CZ289460B6 - Způsob přípravy cyklických laktamů - Google Patents

Způsob přípravy cyklických laktamů Download PDF

Info

Publication number
CZ289460B6
CZ289460B6 CZ19973578A CZ357897A CZ289460B6 CZ 289460 B6 CZ289460 B6 CZ 289460B6 CZ 19973578 A CZ19973578 A CZ 19973578A CZ 357897 A CZ357897 A CZ 357897A CZ 289460 B6 CZ289460 B6 CZ 289460B6
Authority
CZ
Czechia
Prior art keywords
titanium dioxide
water
weight
aminocarboxylic acid
acid nitriles
Prior art date
Application number
CZ19973578A
Other languages
English (en)
Other versions
CZ357897A3 (cs
Inventor
Eberhard Dr. Fuchs
Tom Dr. Witzel
Klemens Dr. Flick
Original Assignee
Basf Aktiengesellschaft
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Basf Aktiengesellschaft filed Critical Basf Aktiengesellschaft
Publication of CZ357897A3 publication Critical patent/CZ357897A3/cs
Publication of CZ289460B6 publication Critical patent/CZ289460B6/cs

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07DHETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D201/00Preparation, separation, purification or stabilisation of unsubstituted lactams
    • C07D201/02Preparation of lactams
    • C07D201/08Preparation of lactams from carboxylic acids or derivatives thereof, e.g. hydroxy carboxylic acids, lactones or nitriles

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)
  • Catalysts (AREA)
  • Other In-Based Heterocyclic Compounds (AREA)
  • Polyamides (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Hydrogenated Pyridines (AREA)

Abstract

Zp sob p° pravy cyklick²ch laktam reakc nitril aminokarboxylov kyseliny s vodou v kapaln f zi p°i teplot v rozsahu od 140 .degree.C do 320 .degree.C, v p° tomnosti heterogenn ch katalyz tor na b zi oxidu titani it ho, kdy se reakce prov d za p° tomnosti heterogenn ch katalyz tor na b zi oxidu titani it ho, s obsahem rutilu 0,1 a 95 % hmotn. a s obsahem anatasu 99,9 a 5 % hmotn., v dy vzta eno k celkov mu obsahu oxidu titani it ho.\

Description

Způsob přípravy cyklických laktamů
Oblast techniky
Vynález se týká způsobu přípravy cyklických laktamů reakcí nitrilů aminokarboxylové kyseliny s vodou v přítomnosti katalyzátorů.
Dosavadní stav techniky
Z amerického patentového spisu číslo US-A 4 628 085 je známa reakce nitrilu 6-aminokapronové kyseliny s vodou v plynném stavu na kyselém silikagelu při teplotě 300 °C. Jako produkt kvantitativně probíhající reakce se s počáteční selektivitou získá 95 % kaprolaktamu, konstatuje se však rychlé klesání produktivity a selektivity. Podobný způsob je popsán v americkém patentovém spise číslo US-A 4 625 023, podle kterého se vede silně zředěný průtok plynů sestávajících z nitrilu 6-aminokapronové kyseliny, dinitrilu kyseliny adipové, amoniaku a vodní páry a nosného plynu přes katalyzátorové lože sestávající ze silikagelu a systému měd’(chrom)baryum-oxid titaničitý. Při 85 % výtěžku se získá kaprolaktam se selektivitou 91 %. Také v tomto případě se pozoruje rychlá dezaktivace katalyzátoru.
Předmětem vynálezu podle amerického patentového spisu číslo US-A 2 301 964 je nekatalyzovaná reakce nitrilu 6-aminokapronové kyseliny ve vodném roztoku na kaprolaktam při teplotě 285 °C. Výtěžky jsou pod 80 %.
Francouzský patentový spis číslo FR-A 2 029 540 popisuje způsob cyklizace nitrilu 6-aminokapronové kyseliny na kaprolaktam pomocí homogenních kovových katalyzátorů sestávajících ze skupiny zinku a mědi ve vodném roztoku, přičemž se karbolaktam získá s výtěžkem až 83 %. Úplné oddělení katalyzátorů od hodnotného kaprolaktamového produktu přináší však potíže, neboť kaprolaktam vytváří s použitými kovy komplexy.
Úkolem vynálezu tedy je vyvinout způsob výroby cyklických laktamů reakcí nitrilů aminokarboxylové kyseliny s vodou, který nemá shora uvedené nedostatky.
Podstata vynálezu
Způsob přípravy cyklických laktamů reakcí nitrilů aminokarboxylové kyseliny s vodou, v přítomnosti katalyzátorů, spočívá podle vynálezu vtom, že se reakce provádí v kapalné fázi v přítomnosti heterogenních katalyzátorů na bázi oxidu titaničitého, s obsahem rutilu hmotnostně 0,1 až 95% a s obsahem anatasu hmotnostně 99,9 až 5%, vždy vztaženo k celkovému obsahu oxidu titaničitého.
S výhodou se reakce provádí při teplotě 140 až 320 °C za použití nitrilů aminokarboxylové kyseliny obecného vzorce
H2N-(CH2)m-CsN přičemž index m má hodnotu 3, 4, 5 nebo 6, především nitrilu 6-aminokapronové kyseliny. S výhodou se používá hmotnostně 1 až 50% roztoku nitrilu aminokarboxylové kyseliny ve vodě nebo ve směsi vody s organickým rozpouštědlem.
Jako výchozích látek se při způsobu podle vynálezu používá nitrilů aminokarboxylové kyseliny, s výhodou obecného vzorce I.
-1 CZ 289460 B6
R1 1
h2n--- 1 C ' ch2
1 R2
n a
C =N (I), přičemž znamená n a m vždy 0, 1,2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 a 9 a součet n + m je alespoň 3, s výhodou alespoň 4.
Symboly R1 a R2 mohou být substituenty jakéhokoli druhu, přičemž má být zajištěno, že žádaná cyklická reakce není substituenty ovlivňována. S výhodou znamenají symboly R1 a R2 nezávisle na sobě skupiny alkylové s 1 až 6 atomy uhlíku, cykloalkylové s 5 až 7 atomy uhlíku, nebo arylové se 6 až 12 atomy uhlíku.
Obzvlášť výhodnými výchozími sloučeninami jsou nitrily aminokarboxylové kyseliny obecného vzorce
H2N4CH2),tl-C^N kde m má hodnotu 3, 4, 5 nebo 6, zvláště 5. Pro m=5 je výchozí sloučeninou nitril 6aminokapronové kyseliny.
Způsobem podle vynálezu se nechávají reagovat shora popsané nitrily aminokarboxylové kyseliny s vodou v kapalné fázi, za použití heterogenních katalyzátorů za získání cyklických laktamů. Při použití nitrilů aminokarboxylové kyseliny obecného vzorce I se získají odpovídající cyklické laktamy obecného vzorce II
\^.C=O
T
H kde n, m, R1 a R2 mají shora uvedený význam. Obzvlášť výhodnými jsou laktamy obecného vzorce II, kde znamená n nulu a m 4, 5 nebo 6, obzvláště 5 (v tomto posledním případě se získá kaprolaktam).
Reakce se provádí v kapalné fázi při teplotách obecně 140 až 320 °C, s výhodou 160 až 280 °C; tlak je všeobecně 0,1 až 25 MPa s výhodou 0,5 až 15 MPa, přičemž je nutno respektovat, aby reakční směs byla za použitých podmínek, tedy bez katalyzátoru v pevné fázi, kapalná. Prodlevy jsou zpravidla 1 až 120, s výhodou 1 až 90 a nejvýhodněji 1 až 60 minut. V některých případech se ukázalo, že prodleva 1 až 10 minut je zcela postačující.
Na mol nitrilu aminokarboxylové kyseliny se používá obecně nejméně 0,01 mol, s výhodou 0,1 až 20 ml a obzvláště 1 až 5 mol vody.
S výhodou se používá nitril aminokarboxylové kyseliny ve formě hmotnostně 1 až 50%, výhodně 5 až 50% a nejvýhodněji 5 až 30% vodného roztoku (přičemž je pak voda současně reakčním
-2CZ 289460 B6 partnerem) nebo ve směsích roztoku voda/rozpouštědlo. Jako rozpouštědla je uvádějí například alkanoly, jako methanol, ethanol, n-propanol a izo-propanol, n-butanol, izo-butanol, tercbutanol a polyolyjako diethylenglykol a tetraethylenglykol, uhlovodíky, jako petrolether, benzen, toluen, xylen, laktamy jako pyrrolidon nebo kaprolaktam nebo alkylovou skupinou substituované laktamy, jako N-methylpyrrolidon, N-methylkaprolaktam nebo N-ethylkaprolaktam i estery kyseliny karboxylové, s výhodou karboxylové kyseliny s 1 až 8 atomy uhlíku. V reakční směsi může být též obsažen amoniak. Samozřejmě se také mohou používat také směsi organických rozpouštědel. Jako obzvlášť výhodné se v jednotlivých případech osvědčily směsi vody a alkanolů ve hmotnostním poměru voda/alkanol 1 až 75, 25 až 99, s výhodou 1 až 50 až 50 až 99.
Způsob podle vynálezu se provádí v přítomnosti katalyzátorů na bázi oxidu titaničitého, které mají obsah rutilu hmotnostně 0,1 až 95, s výhodou 1 až 90 % a s obsahem anatasu hmotnostně 99,9 až 5, s výhodou 99 až 10 %, vždy vztaženo k celkovému obsahu oxidu titaničitého.
Podle výhodného provedení se reakce provádí na pevném loži, přičemž katalyzátory jsou ve tvaru tyčinek nebo tablet, s výhodou přitom mají tablety a tyčinky průměr 1 až 10 mm.
K přípravě tyčinek a tablet, které lze vyrábět obvyklými způsoby, se používá prášku oxidu titaničitého, který už má požadovaný obsah anatasu a rutilu, nebo se vyrobí pyrolýzou vycházející z čisté modifikace anatasu nebo ze směsi obsahující anatasovou a rutilovou fázi nebo ze směsi fází čistého anatasu a rutilu nebo ze směsi anatasových a rutilových modifikací tím, že se při odpovídající teplotě a prodlevě (jak je pracovníkům v oboru známé, například z Catalysis Today 14, str. 225 až 242, 1992) pyrolyzuje tak dlouho, až se dosáhne požadovaného poměru anatasu k rutilu.
Odpovídající prášky jsou obchodně dostupné, například prášek oxidu titaničitého P25R (hmotnostně 20 až 30 % rutilu a 80 až 70 % anatasu) od firmy Degusa nebo S150R a S140R (vždy s obsahem 100% anatasu) od Finti-Kemira.
Oxidu titaničitého je možno použít jako takového, nebo jako katalyzátoru na nosiči, přičemž může být nanesen na mechanicky a chemicky stálý nosič většinou s velkým povrchem.
Oxid titaničitý může být vyroben vysrážením z vodného roztoku například po sulfatačním procesu nebo jiným postupem jako je pyrogenní výroba jemných prášků oxidu titaničitého, které jsou obchodně dostupné.
Popřípadě je možno oxid titaničitý obsahující anatas a rutil smíchat s jinými oxidy, jako je oxid hlinitý, oxid zirkoničitý a oxid céru. K výrobě směsí lze volit různé způsoby. Oxidy nebo jejich předprodukty, které jsou převeditelné na oxidy kalcinací, se mohou připravovat například společným vysrážením z roztoků. Přitom se všeobecně dosahuje velmi dobrého rozdělení obou použitých oxidů. Oxidy nebo jejich předprodukty se mohou vysrážet vysrážením jednoho oxidu nebo předproduktu v přítomnosti suspenze jemně rozptýlených částic druhého oxidu nebo předproduktu. Další způsob spočívá v mechanickém míšení prášku oxidu nebo předproduktu, přičemž tato směs se může použít jako výchozí materiál k výrobě tyčinek nebo tablet.
Katalyzátoiy na nosičích se mohou vyrábět různými způsoby. Například je možno oxid titaničitý nanést v podobě sólu jednoduchým napuštěním na nosič. Vysušením a kalcinací se obvyklým způsobem těkavé součásti sólu odstraní. Takové sóly jsou pro oxid titaničitý obchodně dostupné.
Další možností nanášení vrstev aktivního oxidu titaničitého je hydrolýza nebo pyrolýza organických nebo anorganických sloučenin. Může se oxidem titaničitým povléct v tenké vrstvě například keramický nosič hydrolýzou titanizopropylátu nebo jinými alkoxidy titanu. Další výhodnou sloučeninou je chlorid titaničitý. Vhodnými nosiči jsou prášky, tyčinky nebo tablety oxidu titaničitého samotného nebo jiných stabilních oxidů, jako je oxid křemičitý. Použité nosiče
-3CZ 289460 B6 mohou být k usnadnění transportu makroporézní. Důležité je, aby se při pyrolýze oxidu titaničitého dbalo toho, aby jak rutilová, tak anatasová fáze vznikly v uvedených podílech.
Způsobem podle vynálezu se získají cyklické laktamy, zejména kaprolaktam ve vysokém výtěžku 5 s dobrou selektivitou a s dobrou stálostí katalytického působení.
Vynález objasňují, nijak však neomezují následující příklady praktického provedení. Procenta jsou míněna hmotnostně, pokud není uvedeno jinak.
Příklady provedení vynálezu
Příklad 1 až 7
Do zahřívaného trubkového reaktoru o obsahu 25 ml (průměr 6 mm, délka 800 mm), naplněného oxidem titaničitým ve tvaru tablet nebo tyčinek, se zavede za tlaku 10 MPa roztok nitrilu 6aminokapronové kyseliny (ACN) ve vodě a v ethanolu v hmotnostních poměrech uvedených v tabulce. Proud produktu vycházejícího z reaktoru se analyzuje plynovou chromatografií. 20 Výsledky obsahuje tabulka.
Tabulka
Příklad Katalyzátor Tvar Obsah sulfátu 1%1 Rutil [%1 Anatas Í%1 BET [m2/g] A U S
1 P25 3 mm tyčinky 0,01 93 7 15 92 95 97
2 P25/DT511 3 mm tyčinky 0,5 18 82 41 90 98 93
3 P25/S1502 3 mm tyčinky 0,06 16 84 50 89 97 92
4 P25 1,5 mm tyčinky n.b. 20 80 48 91 99 93
Pro porovnání
5 VKR61110 1,5 mm tyčinky n.b. 100 0 5 5 10 53
6 DT51 4 mm tyčinky n.b. 0 100 36 78 90 85
7 S150 3 mm tyčinky 1,17 0 100 108 90 99 91
1 Směs hmotnostně 2/3 dílů prášku P25R, zbytek DR51r (Rhone-Poulenc).
2 Směs hmotnostně 2/3 dílů prášku P25R, zbytek S150R (Finti-Kemira).
3 Rutil od fy. Sachtleben zpracovaný 2 h při teplotě 975 °C.
n.b. = nestanoveno.
A = Výtěžek; S = selektivita; U = rozklad.
BET = Povrch po BET podle DIN 66 131.
Průmyslová využitelnost
Příprava cyklických laktamů, zejména kaprolaktamu ve vysokém výtěžku s dobrou selektivitou a s dobrou stálostí katalyzátoru.

Claims (4)

1. Způsob přípravy cyklických laktamů reakcí nitrilů aminokarboxylové kyseliny s vodou v kapalné fázi při teplotě v rozsahu od 140 °C do 320 °C, v přítomnosti heterogenních katalyzátorů na bázi oxidu titaničitého, vyznačující se tím, že se reakce provádí za přítomnosti heterogenních katalyzátorů na bázi oxidu titaničitého s obsahem rutilu 0,1 až 95 % hmotn. a s obsahem anatasu 99,9 až 5 % hmotn., vždy vztaženo k celkovému obsahu oxidu titaničitého.
2. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že se používá nitrilů aminokarboxylové kyseliny obecného vzorce
H2N-(CH2)m-C=N kde m znamená 3,4, 5 nebo 6.
3. Způsob podle nároku 2, vyznačující se tím, že se jako nitrilů aminokarboxylové kyseliny používá nitrilů 6-aminokapronové kyseliny.
4. Způsob podle nároků laž3, vyznačující se tím, že se používá hmotnostně 1 až 50% roztok nitrilů aminokarboxylové kyseliny ve vodě nebo ve směsi vody s organickým rozpouštědlem.
CZ19973578A 1995-05-18 1996-05-07 Způsob přípravy cyklických laktamů CZ289460B6 (cs)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19517821A DE19517821A1 (de) 1995-05-18 1995-05-18 Verfahren zur Herstellung von Caprolactam

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CZ357897A3 CZ357897A3 (cs) 1998-04-15
CZ289460B6 true CZ289460B6 (cs) 2002-01-16

Family

ID=7761968

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CZ19973578A CZ289460B6 (cs) 1995-05-18 1996-05-07 Způsob přípravy cyklických laktamů

Country Status (20)

Country Link
EP (1) EP0815077A1 (cs)
JP (1) JPH11505230A (cs)
KR (1) KR19990014859A (cs)
CN (1) CN1075810C (cs)
AU (1) AU700098B2 (cs)
BG (1) BG102027A (cs)
BR (1) BR9608470A (cs)
CA (1) CA2218132A1 (cs)
CZ (1) CZ289460B6 (cs)
DE (1) DE19517821A1 (cs)
EA (1) EA199700402A1 (cs)
HU (1) HU220356B (cs)
MX (1) MX9708676A (cs)
NO (1) NO307964B1 (cs)
NZ (1) NZ308485A (cs)
PL (1) PL323389A1 (cs)
SK (1) SK154897A3 (cs)
TR (1) TR199701385T1 (cs)
TW (1) TW340840B (cs)
WO (1) WO1996036600A1 (cs)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19738463C2 (de) * 1997-09-03 1999-09-23 Basf Ag Verfahren zur Herstellung von Caprolactam
DE19738464A1 (de) * 1997-09-03 1999-03-04 Basf Ag Verwendung von Formkörpern als Katalysator zur Herstellung von Caprolactam
CN101890370B (zh) * 2010-08-05 2012-05-30 上海交通大学 基于纳米二氧化钛和聚膦腈的复合光催化剂及其制备方法

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2029540A (en) * 1935-10-01 1936-02-04 Porteous William Trailer
US2301964A (en) * 1941-09-12 1942-11-17 Du Pont Method of preparing lactams
JPS4821958B1 (cs) * 1969-01-28 1973-07-02
US4625023A (en) * 1985-09-03 1986-11-25 Allied Corporation Selective conversion of aliphatic and aromatic aminonitriles and/or dinitriles into lactams
US4628085A (en) * 1985-09-03 1986-12-09 Allied Corporation Use of silica catalyst for selective production of lactams
JP2969779B2 (ja) * 1990-05-01 1999-11-02 株式会社明電舎 濃淡画像処理装置
DE4339648A1 (de) * 1993-11-20 1995-05-24 Basf Ag Verfahren zur Herstellung von Caprolactam

Also Published As

Publication number Publication date
TW340840B (en) 1998-09-21
HUP9801131A3 (en) 1999-05-28
JPH11505230A (ja) 1999-05-18
EA199700402A1 (ru) 1999-06-24
HUP9801131A2 (hu) 1998-08-28
DE19517821A1 (de) 1996-11-21
MX9708676A (es) 1998-02-28
PL323389A1 (en) 1998-03-30
WO1996036600A1 (de) 1996-11-21
NO975268D0 (no) 1997-11-17
EP0815077A1 (de) 1998-01-07
NZ308485A (en) 2000-01-28
CN1075810C (zh) 2001-12-05
TR199701385T1 (xx) 1998-04-21
BG102027A (en) 1998-08-31
CA2218132A1 (en) 1996-11-21
CZ357897A3 (cs) 1998-04-15
AU700098B2 (en) 1998-12-24
NO307964B1 (no) 2000-06-26
NO975268L (no) 1997-11-17
AU5814796A (en) 1996-11-29
HU220356B (hu) 2001-12-28
KR19990014859A (ko) 1999-02-25
BR9608470A (pt) 1998-12-29
CN1184467A (zh) 1998-06-10
SK154897A3 (en) 1998-07-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100310508B1 (ko) 카프로락탐의 제조 방법
KR910005188B1 (ko) 알칸올 아민의 증기상 분자내 탈수반응용 촉매
CZ289460B6 (cs) Způsob přípravy cyklických laktamů
CZ152697A3 (en) Process for preparing caprolactam
AU705339B2 (en) Preparation of caprolactam
MXPA97008676A (en) Caprolact preparation
US4895985A (en) Preparation of cyclopentanone
AU718411B2 (en) Preparation of polycaprolactam
KR20050075402A (ko) 카프로락탐의 정제 방법
US3654371A (en) Process for the manufacture of cyclodec-5-en-1-one
JPS5823139B2 (ja) 担体系に支持された触媒を製造する方法
JPS635070A (ja) フタロ−2−ニトリルの連続製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
PD00 Pending as of 2000-06-30 in czech republic
MM4A Patent lapsed due to non-payment of fee

Effective date: 20040507