专利名称：：含氮化合物的制造方法
技术领域：
：本发明涉及含氮化合物的制造方法、特别涉及制造脂肪族叔胺和胺衍生物的方法。
背景技术：
：脂肪族叔胺是在家庭用和工业用领域中重要的中间体，例如，在纤维柔软整理剂、防静电剂、汽油添加剂、香波、洗发液、杀菌剂、洗净剂等广泛用途中被使用。作为脂肪族叔胺的制造方法，已知有以从廉价而能够再生的脂肪酸得到的酰胺为原料的酰胺还原法。该酰胺还原法，至今已知有使用钴系催化剂、贵金属系催化剂等的方法，但因为这些方法都使用溶剂，所以有生产率差的问题。另外，在专利文献1中公开了使用铜一铬催化剂的方法。另外，在专利文献2中公开了在铜一铬催化剂中物理添加沸石，提高脱水效率，尝试改善反应性，在专利文献3中公开了在铜一络系催化剂中添加锰，使耐久性提高。作为不含铬的铜系催化剂，在专利文献4中公开了铜一锌、铜—锌一钌或铜一镍一钌催化剂。专利文献h德国专利公开第1493839号公报专利文献2:美国专利第4448998号说明书专利文献3:美国专利第5075505号说明书专利文献4:日本专利特开2001—302596号公报
发明内容在上述各专利文献记载的方法中，存在反应压力高、设备负荷大、反应选择性不充分等的任一种问题。本发明涉及以温和条件将脂肪酰胺氢化还原，生产率高、经济上有利地制造副产物少、高纯度的脂肪族叔胺和使用该叔胺制造氧化胺等胺衍生物的方法，以及叔胺制造用催化剂。本发明提供如下(1)在含有铜和选自属于周期表(长周期型)2族、3族和7族的元素中的至少l种元素的催化剂的存在下，将通式(1)所示的酰胺氢化还原，制造通式(2)所示的叔胺的方法，<formula>formulaseeoriginaldocumentpage5</formula>(1)(式中，R'表示碳原子数123的直链状或具有支链的饱和或不饱和脂肪族烃基，W和W分别独立地表示碳原子数16的直链状或具有支链的烷基。),1—<formula>formulaseeoriginaldocumentpage5</formula>、(2)(式中，R1、112和尺3与上述相同。)(2)能够用于上述(1)中记载的叔胺的方法的上述(1)中记载的催化剂，和(3)使由上述(1)中记载的制造方法得到的叔胺和过氧化氢反应，制造氧化胺的方法。发明的效果根据本发明的方法，以温和条件将脂肪酰胺氢化还原，能够生产率高且经济上有利地制造副产物少、高纯度的脂肪族叔胺，和使用该叔胺制造保存稳定性优异的氧化胺等胺衍生物。具体实施方式本发明的发明人等发现通过使用含有铜和选自属于周期表2族、3族和7族的元素中的至少1种元素的催化剂，作为催化剂，能够完成上述课题。在本发明的叔胺的制造方法中，在催化剂的存在下，将通式(1)所示的酰胺氢化还原，制造通式(2)所示的叔胺,R<formula>formulaseeoriginaldocumentpage6</formula>在上述通式(1)禾n(2)的各自中，R'表示碳原子数123的直链状或具有支链的饱和或不饱和脂肪族烃基。另外，在具有支链的饱和或不饱和脂肪族烃基中也包括脂环基。从叔胺的有用性方面出发，该R'优选碳原子数723的直链状或具有支链的垸基或烯基，例如能够列举各种庚基、各种辛基、各种壬基、各种癸基、各种十一烷基、各种十二烷基、各种十三垸基、各种十四烷基、各种十五烷基、各种十六烷基、各种十七烷基、各种十八垸基、各种十九烷基、各种二十烷基、各种二十一烷基、各种二十三烷基、各种庚烯基、各种辛烯基、各种壬烯基、各种癸烯基、各种十一烯基、各种十二烯基、各种十三烯基、各种十四烯基、各种十五烯基、各种十六烯基和各种十七烯基、各种十八烯基、各种十九烯基、各种二十烯基、各种二十一烯基和各种二十二垸基等，优选是各种庚基、各种壬基、各种十一垸基、各种十三烷基、各种十五院基、各种十七烷基、各种十九烷基、各种二十一烷基、各种庚烯基、各种壬烯基、各种十一烯基、各种十三烯基、各种十五烯基、各种十七烯基、各种十九烯基、各种二十一烯基。在这里，所谓"各种"，表示均包括上述直链状或具有支链的烷基或烯基。在上述通式(1)和(2)的各自中，112和113独立地表示碳原子数16的直链状或具有支链的垸基。另外，在具有支链的烷基中也包括环烷基。作为该112和尺3的各自，能够举出甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、各种戊基、各种己基、环戊基、环己基等，其中，从叔胺的有用性方面出发，优选甲基、乙基或丙基。上述112和尺3既可以相互相同，也可以不同。所示的酰胺，例如能够举出N,N-二甲基辛酰胺、N，N-二甲基2-乙基己酰胺、N,N-二甲基癸酰胺、N,N-二甲基月桂酰胺、N，N-二甲基十四烷酰胺、N,N-二甲基棕榈酰胺、N,N-二甲基硬脂酰胺、N，N-二甲基异硬脂酰胺、N，N-二甲基油酰胺、N，N-二甲基二十二烷酰胺等N,N-二甲基脂肪酰胺，将这些脂肪酰胺的N，N-二甲基取代为N,N-二乙基、N，N-二丙基、N-乙基-N-甲基、N-甲基-N-丙基或N-乙基-N-丙基的化合物等。另一方面，作为上述通式(2)所示的叔胺，作为对应于上述通式(1)例示的酰胺的化合物，能够列举N，N-二甲基辛胺、N，N-二甲基2-乙基己胺、N，N-二甲基癸胺、N,N-二甲基月桂胺、N，N-二甲基十四烷胺、N，N-二甲基棕榈胺、N，N-二甲基硬脂胺、N,N-二甲基异硬脂胺、N,N-二甲基油胺、N,N-二甲基二十二垸胺等N,N-二甲基脂肪族胺、将这些脂肪族胺的N，N-二甲基取代为N，N-二乙基、N,N-二丙基、N-甲基-N-丙基、N-乙基-N-甲基、N-甲基-N-丙基或N-乙基-N-丙基的化合物楚寸°在本发明中所使用的催化剂是含有(a)铜和(b)选自属于周期表(长周期型)2族、3族和7族的元素中的至少1种元素的催化剂，优选是在其中含有(c)选自属于周期表810族的元素中的至少l种元素的催化剂。从催化剂活性、选择性方面出发，作为上述(b)成分的选自属于周期表2族、3族和7族的元素中的至少1种元素，优选选自钙、钡、锰和镧中的至少1种元素。另外，从催化剂活性、选择性方面出发，作为优选使用的上述(c)成分的选自属于周期表810族的元素中的至少1种元素，优选选自钌、铑、钯、锇、铱和铂中的至少l种元素，更优选选自钌、铑和钯中的至少l种元素。作为该催化剂的优选方式，例如，能够列举Cu—Ca系催化剂、Cu—Ba系催化齐U、Cu—Mn系催化剂、Cu—Mn—Ru系催化剂、Cu—La—Ru系催化剂、Cu—La—Pd系催化剂。从催化剂活性的观点出发，在该催化剂中，相对于(a)的(b)成分的比例，以(b)/(a)质量比计优选为0.0510，更优选为0.055。另夕卜，从催化剂活性的观点出发，相对于(a)的(c)成分的比例，以(c)/(a)质量比优选为0.00010.1，更优选为O.00050.05。通过使用这样的复合金属系催化剂，能够达到在单体金属中不能想象的经济的催化剂性能。上述各金属的含量，对除了铂族元素的各元素，能够使用波长分散型荧光X射线装置进行定量。具体地讲，在0.1g含有各元素的试样中加入5g四硼酸锂和剥离剂(LiC03:LiBr:LiN03=5:1:5)，以105(TC进行碱熔融，制成玻璃珠。使用波长分散型荧光X射线装置(理学电机生产、ZSX100e)，对其进行评价。将得到的X射线强度对照于从将高纯度的各元素试样混合为目的浓度的混合物得到的校正曲线，求出各金属的含量。另外，对铂族元素，在硬质玻璃试管中加入0.5g试样和其数十倍量的硫酸氢铵，加热分解后，用水加热溶解分解物，通过ICP发光分析法测定溶液中的元素。在该催化剂中，上述复合金属能够载持在载体上而使用。作为载体，能够列举二氧化硅、氧化铝、二氧化硅一氧化铝、氧化锆、活性碳、沸石、硅藻土等，但不限于这些。这些载体既可以单独使用1禾中，也可以组合2种以上使用。对载持方法没有特别限制，能够根据载体的种类，适当选择现有公知的方法，例如含浸法、沉淀法、离子交换法等。相对于载体，金属氧化物的载持量优选为570质量％左右、更优选为1060质量％。该催化剂例如能够按以下进行调制。将含有上述各金属的硝酸盐、硫酸盐、氯化物等的水溶液，和氢氧化钠、碳酸钠等碱，还有根据需要的载体进行混合，得到沉淀物，用过滤、离心分离等方法，对该沉淀物进行固液分离。接着，用离子交换水洗净得到的固体成分后，使之干燥，优选以3001000。C左右的温度进行烧制处理，能够得到金属氧化物。在本发明的叔胺的制造方法中，在如上所述调制而成的催化剂的存在下，将上述通式(1)所示的酰胺氢化还原。该氢化还原反应能够在氢气氛下、在常压或氢加压下，或者在氢流通下、在常压或加压下实施。反应形式可以是连续式、间歇式中的任一种。从反应性、副产物抑制性和经济性等观点出发，在间歇式的情况下，相对于原料的酰胺，催化剂的添加量通常为0.0520质量。％左右、优选为0.110质量％。从反应速度和副产物抑制等观点出发，反应温度通常为140300'C左右、优选为160270°C。另外，从反应速度和设备负荷抑制等观点出发，反应压力通常为常压至25MPa左右、优选为0.15.0MPa、更优选为0.13.0MPa。如这样操作，通过以温和条件，将上述通式(1)所示的酰胺氢化还原，能够生产率高且经济上有利地制造副产物少、高纯度的上述通式(2)所示的叔胺。本发明也提供上述本发明的叔胺的制造方法中所使用的叔胺制造用催化剂。该催化剂的详细情况如上所述。另外，本发明提供使用由上述叔胺的制造方法得到的叔胺的胺衍生物的制造方法，特别是提供氧化胺的制造方法。在上述氧化胺的制造中，以由上述叔胺的制造方法得到的叔胺为原料，使其和过氧化氢反应。在本发明中，作为与叔胺反应的过氧化氢，2090质量％的水溶液在工业上能够得到，其任意浓度的过氧化氢水溶液都能够在本发明中使用，但从安全性或容易得到的方面出发，优选35质量％的过氧化氢水溶液。从抑制未反应胺的残留的观点出发，相对于1摩尔叔胺，过氧化氢的使用量优选为0.91.2倍摩尔、更优选为0.951.1倍摩尔、更加优选为1.01.05倍摩尔。从抑制过氧化物的分解的观点出发，叔胺和过氧化氢反应时的反应温度优选为20100°C、更优选为3095。C、更加优选为4090°C的范围。在该反应中，为了促进反应，能够使用公知的催化剂，例如，能够使用二氧化碳、碳酸氢钠和焦磷酸钠的混合物、柠檬酸和酒石酸或其盐、以及磷钨酸或其盐等。另外，在上述反应中能够使用溶剂，作为溶剂一般能够使用水，为了调节氧化胺水溶液的粘度，也能够并用甲醇、乙醇、异丙醇等水溶性溶剂。根据本发明的叔胺的制造方法，能够以高生产率得到叔胺，通过以该叔胺为原料，能够以低的制造成本得到氧化胺。由本发明的叔胺的制造方法得到的叔胺，可以适用于氧化胺等胺衍生物的制造，氧化胺在各种洗净剂中用作辅助活性剂，例如，适用于食品器具用洗净剂、香波、衣料用洗净剂等广泛用途。作为使用本发明的叔胺的氧化胺以外的胺衍生物，例如，可以列举氯化苄垸铵、垸基三甲基铵盐、烷基二甲基铵醋酸盐等，这些的制造方法能够使用任一种公知的方法。实施例以下，列举实施例等更具体地表示本发明，但本发明的实体不被以下实施例等限定。调制例1在可拆式烧瓶中加入100g硝酸铜三水合物和39g硝酸钙四水合物，在2000ml水中溶解后，边搅拌边升温。在50'C加入31g合成沸石[tosoh(株)生产的"z薩mF9"]，在90。C用1小时滴加10质量％Na2C03水溶液584g(与金属盐等摩尔的Na2C03)后，再搅拌1小时。此后，过滤并水洗沉淀物，以ll(TC干燥一昼夜后，在600'C、空气下烧制1小时，得到铜系催化剂。得到的铜系催化剂中的金属氧化物，各金属原子的质量比为Cu:Ca=4:1，相对载体的载持量(氧化铜相对于氧化铜和载体的总和的比率)为50质量％。调制例2和3将硝酸钙取代为硝酸钡或硝酸锰，除此以外，与调制例1同样操作，得到表1所示的金属比的铜系催化剂。调制例4和5将合成沸石取代为氧化铝[水泽化学工业(株)生产、"MGA"]或氧化锆粉末[第一稀元素化学工业(株)生产、"RC—100"]，除此以外，与调制例2同样操作，得到表1所示的金属比的铜系催化剂。调制例6在可拆式烧瓶中加入100g硝酸铜三水合物、34g硝酸锰六水合物以及0.54g氯化钌，在2000ml水中溶解后，边搅拌边升温。在50"C加入31g合成沸石[tosoh(株)生产的"zeorumF9"]，在卯。C用1小时滴加10质量。/^Na2CO3水溶液549g(与金属盐等摩尔的Na2C03)后，再搅拌1小时。此后，过滤并水洗沉淀物，以IIO'C干燥一昼夜后，在500°C、空气下烧制l小时，得到铜系催化剂。得到的铜系催化剂中的金属氧化物，各金属原子的质量比为Cu:Mn:Ru=4:i:o.oi，相对载体的载持量(氧化铜相对于氧化铜和载体的总和的比率)为50质量%。调制例7禾口8在调制例7中，将34g硝酸锰六水合物取代为20g硝酸镧六水合物，在调制例8中，将34g硝酸锰六水合物取代为17g硝酸锰六水合物、将0.54g氯化钌取代为0.44g氯化钯，除此以外，与调制例6同样操作，得到表l所示的金属比的铜系催化剂。比较调制例1取代lOOg硝酸铜三水合物和39g硝酸钙四水合物，使用lOOg硝酸铜三水合物和30g硝酸锌，除此以外，与调制例1同样操作，得到表1所示的金属比的Cu—Zn催化剂。比较调制例2取代34g硝酸锰六水合物，使用34g硝酸镍，除此以外，与调制例6同样操作，得到表1所示的金属比的Cu—Ni-Ru催化剂。[表l]<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>实施例1在旋转式高压釜中加入300gN,N-二甲基月桂酰胺和5质量％(相对原料酰胺)调制例1中得到的催化剂，氮置换后，导入氢，升压到0.5MPa。此后，一边维持0.5MPa的压力，一边以40L/h(每小时、1.35倍摩尔相对原料酰胺)的速度在反应系统内导入氢。此后，升温到25(TC，使之反应，将原料的酰胺减少到1%时的反应物取样，过滤出催化剂后，用气相色谱进行组成分析。在表2中表示反应结束物的组成。实施例28和比较例1、2取代调制例1中得到的催化剂5质量％(相对原料酰胺)，分别使用5质量％(相对原料酰胺)表2所示的催化剂，除此以外，与实施例1同样进行反应。在表2中表示反应结束物的组成。[表2]<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>实施例9在旋转式高压釜中加入300gN，N-二甲基月桂酰胺和5质量％(相对原料酰胺)调制例1中得到的催化剂。一边维持5MPa的反应压力，一边以40L/h(每小时、1.35倍摩尔相对原料酰胺)的速度在反应系统内导入氢，以表3所示的反应温度使之反应，将原料酰胺减少到1%时的反应物取样，过滤出催化剂后，用气相色谱进行组成分析。在表3中表示反应结束物的组成。实施例1012和比较例3取代5质量％(相对原料酰胺)调制例1中得到的催化剂，使用5质量％(相对原料酰胺)表3所示的催化剂，除此以外，与实施例9同样进行反应。在表3中表示反应结束物的组成。<table>tableseeoriginaldocumentpage13</column></row><table>在旋转式高压釜中加入300gN,N-二甲基月桂酰胺和5质量％(相对原料酰胺)调制例2中得到的催化剂。一边维持表4所示的各自的反应压力，一边以40L/h(每小时、1.35倍摩尔相对原料酰胺)的速度在反应系统内导入氢，以25(TC使之反应，将原料酰胺减少到1%时的反应物取样，过滤出催化剂后，用气相色谱进行组成分析。在表4中表示反应结束物的组成。比较例4取代5质量％(相对原料酰胺)调制例2中得到的催化剂，使用5质量％(相对原料酰胺)比较调制例1中得到的催化剂，除此以外，与实施例13同样进行反应。在表4中表示反应结束物的组成。[表4]<table>tableseeoriginaldocumentpage13</column></row><table>实施例14在旋转式高压釜中加入300gN,N-二甲基硬脂酰胺和5质量％(相对原料酰胺)调制例1中得到的催化剂，氮取代后，导入氢，升压到1.5MPa。此后，一边维持1.5MPa的压力，一边以40L/h(每小时、1.35倍摩尔相对原料酰胺)的速度在反应系统内导入氢。此后，升温到25(TC使之反应，将原料酰胺减少到1%时的反应物取样，过滤出催化剂后，用气相色谱进行组成分析。得到的反应结束物，N,N-二甲基硬脂酰胺为70.0质量％，N,N-二硬脂酰基甲胺为7.0质量％，硬脂醇为5.6质量％。实施例15通过蒸馏，对实施例1中得到的反应生成物进行精制分离操作，得到月桂基二甲胺(气相色谱分析的纯度99.9%)。在装备有温度计、搅拌器、冷却管、滴加漏斗的1升四口烧瓶中加入258.8g所得到的月桂基二甲胺(重均分子量215.7)和439.8g离子交换水，升温到9(TC。此后，用1小时滴加45%过氧化氢水溶液91.9g。再在9(TC搅拌8小时，得到含有约35%的月桂基二甲基氧化胺的物质。针对色相和气味，评价刚制造后和在6(TC保存时的值，其结果表示在表5中。实施例16和17取代实施例1中得到的反应生成物，使用在实施例4和8的各自中得到的反应生成物，除此以外，与实施例15同样操作，得到含有月桂基二甲基氧化胺的物质。针对色相和气味，评价刚制造后和在60。C保存时的值，其结果表示在表5中。比较例5取代实施例1中得到的反应生成物，使用比较例1得到的反应物，除此以外，与实施例15同样操作，得到含有作为目的的月桂基二甲基氧化胺的物质。针对色相和气味，评价刚制造后和在60'C保存时的值，其结果表示在表5中。另外，色相和气味按以下的方法进行评价。(色相评价)在测定专用玻璃容器中加入试样，使用色调计(LovibondTintometerPFX995)进行湖lj定。(气味评价)由专门参加者进行官能评价，以、〇、△、X四等级进行评价。评价基准良好〇稍良好稍差X:差[表5]<table>tableseeoriginaldocumentpage15</column></row><table>产业上的可利用性本发明的叔胺制造方法是制造副产物少、高纯度的脂肪族叔胺的方法，由本发明的方法得到的脂肪族叔胺是在家庭用和工业用领域中的重要的中间体，例如，可以适用于纤维柔软整理剂、防静电剂、汽油添加剂、香波、染发液、杀菌剂、洗净剂等广泛用途中。权利要求1.一种叔胺的制造方法，其特征在于，在含有铜和选自属于周期表(长周期型)2族、3族和7族的元素中的至少1种元素的催化剂存在下，将通式(1)所示的酰胺氢化还原，制造通式(2)所示的叔胺，式中，R1表示碳原子数1～23的直链状或具有支链的饱和或不饱和脂肪族烃基，R2和R3分别独立地表示碳原子数1～6的直链状或具有支链的烷基，式中，R1、R2和R3与上述相同。2.如权利要求1所述的叔胺的制造方法，其特征在于，选自属于周期表2族、3族和7族的元素中的至少1种元素是选自钙、钡、锰和镧中的至少l种。3.如权利要求1或2所述的叔胺的制造方法，其特征在于，催化剂还含有选自属于周期表810族的元素中的至少1种元素。4.如权利要求3所述的叔胺的制造方法，其特征在于，选自属于周期表810族的元素中的至少1种元素是选自铂族元素中的至少1种元素。5.如权利要求14中任一项所述的叔胺的制造方法，其特征在于，选自属于周期表2族、3族和7族的元素中的至少1种元素相对于铜的含有比例(选自属于周期表2族、3族和7族的元素中的至少1种元素/铜)以质量比计为0.0510。6.如权利要求15中任一项所述的叔胺的制造方法，其特征在于，相对于通式(l)表示的酰胺，催化剂的使用量为0.0520质量％。7.权利要求16中任一项所述的催化剂在权利要求16中任一项所述的叔胺的制造方法中的使用。8.—种氧化胺的制造方法，其特征在于，使由权利要求16中任一项所述的制造方法得到的叔胺和过氧化氢反应，制造氧化胺。全文摘要本发明提供以温和条件将脂肪酰胺氢化还原，生产率高且经济上有利地制造副产物少的高纯度脂肪族叔胺和由该胺得到的胺衍生物的方法。涉及在含有铜和选自属于周期表2族、3族和7族的元素中的至少1种元素的催化剂存在下，将特定的脂肪族酰胺氢化还原，制造脂肪族叔胺的方法；其催化剂；以及使由上述制造方法得到的叔胺和过氧化氢反应，制造氧化胺的方法。文档编号B01J29/072GK101400641SQ200780008268公开日2009年4月1日申请日期2007年3月8日优先权日2006年3月8日发明者丈野正晴,寺坂道夫,福岛哲朗,谷口英树申请人:花王株式会社