CN101547896A - 内酰胺化合物的制备方法 - Google Patents

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CN101547896A CNA2007800446082A CN200780044608A CN101547896A CN 101547896 A CN101547896 A CN 101547896A CN A2007800446082 A CNA2007800446082 A CN A2007800446082A CN 200780044608 A CN200780044608 A CN 200780044608A CN 101547896 A CN101547896 A CN 101547896A
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Abstract

本发明提供一种工业上高效且低成本制备碳原子数8～15的内酰胺化合物的方法，该方法不生成硫酸铵等大量副反应产物地进行环状肟化合物的重排反应。本发明的内酰胺化合物的制备方法，是在下述芳香族化合物A存在下，于非极性溶剂B中，使右述式(1)(式中，m表示7～14的整数)所示环状肟化合物重排，生成右述式(2)(式中，m与上述相同)所示内酰胺化合物，所述芳香族化合物A在构成芳香环的碳原子上键合有离去基团，而且含有杂原子或含有键合有吸电子基团的碳原子作为构成芳香环的原子。

Description

内酰胺化合物的制备方法
技术领域
本发明涉及作为医药、农药、染料、聚酰胺等的原料等有用的碳原子数为8～15的内酰胺化合物的制备方法。更详细地说，本发明涉及通过碳原子数为8～15的环状肟化合物的重排反应制备相应的内酰胺化合物的方法。
背景技术
以环状肟化合物为原料，通过所谓的贝克曼重排制备相应的内酰胺类的技术在工业上是非常重要的。以往，为了进行该类制备，采用化学当量以上的发烟硫酸起作用的方法，问题在于副反应生成的大量硫酸铵的处理。
鉴于该问题，公开了使用芳香族化合物作为对环境负荷小的贝克曼重排催化剂，且在极性溶剂中进行反应的方法，所述芳香族化合物至少含有1个具有离去基团的碳原子作为构成芳香环的原子、总计至少含有3个杂原子或具有吸电子基团的碳原子作为构成芳香环的原子，上述杂原子或具有吸电子基团的碳原子中的2个在上述具有离去基团的碳原子的邻位或对位(参考非专利文献1、专利文献1)。但在该方法中，由于反应中使用了极性溶剂，反应后通过用有机溶剂和水的萃取操作分离反应产物内酰胺化合物和催化剂时，该极性溶剂阻碍分离，于是有必要预先除去极性溶剂。因此，从内酰胺化合物的工业制备法的角度考虑，该方法在能源、工艺方面是不利的。
非专利文献1：J.AM.CHEM.SOC.2005，127，11240-11241
专利文献1：特开2006-219470号公报
发明内容
发明要解决的问题
本发明的目的在于提供一种工业上可高效且低成本地制备碳原子数为8～15的内酰胺化合物的方法，该方法不生成硫酸铵等大量的副反应产物地进行环状肟化合物的重排反应。
本发明的另一目的为提供碳原子数为8～15的内酰胺化合物的制备方法，该方法可使反应结束后的反应产物和催化剂的分离简化。
解决问题的方法
为了解决上述问题，本发明者们针对使用芳香族化合物(构成芳香环的碳原子上键合离去基团，而且含有杂原子或含有键合有吸电子基团的碳原子作为构成芳香环的原子)作为催化剂，由环状肟化合物制备相应的内酰胺化合物的方法进行了反复研究，结果发现由碳原子数为5～6左右小环的环状肟化合物制备内酰胺化合物时，在非极性溶剂中基本不进行反应，相比之下，由碳原子数为8～15的环状肟化合物制备相应的内酰胺化合物时，令人意外的是在非极性溶剂中反应极为顺利地进行，于是，反应结束后仅通过加水萃取即可简便地使作为反应产物的内酰胺化合物和所用的催化剂分离。基于这些发现，完成了本发明。
也就是说，本发明提供内酰胺化合物的制备方法，该方法为在芳香族化合物A存在下，于非极性溶剂B中使下述式(1)所示环状肟化合物重排，生成下述式(2)所示的内酰胺化合物，其中，所述芳香族化合物A在构成芳香环的碳原子上键合有离去基团，而且含有杂原子或含有键合有吸电子基团的碳原子作为构成芳香环的原子，
[化学式1]
Figure A200780044608D00051
式中，m表示7～14的整数，
[化学式2]
Figure A200780044608D00052
式中，m与上述相同。
上述芳香族化合物A包括含有以下述式(3)所示结构作为芳香环的组成部分的芳香族化合物，
[化学式3]
Figure A200780044608D00061
式中，Z表示卤素原子或-OR基团，R表示有机基团。
上述式(3)中的Z包括氯原子。此外，式(3)中的R包括下述式(4)所示含有氟原子的分支链状脂肪族链式基团、与式(1)所示环状肟化合物相应的下述式(5)所示的基团，
[化学式4]
Figure A200780044608D00062
式中，Rf1和Rf2相同或不同，表示碳原子数为1～8的全氟烷基，n表示0～8的整数，
[化学式5]
Figure A200780044608D00063
式中，m表示7～14的整数。
非极性溶剂B优选为烃。此外，作为非极性溶剂B，可使用与式(1)所示环状肟化合物相应的环烷烃。在反应中，也可使用酸作为助催化剂。
发明的效果
按照本发明可以不生成硫酸铵等大量的副反应产物地进行环状肟的重排反应，消除了以往除去或废弃内酰胺化合物的制备方法中生成的副反应产物的问题，可以以高收率制备碳原子数为8～15的内酰胺化合物。此外，由于使用非极性溶剂，通过例如使用水的萃取操作，可简易地将反应结束后的反应产物和所用催化剂进行分离。因此，工业上可高效且低成本地制备碳原子数为8～15的内酰胺化合物。
具体实施方式
[芳香族化合物A]
在本发明中，使用芳香族化合物A作为催化剂，所述芳香族化合物A在构成芳香环的碳原子上键合有离去基团，而且含有杂原子或含有键合有吸电子基团的碳原子作为构成芳香环的原子。
芳香环包括芳香烃环、芳香杂环。作为芳香烃环，可以列举例如，苯环等单环式芳香烃环；萘环、蒽环、芴环、菲环等稠环、联苯环、三联苯环等多环式芳香烃环。作为芳香杂环，可以列举例如，吡咯环、呋喃环、噻吩环、咪唑环、吡唑环、三唑环、四唑环、噁唑环、异噁唑环、噻唑环等5元芳香杂环；吡啶环、吡嗪环、嘧啶环、哒嗪环、三嗪环等6元芳香杂环；吲哚环、苯并咪唑环、苯并三唑环、喹啉环、联吡啶环、菲绕啉环等稠杂环。作为芳香烃环，特别优选苯环。此外，作为芳香杂环，特别优选吡啶环、三嗪环等含氮杂环。
作为键合于构成芳香环的碳原子上的离去基团，只要是具有离去性的基团即可，没有特别限制，可以列举例如，卤素原子(氟原子、氯原子、溴原子、碘原子)、重氮鎓基、磺酰卤基(磺酰氯基等)、碳酰卤基(碳酰氯基等)、-OR基(R表示有机基团)等。作为上述R所示的有机基团，可以列举例如，磺酰基(苯磺酰基、对甲苯磺酰基、萘磺酰基等芳基磺酰基；甲磺酰基、三氟甲磺酰基、乙磺酰基等烷磺酰基等)、卤代烷基[二氟甲基、三氟甲基、四氟乙基、五氟乙基、上述式(4)所示的含有氟原子的分支链状脂肪族链式基团等氟代烷基；三氯甲基等的氯代烷基等碳原子数为1～17左右(尤其是碳原子数为1～10左右)的卤代烷基]、亚烷基氨基、环烷叉基氨基[与上述式(1)所示环状肟化合物相应的式(5)所示的基团等]等。
在上述式(4)所示含有氟原子的分支链状脂肪族链式基团中，Rf1和Rf2相同或不同，表示碳原子数为1～8的全氟烷基，n表示0～8的整数。作为碳原子数为1～8的全氟烷基，可以列举例如，三氟甲基、五氟乙基、七氟丙基等。作为式(4)所示含有氟原子的分支链状脂肪族链式基团的代表例，可以列举，六氟异丙基。
作为与上述式(1)所示环状肟化合物相应的式(5)所示基团的代表例，可以列举，环辛叉基氨基、环癸叉基氨基、环十二烷叉基氨基、环十五烷叉基氨基等。
作为上述构成芳香环的原子的杂原子，包括氮原子、氧原子、硫原子、硅原子等。其中，优选氮原子。含有键合有吸电子基团的碳原子作为构成芳香环的原子时，作为吸电子基团没有特别限制，可以列举例如，氰基；三氟甲基、三氯甲基等卤代甲基；硝基；碳酰卤基；酰基；磺酰基等。此外，在芳香族化合物A中，作为构成芳香环的原子，优选总计含有3个以上杂原子、键合有吸电子基团的碳原子。此外，优选上述杂原子、键合有吸电子基团的碳原子中的2个在上述键合有离去基团的碳原子的邻位或对位。
优选的芳香族化合物A包括含有上述式(3)所示结构作为芳香环的组成部分的芳香族化合物。在式(3)中，Z表示卤素原子或-OR基，R表示有机基团。Z表示的卤素原子包括氟原子、氯原子、溴原子、碘原子。其中，优选氯原子。R表示的有机基团与上述相同。
作为含有式(3)所示结构作为芳香环的组成部分的芳香族化合物，可以列举，例如下述式(3a)所示的三嗪衍生物、式(3b)所示的吡嗪衍生物、式(3c)所示的嘧啶衍生物、式(3d)所示的哒嗪衍生物、以及式(3e)所示的吡啶衍生物等。
[化学式6]
Figure A200780044608D00081
[式中，z表示卤素原子或-OR基，R表示有机基团。X1、X2、X3、X4相同或不同，表示氢原子、卤素原子、烷基、卤代烷基(三氟甲基、二氟甲基、三氯甲基等)、芳基、环烷基、羟基、烷氧基、芳氧基、卤代烷氧基、巯基、羧基、取代氧基羰基(
Figure A200780044608D0009095730QIETU
換オキシカルボニル)、甲酰基、酰基、酰氧基、硝基、磺基、氰基、氨基、氧基氨基或其它有机基团。也可以X1、X2、X3、X4中的至少2个互相结合，与构成式中的环的原子一起形成芳香性或非芳香性的环]。
X1、X2、X3和X4中的卤代烷氧基包括例如二氟甲基氧基、三氟甲基氧基、四氟乙基氧基、五氟乙基氧基、六氟异丙基氧基(2，2，2-三氟-1-三氟甲基乙氧基)等碳原子数为1～17左右(尤其是碳原子数为1～10左右)的卤代烷氧基等。作为卤代烷氧基，特别优选氟化烷基氧基。X1、X2、X3和X4中的其它有机基团包括亚烷基氨基、环烷叉基氨基等。作为X1、X2、X3和X4，优选离去基团。此外，Z可以是卤素原子或除-OR基以外的离去基团。
在式(3a)～(3e)所示化合物中，X1、X2、X3和X4为与Z相同的基团，即可以是选自卤素原子或-OR基的基团。在式(3a)所示的三嗪衍生物中，若X1和X2为选自卤素原子或-OR基的基团时，则式(3a)成为1分子中含有3个式(3)所示结构的芳香族化合物。在式(3b)所示的吡嗪衍生物、式(3c)所示的嘧啶衍生物、和式(3d)所示的哒嗪衍生物中，若X3为选自卤素原子或-OR基的基团时，则式(3b)、式(3c)和式(3d)成为1分子中含有2个式(3)所示结构的芳香族化合物。
作为式(3a)所示的三嗪衍生物，具体可以列举，例如2-氯-1，3，5-三嗪、2，4-二氯-1，3，5-三嗪、2，4，6-三氯-1，3，5-三嗪(氯化氰尿酸)、2-氯-4，6-二羟基-1，3，5-三嗪、2-氯-4，6-二硝基-1，3，5-三嗪、2-氯-4-硝基-1，3，5-三嗪、2-氯-4，6-二羟甲基-1，3，5-三嗪等具有卤素原子(尤其是氯原子)作为取代基的三嗪衍生物；2-六氟异丙氧基-1，3，5-三嗪、2，4-双(六氟异丙氧基)-1，3，5-三嗪、2，4，6-三(六氟异丙氧基)-1，3，5-三嗪等具有卤代烷氧基作为取代基的三嗪衍生物；2-环十二烷叉基氨基氧基-1，3，5-三嗪、2，4-双(环十二烷叉基氨基氧基)-1，3，5-三嗪、2，4，6-三(环十二烷叉基氨基氧基)-1，3，5-三嗪等具有环烷叉基氨基氧基为取代基的三嗪衍生物；2-氯-4，6-双(六氟异丙氧基)-1，3，5-三嗪、2，4-二氯-6-(六氟异丙氧基)-1，3，5-三嗪等具有卤素原子和卤代烷氧基作为取代基的三嗪衍生物；2-氯-4-环十二烷叉基氨基氧基-1，3，5-三嗪等具有卤素原子和环烷叉基氨基氧基作为取代基的三嗪衍生物；2-环十二烷叉基氨基氧基-4，6-双(六氟异丙氧基)-1，3，5-三嗪等具有环烷叉基氨基氧基和卤代烷氧基为取代基的三嗪衍生物；2-氯4-(六氟异丙氧基)-6-环十二烷叉基氨基氧基-1，3，5-三嗪等具有卤素原子、卤代烷氧基、和环烷叉基氨基为取代基的三嗪衍生物等。
作为式(3b)所示的吡嗪衍生物，具体可以列举，例如2-氯吡嗪、2，3-二氯吡嗪、2-氯-3，5-二硝基吡嗪等具有卤素原子为取代基的吡嗪衍生物；2-(六氟异丙氧基)吡嗪等具有卤代烷氧基为取代基的吡嗪衍生物；2-环十二烷叉基氨基氧基吡嗪等具有环烷叉基氨基氧基为取代基的吡嗪衍生物。
作为式(3c)所示的嘧啶衍生物，具体可以列举，例如2，4-二氯嘧啶、2，4，6-三氯嘧啶、4，6-二氯-5-硝基嘧啶、2，4-二氯-6-硝基嘧啶等具有卤素原子为取代基的嘧啶衍生物；2，4-双(六氟异丙氧基)嘧啶等具有卤代烷氧基为取代基的嘧啶衍生物；2，4-二环十二烷叉基氨基氧基嘧啶等具有环烷叉基氨基氧基为取代基的嘧啶衍生物等。
作为式(3d)所示的哒嗪衍生物，具体可以列举，例如3-氯哒嗪、3，6-二氯哒嗪等具有卤素原子为取代基的哒嗪衍生物；3-六氟异丙氧基哒嗪等具有卤代烷氧基为取代基的哒嗪衍生物；3-环十二烷叉基氨基氧基哒嗪等具有环烷叉基氨基氧基为取代基的哒嗪衍生物等。
作为式(3e)所示的吡啶衍生物，具体可以列举，例如2-氯-3，5-二硝基吡啶、2，4，6-三氯吡啶、2-氯吡啶等具有卤素原子为取代基的吡啶衍生物；2-六氟异丙氧基吡啶等具有卤代烷氧基为取代基的吡啶衍生物；2-环十二烷叉基氨基氧基吡啶等具有环烷叉基氨基氧基为取代基的吡啶衍生物。
其中，可特别优选使用式(3a)所示的三嗪衍生物，尤其可优选使用2，4，6-三氯-1，3，5-三嗪、2，4，6-三(六氟异丙氧基)-1，3，5-三嗪、2，4，6-三(环十二烷叉基氨基氧基)-1，3，5-三嗪。
含有式(3)所示结构作为环的组成部分的芳香族化合物可以是喹啉、异喹啉、喹唑啉、喹喔啉、酞嗪、嘌呤、蝶啶、菲啶、菲绕啉等具有稠杂环骨架的化合物，该稠杂环骨架含有氮原子。
当含有上述式(3)所示结构作为环的组成部分的芳香族化合物为含有-OR基作为Z的化合物时，可预先制备该芳香族化合物而后用于反应，也可使相当的化合物(含有卤素原子作为Z的化合物和生成RO-离子的化合物)共存于制备内酰胺化合物的反应体系中，通过在反应体系中进行卤素原子和-OR基的取代反应，可生成具有-OR基作为Z的芳香族化合物。生成上述RO-离子的化合物没有特别限制，多数情况下使用的肟化合物作为原料。就是说Z为-OR基时的本发明的实施方式包括下述情况：使用含有Z为卤素原子的式(3)所示结构作为环的组成部分的芳香族化合物，通过与原料肟化合物的反应生成芳香族化合物，该芳香族化合物具有从该肟化合物上除去氢原子后的基团(例如环烷叉基氨基氧基等)作为取代基。
在芳香族化合物A中，作为除了含有上述式(3)所示结构作为芳香环的组成部分的化合物以外的其它芳香族化合物可以列举，例如4-氯-3，5-二硝基苄腈、2，4，6-三硝基氯苯等苯衍生物等。
芳香族化合物A可单独使用，也可将2种以上组合使用。在环状肟化合物的重排反应中，相对于1摩尔式(1)所示环状肟化合物，芳香族化合物A的用量为例如约0.0001～1摩尔，优选为约0.0005～0.5摩尔，更优选为约0.001～0.2摩尔。
[助催化剂]
本发明的方法在使用上述芳香族化合物A的同时还可使用助催化剂。作为助催化剂，可以列举，例如路易斯酸、布朗斯台德酸等酸。作为路易斯酸，可使用通常的路易斯酸。作为布朗斯台德酸，可以列举，例如氯化氢等无机酸；单氯乙酸、二氯乙酸、三氯乙酸、三氟乙酸等羧酸、甲磺酸、三氟甲磺酸、对甲苯磺酸等磺酸等有机酸。其中，特别优选磺酸。这些助催化剂可单独使用，也可将2种以上组合使用。
使用助催化剂时，其用量相对于1摩尔式(1)所示的环状肟化合物，例如约0.0001～1摩尔，优选约0.0005～0.5摩尔，更优选约0.001～0.2摩尔。
[非极性溶剂B]
作为非极性溶剂B，可以列举与水发生分液的有机溶剂，例如戊烷、己烷、庚烷、辛烷、癸烷、十二烷等脂肪族烃；环戊烷、环己烷、环辛烷、环癸烷、环十二烷、环十五烷等脂环族烃；苯、甲苯、二甲苯、乙苯、1，3，5-三甲基苯等芳香族烃等烃；二丙基醚、二异丙基醚、二丁基醚、二己基醚等链状醚；二氯甲烷、二氯乙烷、氯仿、四氯化碳、氯苯、三氟甲基苯等卤代烃等。非极性溶剂B可单独使用，也可将2种以上组合使用。在上述溶剂中，优选为非极性溶剂的烃类。
此外，作为非极性溶剂B，优选使用与式(1)所示环状肟化合物相应的环烷烃。其原因如下所述。在本发明中，作为原料使用的碳原子数为8～15的环状肟化合物可通过下述方法制备：使碳原子数为8～15的环烷烃氧化形成相应的环状酮，使其与羟基胺反应的方法、或使碳原子数为8～15的环烷烃与亚硝酸酯或亚硝酸盐反应的方法。在本发明的式(1)所示环状肟化合物的重排反应中，若使用与式(1)所示环状肟化合物相应的环烷烃作为溶剂，则可利用在前面的步骤中未反应的残留环烷烃为溶剂，于是在前面的步骤中无需分离反应产物和未反应的原料(环烷烃)，可直接将反应液供于本步骤、或仅进行简单处理(例如通过萃取进行催化剂的分离等)便供于本步骤，从能源和工艺的角度考虑是很有利的。此外，上述环烷烃的氧化反应、环状酮的肟化反应、环烷烃和亚硝酸酯或亚硝酸盐的反应可采用公知的方法进行。
在环状肟化合物的重排反应中，相对于式(1)所示环状肟化合物，非极性溶剂B的用量为例如约0.1～50重量倍、优选约0.5～20重量倍、更优选约1～10重量倍。
[环状肟化合物]
作为式(1)所示环状肟化合物，可以列举，环辛烷酮肟、环壬烷酮肟、环癸烷酮肟、环十一烷酮肟、环十二烷酮肟、环十三烷酮肟、环十四烷酮肟、环十五烷酮肟。其中，特别优选使用环十二烷酮肟。
[重排反应]
在环状肟化合物的重排反应中，反应温度可根据所用的环状肟化合物的种类、催化剂、溶剂等的种类而适当选择，没有特别限制，通常为约0～250℃，优选约25～150℃，更优选约40～120℃。反应可在氮、氩等非活性气体气氛下进行，也可在空气气氛下或氧气气氛下进行。本发明可特别优选在空气气氛下、回流条件下进行反应。反应可在减压下、常压或加压下，以间歇式、半间歇式、连续式(多段连续流通式等)等任何方式进行。
通过反应生成了比原料环状肟化合物的元数多1个的上述式(2)所示内酰胺化合物。例如由环十二烷酮肟生成月桂内酰胺类。
反应结束后，反应产物可通过下述分离方法或组合下述分离方法进行分离纯化，所述分离方法例如过滤、浓缩、蒸馏、萃取、结晶析出、重结晶、吸附、柱色谱等。例如，生成的内酰胺化合物和作为催化剂的芳香族化合物A可通过使用有机溶剂和水的萃取使内酰胺化合物转移至有机层，使芳香族化合物A转移至水层而进行分离。
[环状肟化合物的制备]
式(1)所示环状肟化合物若通过例如以下所示制备方法进行制备，则不仅可在温和的条件下简便且高效地制备，而且合成环状肟化合物的反应、以及通过环状肟化合物的重排生成内酰胺化合物的反应可一步进行，无需中途特别分离纯化环状肟化合物的步骤，因此是极为有利的。
也就是说，式(1)所示环状肟化合物可优选通过下述方法制备，在含有下述式(6)所示骨架作为环的组成部分的含有氮原子的环状化合物存在下，使与式(1)所示环状肟化合物对应的环烷烃与亚硝酸酯或亚硝酸盐反应。
[化学式7]
Figure A200780044608D00131
(式中，Y为氧原子或-OR’基(R’表示氢原子或羟基的保护基)
作为含有上述式(6)所示骨架作为环的组成部分的含氮原子的环状化合物，具体可以使用，例如N-羟基琥珀酰亚胺、N-羟基邻苯二甲酰亚胺、N，N’-二羟基均苯四酸二酰亚胺、N-羟基戊二酰亚胺、N-羟基-1，8-萘二羧酸酰亚胺、N，N’-二羟基-1，8，4，5-萘四羧酸二酰亚胺等由脂肪族多元羧酸酐(环状酐)或芳香族多元羧酸酐(环状酐)衍生的N-羟基酰亚胺化合物、和通过在该N-羟基酰亚胺化合物的羟基上导入保护基(例如乙酰基等酰基等)而得到的化合物等。
作为上述环烷烃，可以列举，环辛烷、环壬烷、环癸烷、环十一烷、环十二烷、环十三烷、环十四烷、环十五烷。
作为上述亚硝酸酯，可以列举例如亚硝酸甲酯、亚硝酸乙酯、亚硝酸丙酯、亚硝酸异丙酯、亚硝酸丁酯、亚硝酸异丁酯、亚硝酸叔丁酯、亚硝酸戊酯、亚硝酸异戊酯、亚硝酸叔戊酯、亚硝酸己酯等亚硝酸烷基酯；亚硝酸苯酯等亚硝酸芳基酯；亚硝酸苄酯等亚硝酸芳烷基酯等。优选的亚硝酸酯包括亚硝酸C1-6烷基酯等亚硝酸烷基酯。作为亚硝酸盐，可以列举，亚硝酸铵；亚硝酸锂、亚硝酸钠、亚硝酸钾、亚硝酸钡等亚硝酸碱土类金属盐；亚硝酸锌等其它金属盐等。
环烷烃与亚硝酸酯或亚硝酸盐的使用比例，可根据两化合物的种类、组合等进行适当选择。例如相对于亚硝酸酯或亚硝酸盐，可使用大约当量或过量(例如1.1～50当量倍或更多，优选3～30当量倍左右)的环烷烃，相反，也可相对于环烷烃，使用过量的亚硝酸酯或亚硝酸盐。
环烷烃与亚硝酸酯或亚硝酸盐的反应可在溶剂存在下或无溶剂存在下进行。溶剂没有特别限制，可以使用例如与上述肟化合物重排反应中所使用的溶剂相同的溶剂。如上所述，将环烷烃本身作为溶剂使用时，由于未反应的环烷烃可作为本发明的内酰胺化步骤中的溶剂使用，因此可极为高效地制备目标内酰胺化合物。反应温度等也没有特别限制，可在例如与上述肟化合物重排反应相同的反应条件下进行反应。反应温度例如为0～250℃左右，优选25～150℃左右，更优选40～120℃左右。反应可在氮或氩等非活性气体气氛下进行，根据目标产物种类等的不同，也可在空气气氛下或氧气气氛下进行。反应可在减压下、常压或加压下，以间歇式、半间歇式、连续式(多段连续流通式等)等常用的方法进行。若使反应在减压下，尤其是在大约可将反应中副反应生成的氮氧化物气体(尤其是NO2)由体系内除去的减压下[例如30～700mmHg(3.99～93.1kPa)左右]进行时，则收率会大幅提高。推测是氮氧化物气体(NO2等)阻碍了反应。
使环烷烃与亚硝酸酯或亚硝酸盐反应时，认为首先生成亚硝基化合物，其重排生成肟化合物。例如，环十二烷与亚硝酸酯或亚硝酸盐反应时，认为首先形成亚硝基环十二烷，亚硝基环十二烷重排生成环十二烷酮肟。此外，亚硝基化合物因其种类而异，但与对应的二聚物(2分子亚硝基化合物通过氮原子相互键合形成的二-N-氧化物化合物)存在可逆的平衡状态，该平衡有时偏向二聚物侧。此外，长时间反应时，亚硝基化合物及其二聚物为痕迹量，收率最多也只能达到小于1％。
作为环烷烃与亚硝酸酯或亚硝酸盐反应的优选方式，可以列举向反应体系内分次或连续添加亚硝酸酯或亚硝酸盐进行反应的方法。与一次性添加亚硝酸酯或亚硝酸盐的情况相比，尤其在亚硝基化阶段，通过该方法可抑制副反应，以高选择率生成亚硝基化合物(或其二聚物)。因此，通过连续重排反应等可以以高收率得到肟化合物。
此外，为了以高收率生成肟化合物，可设置下述步骤阶段性地进行反应，所述步骤为：通过环烷烃与亚硝酸酯或亚硝酸盐反应生成亚硝基化合物或其二聚物的步骤；使生成的亚硝基化合物或其二聚物转化为肟化合物的步骤。采用该方法时，在后段的转化步骤(亚硝基化合物的重排步骤)中，可向反应体系中加入添加剂、可通过加热大幅缩短总的反应时间。另外，在前段的亚硝基化步骤和后段的重排步骤中，可改变溶剂。另外，此时，若前段的亚硝基化步骤在减压下进行，则出于与上述相同的原因，收率会大幅提高。
作为上述添加剂，只要能引发由亚硝基体向肟体的重排即可，没有特别限制，可优选使用例如酸、碱等。作为这样的酸，可以列举，例如甲磺酸、三氟甲磺酸、苯磺酸、对甲苯磺酸等磺酸；硫酸、硝酸、氯化氢、磷酸、硼酸、发烟硫酸等无机酸；氯化铝、氯化锌、三氟甲磺酸钪等路易斯酸；二氧化硅、氧化铝、沸石等固体酸；磷钼酸、磷钨酸、硅钼酸、硅钨酸等多酸等复合酸；强酸性阳离子交换树脂等。作为碱，可以列举，三乙胺等叔胺、吡啶等含氮杂环化合物、乙酸钠、甲醇钠等有机碱；碳酸钠、碳酸氢钠、氢氧化钠、氢氧化钾等无机碱；氧化镁、水滑石、羟磷灰石等固体碱等。这些添加剂可以一次添加，也可以分多次添加。相对于100重量份环烷烃，添加剂的添加量，例如约0.01～100重量份，优选约0.1～50重量份，更优选约0.3～30重量份。使用添加剂的重排反应，在例如约40～120℃，优选约50～100℃的温度，进行例如约5～180分钟，优选约10～120分钟。通过加热进行的重排反应，其加热温度为例如约120～250℃，优选约150～200℃，反应时间例如约0.5～120钟，优选约2～90分钟。
此外，制备肟化合物时，除了环烷烃、亚硝酸酯或亚硝酸盐和含有式(6)所示骨架作为环的组成部分的含氮原子的环状化合物以外，再通过同时添加上述芳香族化合物A进行反应，则可由环烷烃经一步制备与其对应的内酰胺。此外，也可在含有式(6)所示骨架作为环的组成部分的含氮原子的环状化合物存在下，进行环烷烃与亚硝酸酯或亚硝酸盐的反应，在生成肟化合物时添加上述芳香族化合物A，进行肟化合物的重排反应。在这些方法中，可在适当的时候进行溶剂的蒸馏除去、浓缩、溶剂交换等操作。此外，肟化合物的生成可在上述那样阶段地进行。
按照本发明的方法可在不生成大量副反应产物的情况下，高收率且简便地制备内酰胺类。此外，由于本发明使用的催化剂容易与生成的内酰胺分离，因此可以简便地制备纯化度高的内酰胺。而且，由于使用非极性溶剂，通过例如使用水的萃取操作可简便地将反应结束后的反应产物和使用的催化剂进行分离。此外，由环烷烃制备肟的步骤和由该肟化合物制备内酰胺的步骤可在一步或一锅进行。因此，本发明的方法作为碳原子数为8～15的内酰胺化合物(尤其是ω-月桂内酰胺)的工业制备法是极为有用的。
这样得到的内酰胺可作为医药、农药、染料、溶剂、炸药等的原料、聚酰胺(尼龙)的原料等使用。
实施例
以下，通过列举实施例对本发明进行具体说明，但本发明并不限于这些实施例。
实施例1
向反应器中加入环十二烷酮肟(10mmol)、2，4，6-三氯-1，3，5-三嗪(2摩尔％)、甲苯(8mL)，在80℃搅拌2小时。反应后，通过气相色谱进行分析的结果显示，生成月桂内酰胺的收率为95％。
实施例2
向反应器中加入环十二烷酮肟(10mmol)、2，4，6-三氯-1，3，5-三嗪(2摩尔％)、环十二烷(8g)，在80℃搅拌2小时。反应后，通过气相色谱进行分析的结果显示，生成月桂内酰胺的收率为96％。
实施例3
向反应器中加入环十二烷酮肟(10mmol)、2，4，6-三氯-1，3，5-三嗪(2摩尔％)、甲苯(8mL)，在90℃搅拌2小时。反应后，通过气相色谱进行分析的结果显示，生成月桂内酰胺的收率为87％。
实施例4
向反应器中加入环十二烷酮肟(10mmol)、2，4，6-三氯-1，3，5-三嗪(2摩尔％)、异丙基环己烷(8mL)，在80℃搅拌2小时。反应后，通过气相色谱进行分析的结果显示，生成月桂内酰胺的收率为95％。
实施例5
向反应器中加入环辛酮肟(10mmol)、2，4，6-三氯-1，3，5-三嗪(2摩尔％)、甲苯(8mL)，在80℃搅拌2小时。反应后，通过气相色谱进行分析的结果显示，生成相应的内酰胺的收率为65％。
实施例6
向反应器中加入环十五烷酮肟(10mmol)、2，4，6-三氯-1，3，5-三嗪(2摩尔％)、甲苯(8mL)，在80℃搅拌2小时。反应后，通过气相色谱进行分析的结果显示，生成相应的内酰胺的收率为72％。
实施例7
向反应器中加入环十二烷酮肟(10mmol)、2，4，6-三氯-1，3，5-三嗪(2摩尔％)、甲苯(8mL)，在70℃搅拌2小时。反应后，通过气相色谱进行分析的结果显示，生成月桂内酰胺的收率为98％。
实施例8
向反应器中加入环十二烷酮肟(10mmol)、2，4，6-三(六氟异丙氧基)-1，3，5-三嗪[＝2，4，6-三(2，2，2-三氟-1-三氟甲基乙氧基)1，3，5-三嗪](0.5摩尔％)、甲苯(8mL)，在回流条件下搅拌2小时。反应后，通过气相色谱进行分析的结果显示，生成月桂内酰胺的收率为80％。
实施例9
向反应器中加入环十二烷酮肟(10mmol)、2，4，6-三(环十二烷叉基氨基氧基)-1，3，5-三嗪[＝O-4，6-双(环十二烷叉基氨基氧基)-1，3，5-三嗪-2-基环十二烷酮肟](0.5摩尔％)、甲苯(8mL)，在回流条件下搅拌2小时。反应后，通过气相色谱进行分析的结果显示，生成月桂内酰胺的收率为70％。
实施例10
向反应器中加入环十二烷酮肟(10mmol)、2，4，6-三(六氟异丙氧基)-1，3，5-三嗪[＝2，4，6-三(2，2，2-三氟-1-三氟甲基乙氧基)1，3，5-三嗪](0.5摩尔％)、对甲苯磺酸(5摩尔％)、环十二烷(8g)，在回流条件下搅拌2小时。反应后，通过气相色谱进行分析的结果显示，生成月桂内酰胺的收率为90％。
实施例11
向反应器中加入环十二烷酮肟(10mmol)、2，4，6-三(环十二烷叉基氨基氧基)-1，3，5-三嗪[＝O-4，6-双(环十二烷叉基氨基氧基)-1，3，5-三嗪-2-基环十二烷酮肟](0.5摩尔％)、对甲苯磺酸(5摩尔％)、环十二烷(8g)，在回流条件下搅拌2小时。反应后，通过气相色谱进行分析的结果显示，生成月桂内酰胺的收率为92％。
比较例1
向反应器中加入环己酮肟(10mmol)、2，4，6-三氯-1，3，5-三嗪(2摩尔％)、甲苯(2mL)，在80℃搅拌2小时。反应后，通过气相色谱进行分析的结果显示，生成己内酰胺的收率为5％。
实施例12
向反应器中加入环十二烷酮肟(10mmol)、4-氯-3，5-二硝基苄腈(0.5摩尔％)、环十二烷(8g)，在80℃搅拌2小时。反应后，通过气相色谱进行分析的结果显示，生成月桂内酰胺的收率为74％。
实施例13
向反应器中加入环十二烷酮肟(10mmol)、4-氯-3，5-二硝基苄腈(0.5摩尔％)、甲苯(8mL)，在80℃搅拌2小时。反应后，通过气相色谱进行分析的结果显示，生成月桂内酰胺的收率为76％。
比较例2
向反应器中加入环十二烷酮肟(10mmol)、环十二烷(8g)，在80℃搅拌2小时。反应后，通过气相色谱进行分析结果发现完全未进行反应。
工业实用性
按照本发明，通过进行环状肟的重排反应，在不生成硫酸铵等大量副反应产物的情况下可能性制备碳原子数为8～15的内酰胺化合物，所述碳原子数为8～15的内酰胺化合物作为医药、农药、染料、溶剂、炸药等的原料、聚酰胺(尼龙)的原料等是很有用的，于是可避免用以往的内酰胺化合物的制备方法所产生的副反应产物的除去或废弃的问题。而且，由于使用非极性溶剂，反应结束后可简便地分离反应产物和所用催化剂。

Claims (8)

1.一种内酰胺化合物的制备方法，该方法包括，在芳香族化合物A存在下，于非极性溶剂B中，使下述式(1)所示环状肟化合物重排，生成下述式(2)所示内酰胺化合物，所述芳香族化合物A在构成芳香环的碳原子上键合有离去基团，而且含有杂原子或含有键合有吸电子基团的碳原子作为构成芳香环的原子，
[化学式1]
Figure A200780044608C00021
式中，m表示7～14的整数，
[化学式2]
Figure A200780044608C00022
式中，m与上述相同。
2.根据权利要求1所述的内酰胺化合物的制备方法，其中，芳香族化合物A是含有下述式(3)所示结构作为芳香环的组成部分的芳香族化合物，
[化学式3]
Figure A200780044608C00023
式中，Z表示卤素原子或-OR基团，R表示有机基团。
3.根据权利要求2所述的内酰胺化合物的制备方法，其中，式(3)中的Z为氯原子。
4.根据权利要求2所述的内酰胺化合物的制备方法，其中，式(3)中的R为下述式(4)所示含有氟原子的分支链状脂肪族链式基团，
[化学式4]
式中，Rf1和Rf2相同或不同，表示碳原子数为1～8的全氟烷基，n表示0～8的整数。
5.根据权利要求2所述的内酰胺化合物的制备方法，其中，式(3)中的R为与式(1)所示环状肟化合物对应的下述式(5)所示基团，
[化学式5]
式中，m表示7～14的整数。
6.根据权利要求1所述的内酰胺化合物的制备方法，其中，非极性溶剂B为烃。
7.根据权利要求1或6所述的内酰胺化合物的制备方法，其中，非极性溶剂B为与式(1)所示环状肟化合物对应的环烷烃。
8.根据权利要求1～7中任一项所述的内酰胺化合物的制备方法，其中，使用酸作为助催化剂。
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