Способ получения алкилдиметиламинов

Изобретение относится к усовершенствованному способу получения алкилдиметиламинов, в частности тетрадецилдиметиламина и додецилдиметиламина, которые являются сырьем для производства четвертичных аммониевых соединений. Последние могут быть использованы при получении поверхностно-активных соединений. Способ заключается в проведении каталитического аминирования высших спиртов, выбранных из 1-додеканола или 1-октадеканола, диметиламином в присутствии медно-хромового катализатора, дополнительно содержащего никель и оксид алюминия, и водорода в реакторе. При этом в реактор помещают катализатор гидрирования, полученный из водного раствора нитрата никеля с добавлением оксида алюминия, карбоната меди и оксида хрома, для получения смеси, которую высушивают сутки при 100°С, прокаливают при 400°С в течение 4 часов и активируют в токе водорода 200 см³/мин в течение 2 часов, и 100 г высших спиртов, выбранных из 1-додеканола или 1-октадеканола. Полученную реакционную смесь продувают азотом и барботируют водородом в жидкой фазе при токе в 50 см³/мин, затем перемешивают, нагревают до 200°С, после чего подают вместе с водородом диметиламин током 200 см³/мин, реакцию продолжают в течение 4 часов при 200°С, после чего барботаж прекращают, полученный продукт реакции охлаждают до 40°С и фильтруют через стеклянный фильтр с порами в 20 мкм, а выходной в процессе реакции газ пропускают через конденсатор для удаления воды и диметиламина. Предпочтительно, катализатор гидрирования представляет собой водный раствор нитрата никеля, приготовленный из 9,9 г гексагидрата нитрата никеля в 15 г дистиллированной воды, к которому добавляют 10 г оксида алюминия, 2 г карбоната меди (II) и 1 г оксида хрома (III), полученную смесь высушивают сутки при 100°С и прокаливают при 400°С в течение 4 часов.

Технический результат - высокий выход продукта с незначительным количеством непрореагировавших веществ и побочных продуктов. 1 з. п. ф-лы, 1 табл, 2 пр.

 

Настоящее изобретение относится к области органической химии, в частности к способу получения алкилдиметиламинов, в основном смеси, содержащей тетрадецилдиметиламин и додецилдиметиламин, которая является сырьем для производства четвертичных аммониевых соединений и может быть использована при получении поверхностно-активных соединений.

Промышленный способ получения первичных, вторичных и третичных аминов жирного ряда заключается в пропускании смеси паров соответствующего спирта и аммиака над нагретыми до 350-450° окисными катализаторами, такими, как Al₂O₃, ThO₂ и др.

(1. Клюев М.В., Хидекель М.Л. Каталитическое аминирование спиртов, альдегидов и кетонов. // Успехи химии, 1980. Т. 49, №1. С. 27; 2. Клюев М.В., Абдуллаев М.Г. Каталитический синтез аминов. Иваново, Изд-во «Ивановский государственный университет», 2004, 185 с. (монография).

Известно множество способов получения алкилдиметиламинов реакцией высших спиртов с аммиаком или первичными и вторичными аминами в присутствии катализатора гидрирования, содержащего никель (GB 1077949, DE 2114614).

Одной из проблем, с которыми сталкиваются при производстве высших алкилдиметиламинов, является тот факт, что любой непрореагировавший высший спирт, оставшийся в реакционной смеси, будет кипеть при температуре, близкой к температуре кипения целевого продукта, что делает очистку проблематичной. Поэтому задача производства алкилдиметиламинов состоит в том, чтобы в процессе их получения превращение спирта происходило максимально полно, а образование продуктов переаминирования в виде других высших третичных и вторичных аминов сведено к минимуму, поскольку побочные продукты чрезвычайно трудно отделить от целевого продукта.

В арсенале синтеза алкилдиметиламинов катализаторы позволяют осуществлять химические процессы с большей производительностью и селективностью. При этом уменьшается количество отходов, более рационально используется сырье, т.е. повышается эффективность производства. Каждые 10-15 лет происходит почти полное обновление номенклатуры используемых катализаторов, что связано с все более жесткими требованиями к экономике и экологии промышленности.

Начиная с середины XX века в качестве оптимального катализатора для данного превращения использовались катализаторы на основе меди в сочетании с другими переходными металлами. Так, в патенте US 3223734, использованы следующие виды катализаторов: А) медь, хром, марганец, железо, цинк и металлы платиновой группы; Б) медь, кобальт и металлы платиновой группы; С) медь, металл, выбранный из группы, состоящей из хрома, марганца, железа, кобальта, никеля и цинка, платина и металл, выбранный из группы, состоящей из щелочных металлов и щелочноземельных металлов; Д) медь, металл, выбранный из группы, состоящей из хрома, марганца, железа, кобальта, никеля и цинка, платина и металл, выбранный из группы, состоящей из алюминия, вольфрама и молибдена.

Известен способ аминирования спиртов, альдегидов или кетонов посредством специфических кобальтовых/медных катализаторов, содержащих железо, цинк и/или цирконий (US 4,153,581).

В патенте US 4,152,353 описан способ аминирования спиртов, альдегидов или кетонов посредством специфических никелевых/медных катализаторов, содержащих железо, цинк и/или цирконий.

В международной заявке WO 03/076386 А и европейском патенте ЕР 1431271 А1 описан способ получения аминов из спиртов, соответственно альдегидов или кетонов и соединений азота с использованием катализатора, каталитически активная масса которого содержит от 22 до 40% масс. (предпочтительно от 22 до 45% масс.) кислородсодержащих соединений циркония, от 1 до 30% масс. кислородсодержащих соединений меди и от 15 до 50% масс. (предпочтительно от 5 до 50% масс.) соответствующих кислородсодержащих соединений никеля и кобальта.

Известно несколько модификаций метода получения высших третичных алкилдиметиламинов из высших спиртов и диметиламина. В патенте SU 1558891, опубл. 23.04.1990 г., при получении N,N-диметилалкиламина использован катализатор, полученный из сплава магнетита, пятиоксида ванадия и окиси меди.

Пять международных заявок на патент (WO-A-2008/006750, WO-A-2008/006748, WO-A-2008/006752, WO-A-2008/006749 и WO-A-2008/006754) относятся к определенным легированным катализаторам, предназначенным для получения аминов и содержащим диоксид циркония, медь и никель.

Однако недостаточная активность и селективность таких катализаторов способствовала дальнейшим поискам в данном направлении.

Японская фирма КАО Корпорейшин, являющаяся одним из мировых лидеров в производстве аминов, с конца XX века разрабатывает ряд модификаций катализаторов и технологии процесса, отраженных в патентных публикациях ЕР 0312253 В1, ЕР 0485371 В1, ЕР 0487514 А1, ЕР 0908444 В1 и US 6054620, ЕР 1867627 А1, US 5696294, US 7615666 и US 2009/0030236, WO 2006/109848 A1 и WO 2012/086582 A1.

Патент Японии JP-a №61-015865 раскрывает способ получения третичных аминов с помощью металлов платиновой группы и входящих в каталитическую систему меди и - никеля. В качестве носителя использован цеолит.

Известен способ получения третичных аминов каталитическим аминированием 1-додеканола или 1-октадеканола с использованием медно-хромового катализатора на носителе-кизельгуре или каолине (DE 2709864 AI, опубл. 17.08.1978).

Несмотря на хорошие выходы конечного продукта, данные методы не лишены ряда недостатков, к которым можно отнести сложность изготовления катализаторов, их низкая долговечность, затраты в связи с использованием дорогостоящих металлов.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является разработка эффективного каталитического способа получения алкилдиметиламинов, обеспечивающего повышение выхода целевого продукта с минимальным количеством примесей за счет разработанного способа получения эффективного катализатора гидрирования и его использования в процессе получения алкилдиметиламинов.

Техническим результатом данного изобретения является получение алкилдиметиламинов с высоким выходом и низким содержанием исходных соединений и побочных продуктов.

Для получения заявленного технического результата предлагается способ получения алкилдиметиламинов каталитическим аминированием высших спиртов, выбранных из 1-додеканола или 1-октадеканола, диметиламином в присутствии медно-хромового катализатора и водорода в реакторе, отличающийся тем, что используют катализатор, дополнительно содержащий никель и оксид алюминия, при этом в реактор помещают катализатор гидрирования, полученный из водного раствора нитрата никеля с добавлением оксида алюминия, карбоната меди и оксида хрома, для получения смеси, которую высушивают сутки при 100°С, прокаливают при 400°С в течение 4 часов, и активируют в токе водорода 200 см³/мин в течение 2 часов, и 100 г высших спиртов, выбранных из 1-додеканола или 1-октадеканола, полученную реакционную смесь продувают азотом и барботируют водородом в жидкой фазе при токе в 50 см³/мин, затем перемешивают, нагревают до 200°С, после чего подают вместе с водородом диметиламин током 200 см³/мин, реакцию продолжают в течение 4 часов при 200°С, после чего барботаж прекращают, полученный продукт реакции охлаждают до 40°С и фильтруют через стеклянный фильтр с порами в 20 мкм, а выходной в процессе реакции газ пропускают через конденсатор для удаления воды и диметиламина.

Ниже приводится пример предлагаемого в настоящем изобретении способа получения алкилдиметиламинов.

Пример 1

В реактор вместе с катализатором, полученным из водного раствора нитрата никеля, содержащего 9,9 г гексагидрата нитрата никеля в 15 г дистиллированной воды с добавленим 10 г оксида алюминия, 2 г карбоната меди (II) и 1 г оксида хрома (III), с последующим высушиванием в течение суток при 100°С и прокаливании при 400°С в течение 4 часов, помещают 100 г 1-додеканола. Полученную реакционную смесь продувают азотом и затем барботируют водородом в жидкой фазе при токе в 50 см³/мин. После чего полученную смесь перемешивают и нагревают до 200°С, затем подают вместе с водородом диметиламин током 200 см³/мин. Выходящий газ пропускают через конденсатор для удаления воды и диметиламина. Реакцию продолжают в течение 4 часов при 200°С. После чего барботаж прекращают, смесь охлаждают до 40°С с последующим фильтрованием через стеклянный фильтр с порами в 20 мкм. При этом перед осуществлением реакции получения алкилдиметиламинов полученный, как описано выше, катализатор активировали током водорода 200 см³/мин при давлении в 20 МПа и 400°С в течение 2 часов.

Пример 2

В реактор вместе с катализатором, полученным, как описано в Примере 1, помещают 100 г 1-октадеканол, реакционную смесь продувают азотом и затем барботируют водородом в жидкой фазе при токе в 50 см³/мин. 3атем полученную смесь перемешивают и нагревают до 200°С, после чего подают вместе с водородом диметиламин током 200 см³/мин. Выходящий газ пропускают через конденсатор для удаления воды и диметиламина. Реакцию продолжают в течение 4 часов при 200°С. Затем барботаж прекращают и смесь охлаждают до 40°С, после чего фильтруют через стеклянный фильтр с порами в 20 мкм. Продукт анализировали с помощью газовой хроматографии. Результаты анализа в таблице 1.

Полученные продукты по способам, изложенным в Примерах 1 и 2, анализировали с помощью газовой хроматографии. Результаты анализа приведены в таблице 1.

Как показывают данные табл. 1, реализация способа по настоящему изобретению подтверждает достижение заявленного технического результата.

1. Способ получения алкилдиметиламинов каталитическим аминированием высших спиртов, выбранных из 1-додеканола или 1-октадеканола, диметиламином в присутствии медно-хромового катализатора и водорода в реакторе, отличающийся тем, что используют катализатор, дополнительно содержащий никель и оксид алюминия, при котором в реактор помещают катализатор гидрирования, полученный из водного раствора нитрата никеля с добавлением оксида алюминия, карбоната меди и оксида хрома, для получения смеси, которую высушивают сутки при 100°С, прокаливают при 400°С в течение 4 часов и активируют в токе водорода 200 см³/мин в течение 2 часов, и 100 г высших спиртов, выбранных из 1-додеканола или 1-октадеканола, полученную реакционную смесь продувают азотом и барботируют водородом в жидкой фазе при токе в 50 см³/мин, затем перемешивают, нагревают до 200°С, после чего подают вместе с водородом диметиламин током 200 см³/мин, реакцию продолжают в течение 4 часов при 200°С, после чего барботаж прекращают, полученный продукт реакции охлаждают до 40°С, и фильтруют через стеклянный фильтр с порами в 20 мкм, а выходной в процессе реакции газ пропускают через конденсатор для удаления воды и диметиламина.

2. Способ получения алкилдиметиламинов по п. 1, при котором катализатор гидрирования, представляющий собой водный раствор нитрата никеля, приготовленный из 9,9 г гексагидрата нитрата никеля в 15 г дистиллированной воды, к которому добавляют 10 г оксида алюминия, 2 г карбоната меди (II) и 1 г оксида хрома (III), полученную смесь высушивают сутки при 100°С и прокаливают при 400°С в течение 4 часов.