DE69908398T2

DE69908398T2 - Verfahren zur herstellung von alkonolaminen aus polyolefinepoxiden

Info

Publication number: DE69908398T2
Application number: DE69908398T
Authority: DE
Inventors: Michael Larkin; Wei-Yang Su
Original assignee: Huntsman Specialty Chemicals Corp; Huntsman Petrochemical LLC
Current assignee: Huntsman Specialty Chemicals Corp; Huntsman Petrochemical LLC
Priority date: 1998-11-07
Filing date: 1999-10-29
Publication date: 2003-11-27
Anticipated expiration: 2019-10-30
Also published as: DE69908398D1; ATE241590T1; WO2000027797A1; EP1127044A1; EP1127044B1; US6093854A

Description

Diese Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Alkanolaminen. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung von Alkanolaminen aus Polyolefinepoxiden durch Vermischung eines Polyolefinepoxids mit einer Aminoverbindung mit wenigstens einem Wasserstoffatom, das an ein Stickstoffatom gebunden ist, in Gegenwart einer katalytischen Menge eines Alkohols.

Hintergrund

Alkanolamine sind seit Jahrzehnten bekannt und umfassen im allgemeinen eine Alkoholfunktion und eine Aminofunktion als einen Teil desselben organischen Moleküls. Einige der einfachsten Alkanolamine schließen diejenigen ein, die den Fachleuten, die mit Verseifung vertraut sind, bekannt sind, wie etwa die Ethanolamine: Mono-, Di- und Triethanolamine. Die Anzahl höherer Ethanolamine, die möglich sind, ist groß, da die Kettenlänge des Kohlenwasserstoffteils eines gegebenen Alkanolamin-Moleküls von etwa 2 Kohlenstoffatomen bis zu Hunderten von Kohlenstoffatomen in dem Fall, wo das Alkanolamin von einem polymeren Substrat abgeleitet ist, variiert werden kann. Obgleich es die höheren Alkanolamine sind, auf die sich die vorliegende Erfindung primär bezieht, ist das vorliegende Verfahren ebenso auf die Herstellung von niederen Alkanolaminen anwendbar. Die Vorteile, die durch die Verwendung der Erfindung verliehen werden, sind jedoch im Fall der Herstellung von Alkanolaminen mit Molekulargewichten oberhalb von etwa 500 am ausgeprägtesten.
Alkanolamine, oder Hydroxyalkylamine, wie sie manchmal genannt werden, sind nützlich als Additive für Motorkraftstoffe, einschließlich, aber nicht hierauf beschränkt, diejenigen Motorkraftstoffe, die durch ASTM-Spezifikation D-439-73 definiert sind, da solche Amine dazu neigen, unerwünschte Ablagerungen im Ansaugkrümmer, in den Zuläufen, im Einlaßventil und im Ventilschalenbereich eines herkömmlichen Automotors zu verringern oder zu eliminieren. Beispiele für Patente, die die Verwendung solcher Materialien für diesen Zweck beschreiben, schließen die Internationale Patentanmeldung, eingereicht unter dem PCT, die identifizierbar ist als Internationale Veröffentlichungsnummer WO 92/14806 (Ferro Corporation, Cleveland, Ohio, USA), veröffentlicht am 3. September 1992, die europäische Patentschrift EP 0 516 838 B1 (Internationale Veröffentlichungsnummer WO 92/12221) (Chevron, Inc.), veröffentlicht am 23. Juli 1992, und die europäische Patentschrift EP 0 476 485 B1 (BASF), veröffentlicht am 25. März 1992, ein. Die Verwendung dieser Materialien als Additive für Motorkraftstoffe ist besonders attraktiv aufgrund der Tatsache, daß sie halogenfrei sind, was bedeutet, daß als Ergebnis ihrer Verbrennung keine organischen Halogenverbindungen gebildet werden.
Ein Syntheseweg, mit dem Alkanolamine mit hohem Molekulargewicht hergestellt werden können, ist das mehrstufige Verfahren, bei dem ein Polyolefin zunächst mit Mitteln, die den Fachleuten bekannt sind, in ein Epoxid umgewandelt wird. Solche Mittel können auf jedes Polyolefin angewendet werden, aber die Polyolefine Polyethylen, Polypropylen und Polybutylen sind traditionellerweise bevorzugt worden. Im allgemeinen wird ein Olefin- Homo- oder Co-Polymer mit einem Molekulargewicht im Bereich von 170 bis 5.000, vorzugsweise 300 bis 4.000, bevorzugter 400 bis 3.500 und am bevorzugtesten 500 bis 3.000, zusammen mit einer wirksamen Menge Wasserstoffperoxid und insbesondere vorzugsweise zusammen mit einer katalytischen Menge einer Carbonsäure, die die Epoxidation des Olefins dadurch katalysiert, daß vermutlich eine Peroxysäure als eine Zwischenstufe gebildet wird, in einen Reaktor eingebracht. Die Reaktion wird bei einer Temperatur im Bereich von etwa 60 bis 85ºC durchgeführt und weitere Bedingungen für eine solche Reaktion sind unter anderem beschrieben in Organic Peroxides, Vol. 1, Wiley-Interscience, New York, 1970, Daniel Swern auf den Seiten 340-369, sowie den bereits erwähnten Patentveröffentlichungen. Zusätzlich ist von einigen Forschern festgestellt worden, daß es günstig ist, ein Kohlenwasserstoff- Lösungsmittel einzusetzen, in dem die Epoxidation durchgeführt werden soll. Wie aus dem hierin zitierten Stand der Technik deutlich ist, sind typischwerweise mehrere Stunden erforderlich, um einen signifikanten Grad an Reaktion zwischen einem epoxidierten Polyolefin und einer Aminoverbindung zu bewirken, wobei Reaktionszeiten in der Größenordnung von 10 bis 16 Stunden typisch sind. Durch Einsatz der vorliegenden Erfindung kann die Reaktionszeit auf nur 2 bis 3 Stunden verringert werden. Reaktionsbedingungen sind im hierin angesprochenen Stand der Technik beschrieben.
US-A-2,823,236 offenbart ein Verfahren zur Herstellung von Alkanolaminen, welches umfaßt, daß eine Mischung aus einem Alkylenoxid, das 2-3 Kohlenstoffatome im Molekül enthält, und Ammoniak und einer Hydroxyverbindung unter überatmosphärischem Druck kontinuierlich durch eine Reaktionszone geleitet wird. Die Hydroxyverbindung kann Wasser sein, das vollständig oder teilweise durch eine organische Hydroxyverbindung ersetzt sein kann, die eine oder mehrere alkoholische oder phenolische Hydroxygruppen enthält.
DE-A-10 20 347 offenbart ein Verfahren zur Herstellung von Alkanolaminen, welches umfaßt, daß Alkylendiamine mit Alkylenoxiden umgesetzt werden, wobei das Alkylendiamin, das 2-6 Kohlenstoffatome pro Molekül aufweist, in Gegenwart von Wasser oder einem Alkohol mit Propylenoxid bei erhöhter Temperatur und Druck umgesetzt wird.

Zusammenfassung der Erfindunug

Es ist unerwarteterweise entdeckt worden, daß die Gegenwart einer katalytischen Menge eines Alkohols die Geschwindigkeit der Reaktion zwischen dem Polyolefinepoxid und der Aminoverbindung bei der Bildung von Alkanolen daraus stark beschleunigt. Demgemäß ist diese Erfindung ein alkoholkatalysiertes Verfahren zur Herstellung eines Alkanolamins aus einem Polyolefinepoxid und einer Aminoverbindung, welches umfaßt, daß ein Polyolefinepoxid bereitgestellt wird und eine Aminoverbindung bereitgestellt wird, und vorzugsweise beide in einem Reaktionsgefäß gemischt werden, das Drücken in der Größenordnung von 21,0 MPa (3.000 psig) und 300ºC widerstehen kann, das auch mit einem mechanischen Mischer ausgerüstet ist. Eine wirksame katalytische Menge eines Alkohols wird zu der vorgenannten Mischung aus Aminoverbindung und Polyolefinepoxid zugesetzt und entweder die Temperatur oder der Druck oder beide werden in ausreichenderweise erhöht, um eine Reaktion zu bewirken, die zur Bildung eines Alkanolamins führt.

Detaillierte Beschreibung

Die vorliegende Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von Alkanolaminen durch Umsetzen eines Polyolefinepoxids mit einer Aminoverbindung. Durch ihre Erfindung haben die Erfinder derselben entdeckt, daß die für die Reaktion erforderliche Zeit dadurch signifikant verkürzt werden kann, daß eine katalytische Menge eines Alkohols vorhanden ist.
Um ein Alkanolamin aus einem Polyolefinepoxid und einer Aminoverbindung gemäß der Erfindung zu bilden, schließt das Verfahren das Einbringen eines epoxidierten Polymers in einen Reaktor zusammen mit einer Aminoverbindung ein. Die Aminoverbindung und das epoxidierte Polyolefin werden in einen Reaktor eingebracht und Bedingungen erhöhter Temperatur und/oder Drucks unterworfen, was, obgleich die Erfinder nicht an irgendeine bestimmte Theorie gebunden sein möchten, wahrscheinlich bewirkt, daß der Epoxidring sich öffnet, und wobei das aktive Wasserstoffatom von einem Stickstoffatom auf ein Sauerstoffatom des Epoxids übertragen wird, um eine naszierende Hydroxygruppe auf dem Polymer zu bilden, und eine Kohlenstoff-Stickstoff-Bindung zwischen dem Stickstoffatom der Aminoverbindung und dem Kohlenstoffatom benachbart zur naszierenden Hydroxygruppe gebildet wird.
Jede Aminoverbindung ist für die Reaktion geeignet, vorausgesetzt, daß die Aminoverbindung wenigstens ein an ein Stickstoffatom gebundenes Wasserstoff enthält und daß keine anderen funktionellen Gruppen im Molekül vorhanden sind, die substantiell mit der Bildung des Alkanolamins interferieren würden. Geeignete Amine für die Reaktion sind exemplifiziert durch diejenigen, die in den vorgenannten Patentanmeldungen genannt sind, aber nicht hierauf beschränkt, insbesondere die bevorzugten Aminverbindungen, die unten auf Seite 14 der PCT-Veröffentlichung 92/014806 genannt sind. Für die Zwecke dieser Beschreibung und der beigefügten Ansprüche bedeutet das Wort "Aminoverbindung" Ammoniak oder jede organische Verbindung, die wenigstens ein Stickstoffatom umfaßt, wobei das Stickstoffatom wenigstens ein daran gebundenes Wasserstoffatom aufweist, ungeachtet der Aromatizität, Kettenverzweigung, fehlenden Kettenverzweigung oder des Vorhandenseins anderer bekannter funktioneller Gruppen, die in der Verbindung als ein Ganzes vorhanden sind, einschließlich, ohne Beschränkung, diejenigen, die in PCT- Veröffentlichung 92 014806 genannt sind, und wobei es wenigstens eine Stickstoff- Kohlenstoff-Bindung gibt. Es wird von den Fachleuten auf dem Gebiet der organischen Chemie ohne weiteres anerkannt und gewürdigt, daß in dieser Definition alle organischen Mono- und Polyamine eingeschlossen sind. Diese schließen, ohne Beschränkung, Ammoniak, Monoalkylamine, Dialkylamine, Polyalkylenpolyamine und Alkylenpolyamine ein. Gemäß der Erfindung können Aminoverbindungen, die zur Verwendung hierin geeignet sind, eine Kohlenwasserstoffgruppe enthalten, die geradkettig, verzweigt, cyclisch, unsubstituiert oder substituiert ist, mit verschiedenen Substituenten, die den Fachleuten als Substituenten in der organischen Chemie bekannt sind, mit der Maßgabe, daß eine Substanz, um sich als eine Aminoverbindung für die Zwecke dieser Beschreibung und der beigefügten Ansprüche zu qualifizieren, wenigstens ein aktives Wasserstoffatom enthalten muß, das an ein Stickstoffatom gebunden ist, und keine anderen Substituenten im Molekül enthalten darf, die die Bildung von Alkanolamin ausschließen. Geeignete Substituenten schließen Cyanogruppen, Etherverknüpfungen, Amido, etc. ein. Wie hierin verwendet, bedeutet der Begriff "Kohlenwasserstoff" eine Einheit, die ein Kohlenstoffatom mit wenigstens einem daran gebundenen Wasserstoffatom umfaßt, und schließt Alkylgruppen, Alkenylgruppen, Alkinylgruppen, Phenylgruppen, Benzylgruppen sowie andere kohlenwasserstoffhaltige Spezies ein, unabhängig davon, ob sie geradkettig, verzweigt oder cyclisch und gesättigt oder ungesättigt sind.
Beispielhaft, aber nicht beschränkend für die Klasse von Monoalkylaminen, sind: Methylamin, Ethylamin, n-Propylamin, Butylamin und andere höhere Analoge in dieser homologen Reihe (ungeachtet des Vorhandenseins oder Nichtvorhandenseins von Kettenverzweigung oder Substitution, d. h. Verbindungen wie etwa 2-Aminopropan und 4- Aminononan fallen in diese Klasse), Anilin, Phenetylamin, etc.. Beispielhaft, aber nicht beschränkend für die Klasse von Dialkylaminen sind Diethylamin, Dimethylamin, Dipropylamin und andere höhere Analoge in dieser homologen Reihe, einschließlich derjenigen entweder mit oder ohne vorhandene Kettenverzweigung. Dialkylamine enthalten nach Definition wenigstens zwei Kohlenwasserstoffgruppen (die üblicherweise Alkyl sind), gebunden an ein Stickstoffatom. Man glaubt, daß es den Fachleuten in der Chemie gut bekannt ist, daß die zwei Alkylgruppen nicht notwendigerweise identisch sein müssen, sondern sich unterscheiden können. Es gibt z. B. eine Verbindung, die als N-Methyl-N- ethylamin bekannt ist, die sowohl eine Ethyl- als auch eine Methylgruppe an ein Stickstoffatom gebunden aufweist, zusätzlich zu einem aktiven Wasserstoffatom. So zieht die vorliegende Erfindung die Verwendung von Aminoverbindungen mit entweder denselben oder unterschiedlichen Kohlenwasserstoffgruppen, gebunden an dasselbe Stickstoffatom, in Betracht, wobei eine, beide oder keine solcher Kohlenwasserstoffgruppen des Dialkylamins ein weiteres Stickstoffatom einschließen, das an eines seiner Kohlenstoffatome gebunden ist.
Polyalkylenpolyamine sind ebenfalls in Verfahren nützlich, die in Übereinstimmung mit den Prinzipien dieser Erfindung durchgeführt werden, und beispielhaft, aber nicht beschränkend für diese Materialien sind Diamine, die mehr als eine Alkylgruppe enthalten, wobei die Alkylgruppen durch ein Stickstoffatom zusammengehalten werden, das einen weiteren Substituenten auf dem Brücken-Stickstoffatom aufweisen kann oder nicht, mit der Maßgabe, daß, wie es erforderlich ist für alle Amine, die gemäß dieser Erfindung nützlich sind, das Molekül als ein Ganzes wenigstens ein Stickstoffatom enthalten muß, das ein daran gebundenes aktives Wasserstoffatom aufweist. Solche Amine sind im Stand der Technik gut bekannt und werden, ohne Beschränkung, durch Diethylentriamin, Dipropylentriamin, Dibutylentriamin, Diethylentetramin, Tripropylentetramin, Tetraethylenpentamin, Hexamethylendiamin, etc. exemplifiziert, wie auch Mitglieder von Verbindungen von Polyalkylenpolyaminen den Fachleuten bekannt sind.
Die Alkylenpolyamine sind organische Aminoverbindungen, die eine Kohlenstoffkette mit mehr als einem an die Kohlenstoffkette gebundenen Stickstoffatom umfassen. Beispielhaft für diese Klasse von Verbindungen sind 1,3-Propandiamin, Ethylendiamin, 1,4-Butandiamin, etc., einschließlich derjenigen mit wenigstens einer weiteren Kohlenwasserstoffgruppe, die an ein oder mehrere der Stickstoffatome gebunden ist. Wieder ist der Hauptvorbehalt, daß die Aminoverbindung ein aktives Wasserstoffatom gebunden an ein Stickstoffatom enthält, das in der Lage ist, eine Reaktion mit einem Epoxid einzugehen, um ein Alkanolamin zu bilden, da den Fachleuten gut bekannt ist, daß aktive Wasserstoffatome, die an Stickstoffatome gebunden sind, an solchen Reaktionen teilnehmen können. Solche Verbindungen werden exemplifiziert durch N,N-Dimethylaminopropylamin, das strukturell ein n-Propylamin- Molekül ist, das eine Dimethylaminogruppe einschließt, die an das Gamma-Kohlenstoffatom gebunden ist, welches auch als 1-Amino-3-(N,N-dimethylamino)propan bezeichnet werden kann.
Für die Zwecke dieser Beschreibung und der beigefügten Ansprüche bedeutet das Wort "Epoxid" jedes Epoxid, d. h. eine organische Verbindung, die einen Oxiran-Ring enthält, wobei dieser Ring definiert ist als ein dreigliedriger Ring, der zwei Kohlenstoffatome und ein Sauerstoffatom umfaßt. Von solchen Materialien ist gut bekannt, daß sie aus der Reaktion zwischen einem Peroxid und einem Olefin gebildet werden. Beispielhafte Materialien dieser Klasse sind Ethylenoxid, Propylenoxid und Butylenoxid. Diese Materialien werden industriell durch die Gasphasenoxidation von Ethylen, Propylen bzw. einem Butylen hergestellt. Alternativ können jedoch, wie bereits erwähnt, olefinische Bindung mit einem Peroxid epoxidiert werden. Das Wort Epoxid schließt alle Materialien mit einem Oxiran-Ring ein, ungeachtet deren Molekulargewicht. Die katalytische Wirkung, die von den Erfindern entdeckt worden ist, wird jedoch nur in dem Fall beobachtet, wenn das Epoxid ein Polyolefinepoxid mit einem Molekulargewicht über 170 ist, ausgeprägter, wenn das Molekulargewicht über 300 liegt, und am ausgeprägtesten, wenn das Epoxid ein Molekulargewicht über 500 besitzt.
Geeignete Alkohole schließen jeden Alkohol mit weniger als zehn Kohlenstoffatomen, geradkettig, verzweigt oder cyclisch, ein, in dem sich keine merkbare Menge an Polyolefinepoxid lösen kann. Für die Zwecke dieser Beschreibung und der beigefügten Ansprüche bedeutet der Begriff "geradkettig" Alkohole, die von den Fachleuten als normale Alkohole bezeichnet werden, während "verzweigte Alkohole" diejenigen sind, die selbst den kleinsten Grad daran besitzen, was den Fachleuten als "Kettenverzweigung" gut bekannt ist. Alle Alkohole sind entweder geradkettig, verzweigt oder cyclisch. Ein geeigneter Alkohol zur Verwendung in der Erfindung ist Cyclohexanol. Ein weiterer bevorzugter Alkohol für die Zwecke dieser Erfindung ist Ethanol. Der gegenwärtig bevorzugteste Alkohol für diese Erfindung ist Methanol.
Ein Alkohol, der als ein Katalysator gemäß dem Verfahren dieser Erfindung verwendet wird, übt keinerlei Lösungsmitteleffekt auf die Aminierung von Polyolefinepoxid aus, sondern ist stattdessen in einer katalytischen Menge vorhanden. Alkohole sind organische Verbindungen, die eine Hydroxygruppe aufweisen, die an ein Kohlenstoffatom gebunden ist, wie den Fachleuten in der Chemie gut bekannt ist. Für die Zwecke der vorliegenden Erfindung bedeutet das Wort Alkohol all solche Verbindungen, die im allgemeinen als Alkohole anerkannt werden. Der Begriff schließt auch Polyole ein, d. h. organische Moleküle mit mehr als einer Hydroxygruppe pro Molekül. Das Verfahren hierin kann als ein diskontinuierliches Verfahren oder kontinuierlich betrieben werden. In einer bevorzugten Form der Erfindung ist der verwendete Alkohol-Katalysator nicht mit dem als Reaktant eingesetzten Polyolefinepoxid mischbar. Für die Zwecke dieser Erfindung und der beigefügten Ansprüche bedeutet das Wort "unlöslich", daß das gelöste Material zu weniger als 10 Gramm pro Liter im Lösungsmittelmaterial löslich ist.
Es wird von den Fachleuten ohne weiteres anerkannt werden, daß Materialien mit verschiedenen Niveaus an Stickstoffgehalt, ausgedrückt auf einer Gewichtsprozentbasis, gemäß der Erfindung hergestellt werden können. Dies beruht insofern auf der Versatilität des Verfahrens, als eine breite Vielfalt von möglichen Polyolefinepoxiden mit einer breiten Vielfalt von möglichen Aminoverbindungen umgesetzt werden können. Wenn ein Polyolefinepoxid mit relativ niedrigem Molekulargewicht mit einer Aminoverbindung mit einem hohen Prozentanteil an Stickstoff umgesetzt wird, werden hohe Stickstoffgehalte im Endprodukt angetroffen. Wenn z. B. Hexamethylenheptamin (M. W. = ca. 271) mit einem Polyolefinepoxid mit einem Molekulargewicht von etwa 500 umgesetzt wird, besitzt das resultierende Produkt ein Molekulargewicht von etwa 770 und enthält etwa 12,7% Stickstoff. Daher kann durch überlegte Auswahl von Reaktanten ein Fachmann nach dem Lesen dieser Beschreibung und Ansprüche Alkanolamine mit Stickstoffgehalten zwischen etwa 0,03 Gew.- % und 20,0+ % herstellen. Vorzugsweise werden die Reaktanten, wenn die Produkte als Additive für Motorkraftstoffe verwendet werden sollen, ausgewählt, um ein Produkt mit zwischen etwa 0,10 und 10 Gew.-% Stickstoff zu liefern, einschließlich jedes Hundertstel Prozentanteils dazwischen. Bevorzugter liegt der Stickstoffgehalt zwischen 0,20% und 5,0 %, und es ist am bevorzugtesten, daß der Stickstoffgehalt zwischen 0,5% und 3,5% liegt, wenn das Produkt mit Benzin zur Verwendung als ein Motorkraftstoff vermischt werden soll, um das Mischen zu erleichtern. Diese Bereiche und Prozente sollten jedoch als beispielhaft für die Erfindung und nicht als beschränkend für diese angesehen werden, da der Durchschnittsfachmann ohne weiteres Reaktanten bestimmen kann, die notwendig sind, um einen gewünschten Stickstoffgehalt im Endprodukt zu liefern.
Reaktionen, die gemäß dieser Erfindung durchgeführt werden, werden bei Bedingungen erhöhter Temperatur und/oder Drucks durchgeführt. Für die Zwecke dieser Beschreibung und der beigefügten Ansprüche bedeuten die Worte "erhöhte Temperatur und/oder Druck" entweder einen Zustand erhöhter Temperatur oder einen Zustand erhöhten Drucks oder, wie es am bevorzugtesten ist, eine Kombination der zwei. "Erhöht" im Hinblick auf Temperatur bedeutet jeden Temperaturgrad von mehr als 20ºC. "Erhöht" im Hinblick auf Druck bedeutet jeden Druck, der höher ist als atmosphärischer Druck. Bedingungen erhöhter Temperatur und Drucks können unabhängig voneinander oder gleichzeitig auf jedem Niveau oder Grad von jedem davon unabhängig voneinander verwendet werden. Am bevorzugtesten ist die Temperatur 200ºC und am bevorzugtesten ist der Druck 12,4 MPa (1.800 psig).
Vorzugsweise wird das Verfahren der vorliegenden Erfindung unter Bedingungen durchgeführt, die eine Erhöhung der Temperatur, bei der die Reaktion stattfindet, im Bereich von 50ºC bis 300ºC, bevorzugter von 150ºC bis 250ºC, am bevorzugtesten im Bereich von 180ºC bis 230ºC einschließen.
Das Polyolefin kann von einem olefinischen Monomer mit einem Kohlenstoffatomgehalt von zwischen 1 und 12 Kohlenstoffatomen pro Molekül, ob geradkettig, verzweigt oder cyclisch, abgeleitet werden.
Das im Verfahren der vorliegenden Erfindung verwendete Polyolefinepoxid hat ein Molekulargewicht im Bereich von 170 bis 5.000, bevorzugter im Bereich von 500 bis 2.500 und am bevorzugtesten im Bereich von 750 bis 1.800. Der Alkohol hat weniger als zehn Kohlenstoffatome pro Molekül und besagtes Polyolefinepoxid ist in besagtem Alkohol unlöslich.
Der im Verfahren der vorliegenden Erfindung verwendete Druck kann im Bereich von atmosphärischem Druck bis 34,5 MPa (5.000 psig), bevorzugter im Bereich von 788 kPa (100) bis 21,0 MPa (3.000 psig), am bevorzugtesten im Bereich von 3.547 kPa (500) bis 17,3 MPa (2.500 psig) liegen.
Der Alkohol wird ausgewählt aus Alkoholen mit zwischen 1 und 10 Kohlenstoffatomen pro Molekül und kann ausgewählt werden aus der Gruppe, bestehend aus: Methanol, Ethanol, n- Propanol, 2-Propanol, n-Butanol, 2-Butanol und sec-Butanol.
Das folgende sind Beispiele von Reaktionen, die gemäß der Erfindung durchgeführt worden sind, und sollte von allen Lesern als lediglich beispielhaft für die Erfindung und nicht in irgendeiner Weise für diese beschränkend angesehen werden.

Beispiel I

Ein Ein-Liter-Rührautoklav wird mit 400 g Polyolefinepoxid mit einem Molekulargewicht von etwa 1.000 und 24 g Methanol beschickt. Der Reaktor wird vor der Atmosphäre verschlossen und mit gasförmigem Stickstoff gespült, bevor 150 g wasserfreies Ammoniak eingebracht werden. Der Reaktor wird auf eine Temperatur von 200ºC für 3 Stunden erhitzt, woraufhin der Reaktor auf Umgebungstemperatur abgekühlt und belüftet wird. Das resultierende Produkt wird in einen Kolben überführt und anschließend verringertem Druck unterworfen, unter mäßigem Rühren, um Spuren von Methanol und Ammoniak in der Masse zu entfernen. Im Anschluß an die Entfernung solcher niedrigsiedenden Fraktionen wird das Produkt analysiert, und es wird festgestellt, daß es 0,56% Stickstoff enthält.

Beispiel II

Ein erhitzter 200 cc-DOWTHERM®-Rohrreaktor aus rostfreiem Stahl mit Aufwärtsströmung, der einen Innendurchmesser von 2,07 cm (0,815") und ein Thermoelement aufweist, hergestellt aus einer Röhre mit einem Außendurchmesser von 0,635 cm (1/4 Inch), das sich nach oben in den Reaktor erstreckt und mit einer Ablenkplatte ausgestattet ist, wird verwendet. Ein Polyolefinepoxid mit einem Molekulargewicht von etwa 1.000 wird mit einer Rate von 120 g pro Stunde zusammen mit einer Mischung aus Ammoniak und Methanol (in einem Gewichtsverhältnis von NH&sub3; : MeOH von 9 : 1), ebenfalls mit einer Rate von 120 g pro Stunde zugeführt, durch das Rohr zugeführt. Der Rohrreaktor wird bei einer Temperatur von 220ºC bei einem Druck von 15,2 MPa (2.200 psig) gehalten. Der Reaktorablauf wird von Ammoniak, Methanol und anderen leichten Materialien mit den Fachleuten bekannten Mitteln gestrippt, um ein Material herzustellen, das 0,13% Stickstoff enthält.

Beispiel III

Das Verfahren von Beispiel II wird befolgt, mit der Ausnahme, daß das Epoxid mit einer Rate von 40 g pro Stunde zugeführt wird und die Mischung von Ammoniak zu Methanol ein Verhältnis von 3 : 2 besaß und mit einer Rate von 50 g pro Stunde zugeführt wird. Das resultierende Produkt enthielt 0,63% Stickstoff.

Beispiel IV

Das Verfahren von Beispiel II wird befolgt, mit der Ausnahme, daß das Epoxid mit etwa 40 g pro Stunde zugeführt wird und eine Mischung aus Ethylendiamin und Methanol mit einem Gewichtsverhältnis von 3 : 2 mit etwa 50 g pro Stunde zugeführt wird. Die Reaktion wird bei 230ºC und 13,8 MPa (2.000 psig) durchgeführt. Der Reaktorablauf wird in Xylol gelöst und mit Wasser gewaschen. Xylol und andere leichte Substanzen werden unter verringertem Druck abgezogen. Das resultierende Produkt enthält laut Analyse etwa 1,81% Stickstoff.

Beispiel V

Das Verfahren von Beispiel I wurde befolgt, mit der Ausnahme, daß N,N- Dimethylaminopropylamin statt Ethylendiamin verwendet wird. Die leichten Substanzen werden aus dem Reaktorablauf durch Destillation entfernt. Das resultierende Produkt enthält laut Analyse etwa 1,65% Stickstoff.

Claims

1. Alkoholkatalysiertes Verfahren zur Herstellung eines Alkanolamins aus einem Polyolefinepoxid und einer Aminoverbindung, welches umfaßt:

Inkontaktbringen der Aminoverbindung mit dem Polyolefinepoxid in Gegenwart einer katalytischen Menge eines Alkohols unter Bedingungen erhöhter Temperatur und/oder Drucks, die ausreichend sind, um eine Reaktion zu bewirken, die zur Bildung eines Alkanolamins führt;

wobei die Aminoverbindung wenigstens ein Wasserstoffatom enthält, das an ein Stickstoffatom gebunden ist, besagtes Polyolefinepoxid ein Molekulargewicht im Bereich von 170 bis 5.000 besitzt und besagter Alkohol weniger als zehn Kohlenstoffatome pro Molekül aufweist und besagtes Polyolefinepoxid in besagtem Alkohol unlöslich ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß besagte Bedingungen eine Erhöhung der Temperatur, bei der die Reaktion stattfindet, auf eine Temperatur im Bereich von 50ºC bis 300ºC einschließen.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß besagte Bedingungen eine Erhöhung der Temperatur, bei der die Reaktion stattfindet, auf eine Temperatur im Bereich von 150ºC bis 250ºC einschließen.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß besagte Bedingungen eine Erhöhung der Temperatur, bei der die Reaktion stattfindet, auf eine Temperatur im Bereich von 180ºC bis 230ºC einschließen.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß besagtes Polyolefin von einem olefinischen Monomer mit einem Kohlenstoffatomgehalt von zwischen zwei und zwölf Kohlenstoffatomen pro Molekül, entweder geradkettig, verzweigt oder cyclisch, abgeleitet ist.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß besagtes Polyolefinepoxid ein Molekulargewicht im Bereich von 500 bis 2.500 besitzt.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß besagtes Polyolefinepoxid ein Molekulargewicht im Bereich von 750 bis 1.800 besitzt.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck im Bereich von atmosphärischem Druck bis 34,5 MPa (500 psig) liegt.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck im Bereich von 788 kPa (100 psig) bis 21,0 MPa (3.000 psig) liegt.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck im Bereich von 3547 kPa (500 psig) bis 17,3 MPa (2.500 psig) liegt.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß besagter Alkohol ein geradkettiger Alkohol ist.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß besagter Alkohol ein verzweigter Alkohol ist.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß besagter Alkohol ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus: Methanol, Ethanol, n-Propanol, 2- Propanol, n-Butanol, 2-Butanol und sec-Butanol.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Aminoverbindung ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus: Ammoniak, Monoalkylaminen, Dialkylaminen, Polyalkylenpolyaminen und Alkylenpolyaminen.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß besagtes Verfahren in einer diskontinuierlichen Art und Weise durchgeführt wird.

16. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß besagtes Verfahren in einer kontinuierlichen Art und Weise durchgeführt wird.

17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß besagtes Verfahren in einem Rohrreaktor durchgeführt wird.

18. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß besagter Kontakt mechanisches Mischen einschließt.

19. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Reaktanten ausgewählt werden, um ein Stickstoffgehalt im Alkanolaminprodukt von zwischen 0,03 Gew.-% und 20 Gew.-% zu liefern.

20. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Reaktanten ausgewählt werden, um einen Stickstoffgehalt im Alkanolaminprodukt von zwischen 0,20 Gew.-% und 3,5 Gew.-% zu liefern.