DE19626123A1 - Verfahren zur Herstellung von Pyrrolidonen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Pyrro­ lidonen ausgehend von 2,5-Dihydrofuran oder Gemischen aus über­ wiegend 2,5- und geringeren Mengen 2,3-Dihydrofuran durch Umset­ zung an Hydrierkatalysatoren in Gegenwart von H₂, Wasser und NH₃ bzw. Alkylaminen ohne Isolierung von gegebenenfalls als Zwischen­ produkt gebildetem Butyrolacton.

Aus WO 95/14010 ist bekannt, 2,5-Dihydrofuran oder 2,3-Dihydro­ furan oder deren Gemische in Gegenwart von Wasser und gegebenen­ falls Wasserstoff an einem Hydrierkatalysator zu γ-Butyrolacton umzusetzen. Die Umsetzung des 2,5-Dihydrofurans verläuft dabei über die Stufe des 2,3-Dihydrofurans an das sich Wasser zum 2-Hydroxytetrahydrofuran anlagert, das von dem Hydrierkatalysator zum γ-Butyrolacton dehydriert wird. Entsprechend dieser Reaktions­ folge eignet sich besonders 2,3-Dihydrofuran als Ausgangs­ material, wenn möglichst hohe Ausbeuten erzielt werden sollen. Dabei sind bei Großproduktionen, wie der Herstellung von γ-Butyro­ lacton Ausbeutesteigerung von 2% bereits erheblich und wirt­ schaftlich bedeutsam.

Die Herstellung von Pyrrolidon und N-Alkylpyrrolidonen durch Umsetzung von γ-Butyrolacton mit Ammoniak oder primären Aminen in der Flüssig- oder Gasphase ist ein vielfach beschriebenes Verfahren. Die Umsetzungen in der Flüssigphase erfolgen in der Regel in Abwesenheit von Katalysatoren bei hoher Temperatur (200 bis 500°) und unter hohem Druck (100 bis 300 atm) [z. B. Chem. Ing. Technik (22) 17, 1950, S. 361 ff; US 5 393 888]. Die Umsetzungen in der Gasphase werden normalerweise an Katalysatoren, meistens Zeolithen, bei erhöhter Temperatur (200 bis 400°C) und unter normalem oder mäßigem Druck ausgeführt [J. Catal. 37, 1975, S. 166-173; Bull. Chem. Soc. Jpn. (10) 50, 1977, S. 2517-2521; J. Org. Chem. 59, 1994, S. 3998-4000; DE 2 15 989; US 4 824 967]. Dabei werden bereits Ausbeuten bis zu 99% d.Th. erzielt.

Es wurde nun gefunden, daß man beim Verfahren zur Herstellung von Pyrrolidon und N-Alkylpyrrolidonen durch Umsetzung von Ammoniak oder Alkylaminen mit 1 bis 20 C-Atomen mit γ-Butyrolacton, das durch Umsetzung von 2,5- oder 2,3-Dihydrofuran mit Wasser und Dehydrierung in Gegenwart eines Hydrierkatalysators erhältlich ist, mindestens gleiche, meist jedoch bessere Ausbeuten, als der Summe der Einzelstufen entspricht, erzielt, bzw. eine Koppel­ produktion von Pyrrolidonen und Pyrrolidinen durchführen kann, wenn man 2,5-Dihydrofuran oder Gemische, die überwiegend 2,5-Dihydrofuran und geringere Mengen 2,3-Dihydrofuran enthalten, mit Wasser, Wasserstoff und Ammoniak oder Alkylaminen in einer Stufe, d. h. ohne Zwischenisolierung von γ-Butyrolacton, in der Gas- oder Flüssigphase bei erhöhter Temperatur in Gegenwart eines saure Zentren aufweisenden Hydrierkatalysators oder einer Katalysatorkombination aus einem Hydrierkatalysator und einem saure Zentren enthaltenden Katalysator umsetzt.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens (Variante A) führt man die Umsetzung in 2 hintereinander­ geschalteten Reaktorzonen durch, wobei der ersten Reaktionszone das Edukt, Wasser und Wasserstoff und der zweiten Reaktionszone Ammoniak bzw. Alkylamin zugeführt wird und wobei die erste Reaktionszone im wesentlichen einen für die Butyrolactonbildung geeigneten Hydrierkatalysator und die zweite Reaktionszone im wesentlichen einen für die Pyrrolidonbildung geeigneten saure Zentren enthaltenden Katalysator enthält.

Dazu läßt man 2,5-Dihydrofuran oder Gemische aus 2,5- und 2,3-Dihydrofuran in einem geeigneten Reaktor über ein erstes Katalysatorbett (erste Reaktionszone) mit Wasser in Gegenwart von Wasserstoff und eines Hydrierkatalysators reagieren. Anschließend wird das Zwischenprodukt ohne Isolierung und Zwischenreinigung direkt über ein zweites, nachgeschaltenes Katalysatorbett (2. Reaktionszone) mit primären Aminen oder Ammoniak in Gegenwart eines saure Zentren enthaltenden Kataly­ sators gemäß Abb. 1 umgesetzt.

Nach einer anderen Ausführungsform (Variante B) wird die Umset­ zung in einer einzigen Reaktionszone unter gleichen Bedingungen an einen Hydrierkatalysator oder einer Katalysatorkombination durchgeführt, die sowohl hydrierende/dehydrierende Wirkung als auch saure Zentren aufweisen. Dabei kann Pyrrolidin bzw. Alkyl­ pyrrolidine als Koppelprodukt erhalten werden, das gleichermaßen ein wertvolles Zwischenprodukt mit vielfachen synthetischen Ver­ wendungsmöglichkeiten darstellt.

Allgemein wird das erfindungsgemäße Verfahren kontinuierlich oder diskontinuierlich in der Flüssigphase, besonders bevorzugt konti­ nuierlich in der Gasphase durchgeführt. In der Regel führt man die Umsetzung bei Temperaturen von 50 bis 350°C, insbesondere von 150 bis 280°C und bei Drucken von 1 bis 300 bar, bevorzugt von 1 bis 250 bar und besonders bevorzugt von 1 bis 100 bar durch. Beim Arbeiten in der Gasphase arbeitet man in der Regel bei einer Katalysator-Belastung von 0,05 bis 0,3 kg Dihydrofuran/L Kat.*h, insbesondere von 0,05 bis 0,15 kg Dihydrofuran/L Kat.*h und mit Molverhältnissen Dihydrofuran zu Amin (Ammoniak) von 1 : 1 bis 1 : 100, bevorzugt 1 : 1 bis 1 : 50 und besonders bevorzugt 1 : 1 bis 1 : 10, Dihydrofuran zu Wasserstoff von 1 : 0,1 bis 1 : 200, bevorzugt 1 : 0,05 bis 1 : 150 und besonders bevorzugt 1 : 0,1 bis 1 : 100. Das Molverhältnis Dihydrofuran zu Wasser beträgt 1 : 1 bis 1 : 20, bevor­ zugt 1 : 1 bis 1 : 10.

Gemäß Variante B des erfindungsgemäßen Verfahrens arbeitet man in der Gasphase in Gegenwart eines saure Zentren enthaltenden Hydrierkatalysators in einer einheitlichen Reaktionszone und dosiert Ammoniak oder primäre Amine vorzugsweise erst in der Mitte des Katalysatorbetts zu. Hierbei setzt man 2,5-Dihydrofuran oder das Gemisch der 2,5- und 2,3-Dihydrofurane, vorzugsweise 2,5-Dihydrofuran alleine bei einer Katalysatorbelastung von 0,01 kg DHF/L Kat.*h bis 0,80 kg DHF/L Kat.*h, bevorzugt bei 0,05 bis 0,3 kg DHF/L Kat.*h mit Wasser in einem Molverhältnis DHF zu H₂O von 1 : 1 bis 1 : 20, bevorzugt 1 : 1 bis 1 : 10 in Gegenwart eines Trägergases wie Stickstoff oder Wasserstoff, bevorzugt Wasser­ stoff im Molverhältnis Dihydrofuran zu Wasserstoff von 1 : 0,1 bis 1 : 200, bevorzugt 1 : 0,05 bis 1 : 150 und besonders bevorzugt 1 : 0,1 bis 1 : 100 bei Temperaturen von 100 bis 400°C, bevorzugt bei 150 bis 300°C und bei Drucken von 1 bis 300 bar, bevorzugt von 1 bis 250 bar und besonders bevorzugt von 1 bis 100 bar um. Primäre Amine oder Ammoniak werden im Molverhältnis Dihydrofuran zu Amin (Ammoniak) von 1 : 1 bis 1 : 10, bevorzugt 1 : 2 bis 1 : 5 in der Mitte des Katalysatorbetts zudosiert, welche mit dem Zwischenprodukt im Katalysatorbett zu N-Alkylpyrrolidon oder Pyrrolidon reagieren.

Gemäß Variante A findet die Umsetzung gleichermaßen vorzugsweise in der Gasphase bei Drucken von 0,5 bis 100 bar, vorzugsweise 0,8 bis 50 bar, insbesondere bei 1 bis 10 bar, statt. An dem ersten Katalysatorbett werden 2,5- oder Gemische von 2,5- mit 2,3-Dihydrofuran, vorzugsweise 2,5-Dihydrofuran alleine bei einer Katalysator-Belastung von 0,01 kg DHF/L Kat.*h bis 1,50 kg DHF/ L Kat.*h, bevorzugt bei 0,05 bis 0,5 kg DHF/L Kat.*h mit Wasser in einem Molverhältnis DHF/H₂O von 1 : 1 bis 1 : 20, bevorzugt 1 : 1 bis 1 : 10 in Gegenwart eines Hydrierkatalysators im Molverhältnis DHF zu H₂ von 1 : 0,01 bis 1 : 200, bevorzugt 1 : 0,05 bis 1 : 150 und besonders bevorzugt 1 : 0,1 bis 1 : 100 bei Temperaturen von 100 bis 400°C, bevorzugt bei 150 bis 300°C umgesetzt. Primäre Amine oder Ammoniak werden zwischen dem ersten und zweiten Katalysatorbett im Molverhältnis DHF zu Amin (Ammoniak) von 1 : 1 bis 1 : 10, bevor­ zugt 1 : 2 bis 1 : 5 zudosiert, welche dann mit dem aus dem ersten Katalysatorbett entstandenen Zwischenprodukt im zweiten Katalysatorbett bei Temperaturen von 100 bis 400°C, vorzugsweise bei 250 bis 350°C zu N-Alkylpyrrolidon oder Pyrrolidon reagieren.

Als Hydrierkatalysatoren sind solche bevorzugt, die ein oder meh­ rere Elemente der Gruppe Ib, VIb, VIIb und VIIIb, sowie IIIa, IVa und Va des Periodensystems der Elemente, insbesondere Kupfer, Chrom, Rhenium, Kobalt, Rhodium, Nickel, Palladium, Eisen, Platin, Indium, Zinn, Antimon und Ruthenium oder deren Ver­ bindungen enthalten.

Die im erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzten Katalysatoren können z. B. sogenannte Fällungskatalysatoren sein. Solche Katalysatoren können hergestellt werden, indem man ihre kataly­ tisch aktiven Komponenten aus deren Salzlösungen, insbesondere aus den Lösungen von deren Nitraten und/oder Acetaten, beispiels­ weise durch Zugabe von Lösungen von Alkalimetall- und/oder Erd­ alkalimetallhydroxid- und/oder Carbonat-Lösungen, z. B. schwer­ lösliche Hydroxyde, Oxydhydrate, basische Salze oder Carbonate ausfällt, die erhaltenen Niederschläge anschließend trocknet und diese dann durch Calcinierung bei im allgemeinen 300 bis 700°C, insbesondere 400 bis 600°C in die entsprechenden Oxide, Mischoxide und/oder gemischtvalenten Oxide umwandelt, welche durch eine Behandlung mit Wasserstoff oder mit Wasserstoff enthaltenden Gasen bei in der Regel 50 bis 700°C, insbesondere 100 bis 400°C zu den betreffenden Metallen und/oder oxidischen Verbindungen niederer Oxidationsstufe reduziert und in die eigentliche, kata­ lytisch aktive Form überführt werden. Dabei wird in der Regel so lange reduziert, bis kein Wasser mehr gebildet wird. Bei der Herstellung von Fällungskatalysatoren, die ein Trägermaterial enthalten, kann die Fällung der katalytisch aktiven Komponenten in Gegenwart des betreffenden Trägermaterials erfolgen. Die katalytisch aktiven Komponenten können vorteilhaft aber auch gleichzeitig mit dem Trägermaterial aus den betreffenden Salz­ lösungen gefällt werden. Bevorzugt werden im erfindungsgemäßen Verfahren Hydrierkatalysatoren eingesetzt, welche die die Hydrie­ rung katalysierenden Metalle oder Metallverbindungen auf einem Trägermaterial abgeschieden enthalten. Außer den oben genannten Fällungskatalysatoren, welche außer den katalytisch aktiven Kom­ ponenten noch zusätzlich ein Trägermaterial enthalten, eignen sich für das erfindungsgemäße Verfahren im allgemeinen solche Trägermaterialien, bei denen die katalytisch hydrierend wirkenden Komponenten z. B. durch Imprägnierung auf ein Trägermaterial auf­ gebracht worden sind.

Die Art der Aufbringung der katalytisch aktiven Metalle auf den Träger ist in der Regel nicht kritisch und kann auf verschiede­ nerlei Art und Weise bewerkstelligt werden. Die katalytisch aktiven Metalle können auf diesen Trägermaterialien z. B. durch Tränkung mit Lösungen oder Suspensionen der Salze oder Oxide der betreffenden Elemente, Trocknung und anschließende Reduktion der Metallverbindungen zu den betreffenden Metallen oder Verbindungen niederer Oxidationsstufe mittels eines Reduktionsmittels, vor­ zugsweise mit Wasserstoff oder komplexen Hydriden, aufgebracht werden. Eine andere Möglichkeit zu Aufbringung der katalytisch aktiven Metalle auf diese Träger besteht darin, die Träger mit Lösungen thermisch leicht zersetzbarer Salze, z. B. mit Nitraten oder thermisch leicht zersetzbaren Komplexverbindungen, z. B. Carbonyl- oder Hydrido-Komplexen der katalytisch aktiven Metalle, zu imprägnieren und den so getränkten Träger zwecks thermischer Zersetzung der adsorbierten Metallverbindungen auf Temperaturen von 300 bis 600°C zu erhitzen. Diese thermische Zersetzung wird vorzugsweise unter einer Schutzgasatmosphäre vorgenommen. Geeig­ nete Schutzgase sind z. B. Stickstoff, Kohlendioxid, Wasserstoff oder die Edelgase. Weiterhin können die katalytisch aktiven Metalle auf dem Katalysatorträger durch Aufdampfen oder durch Flammspritzen abgeschieden werden. Der Gehalt dieser Träger­ katalysatoren an den katalytisch aktiven Metallen ist prinzipiell für das Gelingen des erfindungsgemäßen Verfahrens nicht kritisch. Es versteht sich für den Fachmann von selbst, daß höhere Gehalte dieser Trägerkatalysatoren an katalytisch aktiven Metallen zu höheren Raum-Zeit-Umsätzen führen können als niedrigere Gehalte. Im allgemeinen werden Trägerkatalysatoren verwendet, deren Gehalt an katalytisch aktiven Metallen 0,1 bis 90 Gew.-%, vorzugsweise 0,5 bis 40 Gew.-% bezogen auf den gesamten Katalysator beträgt. Da sich diese Gehaltsangaben auf den gesamten Katalysator inklu­ sive Trägermaterial beziehen, die unterschiedliche Träger­ materialien jedoch sehr unterschiedliche spezifische Gewichte und spezifische Oberflächen haben, können diese Angaben aber auch unter- oder überschritten werden, ohne daß sich dies nachteilig auf das Ergebnis des erfindungsgemäßen Verfahrens auswirkt. Selbstverständlich können auch mehrere der katalytisch aktiven Metalle auf dem jeweiligen Trägermaterial aufgebracht sein. Wei­ terhin können die katalytisch aktiven Metalle beispielsweise nach den Verfahren von DE-A 25 19 817, EP-A 1 477 219 und EP-A 285 420 auf den Träger aufgebracht werden. In den Katalysatoren gemäß den vorgenannten Schriften liegen die katalytisch aktiven Metalle als Legierung vor, die durch thermische Behandlung und/oder Reduktion der z. B. durch Tränkung mit einem Salz oder Komplex der zuvor genannten Metalle, erzeugt werden.

Sowohl die Aktivierung der Fällungskatalysatoren als auch der Trägerkatalysatoren kann auch in situ zu Beginn der Reaktion durch den anwesenden Wasserstoff erfolgen, bevorzugt werden diese Katalysatoren jedoch vor ihrer Verwendung separat aktiviert.

Als Trägermaterialien können im allgemeinen die Oxide des Alumi­ niums und Titans, Zirkoniumdioxid, Siliciumdioxid, Tonerden, z. B. Montmorillonite, Silikate wie Magnesium- oder Aluminiumsilikate, Zeolithe wie ZSM-5- oder ZSM-10-Zeolithe, sowie Aktivkohle verwendet werden. Bevorzugte Trägermaterialien sind Aluminium­ oxide, Titandioxide, Siliciumdioxid, Zirkoniumdioxid und Aktiv­ kohle. Selbstverständlich können auch Mischungen verschiedener Trägermaterialien als Träger für im erfindungsgemäßen Verfahren anwendbaren Katalysatoren dienen.

Als im erfindungsgemäßen verfahren einsetzbare Heterogenkataly­ satoren seien die folgenden beispielhaft genannt:
Platin auf Aktivkohle, Palladium auf Aktivkohle, Palladium auf Aluminiumoxid, Kobalt auf Aktivkohle, Kobalt auf Siliciumdioxid, Kobalt auf Aluminiumoxid, Eisen auf Aktivkohle, Mangan auf Aktiv­ kohle, Rhenium auf Aktivkohle, Rhenium auf Siliciumdioxid, Rhenium/Zinn auf Aktivkohle, Rhenium/Palladium auf Aktivkohle, Ruthenium auf Aktivkohle, Ruthenium auf Siliziumdioxid, Kupfer auf Aktivkohle, Kupfer auf Siliciumdioxid, Kupfer auf Aluminium­ oxid, Kupferchromit, Bariumkupferchromit sowie die Katalysatoren gemäß DE-A 39 32 332, US-A 3 449 445, EP-A 44 444, EP-A 147 219, DE-A 39 04 083, DE-A 23 21 101, EP-A 415 202, DE-A 23 66 264 und EP-A 100 406.

Bevorzugte Hydrierkatalysatoren enthalten mindestens eines der Metalle Kupfer, Rhenium oder Ruthenium.

Besonders bevorzugte Hydrierkatalysatoren für die erste Reaktionszone der Variante A sind Rhenium/Aktivkohle (Re-Ge­ halt: 6 Gew.-%, berechnet als Re, bezogen auf das Gesamtgewicht des Katalysatores) und Kupfer/Aktivkohle (Cu-Gehalt: 10 Gew.-%, berechnet als CuO, bezogen auf das Gesamtgewicht des Katalysa­ tors).

Als saure Zentren enthaltende Hydrierkatalysatoren vor allem für die Variante B sind z. B. Rhenium auf Siliciumdioxid, Ruthenium auf Siliziumdioxid, Kupfer auf Siliciumdioxid, Kupfer auf Aluminiumoxid besonders bevorzugt. Besonders bevorzugte saure Zentren enthaltende Katalysatoren sind hierbei solche, die Alumo­ silikate (z. B. K10, Süd-Chemie) als Träger enthalten.

In der zweiten Reaktionszone der Variante A oder in Katalysator­ kombinationen werden saure Zentren enthaltende Katalysatoren ein­ gesetzt. Dies sind Metalloxid-Mischungen, wie Zeolithe, Schicht­ silikate und saure oder supersaure Metalloxide.

Von Zeolithen sind beispielsweise die Y- und X-Zeolithe, ins­ besondere die kationausgetauschten wie CuY-, LiY-, NaY-Zeolithe sowie die durch Zusatz von Übergangsmetallen modifizierten Zeo­ lithe wie CrZSM-5 und VZSM-5 bevorzugt. Von Schicht-Silikaten ist z. B. Alumosilikat (K10, Süd-Chemie) besonders bevorzugt.

Saure Metalloxide sind z. B. SiO₂, Al₂O₃, Fe₂O₃, SnO₂, TiO₂, ZrO₂, WO₃, MoO₃ usw. oder Kombinationen einzelner Oxide.

Die Oxide können zur Säurestärkeerhöhung auch mit Mineralsäuren wie z. B. Schwefelsäure behandelt werden.

Das erfindungsgemäß verwendete Ausgangsmaterial 2,5-Dihydrofuran kann durch Isomerisierung von Vinyloxiran, beispielsweise nach dem Verfahren gemäß US 5 034 545 und US 5 082 956, hergestellt werden. 2,3-Dihydrofuran kann aus 2,5-Dihydrofuran durch basen­ katalysierte oder photometrisch induzierte Isomerisierung, z. B. nach dem Verfahren von Paul et al. (Bull. Chim. Soc. France 668 (1995)) oder Huber et al. (J. Chem. Soc., Perkin II 336 (1972)), gewonnen werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird durch folgende Beispiele nä­ her erläutert. Die in den Beispielen angegebenen Ausbeuten wurden gaschromatographisch unter Verwendung eines inneren Standards bestimmt.

Beispiel 1

Wie in Abb. 1 dargestellt, wurden zwei senkrecht übereinander angebrachte Gasphasenreaktoren mit äußerer elektrischer Beheizung durch ein Übergangsstück miteinander gekoppelt. Am Übergangsstück befand sich eine Öffnung für die Dosierung von Aminen und Ammo­ niak. In die untere Reaktionszone wurden 80 ml aktiviertes Alumo­ silikat (K10, Süd-Chemie, 1,5 mm Stränge) auf 20 ml Quarzringen gefüllt, während in die obere Reaktionszone 80 ml Cu/Aktivkohle (Kupfergehalt: 10 Gew.-%, berechnet als CuO und bezogen auf das Gesamtgewicht des Katalysators) zwischen zwei Schichten von je 30 ml Quarzringen eingefüllt wurden. Die Apparatur wurde mit Stickstoff (ca. 50 l/h) von oben nach unten durchgespült, der erste Reaktor auf 150°C, der zweite auf 300°C aufgeheizt. Der Stickstoff wurde so langsam durch Wasserstoff (bis ca. 12 l/h) ersetzt, daß die Temperatur im ersten Katalysatorbett nicht über 200°C stieg. Der Aktivierungsvorgang mit Wasserstoff (12 l/h) dauerte bei 200°C im ersten Katalysatorbett und bei 300°C im zweiten Katalysatorbett ca. 3 h.

Anschließend wurden 12 l/h Methylamin durch die Öffnung im Über­ gangsstück, 12 l/h Wasserstoff, 8 g/h 2,5-Dihydrofuran und 6 g/h Wasser separat am Kopf des ersten Reaktors zudosiert. Die Reakti­ onsausträge wurden in einer Vorlage kondensiert. Bei einem Umsatz von 97% wurde N-Methylpyrrolidon in einer Ausbeute von 90% erhalten.

Beispiel 2

In einem 70 ml Autoklaven wurde ein Gemisch aus 3,1 g 2,5- und 2,3-Dihydrofuran, zusammen mit 1,27 g zuvor aktiviertem Kataly­ sator (Oxid-Mischung aus CuO/MgO/SiO₂/BaO/Cr₂O₃/ZnO/Na₂O/Carbonat im Gewichtsverhältnis von 43/18/35/1/0,6/0,4/0,16/1,84, 0,8 g Wasser und 5,4 g Methylamin bei 3 bar Wasserstoff (kalt) bei 280°C unter Rühren 1 h erhitzt. Bei vollständigem Umsatz wurden 35% N-Methylpyrrolidin und 9% N-Methylpyrrolidon erhalten.

Beispiel 3

In einem Gasphasenreaktor wurden 160 ml des im Beispiel 2 beschriebenen Katalysators mit 40 ml Quarzringen als Verdampfer­ strecke überschichtet und anschließend im Wasserstoffstrom akti­ viert. Bei 260°C wurden 10 g/h 2,5-Dihydrofuran, 5 l/h Methylamin und 5 l/h Wasserstoff zugefahren. Der Austrag wurde in einer Vorlage kondensiert. Bei vollständigem Umsatz wurden 40% 2,3-Dihydrofuran, 8% N-Methylpyrrolidin, 15% Methylbutylamin und 12% N-Methylpyrrolidon (bezogen auf eingesetztes 2,5-Dihydrofuran) erhalten.

Claims (8)

1. Verfahren zur Herstellung von Pyrrolidon und N-Alkyl­ pyrrolidonen durch Umsetzung von Ammoniak oder Alkylaminen mit 1 bis 20 C-Atomen mit γ-Butyrolacton, das durch Umset­ zung von 2,5- oder 2,3-Dihydrofuran mit Wasser und Dehy­ drierung in Gegenwart eines Hydrierkatalysators erhältlich ist, dadurch gekennzeichnet, daß man 2,5-Dihydrofuran oder Gemische, die überwiegend 2,5-Dihydrofuran und geringere Mengen 2,3-Dihydrofuran enthalten, mit Wasser, Wasserstoff und Ammoniak oder Alkylaminen in einer Stufe, d. h. ohne Zwischenisolierung von γ-Butyrolacton, in der Gas- oder Flüssigphase bei erhöhter Temperatur in Gegenwart eines saure Zentren aufweisenden Hydrierkatalysators oder einer Katalysatorkombination aus einem Hydrierkatalysator und einem saure Zentren enthaltenden Katalysator umsetzt.

2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Umsetzung in 2 hintereinandergeschalteten Reaktionszonen durchführt, wobei der ersten Reaktionszone das Edukt, Wasser und Wasserstoff und der zweiten Reaktionszone Ammoniak bzw. Alkylamin zugeführt wird und wobei die erste Reaktionszone im wesentlichen einen für die Butyrolactonbildung geeigneten Hydrierkatalysator und die zweite Reaktionszone im wesent­ lichen einen für die Pyrrolidonbildung geeigneten saure Zentren enthaltenden Katalysator enthält.

3. Verfahren gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß man die Umsetzung im ersten Reaktor bei Temperaturen von 150 bis 300°C und 1 bis 100 bar Gesamtdruck und im zweiten Reaktor bei Temperaturen von 250 bis 350°C und 1 bis 100 bar durch­ führt.

4. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Umsetzung in einem Reaktor unter gleichen Bedingungen an einen Hydrierkatalysator oder einer Katalysatorkombination durchführt, die sowohl hydrierende/dehydrierende Wirkung als auch saure Zentren aufweisen.

5. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man Hydrierkatalysatoren verwendet, die mindestens eines der Metalle Kupfer, Rhenium oder Ruthenium oder deren Verbindungen enthalten.

6. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als saure Zentren aufweisende Katalysatoren saure Metalloxide, oder Gemische von sauren Metalloxiden verwendet.

7. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Umsetzung in der Gasphase durchführt.

8. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man pro Mol Dihydrofuran 1 bis 10 Mol Wasser und 1 bis 10 Mol Ammoniak bzw. Alkylamin verwendet.