(57)【要約】  方法は、芳香族アミンおよびフェノール化合物を含む生成物混合物を塩基と、任意選択により多価アルコールの存在下で接触させて、塩基で処理した混合物を生成することと、塩基で処理した混合物を蒸留することとを含む。【特許請求の範囲】
【請求項１】
生成物混合物を塩基と、任意選択により多価アルコールの存在下で接触させて、塩基で処理した混合物を生成することと、前記塩基で処理した混合物を蒸留装置に導入することとを含む方法であって、前記生成物混合物が芳香族アミンとフェノール化合物を含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記塩基と前記フェノール化合物のモル比が約１：１〜約４：１の範囲であり、前記塩基が、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水硫化ナトリウム、二硫化ナトリウム、水酸化カリウム、水硫化カリウム、二硫化カリウム、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム、重炭酸ナトリウム、炭酸ナトリウム、硫化ナトリウム、酸化ナトリウム、酸化マグネシウム、酸化カルシウム、炭酸カルシウム、ナトリウムフェノキシド、バリウムフェノキシド、カルシウムフェノキシド、水酸化テトラメチルアンモニウム、水酸化テトラエチルアンモニウム、水酸化テトラプロピルアンモニウム、二硫化テトラメチルアンモニウム、二硫化テトラエチルアンモニウム、またはその任意の２つ以上の組合せであることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記塩基と前記フェノール化合物のモル比が１：１〜２：１の範囲であり、前記塩基が水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、またはその組合せであることを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記アミンが、アニリン、トルイジン、クロロアニリン、ブロモアニリン、ヨードアニリン、クロロトルイジン、ブロモトルイジン、ヨードトルイジン、ベンジルアミン、Ｎ−ベンジルアミン、エチルアニリン、フルオロメチルアニリン、クロロメチルアニリン、ブロモメチルアニリン、またはその２つ以上の組合せであり、好ましくはアニリン、トルイジン、またはその２つ以上の組合せであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
前記フェノール化合物が、フェノール、クレゾール、クロロフェノール、ブロモフェノール、ヨードフェノール、クロロトルイジン、ブロモトルイジン、ヨードトルイジン、ベンジルアミン、Ｎ−ベンジルアミン、エチルフェノール、フルオロメチルフェノール、クロロメチルフェノール、ブロモメチルフェノール、またはその２つ以上の組合せであり、好ましくはフェノール、クレゾール、またはその２つ以上の組合せであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
前記接触を、トリメチレングリコール、トリエチレングリコール、グリセロール、エチレングリコール、ジ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、トリプロピレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、またはその２つ以上の組合せである前記多価アルコールの存在下で実施し、前記多価アルコールが好ましくはポリエチレングリコールであることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
生成物混合物を塩基と接触させて、塩基で処理した混合物を生成し、前記塩基で処理した混合物を蒸留装置に導入することを含む方法であって、
前記生成物混合物が芳香族アミンおよびフェノール化合物を含み、
前記塩基と前記フェノール化合物のモル比が約１：１〜約４：１の範囲であり、好ましくは１：１〜２：１の範囲であり、
前記塩基が、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム、重炭酸ナトリウム、炭酸ナトリウム、酸化ナトリウム、酸化マグネシウム、酸化カルシウム、炭酸カルシウム、水酸化テトラメチルアンモニウム、水酸化テトラエチルアンモニウム、水酸化テトラプロピルアンモニウム、二硫化テトラメチルアンモニウム、二硫化テトラエチルアンモニウム、またはその任意の２つ以上の組合せであり、前記塩基が好ましくは水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、またはその組合せであり、
前記アミンが、アニリン、トルイジン、クロロアニリン、ブロモアニリン、ヨードアニリン、クロロトルイジン、ブロモトルイジン、ヨードトルイジン、ベンジルアミン、Ｎ−ベンジルアミン、エチルアニリン、フルオロメチルアニリン、クロロメチルアニリン、ブロモメチルアニリン、またはその２つ以上の組合せであり、前記アミンが好ましくはアニリン、トルイジン、またはその２つ以上の組合せであることを特徴とする方法。
【請求項８】
前記接触を、トリメチレングリコール、トリエチレングリコール、グリセロール、エチレングリコール、ジ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、トリプロピレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、またはその２つ以上の組合せであり、好ましくはポリエチレングリコールである多価アルコールの存在下で実施することを特徴とする請求項７に記載の方法。
【請求項９】
ｏ−クレゾールおよびｏ−トルイジンを含む混合物中の前記ｏ−クレゾールを前記ｏ−トルイジンから分離する方法であって、前記混合物を水酸化カリウムと接触させて、塩基で処理した混合物を生成することと、前記塩基で処理した混合物を蒸留することとを含むことを特徴とする方法。
【請求項１０】
前記多価アルコールがポリエチレングリコールであることを特徴とする請求項９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、芳香族アミンおよびフェノール化合物を含む混合物におけるフェノール化合物からの芳香族アミンの分離方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
芳香族アミンは、重要な工業用化学薬品である。これらを使用して、アゾ染料など非常に重要なクラスの工業用化合物を生成することができる。芳香族アミンは、ニトロ化合物を例えば鉄やスズおよび塩酸などの金属および酸で化学環元することによって、あるいは分子状水素およびニッケルや白金などの水素化触媒を使用して接触水素化することによって生成することができる。ニトロ化合物は、芳香族化合物の直接ニトロ化によって容易に作製することができる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
芳香族ニトロ化合物の接触水素化によって生成される生成物混合物は、一般に所望のアミン、対応するフェノール化合物、および未反応の芳香族ニトロ化合物を含む。これらの副生物は、その色および生成物特性に及ぼす有害作用のため、望ましくなく、蒸留によってアミンから分離することは困難である。したがって、アミン純度を上げるため不純物の低減がますます必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
方法は、芳香族アミンおよびフェノール化合物を含む生成物混合物を塩基と、任意選択により多価アルコールの存在下で接触させて、塩基で処理した混合物を生成することと、塩基で処理した混合物を蒸留することとを含む。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００５】
芳香族アミンは、液相または気相中での芳香族ニトロ化合物の接触還元または水素化によって生成することができる。還元または水素化は、当業者に知られている適切な任意の条件下で、連続、半連続、または回分式で実施することができる。適切な条件には、約３０℃〜約３００℃、好ましくは約８０℃〜約２５０℃の範囲の温度；約１気圧（１０３ｋＰａ）〜約２０気圧（３００ｐｓｉｇ、２０００ｋＰａ）、好ましくは約１５０ｋＰａ〜約８００ｋＰａなど、この温度を収容することができる圧力；および約１〜約１００分など十分な時間が含まれ得る。
【０００６】
例えばニッケル、鉄、白金、銅、コバルト、パラジウム、イリジウム、およびその２つ以上の組合せなど当業者に知られている任意の水素化触媒を、芳香族アミンの生成に使用することができる。一般に、触媒は、水素化または還元を触媒するのに有効な触媒量存在することができ、芳香族ニトロ化合物の約１〜約１０，０００ｐｐｍ（ｍｇ／ｋｇ）の範囲とすることができる。
【０００７】
水素化または還元方法によって、所望のアミンおよび不純物を含む生成物混合物または粗生成物が生成される。所望のアミンは、ＲＡｒ（ＣＨ２）ｐＮＲ１の式を有することができる。式中、Ａｒはアリーレン基であり、Ｒおよび各Ｒ１は、同じでも異なってもよく、Ｒ１はそれぞれ独立して、水素、ハロゲン、アルキル基、アリール基、およびその２つ以上の組合せからなる群から選択され、ｐは、０〜３の数である。アミン生成物の例には、アニリン、トルイジン、クロロアニリン、ブロモアニリン、ヨードアニリン、クロロトルイジン、ブロモトルイジン、ヨードトルイジン、ベンジルアミン、Ｎ−ベンジルアミン、エチルアニリン、フルオロメチルアニリン、クロロメチルアニリン、ブロモメチルアニリン、およびその２つ以上の組合せが含まれるが、これらに限定されない。これらの開示された例には、考えられるすべての異性体が含まれる。
【０００８】
例えば、アニリンは、液相中でニッケルや貴金属などの担持型水素化触媒を使用して、または気相中で担持型触媒を使用して、ニトロベンゼンを水素で還元することによって生成することができる。フェノールは、アミン生成物１ｋｇ当たり約５０〜約１０００ｍｇ（ｐｐｍ）の微量の副生成物である。アニリンは、ハルコン法（Ｈａｌｃｏｎ  ｐｒｏｃｅｓｓ）でフェノールを転換することによっても生成することができる。
【０００９】
また、例えばトルイジンは、ニトロトルエンの還元によって生成することもできる。ニトロトルエンは、約１５０℃〜約４００℃の範囲の温度で揮発して、ニトロトルエンの蒸気または気相を得ることができる。次いで、気相のニトロトルエンを気相用の容器や反応器など適切な装置、好ましくは水素化触媒を含む固定床反応器に導入または供給する。水素を、好ましくは気相のニトロトルエンと同時に装置に導入することができる。
【００１０】
不純物、または芳香族アミンの生成に関連する副生物には、未反応のニトロ化合物、シクロヘキサノン、フェノール化合物、ケトン、およびその２つ以上の組合せが含まれるが、これらに限定されない。フェノール化合物の例には、フェノール、クレゾール、クロロフェノール、ブロモフェノール、ヨードフェノール、クロロトルイジン（ｃｈｏｌｏｒｔｏｌｕｉｄｉｎｅｓ）、ブロモトルイジン（ｂｏｒｍｏｔｏｌｕｉｄｉｎｅｓ）、ヨードトルイジン、ベンジルアミン、Ｎ−ベンジルアミン、エチルフェノール、フルオロメチルフェノール、クロロメチルフェノール、ブロモメチルフェノール、およびその２つ以上の組合せが含まれるが、これらに限定されない。これらの開示された例には、考えられるすべての異性体が含まれる。
【００１１】
任意の未反応のニトロ化合物は、生成物混合物中に、０〜約１０００ｐｐｍの範囲で存在することができ、粗生成物から、例えば蒸留など当業者に知られている任意の手段によって容易に除去することができる。このような手段は周知であるので、その説明は、本明細書では簡潔をむねとするため省略する。
【００１２】
理想的には、所望のアミン化合物は、このようなフェノール化合物１００万部当たり５００部未満、好ましくは１００部未満、より好ましくは５０部未満（ｍｇ／ｋｇ）を含む。
【００１３】
本発明によれば、生成物混合物（または粗生成物）は、蒸留する前に塩基と接触させることができる。有機または無機の任意の塩基を使用することができる。例えば、適切な塩基は、制限なく、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水硫化ナトリウム、二硫化ナトリウム、水酸化カリウム、水硫化カリウム、二硫化カリウム、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム、重炭酸ナトリウム、炭酸ナトリウム、硫化ナトリウム、酸化ナトリウム、酸化マグネシウム、酸化カルシウム、炭酸カルシウム、ナトリウムフェノキシド、バリウムフェノキシド、カルシウムフェノキシド、水酸化テトラメチルアンモニウム、水酸化テトラエチルアンモニウム、水酸化テトラプロピルアンモニウム、二硫化テトラメチルアンモニウム、二硫化テトラエチルアンモニウム、およびその任意の２つ以上の組合せを含むことができる。容易に入手でき安価であるので、水酸化カリウムおよび水酸化ナトリウムが好ましい。
【００１４】
塩基と粗生成物を、フェノール化合物の汚染を上記に開示する所望のレベルに低減するのに有効な任意の濃度で組み合わせることができる。一般に、塩基とフェノール化合物のモル比を約０．５：１〜約１０：１、好ましくは約１：１〜約３：１、または約１：１〜約２：１の範囲とすることができる。粗生成物と塩基の接触は、適切な任意の条件下で実施することができる。例えば、このような条件には、約０℃〜約２００℃、好ましくは約２０℃〜約５０℃の範囲の温度；約１ｋＰａ〜約３００ｋＰａ、好ましくは約１０ｋＰａ〜約１１０ｋＰａなど、この温度を収容することができる圧力；および約０．０１〜約１０，０００分など十分な時間が含まれ得る。
【００１５】
塩基とアミンの組合せは、多価アルコールの存在下で実施することもできる。多価アルコールの例には、トリメチレングリコール、トリエチレングリコール、グリセロール、エチレングリコール、ジ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、トリプロピレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、およびその２つ以上の組合せが含まれるが、これらに限定されない。塩基−アミンの組合せにおいて、多価アルコールは、全組合せ１ｋｇ当たり約１〜約１０，０００ｍｇの範囲に存在することができる。
【００１６】
その後、塩基で処理した粗生成物（または、生成物混合物）から例えば蒸留によって、所望のアミンを回収することができる。蒸留に適した装置は、篩板塔、バブルキャップ塔、または調整済みまたは堆積済みパッキングを充填した塔など、例えばカークオスマーの化学工業百科事典（Ｋｉｒｋ−Ｏｔｈｍｅｒ，  Ｅｎｃｙｃｌｏｐｅｄｉａ  ｏｆ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）、第３版、第７巻、１９７９年、８７０〜８８１頁、ジョンウィリーアンドサンズ（Ｊｏｈｎ  Ｗｉｌｅｙ  ＆  Ｓｏｎｓ）出版、ニューヨーク（Ｎｅｗ  Ｙｏｒｋ）に記載されている通常の任意の装置である。蒸留は、単独の塔、または２つ以上の塔など複数の塔で実施することができる。当業者に知られている任意の蒸留技法を使用することができる。適切な蒸留には、約１００〜約４００、好ましくは約１００〜約２５０℃の範囲の温度；約０．１ｋＰａ〜約２００ｋＰａ、好ましくは約５ｋＰａ〜約３０ｋＰａなど、この温度を収容することができる圧力；および約１〜約１５００分など十分な時間が含まれ得る。
【実施例】
【００１７】
（実施例１）
この実施例は、ＫＯＨを使用したアニリン中フェノールの還元を示す。
【００１８】
蒸留フラスコに、１２２ｐｐｍ（ｍｇ／ｋｇ）のフェノールを含有する市販のアニリン１００ｍＬ（米国テキサス州ボーモント（Ｂｅａｕｍｏｎｔ，  Ｔｅｘａｓ，  ＵＳＡ）のデュポン（ＤｕＰｏｎｔ）工業プラントからの最終製品）、および水６４．４ｍｇに溶解した水酸化カリウム（５３．５ｍｇ）を添加した。これを、短いビグルー塔を備えた蒸留ヘッドに接続した。受器にアニリンが７５ｍＬになるまで、減圧（４２ｍｍＨｇ（５．６ｋＰａ））蒸留を続けた。留出液のＧＣ分析によって、フェノール含有量は７．４ｐｐｍであることが明らかになった。蒸留フラスコ中に依然として存在する材料のフェノール含有量は、フラスコ中に残留するアニリン２５ｍＬに対して３２１ｐｐｍであった。
【００１９】
同様に、市販のアニリン１００ｍＬ、および水６６ｍｇ中の水酸化カリウム（５２ｍｇ）を、蒸留フラスコに添加した。これを４０ｍｍＨｇ（５．３３ｋＰａ）で真空蒸留し、７９．４ｇ、８．１ｇ、および８．４ｇの３つのカットを取り出した。３つのカットのフェノール含有量はそれぞれ、４ｐｐｍ、３ｐｐｍ、および＜１ｐｐｍ（検出せず）であった。蒸留残渣のフェノール含有量は、２３９１ｐｐｍであった。
【００２０】
（実施例２）
この実施例は、ＮａＯＨを使用したアニリン中フェノール含有量の低減を示す。
【００２１】
蒸留フラスコに、市販のアニリン（フェノール１２２ｐｐｍ）１００ｍＬ、および水９３ｍｇに溶解した水酸化ナトリウム（３５．７ｍｇ）を添加した。実施例１と同じ手順に従った。留出液（７５ｍＬ）は、フェノール含有量が１９ｐｐｍであった。蒸留の際に残留した材料のフェノール含有量は、３７４ｐｐｍであった。
【００２２】
（実施例３）
この実施例は、ＫＯＨ、および未精留の粗アニリンの使用を示す。
【００２３】
フェノール含有量が１０７ｐｐｍの、工業プラントから得られた未精留の粗アニリン試料を使用して一連の実験を実施して、フェノールを様々な使用量の水酸化カリウムで除去する効率を決定した。未精留のアニリンは、最終（精留用）蒸留塔で脱水は行ったものの脱タール（ｄｅｔａｒｅｄ）は行わなかった、プラントからの粗アニリンであった。
【００２４】
蒸留フラスコに、粗アニリン５０ｍＬ、および５０％水酸化カリウム水溶液３５μｌを添加した。蒸留は、５枚板のオルダーショウ（Ｏｌｄｅｒｓｈａｗ）塔、および真空蒸留ヘッドを使用して、圧力９０ｍｍＨｇ（１２ｋＰａ）で行った。アニリン留出液４８．９ｇを得て、蒸留を止めた。これは、フェノール含有量が２．７ｐｐｍであった。結果を以下の表に示す。
【００２５】
【表１】
2007508312.tif 000002
【００２６】
（実施例４）
この実施例は、多価アルコールの使用を示す。
【００２７】
蒸留フラスコに、粗アニリン５０ｍＬ、５０％水酸化カリウム４０μｌ、およびポリエチレングリコール（平均分子量約４００、「ＰＥＧ４００」、米国ウィスコンシン州ミルウォーキーのアルドリッチケミカル（Ａｌｄｒｉｃｈ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏｍｐａｎｙ，  Ｍｉｌｗａｕｋｅｅ，  Ｗｉｓｃｏｎｓｉｎ））１００μｌを添加した。得られた混合物を９０ｍｍで真空蒸留し、１．１ｐｐｍのフェノールを含有するアニリン留出液４６．６ｇを得た。
【００２８】
（実施例５）
この実施例は、ＫＯＨによるｏ−トルイジンの処理を示す。
【００２９】
水酸化カリウム水溶液（４５％；０．１０５５ｇ）、続いて４８９．１ｐｐｍのｏ−クレゾールを含有するｏ−トルイジン（ＯＴＯＬ）１２３．５ｇを三つ口丸底フラスコ（５００ｍＬ）に仕込んだ。ＯＴＯＬは、米国ミシシッピ州パスカグーラのファーストケミカル（Ｆｉｒｓｔ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏｒｐ．，  Ｐａｓｃａｇｏｕｌａ，  Ｍｉｓｓｉｓｓｉｐｐｉ）から市販されている商品であった。短いパスの蒸留ヘッドを塔頂に備えたアルドリッチ（Ａｌｄｒｉｃｈ）オルダーショウ塔（１０段）を、フラスコに取り付けた。フラスコ中の混合物を磁気式回転棒で撹拌し、その間、真空を徐々に９０ｍｍＨｇ（１２ｋＰａ）に下げた。加熱マントルを使用して、釜温度を上げて、ＯＴＯＬを蒸留した。典型的な蒸留条件は、釜温度１３０℃、オーバーヘッド温度１２５℃、真空度９０ｍｍＨｇ（１２ｋＰａ）であった。沸騰が遅くなり、オーバーヘッド温度が下がり始めると、蒸留を止めた。留出液（１０８．５ｇ）を収集し、ＧＣで分析して、ｏ−クレゾールは検出不可能であることがわかった。
【００３０】
別の実験では、１３３．３ｐｐｍのｏ−クレゾールを有する、貯蔵タンクから得られたプラント蒸留後のＯＴＯＬ試料を使用した。異なる量のｏ−クレゾールをこの試料に添加して、様々な濃度のｏ−クレゾールを有するＯＴＯＬを作製した。次いで、ＯＴＯＬをＫＯＨ水溶液（４５％）と様々なＫＯＨ／ｏ−クレゾールモル比で混合し、真空下、１０段のオルダーショウ塔で蒸留した。蒸留条件は、上記に開示するプラントからのＯＴＯＬ蒸留条件と同様であった。以下の表にまとめた結果（ＮＤは、検出不可能を表す）は、本発明の方法が、ＯＴＯＬ中のｏ−クレゾール含有量を実質的に低減したことを実証している。
【００３１】
【表２】
2007508312.tif 000003
【００３２】
（実施例６）
この実施例は、過剰のＫＯＨを安定化するための多価アルコールの使用を示している。
【００３３】
別の実験では、ｏ−クレゾールをＯＴＯＬに添加して、ｏ−クレゾール濃度を８．８％に上げた。約１．６当量のＫＯＨ（４５％）を仕込んだ。釜温度を真空下で上げて、水を抜き取り、次いでＯＴＯＬを８時間還流した。還流の終わりに、ＯＴＯＬ（仕込み量の２０％）を１０段の塔で蒸留した。オーバーヘッドの試料は、１０．１ｐｐｍのｏ−クレゾールを示した。ｏ−クレゾール酸カリウム濃度は、釜中、約１４％であった。白色塩（過剰のＫＯＨ）がフラスコ底を被覆したことがわかった。次いで、ポリ（エチレングリコール）を釜に添加した。ＰＥＧの仕込み量は、ＫＯＨ（４５％）の仕込み量と同じであった。１２０℃で２０分撹拌した後、塩はすべて溶液になった。
【国際調査報告】
2007508312.tif 000004
2007508312.tif 000005
2007508312.tif 000006