DE1192649B - Process for the production of omega-laurolactam - Google Patents
Process for the production of omega-laurolactamInfo
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Description
BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLANDFEDERAL REPUBLIC OF GERMANY
DEUTSCHESGERMAN
PATENTAMTPATENT OFFICE
AUSLEGESCHRIFTEDITORIAL
Int. α.:Int. α .:
C07dC07d
Deutsche Kl.: 12p-5German class: 12p -5
Nummer: 1192 649Number: 1192 649
Aktenzeichen: B 60753IV d/12 ρFile number: B 60753IV d / 12 ρ
Anmeldetag;. 7. Januar 1961Filing date; January 7, 1961
Auslegetag: 13. Mai 1965Open date: May 13, 1965
Es ist bekannt, daß man ω-Laurinlactam erhält, wenn man Cyclododecanonoxim der Beckmannschen Umlagerung mit Schwefelsäure unterwirft. Das hierfür benötigte Ausgangsmaterial Cyclododecanonoxim muß auf relativ umständlichem Weg hergestellt werden, nämlich entweder durch Acyloinkondensation von Decandicarbonsäure zum Cyclododecanolon, partielle Reduktion zum Cyclododecanon und Umsetzung des letzteren mit Hydroxylamin zum Oxim oder durch Trimerisierung von Butadien zu Cyclododecatrien, Epoxydieren und Hydrieren zum Epoxycyclododecan, Isomerisieren zum Cyclododecanon und schließlich Umsetzung des letzteren zum Oxim. In jüngster Zeit wurde ein Verfahren beschrieben, bei dem das durch Trimerisation von Butadien und anschließendes Hydrieren zugängliche Cyclododecan mit nitrosierenden Mitteln, wie Nitrosylchlorid, unter gleichzeitiger Belichtung, gegebenenfalls in Gegenwart von Chlorwasserstoff, direkt zum Cyclododecanonoximhydrochlorid umgesetzt wird.It is known that ω-laurolactam is obtained when using Beckmann's cyclododecanone oxime Subjected to rearrangement with sulfuric acid. The starting material required for this must be cyclododecanone oxime be prepared in a relatively cumbersome way, namely either by acyloin condensation of Decanedicarboxylic acid to cyclododecanolone, partial reduction to cyclododecanone and implementation of the the latter with hydroxylamine to the oxime or by trimerization of butadiene to cyclododecatriene, Epoxidation and hydrogenation to epoxycyclododecane, isomerization to cyclododecanone and finally Conversion of the latter to the oxime. Recently, a method has been described in which the Trimerization of butadiene and subsequent hydrogenation of accessible cyclododecane with nitrosating Agents, such as nitrosyl chloride, with simultaneous exposure, optionally in the presence of Hydrogen chloride, is converted directly to the cyclododecanone oxime hydrochloride.
Alle diese Methoden haben den Nachteil, daß sie über mehrere Stufen mit zum Teil mäßigen Ausbeuten zum ω-Laurinlactam führen. Weiterhin genügt das nach diesen Verfahren erhältliche Lactam vielfach nicht den an ein Ausgangsprodukt für wertvolle Polyamide zu stellenden Reinheitsanforderungen, so daß das Lactam durch zusätzliche Maßnahmen noch gereinigt werden muß.All of these methods have the disadvantage that they can be carried out over several stages, sometimes with moderate yields lead to ω-laurolactam. Furthermore, the lactam obtainable by this process is often sufficient not the purity requirements to be placed on a starting product for valuable polyamides, so that the lactam still has to be purified by additional measures.
Es wurde nun gefunden, daß man das ω-Laurinlactam in hohen Ausbeuten auf einfachere Weise erhält, wenn man auf Cyclododecancarbonsäure oder deren Salze, vorzugsweise Alkali- oder Erdalkalisalze, einen Überschuß an nitrosierenden Mitteln bis zum Molverhältnis 1: 2 bei Temperaturen von 35 bis 1500C in Gegenwart von Schwefelsäure und bzw. oder Oleum einwirken läßt.It has now been found that ω-laurolactam can be obtained in high yields in a simpler manner if an excess of nitrosating agents up to a molar ratio of 1: 2 at temperatures of 35 to 150 is used on cyclododecanecarboxylic acid or its salts, preferably alkali or alkaline earth salts 0 C in the presence of sulfuric acid and / or oleum can act.
Das so aus der Cyclododecancarbonsäure in einer Stufe erhältliche ω-Laurinlactam besitzt bereits im rohen Zustand einen derartig hohen Reinheitsgrad, wie er nach keinem der anderen bisher bekanntgewordenen Verfahren zu erhalten ist.The ω-laurolactam obtainable in one step from the cyclododecanecarboxylic acid already has in In its raw state, it has such a high degree of purity as none of the others has been known to date Procedure is to be obtained.
Zu der Herstellung der als Ausgangsstoff verwendeten Cyclododecancarbonsäure kann man z. B. von dem durch Trimerisierung von Butadien erhältlichen Cyclododecatrien ausgehen, dieses durch Oxo-Synthese in an sich bekannter Weise in Mono-hydroxymethylcyclododecan überführen und anschließend zur Carbonsäure oxydieren, beispielsweise nach dem an sich bekannten Verfahren der oxydativen Alkalischmelze. For the preparation of the cyclododecanecarboxylic acid used as the starting material, z. B. from that Cyclododecatriene obtainable by trimerization of butadiene start, this by oxo synthesis convert in a known manner into monohydroxymethylcyclododecane and then oxidize to the carboxylic acid, for example by the known method of oxidative alkali melt.
Als nitrosierende Mittel werden bei dem Verfahren der Erfindung beispielsweise Nitrosylschwefelsäure, Verfahren zur Herstellung von ω-LaurinlactamAs nitrosating agents in the process of the invention, for example, nitrosylsulfuric acid, Process for the production of ω-laurolactam
Anmelder:Applicant:
Badische Anilin- & Soda-FabrikAniline & Soda Factory in Baden
Aktiengesellschaft, Ludwigshafen/RheinAktiengesellschaft, Ludwigshafen / Rhein
Als Erfinder benannt:Named as inventor:
Dr. Horst Metzger, Ludwigshafen/Rhein;Dr. Horst Metzger, Ludwigshafen / Rhine;
Dr. Hans Urbach, LampertheimDr. Hans Urbach, Lampertheim
Nitrosylschwefelsäureanhydrid, Nitrosylchlorid, Natriumnitrit, Alkylnitrite oder Distickstofftrioxyd verwendet. Vorzugsweise verwendet man Nitrosylschwefelsäure oder deren Anhydrid, das z. B. auch durch Erhitzen von Nitrosylschwefelsäure in Schwefelsäure und bzw. oder Oleum hergestellt und ohne weitere Isolierung unmittelbar in dieser Form angewendet werden kann.Nitrosyl sulfuric anhydride, nitrosyl chloride, sodium nitrite, Alkyl nitrites or nitrous oxide are used. Nitrosylsulfuric acid is preferably used or its anhydride, the z. B. also by heating nitrosylsulfuric acid in sulfuric acid and / or oleum produced and used directly in this form without further isolation can be.
Das Verhältnis Cyclododecancarbonsäure zu Schwefelsäure kann innerhalb weiter Grenzen variiert werden, jedoch soll pro Mol Cyclododecancarbonsäure mindestens 1 Mol Schwefelsäure angewendet werden. Geht man von einem Alkali- oder Erdalkalisalz der Carbonsäure aus, so sollte das Verhältnis Salz zu Schwefelsäure mindestens 1:2 betragen. Verwendet man Nitrosierungsmittel, die sich von Schwefelsäure ableiten, wie Nitrosylschwefelsäure oder deren Anhydrid, so ist die darin enthaltene Schwefelsäure bei der Berechnung zu berücksichtigen.The ratio of cyclododecanecarboxylic acid to sulfuric acid can vary within wide limits are, however, at least 1 mole of sulfuric acid should be used per mole of cyclododecanecarboxylic acid will. If one assumes an alkali or alkaline earth metal salt of the carboxylic acid, the ratio should be Salt to sulfuric acid must be at least 1: 2. If you use nitrosating agents that differ from Derive sulfuric acid, like nitrosylsulfuric acid or its anhydride, so is the contained therein Sulfuric acid to be taken into account in the calculation.
Die Schwefelsäurekonzentration kann ebenfallsThe sulfuric acid concentration can also
innerhalb weiter Grenzen variieren. Zweckmäßig verwendet man eine 100%ige Schwefelsäure, sogenanntes Monohydrat und bzw. oder Oleum, also eine Schwefelsäure, die bis zu etwa 65 Gewichtsprozent Schwefeltrioxyd gelöst enthält. Man kann aber auch mit einer wasserhaltigen (z. B. 80%igen) Schwefelsäure die Reaktion ausführen; hierbei werden jedoch bei geringerem Umsatz längere Reaktionszeiten und höhere Umsetzungstemperaturen erforderlich.vary within wide limits. It is advisable to use a 100% sulfuric acid, so-called Monohydrate and / or oleum, ie a sulfuric acid, which is up to about 65 percent by weight Contains dissolved sulfur trioxide. But you can also use a water-based (e.g. 80%) Sulfuric acid carry out the reaction; in this case, however, longer reaction times are required with a lower conversion and higher reaction temperatures required.
Die optimale Umsetzungstemperatur läßt sich bei gegebener Säurekonzentration und Konzentration an Nitrosierungsmittel durch einen Vorversuch leicht feststellen. Den Fortgang der Umsetzung erkennt man an einer deutlichen, jedoch nicht zu heftigen Bildung von Kohlendioxyd sowie daran, daß Reaktionswärme frei wird, die gegebenenfalls durch Kühlung entfernt werden muß. Zur besseren Ingangsetzung der Reaktion kann man eine geringe Menge, z. B. 10 Gewichtsprozent Laurinlactam zusetzen oder das Um-The optimum reaction temperature can be determined with a given acid concentration and concentration Easily determine nitrosating agents by means of a preliminary test. You can see the progress of the implementation in a clear, but not too violent, formation of carbon dioxide and in the fact that heat of reaction becomes free, which may have to be removed by cooling. To better initiate the reaction you can use a small amount, e.g. B. add 10 percent by weight of laurolactam or
509 569/358509 569/358
3 43 4
setzungsgemisch vorübergehend auf etwas höhere Cyclohexancarbonsäure mit überschüssiger Nitrosyl-sedimentation mixture temporarily to slightly higher cyclohexanecarboxylic acid with excess nitrosyl
Temperaturen, bis zum erkennbaren Einsetzen der schwefelsäure gegenüber der bei der UmsetzungTemperatures up to the noticeable onset of sulfuric acid compared to that during the implementation
Reaktion, erwärmen. Der Reaktionsbeginn ist an der molarer Mengen erhaltenen Ausbeute abfällt. DagegenReaction, heat. The beginning of the reaction has decreased as the yield obtained in molar amounts. Against it
Bildung von Kohlendioxyd zu erkennen. steigt die relative Ausbeute an ω-Laurinlactam beiDetect formation of carbon dioxide. the relative yield of ω-laurolactam increases
Eine bevorzugte Ausführungsform des Verfahrens 5 der Behandlung von Cyclododecancarbonsäure mitA preferred embodiment of the process 5 of the treatment of cyclododecanecarboxylic acid with
besteht darin, daß man das Nitrosierungsmittel, gelöst überschüssiger Nitrosylschwefelsäure an oder bleibtconsists in that the nitrosating agent, dissolved excess nitrosylsulfuric acid or remains
in Schwefelsäure und bzw. oder Oleum, in eine Lösung zumindest gleich groß.in sulfuric acid and / or oleum, in a solution at least the same size.
der Cyclododecancarbonsäure bzw. ihrer Salze in Das erfindungsgemäß gewonnene ω-Laurinlactamof the cyclododecanecarboxylic acid or its salts in The ω-laurolactam obtained according to the invention
Schwefelsäure oder einem Lösungsmittel, z. B. Cyclo- besitzt dazu eine Reinheit, wie sie bei den bekanntenSulfuric acid or a solvent, e.g. B. Cyclo has a purity as it is with the known
hexan, in dem Maß einträgt, daß aus dem erwärmten io Verfahren erst nach einem Reinigungsverfahren zuhexane, enters to the extent that from the heated io process only after a cleaning process
Umsetzungsgemisch laufend Kohlendioxyd entweicht. erzielen ist.Conversion mixture continuously escapes carbon dioxide. is to achieve.
Nach beendeter Zugabe des Nitrosierungsmittels Die in den Beispielen angegebenen Teile sindWhen the addition of the nitrosating agent has ended. The parts given in the examples are
rührt man noch kurze Zeit nach und gießt das Um- Gewichtsteile,stir for a short time and pour the parts by weight,
setzungsgemisch auf Eis oder Wasser. Hierbei fällt Beispiel 1mixed on ice or water. Example 1 falls here
das gebildete ω-Laurinlactam, gegebenenfalls ge- 15the ω-laurolactam formed, possibly also 15
meinsam mit nicht umgesetzter Cyclododecancarbon- Zu einer Lösung von 32,0 Teilen Cyclododecan-together with unreacted cyclododecan carbon- To a solution of 32.0 parts of cyclododecan
säure, aus, ohne daß das Reaktionsgemisch vorher carbonsäure, Kp.0f8 163 bis 165°C, Schmelzpunktacid, without the reaction mixture previously carboxylic acid, boiling point 0f8 163 to 165 ° C, melting point
neutralisiert werden muß. (aus Eisessig umkristallisiert) 98 0C, in 24,0 Teilenmust be neutralized. (recrystallized from glacial acetic acid) 98 ° C., in 24.0 parts
Man kann jedoch auch so vorgehen, daß man das 100%iger Schwefelsäure gibt man unter gutem Rühren Nitrosierungsmittel und die Schwefelsäure getrennt 20 ein Nitrosierungsgemisch, bestehend aus 21,7 Teilen voneinander, jedoch gleichzeitig zur zweckmäßig in Nitrosylschwefelsäure, 18,0 Teilen 100%iger Schwefel-Schwefelsäure oder einem Lösungsmittel gelösten säure und 22,5 Teilen 650J0IgQm. Oleum, das zuvor Cyclododecancarbonsäure gibt. 1 Stunde bei 110 bis 120°C gerührt worden war.However, one can also proceed in such a way that the 100% sulfuric acid is added, with thorough stirring, the nitrosating agent and the sulfuric acid separately, a nitrosation mixture consisting of 21.7 parts of each other, but at the same time for the useful 18.0 parts of 100% nitrosylsulfuric acid he sulfur-sulfuric acid or a solvent dissolved acid and 22.5 parts 65 0 J 0 IgQm. Oleum, which previously gives cyclododecanecarboxylic acid. Was stirred at 110 to 120 ° C for 1 hour.
Bei kontinuierlicher Arbeitsweise verfährt man Nach Zugabe von etwa 1 Teil des Nitrosierungs-In the case of continuous operation, after adding about 1 part of the nitrosation
vorteilhaft so, daß man die Lösung der Cyclododecan- 25 gemisches erhitzt man das Umsetzungsgemisch vor-advantageous in such a way that the solution of the cyclododecane mixture is heated, the reaction mixture is
carbonsäure oder ihres Salzes, das Nitrosierungsmittel sichtig, bis bei etwa 650C eine Kohlendioxydent-carboxylic acid or its salt, the nitrosating agent visible, up to about 65 0 C a carbon dioxide
und die Schwefelsäure oder das Oleum gemeinsam wicklung einsetzt. Nun wird innerhalb von 25 Minutenand the sulfuric acid or the oleum jointly starts winding. Now it will be within 25 minutes
oder getrennt, aber gleichzeitig in eine genügend große das restliche Nitrosierungsgemisch bei 55 bis 6O0Cor separately but simultaneously in a sufficiently large residual Nitrosierungsgemisch at 55 to 6O 0 C
und geeignet beheizte Reaktionszone bringt und nach zugegeben und anschließend so lange bei 60° C gerührt,and a suitably heated reaction zone and then added and then stirred at 60 ° C until
einer von der Umsetzungstemperatur abhängigen 30 bis kein Kohlendioxyd mehr entweicht. Hierfür werdendepending on the reaction temperature, until no more carbon dioxide escapes. For this will be
entsprechenden Verweilzeit das Gemisch kontinuierlich etwa 20 Minuten benötigt. Das Umsetzungsgemischcorresponding residence time the mixture continuously needs about 20 minutes. The implementation mix
z. B. über einen Überlauf, entfernt. wird nun auf 160 Teile Eis gegossen. Hierbei scheidenz. B. via an overflow removed. is now poured onto 160 parts of ice. Divorce here
Das nach dem Verdünnen mit Wasser aus dem sich Kristalle ab, die vorwiegend aus ω-LaurinlactamAfter dilution with water from which crystals emerge, which predominantly consist of ω-laurolactam
Umsetzungsgemisch ausgefällte und fast farblose rohe bestehen; sie werden in Chloroform gelöst. DieReaction mixture consist of precipitated and almost colorless crude; they are dissolved in chloroform. the
Lactam kann durch Destillation, Sublimation oder 35 Chloroformlösung wird zweimal mit 2n-NatronlaugeLactam can be obtained by distillation, sublimation or 35 chloroform solution is made twice with 2N sodium hydroxide solution
durch Umkristallisieren gereinigt werden. Enthält ausgeschüttelt und zum Trocknen eingedampft. Alscan be purified by recrystallization. Contains shaken and evaporated to dry. as
das Laurinlactam bei nicht vollständigem Umsatz Rückstand erhält man 28,1 Teile praktisch farblosesthe laurolactam with incomplete conversion of the residue gives 28.1 parts of practically colorless
noch Cyclododecancarbonsäure, so kann man das ω-Laurinlactam vom Schmelzpunkt 150 bis 151 ° C.nor cyclododecanecarboxylic acid, you can get the ω-laurolactam with a melting point of 150 to 151 ° C.
Laurinlactam-Cyclododecancarbonsäure-Gemisch in Durch Ansäuern des alkalischen Auszuges undLaurolactam-cyclododecanecarboxylic acid mixture in By acidifying the alkaline extract and
einem inerten Lösungsmittel, z. B. Benzol oder Chloro- 40 Abfiltrieren des hierbei sich bildenden Niederschlagesan inert solvent, e.g. B. benzene or chloro-40 filter off the precipitate that forms
form, lösen und die Carbonsäure hieraus durch erhält man nach dem Trocknen 0,65 Teile Cyclo-form, dissolve and the carboxylic acid from this is obtained after drying 0.65 part of cyclo-
Extraktion mit Alkali entfernen und gegebenenfalls dodecancarbonsäure vom Schmelzpunkt 95° C zurück,Remove extraction with alkali and, if necessary, return dodecanecarboxylic acid with a melting point of 95 ° C,
durch Ansäuern des alkalischen Auszuges zurück- Der Umsatz an Cyclododecancarbonsäure beträgtby acidifying the alkaline extract back- The conversion of cyclododecanecarboxylic acid is
gewinnen. Man kann jedoch die Trennung auch durch demnach 98 % der Theorie. Die Ausbeute an ω-Laurin-to win. However, one can also make the separation by accordingly 98% of theory. The yield of ω-lauric
Destillation oder durch Umkristallisieren vornehmen. 45 lactam, bezogen auf verwendete Cyclododecancarbon-Carry out distillation or recrystallization. 45 lactam, based on the cyclododecane carbon used
Es ist zwar schon ein Verfahren bekannt, wonach säure, beläuft sich auf 94% der Theorie,A process is already known, according to which acid amounts to 94% of theory,
man ε-Caprolactam erhält, wenn man Cyclohexan- . · 1 0ε-caprolactam is obtained when using cyclohexane. · 1 0
carbonsäure in Gegenwart von Schwefelsäure und .Beispiel λ carboxylic acid in the presence of sulfuric acid and .Example λ
bzw. oder Oleum mit nitrosierenden Mitteln behandelt. Zu einer Lösung von 32,0 Teilen Cyclododecan-or or oleum treated with nitrosating agents. To a solution of 32.0 parts of cyclododecane
Es war jedoch nicht vorhersehbar, daß diese Reaktion 50 carbonsäure in 24,0 Teilen 100%iger SchwefelsäureHowever, it was not foreseeable that this reaction would result in 50 carboxylic acid in 24.0 parts of 100% sulfuric acid
auch auf die Cyclododecancarbonsäure und ihre Salze gibt man 3 Teile ω-Laurinlactam und danach unter3 parts of ω-laurolactam are also added to the cyclododecanecarboxylic acid and its salts and then added
anwendbar sein würde, da die Cyclododecancarbon- gutem Rühren innerhalb von 30 Minuten bei 55 biswould be applicable because the cyclododecanecarbon- good stirring within 30 minutes at 55 to
säure im Gegensatz zur Cyclohexancarbonsäure mit 6O0C ein Nitrosierungsgemisch aus 22,0 Teilen Nitro-acid in contrast to the cyclohexanecarboxylic acid with 6O 0 C a nitrosation mixture of 22.0 parts of nitro
Schwefelsäure oder Oleum bei den zur Umsetzung sylschwefelsäure, 20,0 Teilen 65%igem Oleum undSulfuric acid or oleum for the reaction sylsulfuric acid, 20.0 parts of 65% oleum and
zum Lactam benötigten Temperaturen unter heftiger 55 6,0 Teilen 100%iger Schwefelsäure, das zuvor 1 Stundefor the lactam required temperatures under vigorous 6.0 parts of 100% sulfuric acid, which was previously 1 hour
Reaktion Zersetzung erleidet. Bei dem erfindungs- lang auf 120° C erhitzt worden war. Nach beendeterReaction undergoes decomposition. Which had been heated to 120 ° C for a long time. After finished
gemäßen Verfahren tritt keine Zersetzung der Cyclo- Zugabe des Nitrosierungsgemisches rührt manAccording to the process, there is no decomposition of the cyclo- addition of the nitrosation mixture is stirred
dodecancarbonsäure ein, sondern man erhält über- 50 Minuten bei 60° C, gießt auf 160 Teile Eis unddodecanecarboxylic acid, but is obtained over 50 minutes at 60 ° C., poured onto 160 parts of ice and
raschenderweise ω-Laurinlactam in Ausbeuten bis zu verfährt weiter, wie im Beispiel 1 beschrieben. Mansurprisingly, ω-laurolactam in yields up to proceed as described in Example 1. Man
96% der Theorie bei praktisch quantitativen Umsätzen, 6° erhält keine Cyclododecancarbonsäure zurück, d.h.,96% of theory with practically quantitative conversions, 6 ° does not receive any cyclododecanecarboxylic acid back, i.e.
während man bei dem bekannten Verfahren zur Her- der Umsatz war quantitativ. Ausbeute an praktischwhile with the known method of cooking the conversion was quantitative. Yield of practically
stellung von ε-Caprolactam, ausgehend von Cyclo- farblosema>-Laurinlactam30,5Teile(92%derTheorie);position of ε-caprolactam, starting from Cyclo colorlosema> -Laurinlactam30.5 parts (92% of theory);
hexancarbonsäure, Ausbeuten von maximal 90% der Schmelzpunkt 15O0C.hexanecarboxylic acid, yields of a maximum of 90% of the melting point 15O 0 C.
Theorie bei Umsätzen von 61 % der Theorie bzw. Beisüiel 3Theory at sales of 61% of theory or example 3
Ausbeuten von 85% der Theorie bei Umsätzen von 65Yields of 85% of theory with conversions of 65
82% der Theorie erhält. Man verfährt, wie im Beispiel 1 angegeben, ver-82% of theory received. Proceed as indicated in Example 1,
Vergleichsversuche haben ergeben, daß die relative wendet jedoch 36 Teile Kaliumsalz der Cyclododecan-Comparative tests have shown that the relative uses 36 parts of the potassium salt of the cyclododecan
Ausbeute an ε-Caprolactam bei der Behandlung von carbonsäure in 25 Teilen 100%iger Schwefelsäure.Yield of ε-caprolactam in the treatment of carboxylic acid in 25 parts of 100% sulfuric acid e r.
Claims (1)
Französische Patentschrift Nr. 1 238 981;
»Berichte der Deutschen Chemischen Gesellschaft«,Considered publications:
French Patent No. 1,238,981;
"Reports of the German Chemical Society",
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