DE1229099B - Verfahren zur Herstellung von aliphatischen tertiaeren Methylaminen - Google Patents
Verfahren zur Herstellung von aliphatischen tertiaeren MethylaminenInfo
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Description
BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND
DEUTSCHES
PATENTAMT
AUSLEGESCHRIFT
Int. α.:
C07c
Deutsche Kl.: 12 q - 5
Nummer: 1229 099
Aktenzeichen: A 32018IV b/12 q
Anmeldetag: 11. Mai 1959
Auslegetag: 24. November 1966
Es sind viele Verfahren zur Herstellung tertiärer aliphatischer Methylamine bekannt, deren bemerkenswerteste
vielleicht die Umsetzungen zwischen langkettigen aliphatischen Alkoholen oder Halogeniden
mit Methylaminen sind. Der Hauptnachteil dieser Verfahren ist der hohe Preis des Ausgangsalkohols
oder -halogenids. Gegenstücke zu diesen Verfahren sind die Umsetzungen zwischen langkettigen primären
und sekundären Aminen und Methanol oder einem Methylhalogenid. Bei Verwendung von Methanol
wirken sich die langen Reaktionszeiten und die niedrigen Ausbeuten nachteilig aus. Im Fall der
Methylhalogenide war es unmöglich, die Bildung von unerwünschten Nebenprodukten zurückzudämmen,
hauptsächlich die Bildung von quartären Ammonium-Verbindungen. Ein weiteres Verfahren, das in der
USA.-Patentschrift 2 366 534 beschrieben ist, besteht in der Reaktion zwischen langkettigen primären und
sekundären Aminen und Formaldehyd und Ameisensäure unter Verwendung eines Lösungsmittels, wie
Methanol, zur Hintanhaltung der Schaumbildung. Obwohl dieses Verfahren immer noch in der Praxis
angewendet wird, wird es wegen des notwendigen großen Überschusses an Ameisensäure und der Notwendigkeit,
das Antischaummittel zu regenerieren, für nicht technisch annehmbar gehalten.
Das Verfahren nach der USA.-Patentschrift 2 373 705 zur Herstellung von sekundären und
tertiären Aminen ist bisher offenbar noch nicht zur Herstellung von langkettigen tertiären aliphatischen
Methylaminen herangezogen worden. Dieses Verfahren besteht in der Umsetzung von Wasserstoff
und einem aliphatischen Aldehyd mit einem Aminierungsmittel, wie Ammoniak und Aminen, die ein
unsubstituiertes Wasserstoffatom aufweisen, wobei der Aldehyd nach und nach zu dem Aminierungsmittel
gegeben wird, das einen Hydrierungskatalysator enthält, und das Ganze in flüssiger Phase unter
Wasserstoffdruck gehalten wird. Obwohl das Verfahren als mögliches Herstellungsverfahren für tertiäre
aliphatische Methylamine vielversprechend erschien, waren die Resultate, die mit Formaldehyd und langkettigen
primären und sekundären Aminen erzielt wurden, im Hinblick auf die schlechten Ausbeuten
und die Herstellung von unerwünschten Nebenprodukten unbefriedigend.
Die Herstellung von N-substituierten Polyaminen, wobei die Substituenten entweder Phenylreste oder
kurzkettige aliphatische Reste sind, aus Monocarbonylverbindungen in Gegenwart von Polyaminen,
die mindestens zwei primäre Aminogruppen enthalten, und einem Hydrierungskatalysator wurde
Verfahren zur Herstellung von
aliphatischen tertiären Methylaminen
aliphatischen tertiären Methylaminen
Anmelder:
Armour and Company,
Chicago, JU. (V. St. A.)
Vertreter:
Dr.-Ing. J. Schmidt, Patentanwalt,
München 2, Hermann-Sack-Str. 2
Als Erfinder benannt:
Sydney Harold Shapiro,
Frank Pilch, Chicago, JU. (V. St. A.)
Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 16. Mai 1958 (735 699)
schon in Gegenwart von 25 %iger alkoholischer Salzsäure
durchgeführt (deutsche Patentschrift 882 092).
Die Herstellung sekundärer und tertiärer Amine aus substituierten "und nicht substituierten organischen
Stickstoffverbindungen bzw. aus sekundären Aminen und einem Aldehyd oder Keton mit oder
ohne aktivierende Zusätze wurde auch schon in einem sauren oder alkalischen Medium durchgeführt
(USA.-Patentschrift 2 414 031).
Sofern bei diesen bekannten Verfahren die Umsetzung in saurem Medium vorgenommen wird, sind
relativ große Mengen an alkoholischer Säure, sowohl Salz- als auch Essigsäure, erforderlich. Die Herstellung
tertiärer Methylamine mit mindestens einer langen aliphatischen Alkylkette ist in den vorgenannten
beiden Patentschriften nicht beschrieben. Beim Arbeiten in einem sauren Medium nach den bekannten
Verfahren werden aber zunächst die Salze der gewonnenen Amine erhalten, aus denen in einem weiteren
Arbeitsschritt die freien Amine abgetrennt werden müssen.
Die Umsetzung in einem alkalischen Medium, z. B. in Gegenwart von Natriumhydroxyd, wird in der
USA.-Patentschrift 2 414 031 als für die Reaktion hinderlich angesehen.
Nach dem Verfahren der Erfindung werden in einer Stufe die tertiären aliphatischen Methylamine
mit mindestens einem aus 8 bis 22 Kohlenstoffatomen
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bestehenden Alkylrest durch Umsetzung von Formaldehyd mit einem oder mehreren Aminen der allgemeinen
Formeln
RNH21(R)2NH
oder
oder
worin R einen Alkylrest mit 8 bis 22 Kohlenstoffatomen bedeutet, wobei der Formaldehyd nach und
nach in das flüssige, unter Wasserstoffdruck gehaltene und den Hydrierungskatalysator enthaltende Amin
gegeben wird, in hohen Ausbeuten dadurch erhalten, daß die Umsetzung im alkalischen Medium unter
Zusatz von etwa 0,5 bis 1 Gewichtsprozent, bezogen auf die Aminmenge, kurzkettiger einbasischer aliphatischer
Carbonsäuren oder Hydroxycarbonsäuren oder zweibasischer aliphatischer Carbonsäuren oder
aromatischer Carbonsäuren, bei etwa 50 bis 175° C durchgeführt wird. Es wurde gefunden, daß diese geringe
Säuremenge die Reaktion in fast theoretischem Ausmaß in der Richtung beeinflußt, daß nur die zu erwartenden
Methylamine entstehen und die Bildung von unerwünschten Nebenprodukten verhindert wird.
Gleichzeitig wird diese durch die geringe Säuremenge gelenkte Reaktion in dem Temperaturbereich von
50 bis 175° C sehr stark beschleunigt.
Als Aminausgangsstoffe werden vorzugsweise solche primären und sekundären Monoamine eingesetzt, die
technisch durch Reduktion der Nitrile mit Wasserstoff gewonnen, die man in üblicher Weise aus den gemischten
Fettsäuren von Talg, Kokosöl und Sojabohnenöl erhält.
Aliphatische Diamine, die gemäß der Erfindung als Ausgangsstoffe verwendet werden können, werden
aus den entsprechenden primären Monoaminen durch Addition von Acrylnitril und nachfolgende Reduktion
der Nitrilgruppe mit Wasserstoff zu einer primären Aminogruppe hergestellt.
Der beim Verfahren der Erfindung verwendete Formaldehyd wird entweder als Paraformaldehyd
oder als Monomeres in Lösung mit einem nicht reagierenden Lösungsmittel, wie Methanol, angewendet.
Vorzugsweise wird Formaldehyd in Form eines Gemisches von Monomeren und Polymeren als
55 gewichtsprozentige Lösung in Methanol und Wasser angewendet. Dieses Material ist unter der Bezeichnung
Methyl Formcel® im Handel.
Die organische Säure wird entweder dem Amin, das in flüssiger Phase gehalten wird, im gesamten
oder allmählich während der Reaktion allein oder in Kombination mit Formaldehyd zugegeben. Vorzugsweise
wird Eisessig verwendet.
Beim Verfahren nach der Erfindung wird das Ausgangsamin in ein Reaktionsgefäß eingebracht
und in flüssiger Phase bei einer Temperatur von ungefähr 50 bis 175°C, vorzugsweise aber von 110°C,
gehalten. Zu dem Amin wird entweder vor oder nach der Einführung in das Reaktionsgefäß eine kleine
Menge eines beliebigen geeigneten Hydrierungskatalysators gegeben. Die Menge beträgt ungefähr
0,1 bis 1 Gewichtsprozent des Amins. Gegebenenfalls kann man die Eisessigmenge schon dem Amin zugeben.
Es ist jedoch vorzuziehen, den Eisessig in Kombination mit dem Methyl Formcel® zuzugeben.
Das Amin wird mit dem Hydrierungskatalysator und mit oder ohne Säure unter einen Wasserstoffdruck
von mindestens etwa 1,7 kg/cm2 gehalten. Extrem hohe Drücke sind nicht erforderlich. Das erfindungsr
gemäße Verfahren "arbeitet gut bev einem Druck von ungefähr 7 bis 17,5 kg/cm2.
Die Reaktionsgeschwindigkeit hängt von der Zugabegeschwindigkeit des Formaldehyds ab, und die
S Reaktion kann ungefähr 1 bis 6 Stunden dauern. Im allgemeinen kann die Umsetzung in 3 Stunden
beendet werden.
ίο Ein Hydriergefäß wurde mit 4530 kg n-Hexadecannitril
mit 22,6 kg Raneynickel und 22,6 kg Filterhilfe beschickt. Sodann wurde Wasserstoff ungefähr
2 Stunden bei ungefähr 140 bis 160° C und einem Wasserstoffdruck--von-ungefähr -13 -bis 14kg/cm2
eingeleitet. Das Produkt dieser Reaktion wurde analysiert und bestand zu 91,3 % aus primärem und
zu 1,8 % aus sekundärem Amin.
Von diesem rohen primären Amin wurden 453 kg abgezogen und zu den verbleibenden 4077 kg 22,6 kg
frischer Raneynickelkatalysator und Methyl Formcel® mit 45,3 kg Eisessig zugegeben. Die Umsetzung wurde
bei 118° C und einem Wasserstoffdruck von etwa 12,3 kg/cm2 ungefähr 5 Stunden durchgeführt; wobei
im ganzen 1790 kg Methyl Formeel® zugegeben wurden. Das Reaktionsgefäß wurde dann auf 6O0C
abgekühlt. Das durch die Umsetzung entstandene Wasser wurde zusammen mit dem gebildeten Methylalkohol
vom überstehenden tertiären Amin abgetrennt. Die Ausbeute- betrug 3900 kg mit einem
Gehalt an 84,0% tertiärem Amin nach der Analyse.
B eispi el 2
Ein Ausgangsamin wurde, wie im Beispiel 1 beschrieben,
aus 4530 kg n-Hexadecannitril hergestellt, Das Produkt dieser Umsetzung bestand nach der
Analyse-zu 90,0% aus primärem und zu 5,1% aus
sekundärem; Amin. Von dem rohen primären Amin wurden 453 kg-abgezogen und zu den verbleibenden
4077 kg 22,6 kg- frischer Raneynickelkatalysator und
Methyl Formcel® mit 45,3 kg Essigsäure gegeben. Die Umsetzung wurde ungefähr 9 Stunden bei
ungefähr 115 bis 1180C-und einem Wasserstoffdruck
von 14,6kg/cm2 durchgeführt, wobei insgesamt 1790kg Methyl Formcel® zugegeben wurden. Das Reaktionsgefäß wurde auf 60° C abgekühlt, und das Reaktionswasser und der gebildete Methylalkohol wurden vom
überstehenden tertiären Amin abgetrennt. Die Ausbeute betrug 4530 kg an 83,6 %igem tertiärem Amin.
B ei sρ iel 3
Ein Autoklav nach Magnadash von 11
Inhalt wurde mit 500 g eines Diamins, das durch Anlagerung von Talgfettsäureamin an Acrylnitril
und anschließende Hydrierung hergestellt worden war, und 25 g Raneynickel beschickt. Nach der
Analyse bestand das Ausgangsamin aus 42% primärem, 35,4% sekundärem und 4,8% tertiärem
Amin, was einen Gesamtamingehalt von 82,7% ergibt. Es wurden im Verlauf von 21J2 Stunden
185 ecm Methyl Formcel® und 5 g Essigsäure kontinuierlich zugefügt-, wobei die Reaktionstemperatur
120°C und der maximale Wasserstoffdruck 10,5kg/cm2 betrug. Das Reaktionsgefäß wurde wie in den vorigen
Beispielen abgekühlt. Das erhaltene Amin bestand nach der Analyse aus 0,08% primärem, 0,08%
sekundärem und 75,7 % tertiärem Amin.
Ein Autoklav nach Magnadash von 11 Inhalt wurde mit 500 g n-Octadecylamin und 25 g
Raneynickel beschickt. Insgesamt wurden 141,5 g (97 Molprozent) Methyl Formcel® zusammen mit
2,5 g Eisessig (0,5 % des Amins) kontinuierlich in das
Reaktionsgefäß gegeben. Die Umsetzung wurde ungefähr 6 Stunden bei 120° C und einem maximalen
Wasserstoffdruck von 10,5 kg/cma durchgeführt. Nach der Analyse bestand das Ausgangsamin zu
96,5% aus primärem und zu 2,2% aus sekundärem
Amin. Nach der Analyse bestand das Amin am Ende der Reaktion zu 0% aus primärem, zu 0,7% aus
sekundärem und zu 88,5 % aus tertiärem Amin.
Unter Verwendung des gleichen Ausgangsmaterials wie im Beispiel 4 und unter den gleichen Zeit-, Temperatur-
und Druckbedingungen wurden 98 Molprozent Methyl Formcel® zusammen mit 5 g (1 % des
Amins) Propionsäure zugegeben. Nach der Analyse bestand das Ausgangsamin zu 96,5 % aus primärem und zu
2,2% aus sekundärem Amin. Nach der Analyse
bestand das Aminendprodukt zu 0,1 % aus primärem, zu 1,1 % aus sekundärem und zu 86,4 % aus tertiärem
Amin.
Unter Verwendung des gleichen Ausgangsmaterials wie im Beispiel 4 und unter den gleichen Zeit-, Temperatur-
und Druckbedingungen wurden 96 Molprozent Methyl Formcel® zusammen mit 5 g Milchsäure
zugegeben. Die Analyse des Ausgangsamins war dieselbe wie in den Beispielen 4 und 5. Nach der
Analyse bestand das Aminendprodukt zu 0% aus primärem, zu 1,1% aus sekundärem und zu 83,0%
aus tertiärem Amin.
B e i s ρ i e 1 7
Bei einer Umsetzung wie im Beispiel 4, aber unter Verwendung von 96 Molprozent Methyl Formcel®
zusammen mit 5 g Adipinsäure, bestand das Aminendprodukt zu 1,1% aus primärem, zu 1,4% aus
sekundärem und zu 84,4 % aus tertiärem Amin.
Bei einer Umsetzung wie im Beispiel 4, aber unter Verwendung von 100 Molprozent Methyl Formcel®
mit 5 g Benzoesäure, bestand das Aminendprodukt zu 0,2% aus primärem, zu 0,7% aus sekundärem
und zu 88,0 % aus tertiärem Amin.
Ein Hydriergefäß wurde mit 4350 kg eines aus, hydrierten, dihalogenierten Talgfettsäuren hergestellten
sekundären Amins, das ungefähr 24% Hexadecyl-, 75% Octadecyl- und 1% Octadecenylgruppen enthielt,
beschickt.
Dieses Ausgangsmaterial wurde mit 3,7851 Eisessig
und 39 kg Raneynickelkatalysator versetzt. Während 8 Stunden, bei 120 bis 140°C und einem
Wasserstoffdruck von 14,06 kg/cm2, wurden insgesamt 525 kg Methyl Formcel® kontinuierlich zugegeben.
Danach wurde das Reaktionsgefäß auf 6O0C abgekühlt, und der gebildete Alkohol und das
gebildete Wasser wurden zusammen mit dem Nickelkatalysator abfließen gelassen. Das Produkt wurde
getrocknet und filtriert. Die Ausbeute war 4400 kg. Nach der Analyse bestand das Endprodukt zu 0,7%
aus primärem, zu 0,6% aus sekundärem und zu 99,6 % aus tertiärem Amin.
Der Vergleich der in der nachstehenden Tabelle enthaltenen Versuchsergebnisse läßt erkennen, daß
der Gehalt an tertiärem Amin in dem Endprodukt in Gegenwart von 0,5% Essigsäure während der Umsetzung
etwa um 9% höher ist als bei Abwesenheit von Essigsäure. Wird der Säureanteil auf 1 % erhöht,
so nimmt der Anteil an tertiärem Amin in dem Endprodukt noch um 2,3% zu, während bei weiterer
Erhöhung des Säureanteils auf 1,5% nur noch eine
Zunahme an tertiärem Amin in dem Endprodukt um 0,3 % festzustellen ist. Dieser Reaktionsverlauf ändert
sich auch nicht, wenn der Säureanteil noch weiter auf 2 oder 2,5 % erhöht wird. Als Ausgangsamin
wurde ein Diamin eingesetzt, das durch Anlagerung von Talgfettsäureamin an Acrylnitril und anschließende
Hydrierung hergestellt worden war. Die Reaktionstemperatur betrug 120°C, der Druck
10,5 kg/cm2. Die Menge an Formaldehyd betrug 98 Molprozent, die Menge an Raneynickel 2%·
Vergleichstabelle
35
| CH3COOH | Zusammensetzung | däres | tertiäres | Gesamt analyse |
|
| Ver such |
des hergestellten Amins (%) sekun- |
Amin | Amin | ||
| (7o) | primäres | 3,5 | 64,4 | (%) | |
| 0 | Amin | 1,1 | 73,4 | 68,9 | |
| 1 | 0,5 | 0,96 | 0,08 | 75,7 | 74,5 |
| 2 | 0,5 | 0,0 | 0,00 | 76,0 | 75,9 |
| 3 | 1,5 | 0,08 | 76,3 | ||
| 4 | 0,30 | ||||
Claims (2)
1. Verfahren zur Herstellung von aliphatischen tertiären Methylaminen mit mindestens einem aus
8 bis 22 Kohlenstoffatomen bestehenden Alkylrest durch Umsetzung von Formaldehyd mit einem
oder mehreren Aminen der allgemeinen Formeln RNH2, (R)2NH oder RNH(CH2)3NH2, worin R
einen Alkylrest mit 8 bis 22 Kohlenstoffatomen bedeutet, wobei der Formaldehyd nach und nach
in das flüssige, unter Wasserstoffdruck gehaltene und den Hydrierungskatalysator enthaltende Amin
gegeben wird, dadurch gekennzeichnet,
daß die Umsetzung im alkalischen Medium unter Zusatz von etwa 0,5 bis 1 Gewichtsprozent,
bezogen auf die Aminmenge, kurzkettiser einbasischer aliphatischer Carbonsäure oder Hydroxycarbonsäuren
oder zweibasischer aliphatischer Carbonsäuren oder aromatischer Carbonsäuren bei etwa 50 bis 175 0C durchgeführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als organische Carbonsäure Eisessig
zugesetzt wird.
In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 882 092;
USA.-Patentschrift Nr. 2 414 031.
609 728/393 11.66 © Bundesdruckerei Berlin
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