(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
３−アミノメチル−３，５，５−トリメチル−シクロヘキシルアミンを調製するための方法であって、
ａ）３−シアノ−３，５，５−トリメチル−シクロヘキサノンをＮＨ3と反応させることによって、３−シアノ−３，５，５−トリメチル−シクロヘキシルイミンを含有する生成物を得るステップと、
ｂ）水素、ＮＨ3および第１の水素化触媒の存在下、ステップａ）の生成物を塩基性化合物と混合することによって、３−アミノメチル−３，５，５−トリメチル−シクロヘキシルアミンおよび３−シアノ−３，５，５−トリメチル−シクロヘキシルアミンを含有する生成物を得るステップであって、第１の水素化触媒上の空間速度が、３−シアノ−３，５，５−トリメチル−シクロヘキサノン０．５〜１０ｇ／ｍｌ（触媒）／時であり、前記塩基性化合物が、アルカリ金属の酸化物、水酸化物もしくは炭酸塩、またはアルカリ土類金属の酸化物、水酸化物もしくは炭酸塩、または希土類金属の酸化物、水酸化物もしくは炭酸塩であるステップと、
ｃ）水素、ＮＨ3および第２の水素化触媒の存在下、ステップｂ）の生成物を酸性化合物と混合するステップであって、ステップｂ）の生成物中の前記３−シアノ−３，５，５−トリメチル−シクロヘキシルアミンが３−アミノメチル−３，５，５−トリメチル−シクロヘキシルアミンに変換され、酸性化合物が、Ｃ１〜Ｃ４０有機一酸、Ｃ１〜Ｃ４０有機二酸またはＣ１〜Ｃ４０有機ポリ酸であるステップと
を含む方法。
【請求項２】
ステップｂ）の生成物中の３−シアノ−３，５，５−トリメチル−シクロヘキシルアミンの含有量が５〜２０重量％である、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
ステップｂ）の生成物中の３−シアノ−３，５，５−トリメチル−シクロヘキシルアミンの含有量が１０〜１５重量％である、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
ステップｃ）の酸性化合物が、ギ酸、酢酸、メトキシ酢酸、プロピオン酸、カプロン酸、ラウリン酸、安息香酸、フタル酸、フェニル酢酸、２−エチルヘキサン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、またはスベリン酸である、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
［ステップｃ）の酸性化合物］対［ステップａ）の３−シアノ−３，５，５−トリメチル−シクロヘキサノン］の質量比が１：１００〜１：１０００である、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
ステップｃ）の酸性化合物が酸性化合物の溶液の形態であり、溶媒が水、アルコールまたはエーテルであり、前記溶液の濃度が０．１〜１０重量％である、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
溶媒がメタノールまたはエタノールであり、前記溶液の濃度が１〜５重量％である、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
ステップｂ）の塩基性化合物が、Ｌｉ2Ｏ、Ｎａ2Ｏ、Ｋ2Ｏ、Ｒｂ2Ｏ、Ｃｓ2Ｏ、ＬｉＯＨ、ＮａＯＨ、ＫＯＨ、ＲｂＯＨ、ＣｓＯＨ、Ｌｉ2ＣＯ3、Ｎａ2ＣＯ3、Ｋ2ＣＯ3、Ｒｂ2ＣＯ3、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯ、Ｍｇ（ＯＨ）2、Ｃａ（ＯＨ）2、Ｓｒ（ＯＨ）2、Ｂａ（ＯＨ）2、ＭｇＣＯ3、ＣａＣＯ3、ＳｒＣＯ3またはＢａＣＯ3である、請求項１から７までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
［ステップｂ）の塩基性化合物］対［ステップａ）の３−シアノ−３，５，５−トリメチル−シクロヘキサノン］の質量比が１：１００〜１：１０００である、請求項１から８までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項１０】
ステップｂ）の塩基性化合物が塩基性化合物の溶液の形態であり、溶媒が水、アルコールまたはエーテルであり、前記溶液の濃度が０．１〜１０重量％である、請求項１から９までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項１１】
溶媒がメタノールまたはエタノールであり、前記溶液の濃度が１〜５重量％である、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
ステップａ）が、温度２０〜１００℃および圧力０．５〜３０ＭＰａで行われ、ステップｂ）が、温度５０〜１３０℃および圧力１０〜３０ＭＰａで行われ、ステップｃ）が、温度５０〜１３０℃および圧力１０〜３０ＭＰａで行われる、請求項１から１１までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項１３】
ステップｃ）の触媒上の空間速度が、３−シアノ−３，５，５−トリメチル−シクロヘキサノン０．５〜２０ｇ／ｍｌ（触媒）／時である、請求項１から１２までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項１４】
酸性金属酸化物、無機イオン交換樹脂または有機イオン交換樹脂である触媒の存在下でステップａ）が行われ、前記触媒上の空間速度が３−シアノ−３，５，５−トリメチル−シクロヘキサノン０．５〜２０ｇ／ｍｌ（触媒）／時である、請求項１から１３までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項１５】
ステップｂ）の第１の水素化触媒およびステップｃ）の第２の水素化触媒が同じまたは異なり、第１の水素化触媒および第２の水素化触媒が、活性成分としてコバルトまたはニッケルを有する独立した水素化触媒である、請求項１から１４までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項１６】
［ステップａ）およびステップｂ）のＮＨ3］対［３−シアノ−３，５，５−トリメチル−シクロヘキサノン］のモル比が５：１〜２００：１であり、［ステップｂ）およびステップｃ）の水素］対［３−シアノ−３，５，５−トリメチル−シクロヘキサノン］のモル比が３：１〜１０００：１である、請求項１から１５までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項１７】
ステップａ）が水素の存在下で行われ、水素対３−シアノ−３，５，５−トリメチル−シクロヘキサノンのモル比が３：１〜１０００：１である、請求項１から１６までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項１８】
ステップｂ）およびステップｃ）が、水素化反応器内で行われる、請求項１から１７までのいずれか１項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、脂肪族アミンを調製するための方法に関する。具体的には、本発明は、３−シアノ−３，５，５−トリメチルシクロヘキサノンの水素化により３−アミノメチル−３，５，５−トリメチルシクロヘキシルアミンを調製するための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
３−アミノメチル−３，５，５−トリメチルシクロヘキシルアミン（すなわち、イソホロンジアミン、ＩＰＤＡと略記）は、３−イソシアナトメチレン−３，５，５−トリメチルシクロヘキシルイソシアネート（すなわち、イソホロンジイソシアネート、ＩＰＤＩと略記）またはポリアミドなどの物質を調製するための出発原料として使用され、さらにエポキシ樹脂用硬化剤としても使用される。３−アミノメチル−３，５，５−トリメチルシクロヘキシルアミンは、３−シアノ−３，５，５−トリメチルシクロヘキサノン（すなわち、イソホロンニトリル、ＩＰＮと略記）をアンモニアと反応させることによって、３−シアノ−３，５，５−トリメチルシクロヘキシルイミン（すなわち、イソホロンニトリルイミン、ＩＰＮＩと略記）を形成し、続いてアンモニアの存在下、触媒による方法により、ＩＰＮＩを水素と還元的アミノ化反応させることによって、工業的規模で調製する。上記反応プロセスは以下の通りである。
【化１】
0005818988.tif 000002
【０００３】
還元的アミノ化反応は、収率を改善するために複数のステップで行うことができる。欧州特許出願公開第０３９４９６８号は、多段階方式でＩＰＤＡを調製するための方法を開示しており、この方法では、ＩＰＮＩのイミノ基を選択的に水素化し、続いてより激しい反応条件下（より高い圧力および温度）でニトリル基を水素化する。欧州特許出願公開第０３９４９６８号における開示によると、これらの反応は、ＩＰＮＩと平衡状態にある３−シアノ−３，５，５−トリメチルシクロヘキサノンの還元により、３−シアノ−３，５，５−トリメチルシクロヘキサノールを形成する反応を還元するような方式で行われる。しかし、他の副生成物の部分、例えば環式化合物などは、実施例の中で３〜７％であった。
【０００４】
塩基性触媒（複数可）または塩基性化合物（複数可）の存在下で還元的アミノ化反応を行った場合、高収率を達成することができる。ドイツ出願公開第４０１０２２７号で開示されている方法では、塩基性触媒の存在下で還元的アミノ化反応を部分的に行うことによって高収率が得られる。
欧州特許出願公開第０６２３５８５号では、塩基性成分を有する触媒をドープすることで、還元的アミノ化においてより高い収率をもたらすことができることが開示されている。ドイツ出願公開第１９７４７９１３号は、イミンおよびニトリルを水素化することによってアミンを形成するための方法、特に第四級アンモニウム水酸化物を加えることによって収率を改善するＩＰＤＡの方法を開示している。
【０００５】
中国出願公開第１０１５６８５１６号は、水素化触媒の存在下で、３−シアノ−３，５，５−トリメチルシクロヘキシルイミンを含有する供給流を水素およびアンモニアと反応させることによってＩＰＤＡを調製するための方法であって、３−シアノ−３，５，５−トリメチルシクロヘキシルイミンの一部を反応させた後で、それに続く反応過程中に生成した反応混合物をアンモニア以外の塩基性化合物および／または塩基性触媒と接触させることによって、反応混合物の塩基性を増加させることを特徴とする方法を開示している。この方法は、反応生成物中のイソホロンジアミンの収率をある程度改善することができるが、３−シアノ−３，５，５−トリメチルシクロヘキシルイミン（すなわち、アミノニトリル、ＩＰＡＮと略記）の含有量も生成物中において比較的に高い。その１つの例は、イソホロンジアミンの収率が比較的高いこの反応生成物中に、比較的に高い含有量のアミノニトリルも存在することを示している（実施例４を参照されたい。イソホロンジアミンの収率は９８．４％であり、アミノニトリル含有量は０．４％である）。
【０００６】
アミノニトリルは、ＩＰＤＡを調製するための方法における中間体生成物であり、その沸点は２５５℃である。ＩＰＤＡのｃｉｓ異性体は沸点２５３℃を有し、ｔｒａｎｓ異性体の方は、沸点２５０℃を有する。これらの沸点が同様のため、慣用的な手段を使用してＩＰＤＡからアミノニトリルを分離するのは難しい。したがって、生成物の品質を良くするためには、アミノニトリルは、水素化による反応プロセスにおいてできるだけＩＰＤＡに変換すべきである。
現在、既存の、ＩＰＤＡの調製方法には以下の欠点が存在する：反応生成物中のアミノニトリル含有量をできるだけ低くするために、より長い滞留時間を可能にする水素化反応段階がしばしば必要となり、この結果、水素化によりアミノニトリルが完全にＩＰＤＡへと変換されるためには、水素化反応段階において多量の触媒（複数可）が必要となる。しかし、多量の水素化触媒（複数可）の使用は、触媒コストの増加と共に、反応器の容量の拡大および反応装置への投資の増加を意味する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、３−アミノメチル−３，５，５−トリメチルシクロヘキシルアミンを調製するための方法を提供することである。反応収率において損失が生じない場合、本方法は、生成物中のアミノニトリル含有量が低く、したがって反応の滞留時間を効果的に短縮し、水素化反応段階における触媒消費量を大いに削減し、これによって従来の技術において存在する欠点を克服することを確実にする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明の技術的解決策が以下の通り提供される。
３−アミノメチル−３，５，５−トリメチル−シクロヘキシルアミンを調製するための方法は、
ａ）３−シアノ−３，５，５−トリメチル−シクロヘキサノンをＮＨ3と反応させることによって、３−シアノ−３，５，５−トリメチル−シクロヘキシルイミンを含有する生成物を得るステップと、
ｂ）水素、ＮＨ3および第１の水素化触媒の存在下でステップａ）の生成物を塩基性化合物と混合することによって、３−アミノメチル−３，５，５−トリメチル−シクロヘキシルアミンおよび３−シアノ−３，５，５−トリメチル−シクロヘキシルアミンを含有する生成物を得るステップであり、第１の水素化触媒上の空間速度が０．５〜１０ｇの３−シアノ−３，５，５−トリメチル−シクロヘキサノン／ｍｌ（触媒）／時、好ましくは１〜５ｇの３−シアノ−３，５，５−トリメチル−シクロヘキサノン／ｍｌ（触媒）／時、より好ましくは１．５〜２ｇの３−シアノ−３，５，５−トリメチル−シクロヘキサノン／ｍｌ（触媒）／時であるステップと、
ｃ）水素、ＮＨ3および第２の水素化触媒の存在下でステップｂ）の生成物を酸性化合物と混合するステップであり、ステップｂ）の生成物中の３−シアノ−３，５，５−トリメチル−シクロヘキシルアミンが３−アミノメチル−３，５，５−トリメチル−シクロヘキシルアミンに変換されるステップと
を含む。
【０００９】
本発明による方法では、ステップａ）は、２０〜１００℃の温度および０．５〜３０ＭＰａの圧力、好ましくは２０〜７０℃の温度および１０〜３０ＭＰａの圧力、より好ましくは４０〜６０℃の温度および１０〜３０ＭＰａの圧力で行われる。
本発明の方法によると、触媒は、ステップａ）のＮＨ3と３−シアノ−３，５，５−トリメチル−シクロヘキサノンとのイミド化反応中に使用してもよいし、しなくてもよい。触媒がステップａ）で使用される場合、触媒は、酸性金属酸化物、無機イオン交換樹脂または有機イオン交換樹脂、例えばアルミナ、チタニア、ジルコニア、シリカ、ゼオライトなどとすることができる。触媒上の空間速度は、０．５〜２０ｇのＩＰＮ／ｍｌ（触媒）／時、好ましくは１〜１０ｇのＩＰＮ／ｍｌ（触媒）／時、より好ましくは２〜６ｇのＩＰＮ／ｍｌ（触媒）／時である。
【００１０】
ステップａ）において、ＮＨ3対と３−シアノ−３，５，５−トリメチル−シクロヘキサノンのモル比は、５：１〜２００：１、好ましくは１０：１〜１００：１、より好ましくは２０：１〜８０：１である。
本発明の方法によると、ステップａ）のイミド化反応は、水素雰囲気下または水素なしで行ってもよい。好ましくは、ステップａ）のイミド化反応は、水素雰囲気下で行われ、水素対ＩＰＮのモル比は、３：１〜１０００：１、好ましくは４：１〜５００：１、より好ましくは１０：１〜５００：１、さらに好ましくは１５：１〜３００：１、および特に好ましくは２０：１〜１００：１である。
本発明の方法によると、ＩＰＮのイミド化反応は、アルコールまたはエーテルなどの溶媒の存在下で行うことができる。溶媒の例として、エタノール、ブタノールまたはテトラヒドロフランが挙げられる。好ましくは、ＩＰＮのイミド化反応は、溶媒の不在下で行われる。
【００１１】
本発明の方法によると、ＩＰＮのイミド化反応は、好ましくは持続的方式で行われる。通常、ＩＰＮのイミド化反応は、好ましくは管状反応器である圧力容器内で行われる。管状反応器は、イミド化反応の触媒の形成に対して有用な固定床の形態で存在してもよい。好ましくは、ＩＰＮおよびＮＨ3の供給流は反応器の底部へと入り、物質は反応器上部から放出される。イミド化反応の物質は一般的にＩＰＮＩ、アンモニアおよび未反応のＩＰＮを含有する。ＩＰＮのＩＰＮＩへの変換率は、通常８０％以上、さらに９０％以上まで、最大９５％以上までである。
本発明の方法によると、ステップｂ）の生成物は、ＩＰＤＡとアミノニトリルとを主に含む。好ましくは、ステップｂ）の生成物において、アミノニトリルの含有量は５〜２０重量％、好ましくは１０〜１５重量％である。
【００１２】
ステップｂ）において適切な塩基性化合物として、アルカリ金属化合物、例えば、アルカリ金属の酸化物、水酸化物もしくは炭酸塩、またはアルカリ土類金属の酸化物、水酸化物もしくは炭酸塩、または希土類金属の酸化物、水酸化物もしくは炭酸塩などが挙げられるが、アルカリ金属の酸化物、水酸化物もしくは炭酸塩、またはアルカリ土類金属の酸化物、水酸化物もしくは炭酸塩が好ましい。より好ましくは、塩基性化合物は、Ｌｉ2Ｏ、Ｎａ2Ｏ、Ｋ2Ｏ、Ｒｂ2Ｏ、Ｃｓ2Ｏ、ＬｉＯＨ、ＮａＯＨ、ＫＯＨ、ＲｂＯＨ、ＣｓＯＨ、Ｌｉ2ＣＯ3、Ｎａ2ＣＯ3、Ｋ2ＣＯ3、Ｒｂ2ＣＯ3、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯ、Ｍｇ（ＯＨ）2、Ｃａ（ＯＨ）2、Ｓｒ（ＯＨ）2、Ｂａ（ＯＨ）2、ＭｇＣＯ3、ＣａＣＯ3、ＳｒＣＯ3またはＢａＣＯ3であってよく、最も好ましいものはＬｉＯＨ、ＮａＯＨまたはＫＯＨであってよい。
【００１３】
本発明の方法によると、ステップａ）のイミド化反応の生成物を塩基性化合物と混合し、続いてステップｂ）を実行した、次いで生成した混合物を水素化反応器内に導入する。［ステップｂ）の塩基性化合物］対［ステップａ）の３−シアノ−３，５，５−トリメチル−シクロヘキサノン］の質量比は、１：１００〜１：１０００である。好ましくは、塩基性化合物は、溶液の形態で使用され、この溶媒は水、アルコールまたはエーテルなどとすることができる。好ましくは、塩基性化合物は、塩基性化合物のアルコール溶液の形態で、より好ましくは塩基性化合物のメタノールまたはエタノール溶液の形態で使用される。溶液の濃度は、０．１〜１０重量％、好ましくは１〜５重量％である。
ステップｂ）は、５０〜１３０℃の温度および１０〜３０ＭＰａの圧力、好ましくは６０〜１００℃の温度および１５〜２０ＭＰａの圧力で行われる。ＮＨ3対ＩＰＮのモル比は、５：１〜２００：１、好ましくは１０：１〜１００：１、より好ましくは２０：１〜８０：１である。さらに、水素対ＩＰＮのモル比は、３：１〜１０００：１、好ましくは４：１〜５００：１、より好ましくは１０：１〜５００：１、またより好ましくは１５：１〜３００：１、特に好ましくは２０：１〜１００：１である。水素は、イミド化反応後、ただし水素化反応以前にＩＰＮＩ物質と混合することができ、または水素は開始時にＩＰＮおよびＮＨ3と混合することができる。
【００１４】
本発明による方法において、ステップｃ）の適切な酸性化合物は有機酸である。好ましくは、有機酸はＣ１〜Ｃ４０有機一酸、Ｃ１〜Ｃ４０有機二酸またはＣ１〜Ｃ４０有機ポリ酸とすることができる。より好ましくは、有機酸はＣ１〜Ｃ１６有機一酸、Ｃ１〜Ｃ１６有機二酸またはＣ１〜Ｃ１６有機ポリ酸とすることができる。またより好ましくは、有機酸は、ギ酸、酢酸、メトキシ酢酸、プロピオン酸、カプロン酸、ラウリン酸、安息香酸、フタル酸、フェニル酢酸、２−エチルヘキサン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、またはスベリン酸；特に好ましくはギ酸または酢酸とすることができる。
本発明による方法において、［ステップｃ）の酸性化合物］対［ステップａ）の３−シアノ−３，５，５−トリメチル−シクロヘキサノン］の質量比は、１：１００〜１：１０００である。酸性化合物は、好ましくは溶液の形態で使用され、溶媒は水、アルコールまたはエーテルなどとすることができる。アルコール溶液中の酸性化合物が好ましい。より好ましくは、メタノールまたはエタノール溶液中の酸性化合物がむしろ好ましい。溶液の濃度は、０．１〜１０重量％、好ましくは１〜５重量％である。
【００１５】
ステップｃ）は、５０〜１３０℃の温度および１０〜３０ＭＰａの圧力、好ましくは１００〜１３０℃の温度および１５〜２０ＭＰａの圧力で行われる。触媒上の空間速度は、０．５〜２０ｇのＩＰＮ／ｍｌ（触媒）／時、好ましくは０．５〜１５ｇのＩＰＮ／ｍｌ（触媒）／時、より好ましくは５〜１５ｇのＩＰＮ／ｍｌ（触媒）／時である。［ステップｃ）の水素］対［ステップａ）の３−シアノ−３，５，５−トリメチル−シクロヘキサノン］のモル比は、３：１〜１０００：１、好ましくは４：１〜５００：１、より好ましくは１０：１〜５００：１、またより好ましくは１５：１〜３００：１、特に好ましくは２０：１〜１００：１である。
【００１６】
ステップｂ）の第１の水素化触媒およびステップｃ）の第２の水素化触媒は、同じでも異なってもよい。水素化反応において使用される触媒は、活性成分としてコバルトまたはニッケルを有する水素化触媒、例えば担持コバルト／ニッケル触媒または骨格コバルト／ニッケル触媒、好ましくは担持／骨格コバルト触媒、より好ましくはラネーコバルトである。
【００１７】
本発明の方法によると、ステップｂ）およびステップｃ）の水素化反応は、両方とも圧力容器内で持続的に行われ、この圧力容器は、例えば、水素化反応器、好ましくは管状反応器、より好ましくはトリクルベッド反応器とすることができる。水素化反応器は、サーモスタット反応器または温度可変反応器であってよく、これは例えば、断熱性反応器とすることができる。
３−シアノ−３，５，５−トリメチル−シクロヘキシルアミン（すなわち、アミノニトリル）は、３−シアノ−３，５，５−トリメチル−シクロヘキシルイミンの部分的水素化の生成物である。アミノニトリルの沸点はＩＰＤＡの沸点と同様であるため、蒸留などの手段でＩＰＤＡからアミノニトリルを分離するのは難しい。ＩＰＤＡの純度を改善するため、反応プロセス中に水素化によりアミノニトリルをＩＰＤＡにできるだけ変換することが必要である。通常、精製されたＩＰＤＡ中において示される不純物としてのアミノニトリルの量は、０．１５重量％未満またはさらにより低い必要がある。
【００１８】
研究において、添加剤の導入、特に塩基性化合物の導入が、前の段階における水素化反応速度を改善するため、特にイミン基の水素化速度を大いに改善するために多大な助けとなり得ることが見出された。しかし、発明者らは、圧倒的大多数のアミノニトリルがＩＰＤＡに変換された後、例えば８０〜９０％のアミノニトリルが水素化によりＩＰＤＡに変換された後、塩基性化合物添加剤の存在が、残りのアミノニトリルのＩＰＤＡへの水素化変換にとって不利になることをさらに見出した。さらに、塩基性化合物添加剤の濃度がより高いほど、残りのアミノニトリルをＩＰＤＡへと水素化変換するためにより長い滞留時間が必要とされる。
これらの研究において本発明の発明者らは、残りのアミノニトリルのＩＰＤＡへの水素化変換の速度は、反応生成物が５％〜２０％のアミノニトリルを含有する場合、反応混合物に酸性化合物を添加することによって促進することができ、これによって、触媒量が削減され、アミノニトリルの水素化反応に必要とされる滞留時間が大いに短縮されることを驚くべきことに見出した。さらに、反応生成物中のアミノニトリルの含有量は、０〜０．１５重量％しかなく、通常０．１重量％未満、またはさらに０．０５重量％未満である。水素化触媒の使用量は、既存の方法における水素化触媒の使用量の３０〜５０重量％に相当する量まで削減することができ、これによって、水素化反応器の大きさ、反応装置の投資および生産コストが削減される。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の方法の１つの実施形態による概略図である。
【図２】本発明の方法の別の実施形態による概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明のさらなる例示を以下の実施例を介して行うが、本発明はこれらによって限定されるものではない。
本発明において、３−シアノ−３，５，５−トリメチル−シクロヘキシルイミン、３−アミノメチル−３，５，５−トリメチル−シクロヘキシルアミンおよびアミノニトリルの定量的分析がガスクロマトグラフィーにより実施され、クロマトグラフィーの分析条件は以下の通りである。
カラム：Ａｇｉｌｅｎｔ  ＨＰ−５（大きさ：３０ｍ×０．３２ｍｍ×０．２５ｍｍ）
入り口温度：２８０℃
スプリット比：３０：１
カラム流速：１．５ｍｌ／分
カラム温度：１００℃、０．５分；
１５℃／分の速度で２６０℃まで増加させ、これを８分間維持する
検出器温度：２８０℃、Ｈ2流速：３５ｍｌ／分
気流速度：３５０ｍｌ／分
【００２１】
本発明の方法の１つの実施形態を図１に示す。触媒の存在下、ＩＰＮおよびＮＨ3をイミド化反応器１に送り込む。次いで塩基性化合物を水素と一緒に反応物質に導入し、続いて反応物質を第１段階の水素化反応器２に導入する。ＮＨ3および水素ならびに水素化触媒の存在下、反応物質を反応させる。続いて、酸性化合物を反応物質に加え、続いて反応物質を第２段階の水素化反応器３に導入し、ＮＨ3および水素ならびに水素化触媒の存在下、反応物質を反応させることによって、最終生成物、すなわちＩＰＤＡを得る。
【００２２】
図２は、以下の実施例および比較例の特定の技術的プロセスを例示している。図２において、記号Ｒ１は、内部高さ７５ｍｍおよび直径２０ｍｍの管状反応器であるイミド化反応器を表し；記号Ｒ２は、内部高さ１５０ｍｍおよび直径２０ｍｍのトリクルベッド反応器である第１段階の水素化反応器を表し；記号Ｒ３−０、Ｒ３−１、Ｒ３−２、Ｒ３−３、およびＲ３−４は、トリクルベッド反応器を用いた異なる容積を有する第２段階の水素化反応器をそれぞれ表す。具体的には、反応器Ｒ３−０は、内部高さ４５０ｍｍおよび直径２０ｍｍを有し、反応器Ｒ３−１は、内部高さ１５０ｍｍおよび直径２０ｍｍを有し、反応器Ｒ３−２は、内部高さ１２０ｍｍおよび直径２０ｍｍを有し、反応器Ｒ３−３は、内部高さ６０ｍｍおよび直径２０ｍｍを有し、ならびに反応器Ｒ３−４は、内部高さ３７．５ｍｍおよび直径２０ｍｍを有する。試験を行う場合、反応器Ｒ３−０、Ｒ３−１、Ｒ３−２、Ｒ３−３およびＲ３−４のうちの１台のみを第２段階の水素化反応器として使用する。
反応器Ｒ１は、直径０．５ｍｍを有する、２３ｍｌのγ−Ａｌ2Ｏ3球で満たす。反応器Ｒ２、Ｒ３−０、Ｒ３−１、Ｒ３−２、Ｒ３−３およびＲ３−４は、４７ｍｌ、１４１ｍｌ、４７ｍｌ、３７ｍｌ、１８ｍｌ、１１ｍｌの１６〜３０メッシュの大規模な固定床ラネーコバルト触媒でそれぞれ満たす。
【００２３】
（比較例１）
図２に示されている図を参照した場合、反応器Ｒ１内の温度は４０℃に制御し、反応器Ｒ２内の温度は６０℃に制御し、反応器Ｒ３−０内の温度は１３０℃に制御した。反応器Ｒ１、Ｒ２、およびＲ３−０内の圧力はすべて１５ＭＰａに制御した。ＩＰＮの充填速度は８０ｇ／時間であった。ＮＨ3の充填速度は１６８ｇ／時間であった。水素の流速は１１００ＮＬ／時間であった。反応物質を反応器Ｒ２に導入し、続いて質量濃度５％ＮａＯＨのメタノール溶液を、１６ｇ／時間の充填速度で反応器Ｒ２に加えた。各反応器内の各触媒上の空間速度は以下の通りであった。
【表１】
0005818988.tif 000003
【００２４】
装置を１００時間作動した後、試料を反応器Ｒ１の出口から回収し、ガスクロマトグラフィーで分析すると、３−シアノ−３，５，５−トリメチル−シクロヘキシルイミンの含有量は９５％であった。別の試料を反応器Ｒ２の出口から回収し、ガスクロマトグラフィーで分析すると、ＩＰＤＡの含有量は８０％であり、アミノニトリルの含有量は１５％であった。さらなる別の試料を反応器Ｒ３−０の出口から回収し、ガスクロマトグラフィーを分析すると、ＩＰＤＡの含有量は９７．９％であり、アミノニトリルの含有量は０．１４％であった。
【実施例】
【００２５】
（実施例１）
図２に示されている図を参照した場合、反応器Ｒ１内の温度は４０℃に制御し、反応器Ｒ２内の温度は６０℃に制御し、反応器Ｒ３−０内の温度は１３０℃に制御した。反応器Ｒ１、Ｒ２、およびＲ３−０内の圧力はすべて１５ＭＰａに制御した。ＩＰＮの充填速度は８０ｇ／時間であった。ＮＨ3の充填速度は１６８ｇ／時間であった。水素の流速は１１００ＳＴＡＮ  Ｌ／時間であった。反応物質を反応器Ｒ２に導入し、続いて質量濃度５％のＮａＯＨのメタノール溶液を、充填速度１６ｇ／時間で反応器Ｒ２に加えた。各反応器内の各触媒上の空間速度は以下の通りであった。
【表２】
0005818988.tif 000004
【００２６】
装置を１００時間作動した後、質量濃度５％のギ酸のメタノール溶液を充填速度１６ｇ／時間で反応混合物に加え、続いて反応混合物を反応器Ｒ３−０に導入した。装置を２００時間作動した後、試料を反応器Ｒ１の出口から回収すると、３−シアノ−３，５，５−トリメチル−シクロヘキシルイミンの含有量は９５％であった。別の試料を反応器Ｒ２の出口から回収し、ガスクロマトグラフィーで分析すると、ＩＰＤＡの含有量は８０％であり、アミノニトリルの含有量は１５％であった。さらなる別の試料を反応器Ｒ３−０の出口から回収し、ガスクロマトグラフィーで分析すると、ＩＰＤＡの含有量は、９８．５％であり、アミノニトリルの含有量は０．０１％であった。
実施例１と比較例１との比較から、部分的に水素化したイミン含有反応物流への酸性化合物の添加により、生成物中のアミノニトリル含有量を効果的に削減することができると考えることができる。
【００２７】
（実施例２）
図２に示されている図を参照した場合、反応器Ｒ１内の温度は４０℃に制御し、反応器Ｒ２内の温度は６０℃に制御し、反応器Ｒ３−０、Ｒ３−１、Ｒ３−２、Ｒ３−３およびＲ３−４のそれぞれの中の温度は１３０℃に制御した。反応器Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３−０、Ｒ３−１、Ｒ３−２、Ｒ３−３およびＲ３−４のそれぞれの中の圧力はすべて１５ＭＰａに制御した。ＩＰＮの充填速度は８０ｇ／時間であった。ＮＨ3の充填速度は１６８ｇ／時間であった。水素の流速は１１００ＳＴＡＮ  Ｌ／時間であった。質量濃度５％のＮａＯＨのメタノール溶液を充填速度１６ｇ／時間で反応混合物に加え、続いて反応混合物を反応器Ｒ２に導入した。質量濃度５％のギ酸のメタノール溶液を充填速度１６ｇ／時間で反応混合物に加え、続いて反応混合物を第２段階の水素化反応器に導入した。各反応器内の各触媒上の空間速度は以下の通りであった。
【表３】
0005818988.tif 000005
【００２８】
試験装置を３００時間、４００時間、５００時間、および６００時間作動した場合、第１段階の水素化反応の生成物をそれぞれ反応器Ｒ３−１、Ｒ３−２、Ｒ３−３およびＲ３−４に切り替えた。５０時間切り替えた後、試料を反応器Ｒ３−１、Ｒ３−２、Ｒ３−３およびＲ３−４のそれぞれの出口からそれぞれ回収し、ガスクロマトグラフィーで分析することによって、ＩＰＤＡおよびアミノニトリルの含有量を求めた。結果は以下の表に示されている通りである。
【表４】
0005818988.tif 000006
【００２９】
実施例２と比較例１との比較から、部分的に水素化した生成物への酸性化合物の添加により、第２段階の水素化反応に必要な触媒量を、酸性化合物が部分的に水素化した生成物に加えられなかった場合に必要な触媒量の１／１２に削減することができると考えられるが、ただし、実施例２および比較例１の最終生成物中のアミノニトリルの含有量は同じものとする。
【００３０】
（実施例３）
反応器Ｒ１内の温度を６０℃に制御し、反応器Ｒ２内の温度を１００℃に制御し、反応器Ｒ３−０内の温度を１００℃に制御した。反応器Ｒ１、Ｒ２、およびＲ３−０内の圧力はすべて２０ＭＰａに制御した。ＩＰＮの充填速度は８０ｇ／時間であった。ＮＨ3の充填速度は６５０ｇ／時間であった。水素の流速は２２０ＳＴＡＮ  Ｌ／時間であった。質量濃度１％のＬｉＯＨのジメチルエーテル溶液を充填速度８ｇ／時間で反応混合物に加え、続いて反応混合物を反応器Ｒ２に導入した。質量濃度１％のフタル酸の水溶液を充填速度８ｇ／時間で反応混合物に加え、続いて反応混合物を反応器Ｒ３−０に導入した。
【００３１】
装置を１００時間作動した後、試料を反応器Ｒ１の出口から回収し、ガスクロマトグラフィーで分析すると、３−シアノ−３，５，５−トリメチル−シクロヘキシルイミンの含有量は９４％であった。別の試料を反応器Ｒ２の出口から回収し、ガスクロマトグラフィーで分析すると、ＩＰＤＡの含有量は８１％であり、アミノニトリルの含有量は１４．５％であった。
【００３２】
試験を開始した時点では、反応器Ｒ３−０を第２段階の水素化反応器として使用した。反応を２００時間、３００時間、４００時間、および５００時間実施した後、反応器Ｒ３−１、Ｒ３−２、Ｒ３−３およびＲ３−４を第２段階の水素化反応器としてそれぞれ切り替えた。
【００３３】
各反応器内の各触媒上の空間速度は以下の通りであった。
【表５】
0005818988.tif 000007
【００３４】
反応器Ｒ３−０を５０時間作動した後、ならびに５０時間の切替えが終了した後、相当する反応器の出口から試料を回収し、そのＩＰＤＡおよびアミノニトリル含有量を分析した。結果は以下の表に示されている通りである。
【表６】
0005818988.tif 000008
【００３５】
（実施例４）
反応器Ｒ１内の温度を５０℃に制御し、反応器Ｒ２内の温度を８０℃に制御し、反応器Ｒ３−０内の温度を１１５℃に制御した。反応器Ｒ１、Ｒ２、およびＲ３−０内の圧力をすべて１８ＭＰａに制御した。ＩＰＮの充填速度は８０ｇ／時間であった。ＮＨ3の充填速度は３４４ｇ／時間であった。水素の流速は５５０ＳＴＡＮ  Ｌ／時間であった。質量濃度２．５％のＫ2ＣＯ3の水溶液を、充填速度１６ｇ／時間で反応混合物に加え、続いて反応混合物を反応器Ｒ２に導入した。質量濃度２．５％のラウリン酸のＴＨＦ溶液を、充填速度１６ｇ／時間で反応混合物に加え、続いて反応混合物を反応器Ｒ３−０に導入した。
【００３６】
装置を１００時間作動した後、試料を反応器Ｒ１の出口から回収し、ガスクロマトグラフィーで分析すると、３−シアノ−３，５，５−トリメチル−シクロヘキシルイミンの含有量は９６％であった。別の試料を反応器Ｒ２の出口から回収し、ガスクロマトグラフィーで分析すると、ＩＰＤＡの含有量は８２．５％であり、アミノニトリルの含有量は１３．５％であった。
試験を開始した時点では、反応器Ｒ３−０を第２段階の水素化反応器として使用した。反応を２００時間、３００時間、４００時間、および５００時間実施した後、反応器Ｒ３−１、Ｒ３−２、Ｒ３−３およびＲ３−４を第２段階の水素化反応器としてそれぞれ切り替えた。
【００３７】
各反応器内の各触媒上の空間速度は以下の通りであった。
【表７】
0005818988.tif 000009
【００３８】
反応器Ｒ３−０を５０時間作動した後、ならびに５０時間の切替えが終了した後、試料を相当する反応器の出口から回収し、そのＩＰＤＡおよびアミノニトリルの含有量を分析した。結果は以下の表に示されている通りである。
【表８】
0005818988.tif 000010
【００３９】
（実施例５）
反応器Ｒ１内の温度を８０℃に制御し、反応器Ｒ２内の温度を１１０℃に制御し、反応器Ｒ３−０内の温度を１２０℃に制御した。反応器Ｒ１、Ｒ２、およびＲ３−０内の圧力をすべて２０ＭＰａに制御した。ＩＰＮの充填速度は１６０ｇ／時間であった。ＮＨ3の充填速度は３４４ｇ／時間であった。水素の流速は１０００ＳＴＡＮ  Ｌ／時間であった。質量濃度４％のＬｉＯＨのエタノール溶液を、充填速度１６ｇ／時間で反応混合物に加え、続いて反応混合物を反応器Ｒ２に導入した。質量濃度２．５％の酢酸のエタノール溶液を、充填速度８ｇ／時間で反応混合物に加え、続いて反応混合物を反応器Ｒ３−０に導入した。
【００４０】
装置を１００時間作動した後、試料を反応器Ｒ１の出口から回収し、ガスクロマトグラフィーで分析すると、３−シアノ−３，５，５−トリメチル−シクロヘキシルイミンの含有量は９３％であった。別の試料を反応器Ｒ２の出口から回収し、ガスクロマトグラフィーで分析すると、ＩＰＤＡの含有量は７９．５％であり、アミノニトリルの含有量は１９．５％であった。
【００４１】
試験を開始した時点で、反応器Ｒ３−０を第２段階の水素化反応器として使用した。反応を２００時間、３００時間、４００時間、および５００時間実施した後、反応器Ｒ３−１、Ｒ３−２、Ｒ３−３およびＲ３−４を第２段階の水素化反応器としてそれぞれ切り替えた。
【００４２】
各反応器内の各触媒上の空間速度は以下の通りであった。
【表９】
0005818988.tif 000011
【００４３】
反応器Ｒ３−０を５０時間作動した後、ならびに切替えの５０時間が終了した後、試料を相当する反応器の出口から回収し、そのＩＰＤＡおよびアミノニトリルの含有量を分析した。結果は以下の表に示されている通りである。
【表１０】
0005818988.tif 000012
【図１】
0005818988.tif 000013
【図２】
0005818988.tif 000014