JP4101352B2 - Production method of diamine - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は各種ポリアミドまたはポリウレタンの原料として有用なジアミンの製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
ジアルデヒドを溶媒に溶解して得られた溶液を、水素化触媒、溶媒、アンモニアおよび水素が存在する反応器へ供給し、該ジアルデヒドを還元アミノ化して対応するジアミンを製造する方法として、(1)ジアルデヒドを、ジアルデヒドの転化速度よりも実質的に大きくない速度で還元アミノ化の反応器に導入する方法(米国特許2,636,051号参照)、(2)ジアルデヒドをアルコール溶媒に溶解することによりヘミアセタールとし、この溶液を還元アミノ化の反応器に導入する方法(特開平5−17413号公報参照)、および(3)ジアルデヒドをアルコールなどの希釈剤と混合する際の温度を最高5℃に制限することによってヘミアセタールの形成を抑えて調製した混合物を還元アミノ化反応器に加える方法(特開平7−69999号公報参照)が知られている。
さらに、本発明者の一人は先に(4)水素化触媒として無機酸化物に担持されたニッケル触媒を使用することにより、ジアルデヒドを溶媒に溶解して得られた溶液を、水素化触媒、溶媒、アンモニアおよび水素が存在する反応器へ供給する該ジアルデヒドの還元アミノ化反応において触媒の再使用を可能とし、ジアミンを一段階、高収率、かつ低コストで製造する方法を見出し、特許出願(特開平7−196586号公報参照)した。
【0003】
上記(1)の方法は、溶媒として水を、触媒としてラネーニッケルを用いた実施例を開示しているが、ジアミンの収率は40%以下と低く、経済的な観点から工業的な製法とは言えない。
(2)の方法は、溶媒としてメタノールまたはエタノールを、触媒としてラネーニッケルを用いた実施例を開示している。ジアミンの収率は約90%と高いものの、本発明者らの追試の結果(本願比較例7)によれば、反応に用いたラネーニッケルは反応後に触媒活性が著しく低下し、回収触媒の再使用に問題があることが認められた。よって、この方法は触媒費用を考慮すると、経済的な製法とは言えない。
(3)の方法は、ヘミアセタールの形成を抑えるために温度制御が必要で、そのため冷媒による冷却が必要で、工業的には好ましくない。
(4)の方法は、その実施例10において触媒再使用時の反応成績を開示しているが、触媒の再使用回数は1度にすぎず、触媒を繰返し再使用した場合の反応成績および触媒を連続的に使用した場合の反応成績については言及していない。本発明者は、(4)の方法で触媒を繰返し再使用した場合(本願比較例1)を検討してみた。その結果、繰返し再使用時のジアミン収率が、1回目の92%、2回目の91%から5回目には82%まで低下してしまうことを見出した。したがって、この方法は触媒を繰返し再使用した場合にジアミン収率が低下してしまうことになり、触媒を連続使用する工業的なジアミン製造法としては問題がある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
したがって、本発明の目的は、ジアルデヒドからジアミンを一段階、高収率、しかも従来法より低コストで製造する方法を提供することである。
還元アミノ化反応においては通常水が副生するので、反応系では水が共存することになるが、上記先行文献の中でこの副生水について言及したものは(3)の特開平7−69999号公報のみである。しかもその実施例1に、反応の後処理操作の際に「形成された反応水を蒸留する」という記載があるにすぎず、水が反応成績に影響を与えるものとして認識されているとは考えられない。この明細書には反応時の水濃度に関する記載はないが、反応条件に関する記載から最高3.3重量%になるものと推定される。
(1)の米国特許2,636,051号には、その全ての実施例が水を溶媒とするものであることから明らかなように副生水に関する記載はない。(2)の特開平5−17413号公報においては、その実施例1に記載された反応条件から水の副生量は3.4重量%と計算され、(4)の特開平7−196586号公報においては、その実施例1に記載された反応条件から水の副生量は2.30重量%と計算される。
したがって、上記先行文献の中には、還元アミノ化反応に対する副生水の影響に着目したものもなく、まして意識的に反応液中の水濃度の制御について言及したものもないことは明らかである。
【0005】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、還元アミノ化反応液中の水濃度が反応成績に及ぼす影響について鋭意検討した結果、本発明に従って、ジアルデヒドまたはジアルデヒドを溶媒に溶解して得られた溶液を、水素化触媒、溶媒、アンモニアおよび水素が存在する反応器へ供給し、該ジアルデヒドを還元アミノ化して対応するジアミンを製造する方法において、溶媒としてアルコール系溶媒を用い、反応液中の水濃度が5〜15重量%の範囲で反応を行うことを特徴とする方法を見いだしたことにより、上記の目的を達成することができた。
【0006】
本発明の方法によれば、還元アミノ化反応中の触媒の活性低下を一段と抑えることができるため、低コストでジアミンを製造することができる。溶媒としてアルコール系溶媒を用い、反応液中の水濃度が5〜15重量%の範囲で反応を行うことにより、触媒活性低下が抑制できることは先行文献に記載の無い知見であり、全く予想外のことであった。高価なジアミンの製造法において、触媒活性の低下によるジアミン収率の低下は、ジアミンの製造コストに大きな影響を与え工業的価値を低下させる。また、工業的な連続的ジアミンの製造方法において触媒活性の低下に伴う頻繁な触媒の更新は、煩雑な操作を必要とし工業的価値を低下させる。本発明は、触媒の活性低下を抑制することができるため、これらの工業的な問題点を共に解決できる点で、従来の方法に比べ優れている。
【0007】
【発明の実施の形態】
本発明で用いられるジアルデヒドとしては、炭素数4〜20、好ましくは炭素数6〜16、より好ましくは炭素数8〜12の直鎖脂肪族、分岐鎖脂肪族、脂環式または芳香族骨格を有するジアルデヒドが挙げられる。例えば、ブタンジアール、ヘキサンジアール、オクタンジアール、ノナンジアール、デカンジアール、ウンデカンジアール、ドデカンジアール、テトラデカンジアール、ヘキサデカンジアール、オクタデカンジアール、エイコサンジアールなどの直鎖脂肪族ジアルデヒド;2−メチルオクタンジアール、2−メチルノナンジアール、2,7−ジメチルオクタンジアールなどの分岐鎖脂肪族ジアルデヒド;1,3−シクロヘキサンジカルバルデヒド、1,4−シクロヘキサンジカルバルデヒド、3(4),8(9)−トリシクロ[5.2.1.0]デカンジカルバルデヒド、2(3),5(6)−ビシクロ[2.2.1]ヘプタンジカルバルデヒドなどの脂環式ジアルデヒド;あるいはテレフタルアルデヒド、イソフタルアルデヒドなどの芳香族ジアルデヒド;が例示される。これらのジアルデヒドは、例えば炭素数が1個少ない不飽和アルデヒドまたは2個少ないジオレフィンのオキソ反応により容易にかつ安価に合成することが出来る。また、同じ炭素数を持つ環状オレフィンのオゾン分解とそれに続く還元、同じ炭素数を持つ芳香族炭化水素の酸化、同じ炭素数を持つジカルボン酸の還元などによっても得ることが出来る。
ジアルデヒドの濃度は、一般に反応液全体に対し5から25重量%の範囲が好ましい。5重量%以下では、ジアミンの分離精製工程において、アンモニア、溶媒の回収量が多くなり工業的な価値が小さくなり、25重量%以上では、ポリマーの生成量が増大し、ジアミン収率の低下と共に触媒の劣化が大きくなる。
【0008】
上記のジアルデヒドを原料に、それぞれ対応するブタンジアミン、ヘキサンジアミン、オクタンジアミン、ノナンジアミン、デカンジアミン、ウンデカンジアミン、ドデカンジアミン、テトラデカンジアミン、ヘキサデカンジアミン、オクタデカンジアミン、エイコサンジアミンなどの直鎖脂肪族ジアミン;2−メチルオクタンジアミン、2−メチルノナンジアミン、2,7−ジメチルオクタンジアミンなどの分岐鎖脂肪族ジアミン;1,3−シクロヘキサンジメタナミン、1,4−シクロヘキサンジメタナミン、3(4),8(9)−トリシクロ[5.2.1.0]デカンジメタナミン、2(3),5(6)−ビシクロ[2.2.1]ヘプタンジメタナミンなど脂環式ジアミン;あるいはp−キシリレンジアミン、m−キシリレンジアミンなどの芳香族ジアミンなど;が製造される。
【0009】
本発明で使用されるアルコール系溶媒としては、アルコール、ジオールおよびポリオールが挙げられる。アルコールとしては脂肪族アルコール、脂環式アルコールおよび芳香族アルコールが挙げられる。アルコール系溶媒は炭素数10以下のものが好ましく、その具体例としては、メタノール、エタノール、n−プロピルアルコール、i−プロピルアルコール、n−ブチルアルコール、i−ブチルアルコール、sec−ブチルアルコール、tert−ブチルアルコール、n−アミルアルコール、i−アミルアルコール、sec−アミルアルコール、t−アミルアルコール、n−ヘキサノール、n−ヘプタノール、n−オクタノール、n−デカノール、2−エチルヘキサノール、2−オクタノール、3−オクタノールなどの脂肪族アルコール;シクロヘキサノール、シクロヘキシルメタノール、2−シクロヘキシルエタノール、1−シクロヘキシルエタノールなどの脂環式アルコール;ベンジルアルコール、2−フェニルエタノールなどの芳香族アルコール;エチレングリコール、1,2−プロパンジオール、1,3−プロパンジオール、1,3−ブタンジオール、2−メチル−1,3−プロパンジオール、1,4−ブタンジオール、2−メチル−1,4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、3−メチル−1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、ジエチレングリコールなどのジオール;グリセリン、ペンタエリスリトールなどのポリオールなど;が挙げられる。これら炭素数10以下のアルコール系溶媒の中でも、生成ジアミンとの蒸留分離性がよいという点で、炭素数5以下の脂肪族アルコールが特に好ましい。これらアルコール系溶媒は1種のみを使用することも2種以上を適宜混合して使用することもできる。
炭素数11以上のアルコール系溶媒を用いる場合には、溶媒自身への水およびアンモニアの溶解度が小さくなり均一な状態で反応できなくなる、また、溶媒が高価となり工業的価値が低下する。
アルコール系溶媒の使用量に関しては特に制限はないが、該ジアルデヒドに対して0.5〜20重量倍、好ましくは1〜10重量倍の範囲である。アルコール系溶媒の量が多すぎると、溶媒の回収再利用を考慮すれば実用的に不利となり、量が少なすぎるとジアミンの収率が低下すると共に触媒の劣化が大きくなる。
【0010】
本発明における反応液中の水濃度は、反応液全体に対し5〜15重量%の範囲、好ましくは7〜12重量%の範囲である。ジアルデヒドを還元アミノ化するジアミンの製造方法においては、上述したようにジアルデヒドとアンモニアの縮合により3.4重量%程度までの水が生成してくる場合が知られているが、本発明における還元アミノ化反応溶液中の水濃度は、必要に応じ系外から水を加えることにより、5〜15重量%の濃度範囲を維持する。水の濃度が5重量%を下回る場合には、触媒劣化の原因となる高沸成分の触媒表面付着を抑制する効果は認められない。一方、15重量%を超える場合には、原料ジアルデヒドのアルデヒド基が部分的に水素化された副生物の量が増大するため選択率が低下するとともに、高沸成分の生成量が増大することによる触媒の失活が起こり、これも収率の低下につながる。
【0011】
還元アミノ化反応で用いるアンモニアの量は、反応液中のアンモニア量として原料ジアルデヒドに対して5〜50モル倍、好ましくは10〜30モル倍の範囲で用いられる。アンモニアの量が少なすぎると収率が低下し、多すぎると実用的に不利となる。
【0012】
ジアルデヒドからジアミンを製造する還元アミノ化反応は、公知の方法により実施可能である。水素化触媒としては、ラネーニッケル、ラネーコバルト、ラネー銅などのラネー触媒;ニッケル、コバルト、白金、パラジウム、ロジウム、ルテニウム、銅などの水素化活性のある金属を珪藻土、シリカ、アルミナ、シリカアルミナ、粘土、チタニア、ジルコニア、マグネシア、カルシア、酸化ランタン、酸化ニオブ、炭素などの担体に担持した担持触媒;を用いることができ、特に無機酸化物に担持されたニッケル触媒またはラネーニッケルなどのニッケル触媒が好ましい。なお、上記の担体はアルカリ金属、アルカリ土類金属、あるいはリンの酸化物またはこれらの混合物を含んでいても良い。触媒金属の主体はニッケルであるが、ニッケル単独でも良く、コバルト、鉄、銅、クロム、マンガン、銀、モリブデン、レニウム、パラジウム、ロジウム、ルテニウム、白金などの一種あるいは複数の金属で変性されていても良い。ニッケル触媒の使用量は、望む反応速度に応じて変化させることができ、反応混合物に対して0.01〜30重量%、好ましくは、0.1〜10重量%の範囲から選ばれる。触媒は反応液相に懸濁しても良く、固定床として使うこともできる。
【0013】
反応温度は40〜200℃、好ましくは80〜160℃、特に好ましくは100〜140℃が好適である。反応温度が40℃より低いと実用的に可能な速度で反応が進行しなくなり、200℃より高いと副生物が増えるため収率低下を引き起こす。
【0014】
反応圧力には特に制限はないが、通常、40〜200気圧の範囲である。なお反応で消費された水素を補給するように水素を追加しても良く、水素を常に流通しながら反応を行っても良い。
【0015】
反応は、回分式、連続式などの方法が用いられるが、好ましくは、水素化速度より遅い速度でジアルデヒドを反応器にフィードする方法が推奨される。即ち回分式反応器の場合には、触媒、溶媒、アンモニアおよび水素が充填された反応器にジアルデヒドまたは溶媒にジアルデヒドを溶解した溶液を水素化速度より遅い速度でフィードしながら反応させる方法が好ましい。また、連続式の場合、触媒、溶媒および水素が充填された反応器にアンモニア、溶媒およびジアルデヒドを水素化速度より遅い速度でフィードしながら反応させる方法が好ましい。
【0016】
触媒は、濾過または遠心分離等の方法により反応器から反応液のみを抜き出すことにより、または、これらと同様の方法により反応器から抜き出した触媒を含む反応液から反応液と触媒成分を分離し、該触媒成分を反応器に戻すことにより再使用することができる。
【0017】
このようにして得られたジアミンは、一般的な精製手法、即ち、触媒を分離した反応液からアンモニアおよび溶媒を留去した後、蒸留または再結晶により精製することが出来、これらの方法により高純度のジアミンを得ることが出来る。
【0018】
【実施例】
次に実施例を挙げて本発明の方法をより具体的に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
【0019】
実施例1
電磁撹拌機付き500mlオートクレーブにニッケル触媒1.5g、n−ブタノール70.0gを加えた後、10kg/cm2の水素圧でオートクレーブ内を3回置換した。次にアンモニア62.5gを加え、水素を50kg/cm2になるまで加えた後、オートクレーブを140℃に昇温した。全圧を100kg/cm2になるように水素で圧力を調整した後、1,9−ノナンジアール/2−メチル−1,8−オクタンジアール=80/20(モル比)の混合物37.5g、n−ブタノール70.0gおよび水10.0gの混合溶液を1時間かけてオートクレーブ中にフィードし、続けて2時間反応を行った。この際、オートクレーブ内の全圧が100kg/cm2になるように逐次水素を補給しながら反応を行った。反応液中の水濃度は、ジアルデヒドとアンモニアとの縮合水と加えた水の量を合わせると7.5重量%となる。反応後にオートクレーブを冷却し、未反応のアンモニアを放圧し、内容物から触媒成分を濾過分離してジアミンを含む反応液136.2gを得た。ガスクロマトグラフィーで反応液の組成を分析したところ、1,9−ノナンジアミン/2−メチル−1,8−オクタンジアミン=80/20(モル比)の混合物が36.5g生成し、片末端に水酸基を持つアミンが0.2g副生していた。仕込みジアルデヒドに対するジアミンの収率は96%と計算される。
次に、濾過分離した触媒を用い上記と同様の方法で反応を行った。触媒を分離した後の反応液をガスクロマトグラフィーで分析した結果、仕込みジアルデヒドに対するジアミンの収率は94%であった。
同様の方法で、3回目、4回目、5回目の反応を行った。それぞれの試験でのジアミン収率は、94%、92%、91%であった。
5回の繰り返し反応で、ジアミン収率の低下は5%であり、触媒劣化度は極めて小さかった。
【0020】
比較例1
特開平7−196586号公報の実施例1を参考に、下記の手順で触媒の繰返し使用試験を行った。
300mlの電磁攪拌型オートクレーブに、直径約10〜約100nmの細孔容積が0.19ml/gであるケイソウ土に担持されたニッケル触媒(ニッケル含有率52%)1.15gおよび1−ブタノール63.00gを入れ、水素60気圧を導入した後、160℃に昇温し、この温度で20分触媒還元処理を行った。オートクレーブを室温まで冷却してから水素を放圧した。次に、アンモニア30.6gを仕込み、水素30気圧をかけて160℃まで温度を上げた。水素ガスを20L/時の速度で流しながら、1,9−ノナンジアールおよび2−メチル−1,8−オクタンジアールの混合物18.72gの1−ブタノール75.0g溶液を40分かけて高圧定量ポンプにてオートクレーブ内へ供給した。該溶液の供給終了後、さらに1時間160℃で攪拌下に水素ガスを通じた。
反応液中の水濃度は、ジアルデヒドとアンモニアとの縮合水として2.3重量%となる。また、全反応液中の仕込みジアルデヒド濃度は10重量%となる。
水素流通を停止し、冷却後にオートクレーブを常圧に戻した。反応液から触媒を濾過で除き、濾液を濃縮することにより粗生成物18.8gを得た。ガスクロマトグラフィーで分析した結果、1,9−ノナンジアミンおよび2−メチル−1,8−オクタンジアミンの混合物が17.5g含まれており、ジアミン合計収率は92.3%であった。
続いて、濾過分取した触媒を用い、上記と同一の操作を5回繰り返し、反応収率の変化を調べた。結果を下に示す。
1回目反応 ジアミン収率 92%
2回目反応 〃 91%
3回目反応 〃 89%
4回目反応 〃 86%
5回目反応 〃 82%
5回の繰り返し反応により、ジアミン収率は1回目の反応時の92%から82%へと10%低下し、実施例1に比べて触媒劣化度が大きかった。
【0021】
実施例2
触媒と一緒に仕込むn−ブタノール70.0gの代わりにメタノール70.0g、フィードする混合溶液のn−ブタノール70.0gの代わりにメタノール70.0gを用いた以外は実施例1と同様の条件で反応を行った。このときの反応液中の水濃度は、ジアルデヒドとアンモニアとの縮合水と加えた水の量を合わせると7.5重量%となる。実施例1と同様に5回の繰り返し反応を行った結果を下に示す。
5回の繰り返し反応で、ジアミン収率の低下は5%であり、触媒劣化度は極めて小さかった。
1回目反応 ジアミン収率 95%
2回目反応 〃 94%
3回目反応 〃 92%
4回目反応 〃 92%
5回目反応 〃 90%
【0022】
実施例3
触媒と一緒に仕込むn−ブタノール70.0gの代わりにイソアミルアルコール70.0g、フィードする混合溶液のn−ブタノール70.0gの代わりにイソアミルアルコール70.0gを用いた以外は実施例1と同様の条件で反応を行った。このときの反応液中の水濃度は、ジアルデヒドとアンモニアとの縮合水と加えた水の量を合わせると7.5重量%となる。実施例1と同様に5回の繰り返し反応を行った結果を下に示す。
5回の繰り返し反応で、ジアミン収率の低下は4%であり、触媒劣化度は極めて小さかった。
1回目反応 ジアミン収率 95%
2回目反応 〃 95%
3回目反応 〃 93%
4回目反応 〃 92%
5回目反応 〃 91%
【0023】
実施例4
フィードする混合溶液のn−ブタノール70.0gを60.0g、加える水の量10.0gを20.0gとした以外は実施例1と同様の条件で反応を行った。このときの反応液中の水濃度は、ジアルデヒドとアンモニアとの縮合水と加えた水の量を合わせると11.5重量%となる。実施例1と同様に5回の繰り返し反応を行った結果を下に示す。
5回の繰り返し反応で、ジアミン収率の低下は6%であり、触媒劣化度は極めて小さかった。
1回目反応 ジアミン収率 94%
2回目反応 〃 93%
3回目反応 〃 92%
4回目反応 〃 90%
5回目反応 〃 88%
【0024】
比較例2
フィードする混合溶液に水を加えず、フィードする混合溶液のブタノールを80.0gとした以外は実施例1と同様の条件で反応を行った。反応液中の水濃度は、ジアルデヒドとアンモニアとの縮合水として3.5重量%となる。実施例1と同様に5回の繰り返し反応を行った結果を下に示す。
5回の繰り返し反応で、ジアミン収率の低下は11%であり、水を加えた場合に比べ、触媒劣化度は大きくなった。
1回目反応 ジアミン収率 96%
2回目反応 〃 92%
3回目反応 〃 91%
4回目反応 〃 88%
5回目反応 〃 85%
【0025】
比較例3
初期に仕込むn−ブタノール70.0gを50.0gに変え、水20.0gを加え、フィードする混合溶液のn−ブタノール70.0gを60.0gに、水10.0gを20.0gに変えた以外は実施例1と同様の条件で反応を行った。このときの反応液中の水濃度は、ジアルデヒドとアンモニアとの縮合水と加えた水の量を合わせると19.5重量%となる。実施例1と同様に5回の繰り返し反応を行った結果を下に示す。
5回の繰り返し反応で、ジアミン収率は著しく低下し、白色ポリマーが生成した。水を少量加えた場合に比べ、触媒劣化度は大きくなった。
1回目反応 ジアミン収率 84%
2回目反応 〃 76%
3回目反応 〃 62%
4回目反応 〃 48%
5回目反応 〃 23%
【0026】
比較例4
触媒と一緒に仕込むn−ブタノール70.0gの代わりにテトラヒドロフラン70.0g、フィードする混合溶液のn−ブタノール70.0gの代わりにテトラヒドロフラン70.0gを用いた以外は実施例1と同様の条件で反応を行った。このときの反応液中の水濃度は、ジアルデヒドとアンモニアとの縮合水と加えた水の量を合わせると7.5重量%となる。実施例1と同様に5回の繰り返し反応を行った結果を下に示す。
5回の繰り返し反応で、ジアミン収率の低下は21%であり、ブタノールを溶媒として用いた場合に比べ、触媒劣化度は大きくなった。
1回目反応 ジアミン収率 94%
2回目反応 〃 90%
3回目反応 〃 85%
4回目反応 〃 81%
5回目反応 〃 73%
【0027】
実施例5
1,9−ノナンジアール/2−メチル−1,8−オクタンジアール=80/20(モル比)の混合物37.5gの代わりに、3(4),8(9)−トリシクロ[5.2.1.0]デカンジカルバルデヒド37.5gを用いた以外は実施例1と同一の条件で反応を行った。このときの反応液中の水濃度は、ジアルデヒドとアンモニアとの縮合水と加えた水の量を合わせると6.8重量%となる。実施例1と同様に5回の繰り返し反応を行った結果を下に示す。
5回の繰り返し反応で、ジアミン収率の低下は3%であり、触媒劣化度は極めて小さかった。
1回目反応 ジアミン収率 96%
2回目反応 〃 95%
3回目反応 〃 95%
4回目反応 〃 93%
5回目反応 〃 93%
【0028】
実施例6
電磁撹拌機付き100mlオートクレーブにニッケル触媒1.44g、n−ブタノール21.0g、水3.5gを加えた後、10kg/cm2の水素圧でオートクレーブ内を3回置換した。次にアンモニア10.5gを加え、水素を50kg/cm2になるまで加えた後、オートクレーブを140℃に昇温した。全圧を100kg/cm2になるように水素で圧力を調整した後、1,9−ノナンジアール/2−メチル−1,8−オクタンジアール=80/20(モル比)の混合物8.75g、n−ブタノール19.52g、および水2.36gの混合溶液を30.63g/hr、アンモニアを13.13g/hr、水素を10L/hrの速度で反応器に送入し、メッシュフィルターを付けたサンプリング口から同量の反応液を抜き出しながら反応液量を50mlに保ちながら連続的な反応を行った。このときの反応液中の水含量はジアルデヒドとアンモニアからの縮合水と加えた水の量を合わせると10.0重量%となる。1時間毎に流出した反応液からアンモニアを留去し、ガスクロマトグラフィーで分析した結果、ジアミンの収率は次のように推移した。
20時間後において7%の収率低下が認められたものの良好な収率を維持できた。20時間合計でジアミン161.3gが得られた。ジアミンの平均収率は91%であり、ジアミン1kg当たりの触媒の消費量は8.9gであった。
1時間目 ジアミン収率 94%
2時間目 〃 96%
3時間目 〃 93%
4時間目 〃 93%
5時間目 〃 94%
10時間目 〃 92%
15時間目 〃 90%
20時間目 〃 87%
【0029】
比較例5
触媒と一緒に仕込むn−ブタノール21.0gを24.5gに変更し、水を加えず、さらに、反応器に送入する混合液のn−ブタノール19.52gを26.58gに変更し、水を加えないでおく以外は実施例6と同様の条件で連続反応を行った。混合溶液は実施例6と同様30.63g/hrの速度で反応器に送入した。このときの反応液中の水濃度は、ジアルデヒドとアンモニアとの縮合水に由来するもので、4.0重量%になる。20時間反応を行ったときの反応成績を表1に示す。20時間の反応において23%の収率低下が認められた。
【0030】
比較例6
触媒と一緒に仕込むn−ブタノール21.0gを18.2gに変更し、水3.5gを5.86gに変更し、さらに、反応器に送入する混合液のn−ブタノール19.52gを16.02gに変更し、水2.36gを5.86gに変更する以外は実施例6と同様の条件で連続反応を行った。混合溶液は実施例6と同様30.63g/hrの速度で反応器に送入した。このときの反応液中の水濃度は、ジアルデヒドとアンモニアとの縮合水に由来する分を加えて18.0重量%になる。18時間後の反応収率は51%であり、18時間で43%の収率低下が認められた。
【0031】
実施例6と比較例5および比較例6との反応成績を比較し表1に示す。
【0032】
【表1】
【0033】
比較例7
特開平5−17413号公報の実施例1に従い下記の手順で触媒の繰り替えし使用試験を行った。
電磁攪拌機付き500mlオートクレーブにメタノール75g、ラネーニッケル7.5gおよびアンモニア59.5gを仕込み、さらに水素を導入して15kg/cm2にした後昇温を行った。オートクレーブの内温が120℃に達した後さらに水素を導入して内圧を40kg/cm2にした。次に、1,9−ノナンジアール27.3gおよび2−メチル−1,8−オクタンジアール11.7gをメタノール80gに溶解させて得られたメタノール溶液119gを3時間かけて高圧定量ポンプにてオートクレーブ内に供給した。当該メタノール溶液の供給中オートクレーブ内を120℃に保った。反応の進行と共に水素が消費されるので逐次水素を追加し圧力を一定に保った。当該メタノール溶液の供給を止めると同時に水素の消費も止まり反応は終了した。反応液を冷却し、触媒を濾別した後、濾液をガスクロマトグラフィーで分析したところ、1,9−ノナンジアミンと2−メチル−1,8−オクタンジアミンの混合物が35.6g得られていることが分かった。仕込みジアルデヒドの合計に対する取得ジアミンの収率は90%と計算された。
ラネーニッケル7.5gの代わりに濾別回収した触媒を用いた以外は、上記と同様の操作を繰り返し、反応収率の変化を調べた。結果を下に示す。
1回目反応 ジアミン収率 90%
2回目反応 〃 85%
3回目反応 〃 78%
4回目反応 〃 65%
5回目反応 〃 48%
ラネーニッケル触媒を用いた触媒の回収再使用試験では、反応後の活性が著しく低下した。
【0034】
【発明の効果】
本発明により、ジアルデヒドからジアミンを製造する方法において、溶媒としてアルコール溶媒を用い、反応液中の水濃度が5〜15重量%の範囲で反応を行うことにより、触媒の劣化を抑制しつつ良好な収率でジアミンを製造できる。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for producing a diamine useful as a raw material for various polyamides or polyurethanes.
[0002]
[Prior art]
A solution obtained by dissolving a dialdehyde in a solvent is supplied to a reactor in which a hydrogenation catalyst, a solvent, ammonia and hydrogen are present, and the dialdehyde is reductively aminated to produce a corresponding diamine. 1) a method in which dialdehyde is introduced into a reductive amination reactor at a rate not substantially greater than the conversion rate of dialdehyde (see US Pat. No. 2,636,051), (2) dialdehyde is an alcohol solvent And a method of introducing this solution into a reductive amination reactor (see JP-A-5-17413), and (3) when dialdehyde is mixed with a diluent such as alcohol. A method in which a mixture prepared by suppressing the formation of hemiacetal by limiting the temperature to a maximum of 5 ° C. is added to a reductive amination reactor (JP-A-7-69). See 99 No.) is known.
In addition, one of the inventors of the present invention (4) by using a nickel catalyst supported on an inorganic oxide as a hydrogenation catalyst, a solution obtained by dissolving dialdehyde in a solvent, A method for reusing a catalyst in the reductive amination reaction of the dialdehyde fed to a reactor in which solvent, ammonia and hydrogen are present, and finding a method for producing a diamine in a single step, in a high yield and at a low cost. An application was made (see Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-196586).
[0003]
The above method (1) discloses an example using water as a solvent and Raney nickel as a catalyst, but the yield of diamine is as low as 40% or less. I can not say.
The method (2) discloses an example using methanol or ethanol as a solvent and Raney nickel as a catalyst. Although the yield of diamine is as high as about 90%, according to the results of a further test by the present inventors (Comparative Example 7 of the present application), Raney nickel used in the reaction has a markedly reduced catalytic activity after the reaction, and the recovered catalyst can be reused. It was found that there was a problem. Therefore, this method cannot be said to be an economical production method in consideration of catalyst costs.
The method (3) requires temperature control to suppress the formation of hemiacetal, and therefore requires cooling with a refrigerant, which is not industrially preferable.
Although the method (4) discloses the reaction results when the catalyst is reused in Example 10, the number of times the catalyst is reused is only one, and the reaction results and catalyst when the catalyst is repeatedly reused. There is no mention of the reaction results when using. The present inventor examined the case where the catalyst was repeatedly reused by the method (4) (Comparative Example 1 of the present application). As a result, it was found that the diamine yield upon repeated reuse decreased from 92% for the first time to 91% for the second time to 82% for the fifth time. Therefore, this method has a problem as an industrial diamine production method in which the catalyst is continuously used when the catalyst is repeatedly reused, resulting in a decrease in the diamine yield.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
Accordingly, an object of the present invention is to provide a method for producing diamine from dialdehyde in one step, in a high yield, and at a lower cost than conventional methods.
In the reductive amination reaction, since water is normally produced as a by-product, water coexists in the reaction system. In the above-mentioned prior literature, reference to this by-product water is disclosed in JP-A-7-69999 (3). It is only a gazette. Moreover, in Example 1, there is only a description that “the formed reaction water is distilled” during the post-treatment operation of the reaction, and it is considered that water is recognized as affecting the reaction results. I can't. Although there is no description regarding the water concentration at the time of reaction in this specification, it is estimated that the maximum concentration is 3.3% by weight from the description regarding the reaction conditions.
In US Pat. No. 2,636,051 of (1), there is no description regarding by-product water, as is clear from the fact that all of the examples use water as a solvent. In (2) Japanese Patent Laid-Open No. 5-17413, the amount of water by-product calculated from the reaction conditions described in Example 1 is 3.4% by weight, and in (4) Japanese Patent Laid-Open No. 7-196586. In the publication, the amount of water by-product is calculated as 2.30% by weight from the reaction conditions described in Example 1.
Therefore, it is clear that none of the above-mentioned prior art documents focuses on the influence of by-product water on the reductive amination reaction, and even more consciously does not refer to the control of the water concentration in the reaction solution. .
[0005]
[Means for Solving the Problems]
As a result of intensive studies on the influence of the water concentration in the reductive amination reaction solution on the reaction results, the present inventors have found that, according to the present invention, dialdehyde or a solution obtained by dissolving dialdehyde in a solvent is hydrogenated. In a method for producing a corresponding diamine by reductive amination of the dialdehyde by supplying it to a reactor in which a catalyst, a solvent, ammonia and hydrogen are present, an alcohol solvent is used as the solvent, and the water concentration in the reaction solution is 5 to 5. By finding a method characterized by carrying out the reaction in the range of 15% by weight, the above object could be achieved.
[0006]
According to the method of the present invention, since the activity of the catalyst during the reductive amination reaction can be further suppressed, diamine can be produced at low cost. It is an unprecedented finding that the decrease in catalyst activity can be suppressed by carrying out the reaction in the range of 5 to 15% by weight of water in the reaction solution using an alcohol solvent as the solvent, which is completely unexpected. Was that. In a method for producing expensive diamines, a decrease in diamine yield due to a decrease in catalytic activity greatly affects the production cost of diamines and lowers industrial value. In addition, frequent renewal of the catalyst accompanying a decrease in catalyst activity in an industrial continuous diamine production method requires complicated operations and reduces industrial value. Since the present invention can suppress a decrease in the activity of the catalyst, it is superior to the conventional method in that both of these industrial problems can be solved.
[0007]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The dialdehyde used in the present invention is a linear aliphatic, branched aliphatic, alicyclic or aromatic skeleton having 4 to 20 carbon atoms, preferably 6 to 16 carbon atoms, more preferably 8 to 12 carbon atoms. The dialdehyde which has is mentioned. For example, linear aliphatic dialdehydes such as butane dial, hexane dial, octane dial, nonane dial, decandial, undecandial, dodecandial, tetradecandial, hexadecandial, octadecandial, eicosandial; Branched chain aliphatic dialdehydes such as methyloctane dial, 2-methylnonane dial, 2,7-dimethyloctane dial; 1,3-cyclohexanedicarbaldehyde, 1,4-cyclohexanedicarbaldehyde, 3 (4 ), 8 (9) -tricyclo [5.2.1.0] decandicarbaldehyde, 2 (3), 5 (6) -bicyclo [2.2.1] heptanedicarbaldehyde and the like. Aldehydes; or fragrances such as terephthalaldehyde and isophthalaldehyde Dialdehyde; is exemplified. These dialdehydes can be easily and inexpensively synthesized, for example, by an oxo reaction of an unsaturated aldehyde having one fewer carbon atoms or a diolefin having two fewer carbon atoms. It can also be obtained by ozonolysis of cyclic olefins having the same carbon number and subsequent reduction, oxidation of aromatic hydrocarbons having the same carbon number, reduction of dicarboxylic acids having the same carbon number, and the like.
The concentration of the dialdehyde is generally preferably in the range of 5 to 25% by weight with respect to the total reaction solution. If it is 5% by weight or less, the amount of ammonia and solvent recovered in the diamine separation and purification process will increase, and the industrial value will be small. If it is 25% by weight or more, the amount of polymer produced will increase and the yield of diamine will decrease. The deterioration of the catalyst is increased.
[0008]
Using the above dialdehydes as raw materials, linear aliphatic diamines such as butanediamine, hexanediamine, octanediamine, nonanediamine, decanediamine, undecanediamine, dodecanediamine, tetradecanediamine, hexadecanediamine, octadecanediamine, eicosanediamine, etc. Branched-chain aliphatic diamines such as 2-methyloctanediamine, 2-methylnonanediamine and 2,7-dimethyloctanediamine; 1,3-cyclohexanedimethanamine, 1,4-cyclohexanedimethanamine, 3 (4) , 8 (9) -tricyclo [5.2.1.0] decanedimethanamine, 2 (3), 5 (6) -bicyclo [2.2.1] heptanedimethanamine and other alicyclic diamines; or p-xylylenediamine, m-xylylenediamine Etc. Any aromatic diamine; is produced.
[0009]
Examples of the alcohol solvent used in the present invention include alcohols, diols and polyols. Examples of the alcohol include aliphatic alcohols, alicyclic alcohols, and aromatic alcohols. The alcohol solvent preferably has 10 or less carbon atoms, and specific examples thereof include methanol, ethanol, n-propyl alcohol, i-propyl alcohol, n-butyl alcohol, i-butyl alcohol, sec-butyl alcohol, tert- Butyl alcohol, n-amyl alcohol, i-amyl alcohol, sec-amyl alcohol, t-amyl alcohol, n-hexanol, n-heptanol, n-octanol, n-decanol, 2-ethylhexanol, 2-octanol, 3- Aliphatic alcohols such as octanol; Alicyclic alcohols such as cyclohexanol, cyclohexylmethanol, 2-cyclohexylethanol, 1-cyclohexylethanol; Aromatics such as benzyl alcohol and 2-phenylethanol Ethylene glycol, 1,2-propanediol, 1,3-propanediol, 1,3-butanediol, 2-methyl-1,3-propanediol, 1,4-butanediol, 2-methyl-1, Examples include diols such as 4-butanediol, 1,5-pentanediol, 3-methyl-1,5-pentanediol, 1,6-hexanediol, and diethylene glycol; polyols such as glycerin and pentaerythritol. Among these alcohol solvents having 10 or less carbon atoms, aliphatic alcohols having 5 or less carbon atoms are particularly preferable in terms of good distillation separation from the generated diamine. These alcohol solvents can be used alone or in a suitable mixture of two or more.
When an alcohol solvent having 11 or more carbon atoms is used, the solubility of water and ammonia in the solvent itself becomes small and the reaction cannot be performed in a uniform state, and the solvent becomes expensive and the industrial value is lowered.
Although there is no restriction | limiting in particular about the usage-amount of an alcohol solvent, It is 0.5-20 weight times with respect to this dialdehyde, Preferably it is the range of 1-10 weight times. If the amount of the alcohol solvent is too large, it is practically disadvantageous if the recovery and reuse of the solvent is taken into consideration. If the amount is too small, the yield of the diamine is lowered and the deterioration of the catalyst is increased.
[0010]
The water concentration in the reaction solution in the present invention is in the range of 5 to 15% by weight, preferably in the range of 7 to 12% by weight, based on the entire reaction solution. In the method for producing a diamine for reductive amination of a dialdehyde, as described above, it is known that water up to about 3.4% by weight is produced by the condensation of dialdehyde and ammonia. The concentration of water in the reductive amination reaction solution is maintained in a concentration range of 5 to 15% by weight by adding water from outside the system as necessary. When the water concentration is less than 5% by weight, the effect of suppressing the adhesion of the high boiling point component causing the catalyst deterioration to the catalyst surface is not recognized. On the other hand, if it exceeds 15% by weight, the amount of by-products in which the aldehyde group of the raw material dialdehyde is partially hydrogenated increases, so that the selectivity is lowered and the amount of high-boiling components produced is increased. Deactivation of the catalyst occurs due to this, which also leads to a decrease in yield.
[0011]
The amount of ammonia used in the reductive amination reaction is 5 to 50 times, preferably 10 to 30 times the amount of the raw material dialdehyde as the amount of ammonia in the reaction solution. If the amount of ammonia is too small, the yield decreases, and if it is too large, it is practically disadvantageous.
[0012]
The reductive amination reaction for producing diamine from dialdehyde can be carried out by a known method. Examples of hydrogenation catalysts include Raney catalysts such as Raney nickel, Raney cobalt, and Raney copper; metals that have hydrogenation activity such as nickel, cobalt, platinum, palladium, rhodium, ruthenium, and copper are diatomaceous earth, silica, alumina, silica alumina, and clay. , Supported catalysts such as titania, zirconia, magnesia, calcia, lanthanum oxide, niobium oxide, and carbon can be used. In particular, a nickel catalyst supported on an inorganic oxide or a nickel catalyst such as Raney nickel is preferable. The carrier may contain an alkali metal, an alkaline earth metal, a phosphorus oxide, or a mixture thereof. The main catalyst metal is nickel, but it may be nickel alone, modified with one or more metals such as cobalt, iron, copper, chromium, manganese, silver, molybdenum, rhenium, palladium, rhodium, ruthenium, platinum. Also good. The usage-amount of a nickel catalyst can be changed according to the desired reaction rate, and is chosen from the range of 0.01-30 weight% with respect to a reaction mixture, Preferably, it is 0.1-10 weight%. The catalyst may be suspended in the reaction liquid phase or used as a fixed bed.
[0013]
The reaction temperature is 40 to 200 ° C, preferably 80 to 160 ° C, particularly preferably 100 to 140 ° C. When the reaction temperature is lower than 40 ° C., the reaction does not proceed at a practically possible rate. When the reaction temperature is higher than 200 ° C., by-products increase, resulting in a decrease in yield.
[0014]
Although there is no restriction | limiting in particular in reaction pressure, Usually, it is the range of 40-200 atmospheres. Note that hydrogen may be added so as to replenish the hydrogen consumed in the reaction, or the reaction may be performed while always circulating hydrogen.
[0015]
For the reaction, a batch system, a continuous system, or the like is used. Preferably, a method in which dialdehyde is fed to the reactor at a rate slower than the hydrogenation rate is recommended. That is, in the case of a batch reactor, there is a method in which a reaction in which dialdehyde or a solution of dialdehyde is dissolved in a solvent is fed to a reactor filled with a catalyst, a solvent, ammonia and hydrogen while feeding at a rate slower than the hydrogenation rate. preferable. In the case of a continuous type, a method in which ammonia, a solvent and a dialdehyde are fed into a reactor filled with a catalyst, a solvent and hydrogen at a rate slower than the hydrogenation rate is preferable.
[0016]
The catalyst is separated from the reaction liquid containing the catalyst extracted from the reactor by a method similar to these by extracting only the reaction liquid from the reactor by filtration or centrifugal separation, and the catalyst component. The catalyst component can be reused by returning it to the reactor.
[0017]
The diamine thus obtained can be purified by a general purification method, that is, distillation or recrystallization after distilling off ammonia and the solvent from the reaction solution from which the catalyst has been separated. A pure diamine can be obtained.
[0018]
【Example】
Next, the method of the present invention will be described more specifically with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples.
[0019]
Example 1
After adding 1.5 g of nickel catalyst and 70.0 g of n-butanol to a 500 ml autoclave with a magnetic stirrer, 10 kg / cm 2 The inside of the autoclave was replaced three times with a hydrogen pressure of Next, 62.5 g of ammonia was added and hydrogen was 50 kg / cm. 2 Then, the autoclave was heated to 140 ° C. Total pressure 100kg / cm 2 After adjusting the pressure with hydrogen to be 37.5 g of a mixture of 1,9-nonanediar / 2-methyl-1,8-octanediar = 80/20 (molar ratio), 70.0 g of n-butanol and A mixed solution of 10.0 g of water was fed into the autoclave over 1 hour, followed by reaction for 2 hours. At this time, the total pressure in the autoclave is 100 kg / cm. 2 The reaction was carried out while replenishing hydrogen sequentially. The water concentration in the reaction solution is 7.5% by weight when the amount of water added with the condensed water of dialdehyde and ammonia is added. After the reaction, the autoclave was cooled, the unreacted ammonia was released, and the catalyst component was separated from the contents by filtration to obtain 136.2 g of a reaction solution containing diamine. When the composition of the reaction solution was analyzed by gas chromatography, 36.5 g of a mixture of 1,9-nonanediamine / 2-methyl-1,8-octanediamine = 80/20 (molar ratio) was formed, and a hydroxyl group was formed at one end. As a result, 0.2 g of an amine having a ratio was generated. The yield of diamine based on the charged dialdehyde is calculated as 96%.
Next, the reaction was performed in the same manner as described above using the catalyst separated by filtration. As a result of analyzing the reaction solution after separating the catalyst by gas chromatography, the yield of diamine with respect to the charged dialdehyde was 94%.
The third, fourth, and fifth reactions were performed in the same manner. The diamine yield in each test was 94%, 92%, and 91%.
In 5 repeated reactions, the decrease in diamine yield was 5%, and the degree of catalyst deterioration was extremely small.
[0020]
Comparative Example 1
With reference to Example 1 of JP-A-7-196586, a repeated use test of the catalyst was conducted according to the following procedure.
In a 300 ml electromagnetic stirring type autoclave, 1.15 g of nickel catalyst (nickel content 52%) supported on diatomaceous earth having a pore volume of about 10 to about 100 nm in diameter and 0.19 ml / g and 1-butanol 63. After adding 00 g and introducing 60 atm of hydrogen, the temperature was raised to 160 ° C., and catalytic reduction treatment was performed at this temperature for 20 minutes. The autoclave was cooled to room temperature and then the hydrogen was released. Next, 30.6 g of ammonia is charged and 160 atm. ℃ Raised the temperature to. While flowing hydrogen gas at a rate of 20 L / hr, a high-pressure metering pump was charged with a solution of 18.72 g of 1-butanol and 75.0 g of 1-butanol in a mixture of 1,9-nonanedial and 2-methyl-1,8-octanedial over 40 minutes. Was fed into the autoclave. 160 hours after the completion of the supply of the solution ℃ Then, hydrogen gas was passed under stirring.
The water concentration in the reaction solution is 2.3% by weight as condensed water of dialdehyde and ammonia. The charged dialdehyde concentration in the total reaction solution was 10 weight %.
The hydrogen flow was stopped, and the autoclave was returned to normal pressure after cooling. By removing the catalyst from the reaction solution by filtration and concentrating the filtrate. Crude product 18.8 g was obtained. Gas chromatograph In As a result of analysis, 17.5 g of a mixture of 1,9-nonanediamine and 2-methyl-1,8-octanediamine was contained, and the total yield of diamine was 92.3%.
Subsequently, using the catalyst separated by filtration, the same operation as described above was repeated 5 times, and the change in the reaction yield was examined. Results are shown below.
First reaction diamine yield 92%
Second reaction 〃 91%
3rd reaction 〃 89%
4th reaction 86 86%
5th reaction 82 82%
By repeating the reaction five times, the diamine yield decreased by 10% from 92% in the first reaction to 82%, and the degree of catalyst deterioration was larger than that in Example 1.
[0021]
Example 2
The same conditions as in Example 1 except that 70.0 g of methanol was used instead of 70.0 g of n-butanol charged together with the catalyst, and 70.0 g of methanol was used instead of 70.0 g of n-butanol in the mixed solution to be fed. Reaction was performed. The water concentration in the reaction solution at this time is 7.5% by weight when the amount of water added with the condensed water of dialdehyde and ammonia is added. The results of repeating the reaction 5 times in the same manner as in Example 1 are shown below.
In 5 repeated reactions, the decrease in diamine yield was 5%, and the degree of catalyst deterioration was extremely small.
First reaction diamine yield 95%
Second reaction 〃 94%
Third reaction 〃 92%
4th reaction 92 92%
5th reaction 〃 90%
[0022]
Example 3
The same as Example 1 except that 70.0 g of isoamyl alcohol was used instead of 70.0 g of n-butanol charged together with the catalyst, and 70.0 g of isoamyl alcohol was used instead of 70.0 g of n-butanol in the mixed solution to be fed. The reaction was conducted under conditions. The water concentration in the reaction solution at this time is 7.5% by weight when the amount of water added with the condensed water of dialdehyde and ammonia is added. The results of repeating the reaction 5 times in the same manner as in Example 1 are shown below.
In 5 repeated reactions, the decrease in diamine yield was 4%, and the degree of catalyst deterioration was extremely small.
First reaction diamine yield 95%
Second reaction 〃 95%
Third reaction 〃 93%
4th reaction 92 92%
5th reaction 〃 91%
[0023]
Example 4
The reaction was carried out under the same conditions as in Example 1 except that 70.0 g of n-butanol in the mixed solution to be fed was changed to 60.0 g and the amount of water to be added was changed to 10.0 g. The water concentration in the reaction solution at this time is 11.5% by weight when the amount of water added with the condensed water of dialdehyde and ammonia is added. The results of repeating the reaction 5 times in the same manner as in Example 1 are shown below.
In 5 repeated reactions, the decrease in diamine yield was 6%, and the degree of catalyst deterioration was extremely small.
First reaction diamine yield 94%
Second reaction 〃 93%
Third reaction 〃 92%
4th reaction 90 90%
5th reaction 〃 88%
[0024]
Comparative Example 2
The reaction was carried out under the same conditions as in Example 1 except that water was not added to the mixed solution to be fed and butanol in the mixed solution to be fed was changed to 80.0 g. The water concentration in the reaction solution is 3.5% by weight as condensed water of dialdehyde and ammonia. The results of repeating the reaction 5 times in the same manner as in Example 1 are shown below.
The decrease in diamine yield was 11% after 5 repeated reactions, and the degree of catalyst deterioration was greater than when water was added.
First reaction diamine yield 96%
Second reaction 92 92%
Third reaction 〃 91%
4th reaction 〃 88%
5th reaction 85 85%
[0025]
Comparative Example 3
70.0 g of n-butanol to be initially charged is changed to 50.0 g, 20.0 g of water is added, and 70.0 g of n-butanol of the mixed solution to be fed is changed to 60.0 g, and 10.0 g of water is changed to 20.0 g. The reaction was performed under the same conditions as in Example 1 except that. The water concentration in the reaction solution at this time is 19.5% by weight when the amount of water added with the condensed water of dialdehyde and ammonia is added. The results of repeating the reaction 5 times in the same manner as in Example 1 are shown below.
By repeating the reaction five times, the diamine yield was significantly reduced and a white polymer was produced. Compared with the case where a small amount of water was added, the degree of catalyst deterioration was increased.
1st reaction Diamine yield 84%
Second reaction 〃 76%
Third reaction 〃 62%
4th reaction 〃 48%
5th reaction 23 23%
[0026]
Comparative Example 4
Under the same conditions as in Example 1, except that 70.0 g of tetrahydrofuran was used instead of 70.0 g of n-butanol charged together with the catalyst, and 70.0 g of tetrahydrofuran was used instead of 70.0 g of n-butanol in the mixed solution to be fed. Reaction was performed. The water concentration in the reaction solution at this time is 7.5% by weight when the amount of water added with the condensed water of dialdehyde and ammonia is added. The results of repeating the reaction 5 times in the same manner as in Example 1 are shown below.
The decrease in the diamine yield was 21% after 5 repeated reactions, and the degree of catalyst deterioration was greater than when butanol was used as the solvent.
First reaction diamine yield 94%
Second reaction 〃 90%
Third reaction 〃 85%
4th reaction 81 81%
5th reaction 73 73%
[0027]
Example 5
Instead of 37.5 g of a mixture of 1,9-nonanediar / 2-methyl-1,8-octanediar = 80/20 (molar ratio), 3 (4), 8 (9) -tricyclo [5.2. 1.0] The reaction was carried out under the same conditions as in Example 1 except that 37.5 g of decandicarbaldehyde was used. The water concentration in the reaction solution at this time is 6.8% by weight when the amount of water added with the condensed water of dialdehyde and ammonia is added. The results of repeating the reaction 5 times in the same manner as in Example 1 are shown below.
In 5 repeated reactions, the decrease in diamine yield was 3%, and the degree of catalyst deterioration was extremely small.
First reaction diamine yield 96%
Second reaction 〃 95%
Third reaction 〃 95%
4th reaction 93 93%
5th reaction 93 93%
[0028]
Example 6
After adding 1.44 g of nickel catalyst, 21.0 g of n-butanol and 3.5 g of water to a 100 ml autoclave with a magnetic stirrer, 10 kg / cm 2 The inside of the autoclave was replaced three times with a hydrogen pressure of Next, 10.5 g of ammonia was added and hydrogen was 50 kg / cm. 2 Then, the autoclave was heated to 140 ° C. Total pressure 100kg / cm 2 After adjusting the pressure with hydrogen so as to be, 8.75 g of a mixture of 1,9-nonanediar / 2-methyl-1,8-octanediar = 80/20 (molar ratio), 19.52 g of n-butanol, And water (36.63 g / hr), ammonia (13.13 g / hr), and hydrogen (10 L / hr) were fed into the reactor at the rate of 30.63 g / hr, and the same amount of reaction from a sampling port equipped with a mesh filter. A continuous reaction was carried out while keeping the amount of the reaction solution at 50 ml while extracting the solution. The water content in the reaction solution at this time becomes 10.0% by weight when the amount of water added with the condensed water from dialdehyde and ammonia is added. As a result of distilling off ammonia from the reaction solution flowing out every hour and analyzing by gas chromatography, the yield of diamine was changed as follows.
Although a yield reduction of 7% was observed after 20 hours, a good yield could be maintained. A total of 161.3 g of diamine was obtained for 20 hours. The average yield of diamine was 91%, and the amount of catalyst consumed per kg of diamine was 8.9 g.
1st hour Diamine yield 94%
2nd hour 96 96%
3rd hour 93 93%
4th hour 93 93%
5th hour 94 94%
10th hour 92 92%
15th hour 90 90%
20th hour 87 87%
[0029]
Comparative Example 5
The 21.0 g of n-butanol charged together with the catalyst was changed to 24.5 g, water was not added, and 19.52 g of the mixed solution fed to the reactor was changed to 26.58 g. A continuous reaction was carried out under the same conditions as in Example 6 except that was not added. The mixed solution was fed into the reactor at a rate of 30.63 g / hr as in Example 6. The water concentration in the reaction solution at this time is derived from the condensed water of dialdehyde and ammonia and is 4.0% by weight. Table 1 shows the reaction results when the reaction was carried out for 20 hours. A yield reduction of 23% was observed in the reaction for 20 hours.
[0030]
Comparative Example 6
The 21.0 g of n-butanol charged together with the catalyst was changed to 18.2 g, the water 3.5 g was changed to 5.86 g, and 19.52 g of n-butanol in the mixed solution fed to the reactor was changed to 16 The continuous reaction was carried out under the same conditions as in Example 6 except that the amount was changed to 0.02 g and water 2.36 g was changed to 5.86 g. The mixed solution was fed into the reactor at a rate of 30.63 g / hr as in Example 6. At this time, the water concentration in the reaction solution becomes 18.0% by weight by adding the amount derived from the condensed water of dialdehyde and ammonia. The reaction yield after 18 hours was 51%, and a 43% decrease in yield was observed after 18 hours.
[0031]
The reaction results of Example 6, Comparative Example 5 and Comparative Example 6 are compared and shown in Table 1.
[0032]
[Table 1]
[0033]
Comparative Example 7
In accordance with Example 1 of Japanese Patent Laid-Open No. 5-17413, the catalyst was repeated and used in the following procedure.
A 500 ml autoclave with a magnetic stirrer was charged with 75 g of methanol, 7.5 g of Raney nickel and 59.5 g of ammonia, and hydrogen was further introduced to give 15 kg / cm. 2 Then, the temperature was raised. After the internal temperature of the autoclave reaches 120 ° C., hydrogen is further introduced to reduce the internal pressure to 40 kg / cm. 2 I made it. Next, 119 g of a methanol solution obtained by dissolving 27.3 g of 1,9-nonane dial and 11.7 g of 2-methyl-1,8-octane dial in 80 g of methanol was determined at high pressure over 3 hours. At the pump It was fed into the autoclave. While supplying the methanol solution, the inside of the autoclave was kept at 120 ° C. Since hydrogen was consumed as the reaction proceeded, hydrogen was added successively to keep the pressure constant. At the same time as the supply of the methanol solution was stopped, the consumption of hydrogen was stopped and the reaction was completed. After cooling the reaction solution and filtering off the catalyst, the filtrate is gas chromatographed. I As a result, it was found that 35.6 g of a mixture of 1,9-nonanediamine and 2-methyl-1,8-octanediamine was obtained. The yield of diamine obtained relative to the total of charged dialdehyde was calculated to be 90%.
The same operation was repeated except that the catalyst recovered by filtration was used instead of 7.5 g of Raney nickel, and the change in reaction yield was examined. Results are shown below.
First reaction diamine yield 90%
Second reaction 〃 85%
Third reaction 〃 78%
4th reaction 〃 65%
5th reaction 48 48%
In the catalyst recovery and reuse test using Raney nickel catalyst, the activity after the reaction was significantly reduced.
[0034]
【The invention's effect】
According to the present invention, in the method for producing diamine from dialdehyde, an alcohol solvent is used as a solvent, and the reaction is carried out in a range of 5 to 15% by weight of water in the reaction solution, thereby suppressing deterioration of the catalyst. Diamine can be produced in a high yield.
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