常は原子比で0〜1が適当である。 【0034】本発明の触媒の必須成分の一つであるアル
カリ金属元素および/またはアルカリ土類金属元素は、
その原料として、酸化物、水酸化物、ハロゲン化物、塩
類(炭酸塩、硝酸塩、カルボン酸塩、リン酸塩、硫酸塩
等)および金属などが用いられる。もう一方の必須成分
であるケイ素は、その原料として酸化ケイ素、ケイ酸、
ケイ酸塩類(アルカリ金属ケイ酸塩、アルカリ土類金属
ケイ酸塩等)、ケイ素含有モレキュラシーブス(アルミ
ノシリケート、シリコアルミノホスフェート等)および
有機ケイ酸エステルなどが用いられる。さらに、必要に
応じて加えられる第3成分Xの原料としては、酸化物、
水酸化物、ハロゲン化物、塩類(炭酸塩、硝酸塩、カル
ボン酸塩、リン酸塩、硫酸塩等)および金属などが用い
られる。 【0035】本発明の触媒の調製法の具体例を挙げれ
ば、アルカリ金属元素源および/またはアルカリ土類
金属元素源とケイ素源を水中に溶解もしくは懸濁させ、
攪拌下加熱濃縮し、乾燥後成型し、焼成を経て触媒とす
る方法。アルカリ金属元素源および/またはアルカリ
土類金属元素源の水溶液中に酸化ケイ素成型体を浸した
後、加熱乾固し、乾燥、焼成を経て触媒とする方法。
各種ケイ酸塩あるいはケイ素含有酸化物に、アルカリ金
属元素源および/またはアルカリ土類金属元素源の水溶
液を加え混合した後、乾燥、成型、焼成を経て触媒とす
る方法。ケイ素含有モレキュラシーブスに、アルカリ
金属元素および/またはアルカリ土類金属元素源をイオ
ン交換法によりドープした後、乾燥、成型、焼成を経て
触媒とする方法等がある。 【0036】なお、触媒に第3成分Xを含有させるに
は、アルカリ金属元素源および/またはアルカリ土類金
属元素源、またはケイ素源中にX成分を含有する原料を
用いても良いし、触媒調製途中でX成分原料を加えても
良い。 【0037】また該触媒は、公知の坦体(例えば、アル
ミナ、シリコンカーバイド等)に坦持または混合して用
いることもできる。該触媒の焼成温度は、用いる触媒原
料の種類にもよるが、300〜1000℃の広い範囲を
とれ、好ましくは400〜800℃の範囲である。 【0038】本発明の実施にあたり反応器は、固定床流
通型、流動床型のいずれでも使用できる。反応は、原料
の2級アミン化合物およびアルコールが、気相状態を維
持し得る反応温度および反応圧力下で行う。反応圧力は
通常、常圧または減圧であるが、加圧も可能である。反
応温度は、他の反応条件によっても異なるが、250〜
500℃、好ましくは300〜450℃の範囲が適当で
ある。反応温度が250℃より低いと原料の2級アミン
化合物の転化率が大幅に低下し、500℃より高いと目
的の3級アミン化合物の選択率が著しく低下する。反応
に際し、原料の2級アミン化合物とアルコールのモル比
は、何れかが一方より過剰でも良い。通常は、2級アミ
ン化合物に対しアルコールを等量以上用い、好ましくは
1〜40倍の範囲で用いる。原料の2級アミン化合物と
アルコールは、窒素、ヘリウム、アルゴン、炭化水素お
よびエーテル類等の、目的反応に不活性な物質による希
釈および/または減圧により、2級アミン化合物とアル
コールの合計分圧を5〜600mmHgとして触媒層に供給
するが、アルコールを反応剤と希釈剤に兼用して、他の
希釈剤を使用しないことも可能である。原料の2級アミ
ン化合物とアルコールの合計の空間速度(GHSV)
は、原料の種類および他の反応条件によっても異なり、
1〜1000h-1、好ましくは10〜600h-1の範囲
である。 【0039】 【実施例】以下、実施例により、本発明を具体的に説明
するが、本発明はこれらにより何等限定されるものでは
ない。 【0040】なお、実施例中の転化率、選択率、および
単流収率は、次の定義に従う。 【0041】・転化率(モル%)=((消費した2級ア
ミン化合物のモル数)/(供給した2級アミン化合物の
モル数))×100 ・選択率(モル%)=((生成した3級アミン化合物の
モル数)/(消費した2級アミン化合物のモル数))×
100 ・単流収率(モル%)=((生成した3級アミン化合物
のモル数)/(供給した2級アミン化合物のモル数))
×100 実施例1 (触媒調製)炭酸セシウム4.07gを水40gに溶か
した液中に、酸化ケイ素30gを加え、湯浴上で加熱混
合しながら濃縮乾固した。次いで、空気中120℃で2
0時間乾燥し、9−16メッシュに破砕後空気中500
℃で2時間焼成して、酸素を除く原子比でCs1Si20
なる組成の触媒を調製した。 【0042】(反応)この触媒10mlを、内径10m
mのステンレス製反応管に充填した後、370℃の溶融
塩浴に浸漬し、該反応管内に2−ピロリドンとメタノー
ルを、それぞれの分圧が38mmHgとなるように窒素
で希釈した原料ガスを、両原料の合計空間速度200h
-1 で供給し、常圧で反応を行った。供給開始1時間後
の反応生成物を、ガスクロマトグラフにより分析した結
果、2−ピロリドンの転化率、N−メチル−2−ピロリ
ドンの選択率および単流収率は、それぞれ26モル%、
100モル%、26モル%であった。更に、反応温度を
430℃に上げると、2−ピロリドンの転化率、N−メ
チル−2−ピロリドンの選択率および単流収率は、それ
ぞれ59モル%、99モル%、58モル%となった。 【0043】実施例2 (反応)実施例1の触媒を用いて、反応原料のメタノー
ルをエタノールに変え、ピロリドン分圧38mmHg、
エタノール分圧114mmHg、合計GHSV400h
-1で実施例1と同様の反応を行った。反応温度430℃
における供給開始1時間後の2−ピロリドンの転化率、
N−エチル−2−ピロリドンの選択率および単流収率
は、それぞれ5モル%、100モル%、5モル%であっ
た。 【0044】実施例3 (触媒調製)硝酸カリウム1.69gを水40gに溶か
した液中に、酸化ケイ素30gを加え、湯浴上で加熱混
合しながら濃縮乾固した。次いで、空気中120℃で2
0時間乾燥し、9−16メッシュに破砕後空気中600
℃で2時間焼成して、酸素を除く原子比でK1Si10な
る組成の触媒を調製した。 【0045】(反応)この触媒を用いて、反応温度を4
00℃に変えた他は、実施例1と同様にして反応を行っ
た。供給開始1時間後の2−ピロリドンの転化率、N−
メチル−2−ピロリドンの選択率および単流収率は、そ
れぞれ38モル%、97モル%、37モル%であった。 【0046】実施例4 (触媒調製)水酸化ナトリウム0.67gを水40gに
溶かした液中に、球状シリカゲル(5−10メッシュ)
30gを2時間浸漬した。その後、湯浴上で加熱乾固し
た後、空気中120℃で20時間乾燥し、空気中600
℃で2時間焼成して、酸素を除く原子比でNa1Si30
なる組成の触媒を調製した。 【0047】(反応)この触媒を用いて、実施例1の反
応原料の2−ピロリドンをコハク酸イミドに変え、コハ
ク酸イミドの分圧7mmHg、メタノールの分圧221
mmHg、合計GHSV600h-1で実施例1と同様の
反応を行った。反応温度330℃における供給開始1時
間後のコハク酸イミドの転化率、N−メチルコハク酸イ
ミドの選択率および単流収率は、それぞれ63モル%、
93モル%、59モル%であった。 【0048】実施例5 (反応)実施例1の触媒を用いて、反応温度を変えた他
は実施例4と同様の反応を行った。反応温度300℃に
おける供給開始1時間後のコハク酸イミドの転化率、N
−メチルコハク酸イミドの選択率および単流収率は、そ
れぞれ92モル%、91モル%、84モル%であった。
更に、反応温度を340℃に上げると、コハク酸イミド
の転化率、N−メチルコハク酸イミドの選択率および単
流収率は、それぞれ100モル%、99モル%、99モ
ル%となった。 【0049】実施例6 (反応)実施例1の触媒を用いて、実施例1の反応原料
の2−ピロリドンをマレイン酸イミドに変え、マレイン
酸イミドの分圧21mmHg、メタノールの分圧207
mmHg、合計GHSV600h-1で実施例1と同様の
反応を行った。反応温度300℃における供給開始1時
間後のマレイン酸イミドの転化率、N−メチルマレイン
酸イミドの選択率および単流収率は、それぞれ100モ
ル%、80モル%、80モル%であった。 【0050】実施例7 (触媒調製)実施例3において硝酸カリウム1.69g
を水酸化ルビジウム5.13gに変えた他は同様にし
て、酸素を除く原子比でRb1Si10なる組成の触媒を
調製した。 【0051】(反応)この触媒を用いて、実施例1の反
応原料の2−ピロリドンをイミダゾールに変え、イミダ
ゾールの分圧26mmHg、メタノールの分圧50mm
Hg、合計GHSV200h-1で実施例1と同様の反応
を行った。反応温度370℃における供給開始1時間後
のイミダゾールの転化率、N−メチルイミダゾールの選
択率および単流収率は、それぞれ57モル%、100モ
ル%、57モル%であった。更に、反応温度を430℃
に上げると、イミダゾールの転化率、N−メチルイミダ
ゾールの選択率および単流収率は、それぞれ85モル
%、99モル%、84モル%となった。 【0052】実施例8 (反応)実施例1の触媒を用いて、反応温度を変えて実
施例7と同様の反応を行った。反応温度400℃におけ
る供給開始1時間後のイミダゾールの転化率、N−メチ
ルイミダゾールの選択率および単流収率は、それぞれ7
8モル%、100モル%、78モル%であった。更に、
反応温度を430℃に上げると、イミダゾールの転化
率、N−メチルイミダゾールの選択率および単流収率
は、それぞれ85モル%、100モル%、85モル%と
なった。 【0053】 【発明の効果】本発明の製造法および触媒を用いれば、
2級アミン化合物とアルコールを気相で分子間脱水反応
させ、副原料や溶媒を一切用いずに、直接一段で3級ア
ミン化合物が長期にわたり安定して製造できる。
とアルコールから分子間脱水反応により、3級アミン化
合物を製造する方法およびその反応に用いる触媒に関す
る。 【0002】本発明の方法により製造される3級アミン
化合物は、医薬品、農薬、各種有機合成品の原料あるい
は溶剤として有用な化合物である。 【0003】 【従来の技術】3級アミン化合物の一般的な製造法とし
ては、カルボン酸、カルボン酸エステル、ラクトンおよ
び環状エーテル等の含酸素化合物とアルキルアミンを反
応させる方法が公知である。しかし、この方法は原料と
なるアルキルアミンが高毒性かつ高価な化合物であるこ
とや、反応に高温、高圧を要する等の問題がある。 【0004】本発明が対象とする、2級アミン化合物と
アルコールの反応による3級アミン化合物の製造法に関
しては、特開昭51−16657号にラクタム類とアル
コールをシリカ−アルミナ、シリカ−マグネシア、γ−
アルミナ、ゼオライト類、タングステン酸、モリブデン
酸あるいは、タングステン酸、モリブデン酸、バナジン
酸、リン酸等の金属塩等を触媒に用い、液相で反応する
方法が開示されている。また、特開平5−279330
号には、環状アミドとアルコールを周期律表第VIII族
触媒存在下に、液相で反応する方法が開示されている。
これらの方法は、高温、高圧での回分反応であるため、
高価な装置を要することや生産性および収率が低い等の
問題点がある。 【0005】気相での2級アミン化合物とアルコールの
反応による3級アミン化合物の製造法に関しては、J.
CHEM.SOC.,CHEM.COMMUN.,19
95年,P9に、イミダゾールとアルコールからのN−
アルキルイミダゾール合成にY−型ゼオライトが高活性
を示すとの報告がある。この報告では、アルカリ金属を
導入した触媒(アルカリ金属交換ゼオライト)では活性
が低く、酸触媒(酸型ゼオライト)が高活性であると述
べている。また、イミダゾール以外のアミン化合物に関
しては検討されていない。 【0006】 【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、2級
アミン化合物とアルコールから、副原料や溶媒を一切用
いずに、気相において直接一段で3級アミン化合物に転
化することによる、簡便かつ安全な3級アミン化合物の
製造法およびそれに用いる触媒を提供することにある。 【0007】 【課題を解決するための手段】本発明者らは、前述の従
来技術における種々の問題点を解消し、簡便で安全かつ
安価に3級アミン化合物を製造する方法として、2級ア
ミン化合物とアルコールを気相において直接一段で分子
間脱水反応させ得る触媒について鋭意検討する中、アル
カリ金属元素および/またはアルカリ土類金属元素と、
ケイ素とを含有して成る酸化物を触媒に用いると2級ア
ミン化合物とアルコールから、高転化率で高選択的に長
期にわたり安定して、3級アミン化合物を製造できるこ
とを見いだし、本発明を完成するに至った。 【0008】すなわち、本発明の3級アミン化合物の製
造法は、下記一般式(1): 【0009】 【化13】 【0010】(式中、Z1およびZ2は、有機残基を表
し、Z1とZ2とは結合して環を形成していてもよい。)
で表される2級アミン化合物と、下記一般式(2): 【0011】 【化14】 【0012】(式中、Rは水素または炭素数1から6の
炭化水素基である。該炭化水素基は置換基を有していて
もよい。)で表されるアルコールとを、アルカリ金属元
素および/またはアルカリ土類金属元素とケイ素とを含
有して成る酸化物触媒の存在下に、気相で分子間脱水反
応させることを特徴とする、下記一般式(3): 【0013】 【化15】 【0014】(式中、Z1およびZ2は、前記一般式
(1)と同じであり、Rは前記一般式(2)と同じであ
る。)で表される3級アミン化合物の製造法である。 【0015】例えば前記2級アミン化合物は、下記一般
式(4): 【0016】 【化16】 【0017】(式中、lおよびmは0または1であり、
同時に0ではない。R1およびR2は独立して、水素また
は炭素数1から6の炭化水素基である。該炭化水素基は
置換基を有していてもよい。但し、lが0のときは、R
1は水素ではない。またmが0のときは、R2は水素では
ない。)で表される2級アミン化合物である。 【0018】例えば前記2級アミン化合物は、下記一般
式(6): 【0019】 【化17】 【0020】(式中、pおよびqは0または1である。
R3およびR4はそれぞれ独立して、炭素数1から6の炭
化水素基であり、R3およびR4は互いに結合してNと共
に5〜7員環を形成する。この環を構成するR3とR4と
の結合には、N、OまたはSより選ばれるヘテロ原子を
含んでいても良く、不飽和結合を含んでいても良くまた
芳香族環と縮合していても良い。また前記炭化水素基は
置換基を有していてもよい。)で表される2級アミン化
合物である。 【0021】また本発明の3級アミン化合物製造用触媒
は、前記一般式(1)で表される2級アミン化合物とア
ルコールとを気相で分子間脱水反応させ、3級アミン化
合物に転化する際に用いる触媒であって、該触媒がアル
カリ金属元素および/またはアルカリ土類金属元素と、
ケイ素とを含有して成る酸化物であることを特徴とす
る。 【0022】 【発明の実施の形態】以下に本発明を詳しく説明する。 【0023】本発明で用いられる反応原料は、本発明の
反応条件下に蒸気として触媒層に供給可能な蒸気圧を有
するものが用いられる。 【0024】反応原料の一つである前記一般式(1)で
表される2級アミン化合物としては、特に限定されない
が、例えば前記一般式(4)および(6)で表される2
級アミン化合物が挙げられる。 【0025】前記一般式(4)で表される2級アミン化
合物の具体例としては、N−メチルホルムアミド、N−
メチルアセトアミド、N−メチルプロピルアミドおよび
N−メチルアクリルアミド等が挙げられる。 【0026】また前記一般式(6)で表される2級アミ
ン化合物の具体例としては、ピロリジン、ピペリジン、
ヘキサメチレンイミンおよびモルホリン等の飽和環式ア
ミン化合物;あるいはピロリン、オキサゾリン、オキサ
ゾリドン、チアゾリン、イミダゾリン、オキサジン、チ
アジンおよびオキサチアジン等の不飽和環式アミン化合
物;あるいはピロール、イミダゾール、ピラゾールおよ
びトリアゾール等の芳香族環式アミン化合物;あるいは
インドール、ベンゾイミダゾール、ベンゾトリアゾー
ル、インドリン、プリンおよびカルバゾール等の芳香族
環が縮合したアミン化合物;あるいはコハク酸イミドお
よびマレイミド等の環式イミド化合物;あるいはγ−ブ
チロラクタム、δ−バレロラクタム、ε−カプロラクタ
ムおよびモルホリノン等の環式ラクタム化合物が好適で
あるがこれらに限られるものではない。中でも、環式イ
ミド化合物および環式ラクタム化合物は非常に効率よく
3級アミン化合物に転化できることから、特に好適であ
る。 【0027】もう一方の原料であるアルコールとして
は、前記一般式(2)で表される化合物であれば特に限
定されないが、その具体例としては、メタノール、エタ
ノール、1−プロパノール、1−ブタノール、1−ヘキ
サノール等の脂肪族アルコールが好適である。中でも、
メタノールが入手し易く、低価であり、取扱いも容易で
ある事から特に好適である。 【0028】本発明の触媒の触媒活性は、長時間連続で
反応しても殆ど低下しない。また仮に、コーキング等で
劣化しても、空気を通しコークを燃焼すれば活性は回復
するという特徴を有する。 【0029】本発明に用いる触媒は、アルカリ金属元素
および/またはアルカリ土類金属元素と、ケイ素とを含
有して成る酸化物であり、好ましくは一般式(4): 【0030】 【化18】 【0031】(式中、Mはアルカリ金属元素およびアル
カリ土類金属元素より選ばれる1種以上の元素、Siは
ケイ素、XはB、AlおよびPからなる群より選ばれる
1種以上の元素、Oは酸素を表す。また添字a、b、
c、dは、a=1のときb=1〜500、c=0〜1の
範囲をとり、dはa、b、cの値および各種構成元素の
結合状態により定まる数値である。)で表される酸化物
である。 【0032】M元素(アルカリ金属元素およびアルカリ
土類金属元素より選ばれる1種以上の元素)に対するケ
イ素の割合は、原子比で1〜500倍の範囲であり、好
ましくは5〜200倍の範囲である。 【0033】また、必要に応じて添加するB、Alおよ
びPからなる群より選ばれる1種以上の元素Xの、Mに
対する割合は、Mの種類およびケイ素の割合にもよる
が、通常は原子比で0〜1が適当である。 【0034】本発明の触媒の必須成分の一つであるアル
カリ金属元素および/またはアルカリ土類金属元素は、
その原料として、酸化物、水酸化物、ハロゲン化物、塩
類(炭酸塩、硝酸塩、カルボン酸塩、リン酸塩、硫酸塩
等)および金属などが用いられる。もう一方の必須成分
であるケイ素は、その原料として酸化ケイ素、ケイ酸、
ケイ酸塩類(アルカリ金属ケイ酸塩、アルカリ土類金属
ケイ酸塩等)、ケイ素含有モレキュラシーブス(アルミ
ノシリケート、シリコアルミノホスフェート等)および
有機ケイ酸エステルなどが用いられる。さらに、必要に
応じて加えられる第3成分Xの原料としては、酸化物、
水酸化物、ハロゲン化物、塩類(炭酸塩、硝酸塩、カル
ボン酸塩、リン酸塩、硫酸塩等)および金属などが用い
られる。 【0035】本発明の触媒の調製法の具体例を挙げれ
ば、アルカリ金属元素源および/またはアルカリ土類
金属元素源とケイ素源を水中に溶解もしくは懸濁させ、
攪拌下加熱濃縮し、乾燥後成型し、焼成を経て触媒とす
る方法。アルカリ金属元素源および/またはアルカリ
土類金属元素源の水溶液中に酸化ケイ素成型体を浸した
後、加熱乾固し、乾燥、焼成を経て触媒とする方法。
各種ケイ酸塩あるいはケイ素含有酸化物に、アルカリ金
属元素源および/またはアルカリ土類金属元素源の水溶
液を加え混合した後、乾燥、成型、焼成を経て触媒とす
る方法。ケイ素含有モレキュラシーブスに、アルカリ
金属元素および/またはアルカリ土類金属元素源をイオ
ン交換法によりドープした後、乾燥、成型、焼成を経て
触媒とする方法等がある。 【0036】なお、触媒に第3成分Xを含有させるに
は、アルカリ金属元素源および/またはアルカリ土類金
属元素源、またはケイ素源中にX成分を含有する原料を
用いても良いし、触媒調製途中でX成分原料を加えても
良い。 【0037】また該触媒は、公知の坦体(例えば、アル
ミナ、シリコンカーバイド等)に坦持または混合して用
いることもできる。該触媒の焼成温度は、用いる触媒原
料の種類にもよるが、300〜1000℃の広い範囲を
とれ、好ましくは400〜800℃の範囲である。 【0038】本発明の実施にあたり反応器は、固定床流
通型、流動床型のいずれでも使用できる。反応は、原料
の2級アミン化合物およびアルコールが、気相状態を維
持し得る反応温度および反応圧力下で行う。反応圧力は
通常、常圧または減圧であるが、加圧も可能である。反
応温度は、他の反応条件によっても異なるが、250〜
500℃、好ましくは300〜450℃の範囲が適当で
ある。反応温度が250℃より低いと原料の2級アミン
化合物の転化率が大幅に低下し、500℃より高いと目
的の3級アミン化合物の選択率が著しく低下する。反応
に際し、原料の2級アミン化合物とアルコールのモル比
は、何れかが一方より過剰でも良い。通常は、2級アミ
ン化合物に対しアルコールを等量以上用い、好ましくは
1〜40倍の範囲で用いる。原料の2級アミン化合物と
アルコールは、窒素、ヘリウム、アルゴン、炭化水素お
よびエーテル類等の、目的反応に不活性な物質による希
釈および/または減圧により、2級アミン化合物とアル
コールの合計分圧を5〜600mmHgとして触媒層に供給
するが、アルコールを反応剤と希釈剤に兼用して、他の
希釈剤を使用しないことも可能である。原料の2級アミ
ン化合物とアルコールの合計の空間速度(GHSV)
は、原料の種類および他の反応条件によっても異なり、
1〜1000h-1、好ましくは10〜600h-1の範囲
である。 【0039】 【実施例】以下、実施例により、本発明を具体的に説明
するが、本発明はこれらにより何等限定されるものでは
ない。 【0040】なお、実施例中の転化率、選択率、および
単流収率は、次の定義に従う。 【0041】・転化率(モル%)=((消費した2級ア
ミン化合物のモル数)/(供給した2級アミン化合物の
モル数))×100 ・選択率(モル%)=((生成した3級アミン化合物の
モル数)/(消費した2級アミン化合物のモル数))×
100 ・単流収率(モル%)=((生成した3級アミン化合物
のモル数)/(供給した2級アミン化合物のモル数))
×100 実施例1 (触媒調製)炭酸セシウム4.07gを水40gに溶か
した液中に、酸化ケイ素30gを加え、湯浴上で加熱混
合しながら濃縮乾固した。次いで、空気中120℃で2
0時間乾燥し、9−16メッシュに破砕後空気中500
℃で2時間焼成して、酸素を除く原子比でCs1Si20
なる組成の触媒を調製した。 【0042】(反応)この触媒10mlを、内径10m
mのステンレス製反応管に充填した後、370℃の溶融
塩浴に浸漬し、該反応管内に2−ピロリドンとメタノー
ルを、それぞれの分圧が38mmHgとなるように窒素
で希釈した原料ガスを、両原料の合計空間速度200h
-1 で供給し、常圧で反応を行った。供給開始1時間後
の反応生成物を、ガスクロマトグラフにより分析した結
果、2−ピロリドンの転化率、N−メチル−2−ピロリ
ドンの選択率および単流収率は、それぞれ26モル%、
100モル%、26モル%であった。更に、反応温度を
430℃に上げると、2−ピロリドンの転化率、N−メ
チル−2−ピロリドンの選択率および単流収率は、それ
ぞれ59モル%、99モル%、58モル%となった。 【0043】実施例2 (反応)実施例1の触媒を用いて、反応原料のメタノー
ルをエタノールに変え、ピロリドン分圧38mmHg、
エタノール分圧114mmHg、合計GHSV400h
-1で実施例1と同様の反応を行った。反応温度430℃
における供給開始1時間後の2−ピロリドンの転化率、
N−エチル−2−ピロリドンの選択率および単流収率
は、それぞれ5モル%、100モル%、5モル%であっ
た。 【0044】実施例3 (触媒調製)硝酸カリウム1.69gを水40gに溶か
した液中に、酸化ケイ素30gを加え、湯浴上で加熱混
合しながら濃縮乾固した。次いで、空気中120℃で2
0時間乾燥し、9−16メッシュに破砕後空気中600
℃で2時間焼成して、酸素を除く原子比でK1Si10な
る組成の触媒を調製した。 【0045】(反応)この触媒を用いて、反応温度を4
00℃に変えた他は、実施例1と同様にして反応を行っ
た。供給開始1時間後の2−ピロリドンの転化率、N−
メチル−2−ピロリドンの選択率および単流収率は、そ
れぞれ38モル%、97モル%、37モル%であった。 【0046】実施例4 (触媒調製)水酸化ナトリウム0.67gを水40gに
溶かした液中に、球状シリカゲル(5−10メッシュ)
30gを2時間浸漬した。その後、湯浴上で加熱乾固し
た後、空気中120℃で20時間乾燥し、空気中600
℃で2時間焼成して、酸素を除く原子比でNa1Si30
なる組成の触媒を調製した。 【0047】(反応)この触媒を用いて、実施例1の反
応原料の2−ピロリドンをコハク酸イミドに変え、コハ
ク酸イミドの分圧7mmHg、メタノールの分圧221
mmHg、合計GHSV600h-1で実施例1と同様の
反応を行った。反応温度330℃における供給開始1時
間後のコハク酸イミドの転化率、N−メチルコハク酸イ
ミドの選択率および単流収率は、それぞれ63モル%、
93モル%、59モル%であった。 【0048】実施例5 (反応)実施例1の触媒を用いて、反応温度を変えた他
は実施例4と同様の反応を行った。反応温度300℃に
おける供給開始1時間後のコハク酸イミドの転化率、N
−メチルコハク酸イミドの選択率および単流収率は、そ
れぞれ92モル%、91モル%、84モル%であった。
更に、反応温度を340℃に上げると、コハク酸イミド
の転化率、N−メチルコハク酸イミドの選択率および単
流収率は、それぞれ100モル%、99モル%、99モ
ル%となった。 【0049】実施例6 (反応)実施例1の触媒を用いて、実施例1の反応原料
の2−ピロリドンをマレイン酸イミドに変え、マレイン
酸イミドの分圧21mmHg、メタノールの分圧207
mmHg、合計GHSV600h-1で実施例1と同様の
反応を行った。反応温度300℃における供給開始1時
間後のマレイン酸イミドの転化率、N−メチルマレイン
酸イミドの選択率および単流収率は、それぞれ100モ
ル%、80モル%、80モル%であった。 【0050】実施例7 (触媒調製)実施例3において硝酸カリウム1.69g
を水酸化ルビジウム5.13gに変えた他は同様にし
て、酸素を除く原子比でRb1Si10なる組成の触媒を
調製した。 【0051】(反応)この触媒を用いて、実施例1の反
応原料の2−ピロリドンをイミダゾールに変え、イミダ
ゾールの分圧26mmHg、メタノールの分圧50mm
Hg、合計GHSV200h-1で実施例1と同様の反応
を行った。反応温度370℃における供給開始1時間後
のイミダゾールの転化率、N−メチルイミダゾールの選
択率および単流収率は、それぞれ57モル%、100モ
ル%、57モル%であった。更に、反応温度を430℃
に上げると、イミダゾールの転化率、N−メチルイミダ
ゾールの選択率および単流収率は、それぞれ85モル
%、99モル%、84モル%となった。 【0052】実施例8 (反応)実施例1の触媒を用いて、反応温度を変えて実
施例7と同様の反応を行った。反応温度400℃におけ
る供給開始1時間後のイミダゾールの転化率、N−メチ
ルイミダゾールの選択率および単流収率は、それぞれ7
8モル%、100モル%、78モル%であった。更に、
反応温度を430℃に上げると、イミダゾールの転化
率、N−メチルイミダゾールの選択率および単流収率
は、それぞれ85モル%、100モル%、85モル%と
なった。 【0053】 【発明の効果】本発明の製造法および触媒を用いれば、
2級アミン化合物とアルコールを気相で分子間脱水反応
させ、副原料や溶媒を一切用いずに、直接一段で3級ア
ミン化合物が長期にわたり安定して製造できる。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 【請求項1】 下記一般式(1): 【化1】 (式中、Z1およびZ2は、有機残基を表し、Z1とZ2と
は結合して環を形成していてもよい。)で表される2級
アミン化合物と、下記一般式(2): 【化2】 (式中、Rは水素または炭素数1から6の炭化水素基で
ある。該炭化水素基は置換基を有していてもよい。)で
表されるアルコールとを、アルカリ金属元素および/ま
たはアルカリ土類金属元素とケイ素とを含有して成る酸
化物触媒の存在下に、気相で分子間脱水反応させること
を特徴とする、下記一般式(3): 【化3】 (式中、Z1およびZ2は、前記一般式(1)と同じであ
り、Rは前記一般式(2)と同じである。)で表される
3級アミン化合物の製造法。 【請求項2】 前記2級アミン化合物が、下記一般式
(4): 【化4】 (式中、lおよびmは0または1であり、同時に0では
ない。R1およびR2は独立して、水素または炭素数1か
ら6の炭化水素基である。該炭化水素基は置換基を有し
ていてもよい。但し、lが0のときは、R1は水素では
ない。またmが0のときは、R2は水素ではない。)で
表される2級アミン化合物である、下記一般式(5): 【化5】 (式中、l、m、R1およびR2は前記一般式(4)と同
じであり、Rは前記一般式(2)と同じである。)で表
される請求項1に記載の3級アミン化合物の製造法。 【請求項3】 前記2級アミン化合物が、下記一般式
(6): 【化6】 (式中、pおよびqは0または1である。R3およびR4
はそれぞれ独立して、炭素数1から6の炭化水素基であ
り、R3およびR4は互いに結合してNと共に5〜7員環
を形成する。この環を構成するR3とR4との結合には、
N、OまたはSより選ばれるヘテロ原子を含んでいても
良く、不飽和結合を含んでいても良くまた芳香族環と縮
合していても良い。また前記炭化水素基は置換基を有し
ていてもよい。)で表される2級アミン化合物である、
下記一般式(7): 【化7】 (式中、p、q、R3およびR4は前記一般式(6)と同
じであり、Rは前記一般式(2)と同じである。)で表
される請求項1に記載の3級アミン化合物の製造法。 【請求項4】 前記触媒が、下記一般式(8): 【化8】 (式中、Mはアルカリ金属元素およびアルカリ土類金属
元素より選ばれる1種以上の元素、Siはケイ素、Xは
B、AlおよびPからなる群より選ばれる1種以上の元
素、Oは酸素を表す。また添字a、b、c、dは、それ
ぞれの元素の原子数を表し、a=1のときb=1〜50
0、c=0〜1の範囲をとり、dはa、b、cの値およ
び各種構成元素の結合状態により定まる数値である。)
で表される酸化物である請求項1から3のいずれか1項
に記載の3級アミン化合物の製造法。 【請求項5】 下記一般式(1): 【化9】 (式中、Z1およびZ2は、有機残基を表し、Z1とZ2と
は結合して環を形成していてもよい。)で表される2級
アミン化合物と、下記一般式(2): 【化10】 (式中、Rは水素または炭素数1から6の炭化水素基で
ある。該炭化水素基は置換基を有していてもよい。)で
表されるアルコールとを、気相で分子間脱水反応させ
て、下記一般式(3): 【化11】 (式中、Z1およびZ2は、前記一般式(1)と同じであ
り、Rは前記一般式(2)と同じである。)で表される
3級アミン化合物を製造するための触媒であって、該触
媒が、アルカリ金属元素および/またはアルカリ土類金
属元素とケイ素とを含有して成る酸化物触媒であること
を特徴とする3級アミン化合物の製造用触媒。 【請求項7】 前記触媒が、下記一般式(8): 【化12】 (式中、Mはアルカリ金属元素およびアルカリ土類金属
元素より選ばれる1種以上の元素、Siはケイ素、Xは
B、AlおよびPからなる群より選ばれる1種以上の元
素、Oは酸素を表す。また添字a、b、c、dは、それ
ぞれの元素の原子数を表し、a=1のときb=1〜50
0、c=0〜1の範囲をとり、dはa、b、cの値およ
び各種構成元素の結合状態により定まる数値である。)
で表される酸化物である請求項6に記載の3級アミン化
合物の製造用触媒。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8047073A JPH09241220A (ja) | 1996-03-05 | 1996-03-05 | 3級アミン化合物の製造法 |
| US08/807,983 US5847213A (en) | 1996-03-05 | 1997-03-03 | Process for production of tertiary amine compound |
| KR1019970007124A KR100289682B1 (ko) | 1996-03-05 | 1997-03-04 | 3급아민화합물의제조법 |
| DE69701104T DE69701104T2 (de) | 1996-03-05 | 1997-03-05 | Verfahren zur Herstellung von tertiären Amin-Derivaten |
| EP97301484A EP0794176B1 (en) | 1996-03-05 | 1997-03-05 | Process for production of tertiary amine compound |
Applications Claiming Priority (1)
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