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Verfahren zur Herstellung von Lactamen
Zur Herstellung von Lactamen sind zahlreiche Verfahren bekannt. Es ist z. B. möglich, yAminobuttersäure oder 8-Aminovaleriansäure durch Erhitzen über den Schmelzpunkt unter Abspaltung von Wasser in < x-Pyrrolidon oder a- Piperidon überzuführen. Ebenso ist es bekannt, oc-Piperidon aus dem Methylester der 8-Aminovaleriansäure durch Eindampfen der wässerigen Lösung unter Abspaltung von Methanol zu erhalten. Aus N-Benzol-8-Aminovaleriansäure entsteht beim Destillieren unter Abspaltung von Benzoesäure ebenfalls oc-Piperidon.
Aus y-Chlor- buttersäure oder 8-Chlorvaleriansäure und überschüssigem wässerigem Ammoniak wird durch Erhitzen unter Druck auf vorzugsweise 250 bis 3000 C CI. -Pyrrolidon bzw. oc-Piperidon erhalten.
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moniak oder Aminen zu erhalten. Ferner ist bekannt, N-Aryl-oc-Pyrrolidone aus y-Chlorbuttersäurechlorid und einem aromatischen Amin über die y-Chlorbuttersäureamide zu gewinnen. Schliesslich wurde auch schon vorgeschlagen (vgl. USA-Patentschrift Nr. 2, 301, 964), die Darstellung von Lactamen aus Aminonitrilen und einem Überschuss von Wasser, u. a. auch aus yAminobutyronitril oder S-Aminovaleronitrü vorzunehmen.
Mit diesem Verfahren, das bei Temperaturen von 200 bis 375 C und unter erhöhtem Druck in verdünnter wässeriger Lösung des Aminonitrils durchgeführt wird, sollen Ausbeuten von etwa 60% der Theorie erzielt werden können.
Es wurde nun gefunden, dass es möglich ist, 5- und 6-gliedrige Lactame mit wesentlich höheren Ausbeuten von etwa 90% und mehr herzustellen, wenn man y-Aminobutyronitril oder 8-Aminovaleronitril mit Wasser bei Temperaturen von 150 bis 2000 C umsetzt. Unter Abspaltung
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teilhaft bei einer Temperatur von etwa 180 C durchgeführt. Die besten Ausbeuten werden erhalten, wenn die Umsetzung in Gegenwart von mindestens 2 Mol Wasser je Mol Nitril vorgenommen wird.
An Stelle von reinem Wasser können auch wasserhaltige Gemische oder Lösungen, z. B. eine Lösung von Ammoniak in Wasser, verwendet werden.
Das Verfahren kann kontinuierlich oder diskontinuierlich durchgeführt werden.
Beispiel 1 : In einem 600 cm3-Schüttelautoklaven aus V4A werden 35, 5 g (0, 34 Mol) 94% iges 8-Aminovaleronitril und 264 cm3 (14, 7 Mol) Wasser innerhalb 14 Stunden auf 180 C aufgeheizt und 4 Stunden auf dieser Temperatur gehalten.
Das Reaktionsprodukt, das aus einer gelben Lösung mit einem sehr geringen öligen Anteil besteht, wird zur Entfernung des letzteren durch ein Faltenfilter filtriert, das Filtrat im Vakuum zur Trockene eingedampft. Der im wesentlichen aus a-Valero1actam bestehende Rückstand wird unter sorgfältigem Ausschluss von Luftsauerstoff der Vakuumdestillation unterworfen.
Bei 12 Torr und 131-133, 5 C gehen 31, 8 g farbloses Destillat über, das nach kurzer Zeit zu einer weissen Kristallmasse erstarrt (Fp. 40 bis 41 C) und einer Ausbeute von 93, 7% der Theorie an reinem S-Valerolactam entspricht.
Beispiel 2 : Zum Unterschied von Beispiel 1 wird mit einem geringeren Wasserüberschuss gearbeitet. Bei gleicher Arbeitsweise wie in Beispiel 1 werden aus 25 g (0, 25 Mol) 96, 5%gem S-Aminovaleronitril und 36 cm3 (2 Mol) Wasser
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beute von 92, 9% der Theorie.
Beispiel 3 : Bei Verwendung eines noch geringeren Wasserüberschusses, nämlich nur 2 Mol Wasser auf 1 Mol Aminonitril, wird ebenfalls noch eine sehr gute Ausbeute erzielt. Bei gleicher Arbeitsweise wie im Beispiel 1 werden aus 21, 5 g (0, 216 Mol) 98, 4%igem a-Aminovaleronitril und 8, 0 cm3 (0, 432 Mol) Wasser 19, 5g S-Valero- lactam (Kp 114-1150 C) erhalten, entspre-
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von nur 1, 25 Mol Wasser auf 1 Mol Aminonitril die Ausbeute bedeutend zurück.
Bei gleicher Arbeitsweise wie in Beispiel l werden aus 20 g
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(0, 205 Mol) 98,5%igem #-Aminovaleronitril und 4, 6 cm3 (0, 256 Mol) Wasser 16, 3 g 94%iges S-Valerolactam (Kp, 111-118 C) erhalten, entsprechend einer Ausbeute von 82% der Theorie. Das Produkt enthält als Verunreinigung
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gehenden Beispielen wird statt mit Wasser mit wässerigem Ammoniak gearbeitet. In einem 250 cm3-Schüttelautoklaven aus V4A werden 18,8g (0, 19 Mol) 96,5%iges #-Aminovaleronitril und 36 cm konz. wässeriges Ammoniak in einer Stunde auf 1800 C auf geheizt und 31/2 Stunden auf dieser Temperatur gehalten.
Die Aufarbeitung erfolgt in gleicher Weise wie in Beispiel 1 und ergibt 15,3 g #-Valero- lactam (kip, 115-117 C, Fp. 40-41 C), entsprechend einer Ausbeute von 83, 5% der Theorie.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Herstellung von Lactamen aus γ-Aminobutyronitril oder #-Aminovalero- nitril und überschüssigem Wasser bei erhöhter Temperatur und unter erhöhtem Druck, dadurch gekennzeichnet, dass die Umsetzung bei Temperaturen von 150 bis 200 0 C, vorzugsweise bei etwa 180 C, durchgeführt wird.