DE739259C - Verfahren zur Umlagerung von cyclischen Ketoximen in Lactame - Google Patents

Verfahren zur Umlagerung von cyclischen Ketoximen in Lactame

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DE739259C DEP79840D DEP0079840D DE739259C DE 739259 C DE739259 C DE 739259C DE P79840 D DEP79840 D DE P79840D DE P0079840 D DEP0079840 D DE P0079840D DE 739259 C DE739259 C DE 739259C
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07DHETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D223/00Heterocyclic compounds containing seven-membered rings having one nitrogen atom as the only ring hetero atom
    • C07D223/02Heterocyclic compounds containing seven-membered rings having one nitrogen atom as the only ring hetero atom not condensed with other rings
    • C07D223/06Heterocyclic compounds containing seven-membered rings having one nitrogen atom as the only ring hetero atom not condensed with other rings with hetero atoms or with carbon atoms having three bonds to hetero atoms with at the most one bond to halogen, e.g. ester or nitrile radicals, directly attached to ring carbon atoms
    • C07D223/08Oxygen atoms

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Description

  • Verfahren zur Umlagerung von cyclischen Ketoximen in Lactame Die bisher bekannten Methoden zur Umlagerung cyclischer Ketoxime bestanden darin, ,daß man die Ketoxime in Schwefelsäure oder in einem Gemisch von Schwefelsäure und Essigsäure löste und, die Lösung entweder unter sehr sorgfältig neingehaltenen B.edingungen erhitzte oder das Ketoxim-Sch«ryefelsäure-Gemis,ch unter sehr sorgfältig eingehaltenen Temperaturbedingungen zu erhitzter Schwefelsäure zugab. Im Hinblick auf den stark exothermen Charakter der Reaktion konnten jeweils nur geringe Mengen in der Größenordnung von io g cyclischer Ketox'mme in Lactame umgelagert werden. Dies Verfahren konnte deshalb nicht mit Erfolg für eine großtechnische Durchführung angewendet werden. Erfindungsgemäß wurde ein für großtechnische Durchführung geeignetes Verfahren entwickelt, welches darin besteht, daß man Schwefelsäure von einer Konzentration über 75% auf eine Temperatur zwischen go und i 3o°- erhitzt und dann ein @cyclisches Ketoxim, insbesondere Cyclohexanonoxim, in festem oder geschmolzenem Zustand in solchen Mengen und in einer solchen Geschwindigkeit der Schwefelsäure zusetzt, daß die Temperatur der Schwefelsäure unter Ausnutzung der Reaktionswärme innerhalb des obengenannten Bereiches ,gehalten. wird. Mit Hilfe dieses Verfahrens lassen sich cyclische Ketoxime, wie Cyclohexanonoxim, in die entsprechenden Lactame umwandeln, wie z. B. a-Caprolactam. Diese Reaktion kann mit solchen :Mengen Schwefelsäure und cyclischen Ketoximen durchgeführt werden, daß sie großtechnisch brauchbar wird.
  • Die entstandenen Lactame können nach einer der bekannten Methoden abgeschieden werden, beispielsweise durch Neutralisation der schwefelsauren Lösung und Extraktion des Lactams mit einem organischen Lösungsmittel. Zur Neutralisation der schwefelsauren Lösung können Basen, wie Natronlauge, Ammoniumhydroxyd und Kalilauge verwendet werden. Zur Extraktion des Lact.ams sind Lösungsmittel, wie Chloroform, Kohlenstoff -tetrachlorid, Trichloräthylen, Tetrachlo.räthylen, Benzol, Toluol u. dgl., geeignet.
  • Die Erfindung ist allgemein auf cyclische ILetoxime anwendbar. Als: Beispiele für solche seien genannt: Cyclohexanon-oxi,m, Cycloheptanonoxim, Cyclooctanonoxim, Cyclopentadecanon:oxim, Cyclohexadecanonoxim, Cyclopentanon:oxim, 2 - Methylcyclopentano@noxim, 2-Methylcyclohexanon,oxim, 4. - Tertiärbutylcyclohexanonoxim, /3-Tetrahydronaphthalinketonoxim, M enthonoxim und andere uns.ubstituierte und substituierte cyclische Ketoxi.me.
  • Die Stärke der zu verwendenden Schwefelsäure kann innerhalb weiter Grenzen schwanken, je nach der Leichtigkeit, mit welcher die Umlagerung eintritt. Im allgemeinen kann man Schwefelsäure von etwa 75 bis goo'o mit gutem Ergebnis verwenden. Die von Fall zu Fall optimale Konzentration der verwendeten Säure hängt von dem verwendeten Oxim ab. So, gibt beispielsweise die handelsübliche konzentrierte Säure (960,ö) mit Cyclohexanonoxim gute Ergebnisse; für Oxime, die sich leichter umwandeln lassen, kann man verdünntere Säure verwenden.
  • Das Molverhältnis von Schwefelsäure 'zu Oxim hängt von der Art des: Oxirns und von der Säurekonzentrari;on ab.. Bei Verwendung von goo;'oiger Schwefelsäure und Cyclohexanonoxim als Ausgangsstoff ruft der fortgesetzte Zusatz von Oxi.m eine exothermische Reaktion hervor, bis ein Punkt erreicht ist, bei welchem das Molverhältnis von Säure zu Oxim 1,3 U ist; dies scheint die untere Grenze des Verhältnisses von Säure zu Oxim zu sein. Bei Verwendung von Cyclohexanonoxim und goo;öiger Schwefelsäure ergibt die Verwendung einer solchen Menge der letzteren, daß ein Molverhältnis von 3,5 : i vorliegt, bei glatter Reaktion sehr gute Ausbeuten.
  • Erfindungsgemäß können zur Durchführung der Umlagerung Reaktionstemperaturen zwischen etwa go und i30° angewandt werden. Im allgemeinen ist es zweckmäßig, bei Temperaturen zwischen etwa go und iW' zu arbeiten. Die jeweilige Temperatur hängt indessen bis zu einem gewissen Grade von dem verwendeten Oxim ab. So hat sich beispielsweise für die Umlagerung von Cycloliexaiionoxim herausgestellt, daß ein Temperaturbereich von go bis 95''eine glatte kontrollierbare Reaktion und gute Ausbeute ergibt. Bei empfindlicheren Oximen ,erhält man 'bessere Ausbeuten bei Anwendung geringerer Temperaturen und weniger konzentrierter Säure. Anderseits erfordern Oxime, die sich «weniger leicht umwandeln lassen, einen höheren Temperaturbereich.
  • Erfindungsgemäß lassen sich große Mengen von Oxim in kurzer Zeit und sicher umwandeln. Da die Reaktionstemperatur geringer ist als die der nicht überwachten Reaktion, ist die verkohlende Wirkung von Schwefelsäure minimal und sind die Ausbeuten entsprechend hoch. Beispiel i Ein nreihalskolben von 50o ccm Inhalt wird mit einem Thermometer und einem Rührer ausgerüstet und mit iSo ccm goooiger Schwefelsäure beschickt. Man rührt die Säure und erhitzt auf go bis 95''. Dann entfernt man die Wärmequelle und setzt go g Cyclohexanonoxim in kleinen Anteilen und in einer solchen Geschwindigkeit zu; daß die Temperatur des Reaktionsgemisches 9o bis 95 bleibt. Wenn das gesamte Oxim zugesetzt ist, erhitzt man die Lösung und rührt 4.0 'Minuten bei g5''. Dann kühlt man auf io' und gießt das Gemisch langsam .auf 36o g gemahlenes Eis. Man setzt die Lösung in ein Eisbad und neutralisiert sofort mit 50%iger Natronlauge, n-obei. man die Temperatur unter 6o" hält. Dann trennt man das entstandene Öl von der wäßrigen Schicht und extrahiert die letztere dreimal mit je iooccm Chloroform. Die Chloroformauszüge werden vereinigt, das Lösungsmittel .abdestilliert und der Rückstand mit dem zuerst abgeschiedenen Öl vereinigt. Man destilliert darauf dieses Öl unter vermindertem Druck, wobei man einen geringen Vorlauf von unverändertem Oxim verwirft und die bei 4. bis 6 mm zwischen i 18 und 127 '' übergehende Fraktion sammelt, welche in der Vorlage erstarrt. Bei der Destillation gehen 78,5 g F-Caprolactam über (87 % :der Theorie @. Beispiel e Man erhitzt 5675 ccm goo`0iger Schwefelsäure auf 9o bis 95' und setzt 3 kg Cyclohexanonoxim fMolverhältnis Säure zu Oxim = 3,5 : i j in einer solchen Geschwindigkeit zu, daß die Temperatur des Reaktionsgemisches auf go bis 95' bleibt. Hierfür sind Stunden erforderlich. Dann erhitzt man das Gemisch i Stunde auf 95', kühlt, gießt auf 7500 g gemahlenes Eis und neutralisiert mit x 2 1 konzentriertem wäßrigem Ammoniak, wobei man die Temperatur unter 40° hält. Die ölschicht wird von der wäßrigen Schicht getrennt und die letztere mit 4500 ccm Chloroform ausgeschüttelt. Dann setzt man die Chloroformlösung zu der ölschicht hinzu, trennt von einer geringen Menge Wasser und wäscht mit einer gesättigten Natriumchloridlösung, welche i0% Ätznatron enthält. Man behandelt die Chloroformlösung schließlich mit festem Calciumchlorid, filtriert und destilliert. Es werden 1966 g (65 0;ö) s-Caprolactam gewonnen. Beispiel 3 Man erhitzt ioo .ccm go%iger Schwefelsäure auf 9o bis 95° und erhält dann diese Temperatur durch allmähliches Zusetzen von 48 g Cyclopentanonoxim aufrecht. Die Lösung wird nach dem Oximzusatz noch 1/2 Stunde auf 95° gehalten, ,auf io° abgekühlt, auf 200g gemahlenes Eis gegossen und anschließend mit 5ao/oiger Natronlauge neutralisiert. Man schüttelt die entstandene Lösung dreimal mit je 15o .ccm Chloroform aus, vertreibt das. Chloroform im Dampfbad und destilliert das. verbliebene öl unter .vermindertem Druck. Es werden 25,5 g 8-Valerolactam, welches unter i i mm Druck bei 127 bis 13o° siedet, erhalten; dies --entsprichteiner Ausbeute von 53%. Beispi,el@4 Man erhitzt ein Gemisch von 440 g konz. Schwefelsäure (D. = 1,84) und. 55g Wasser auf 95 bis ioo° und setzt demselben dann 225 g 1-Menthonoxim allmählich in solchen Mengen zu, däß sich die Temperatur des-Reaktionsgemisches' ohne äußere Wärmezufuhr in den Grenzen zwischen 95 und ioo° hält. Nachdem das gesamte Oxim zugesetzt worden ist, .erhitzt man das Gemisch noch weitere 2o Minuten lang, kühlt eis. dann ab, gießt .es auf Eis und neutralisiert es sorgfältig mit 5o%iger Natronlauge, wobei man .die Temperatur unterhalb 40° hält. Das- rohe feste Reaktionsprodukt wird dann durch Filtrieren abgeschieden. Aus diesem können zwei isomere Lactame erhalten werden, von denen das eine bei ii9° schmilzt (gefunden: 8,250;o Stickstoff), während das andere bei 67° schmilzt (gefunden: 8,oi % Stickstoff). Der für diese Lactame berechnete Stickstoffgehalt beträgt 8,29%. Beispiel 5 655 g Schwefelsäure (87%ig) werden auf i i o° erhitzt und dann in diese im Verlauf von 2 Stunden 32o g festes ß-Dekahydronaphthalinketonoxim in solchen Teilmengen eingetragen, daß die Temperatur des Reaktionsgemisches ohne äußere Wärmezufuhr bei i i o° bleibt. Hierauf erhitzt man das. Gemisch noch 2o Minuten lang, kühlt es ab, gießt es auf Eis und neutralisiert es mit 5oo;öiger Natronlauge, wobei rnan die Temperatur unterhalb 4o° hält. Das gelbe feste Reaktionsprodukt wird durch Filtrieren abgetrennt und aus Cyclohexan umkris.tallislert. Das reine Lact.am schmilzt bei 127° - (gefunden: 8,27% Stickstoff, 'berechnet: 8,39%). Beispiel 6 Ein Gemisch von 70 ccm konz. Schwefelsäure (D. = 1,84) und 3 ccm Wasser wird auf i io bis i i 5° erhitzt und tropfenweise mit 34 g .Cyclooctanonoxim in genügend kleinen Teilmengen versetzt, um die Temperatur des Reaktionsgemisches ohne- äußere Wärmezufuhr dauernd unverändert zu halten. Nach beendetem Zusatz wird diese Temperatur durch äußere Wärmezufuhr noch weitere 2o Minuten aufrechterhalten, das Gemisch gekühlt, auf Eis gegossen und sorgfältig mit 5o%,-#er Natronlauge neutralisiert. Die entstandene Lösung wird mit Chloroform extrahiert und. das. Cyclooctanonisooxim ,aus der Chloroformlösung durch Destillation abgeschieden. Beispiel 7 i-->o ccm go%ige Schwefelsäure werdenauf 9,o bis 95° erhitzt und mit 48 g Cyclo1-pentano@noxim in solchen Teilmengen versetzt, d.aß die Temperatur ohne äußere Wärmezufuhr sich zwischen 9o und 95° hält. Das Reaktionsgemisch wird dann-noch 1/2 Stunde lang auf 95° erhitzt, auf io° abgekühlt, auf 200 g Eis gegossen und sorgfältig mit 5o%iger Natronlauge neutralisiert. Aus der entstehenden. Lösung wird das ö-Valerolactam durch dreimaliges. Behandeln mit je 15a ccm Chloroform extrahiert. Das Chloroform wird dann abdestilliert und das Valerolactam durch Destillation gereinigt. Es siedet bei 127 bis 130'/11 mm. -Beispiel 8 9o g konz. Schwefelsäure werden auf io2 bis 1o5° erhitzt und mit 28 g Cycloheptanonoxim (Suberonoxim) in solchen Teilmengen versetzt, daß die Temperatur ohne äußere Wärmezufuhr unverändert bleibt. Hierauf erhitzt Iman -das Reaktionsgemisch noch To Minuten lang auf de gleiche Temperatur, kühlt es dann ab und gießt es auf Eis. Die Lösung wird hierauf mit 5ooJoiger Natronlauge neutralisiert und das rohe Lactam durch Extrahieren mittels Chloroform isoliert. Nach dem Abdestillieren des Chloroforms wird das Lactam bei 133 bis 135°/4-5 mm destilliert.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRUCH: Verfahren zur Umlagerung von cyclischen Ketoximen in die entsprechenden Lactame, insbesondere von Cyclohexanonoxim in s-Caprola@ctam, dadurch gekennzeichnet, daß man das Ketoxim in festern oder geschmolzenem Zustand direkt zu einer auf etwa 9o bis 13o° erhitzten Schwefelsäure von einer Konzentration von über 73%, insbesondere 9o bis 96a!o, hinzusetzt, wobei dieser Zusatz in solchen Mengen und in einer solchen Geschwindigkeit erfolgt, daB die Temperatur mit Hilfe der Reaktionswärme innerhalb des obengenannten Bereiches gehalten wird.
DEP79840D 1953-02-20 1939-09-29 Verfahren zur Umlagerung von cyclischen Ketoximen in Lactame Expired DE739259C (de)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE755944C (de) * 1939-04-09 1954-07-19 Ig Farbenindustrie Ag Verfahren zur Herstellung des Lactams der ªŠ-Aminocapronsaeure
DE1089761B (de) * 1957-09-20 1960-09-29 Basf Ag Verfahren zur Herstellung von ªÃ-Capryllactam aus Cyclooctanon

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE755944C (de) * 1939-04-09 1954-07-19 Ig Farbenindustrie Ag Verfahren zur Herstellung des Lactams der ªŠ-Aminocapronsaeure
DE1089761B (de) * 1957-09-20 1960-09-29 Basf Ag Verfahren zur Herstellung von ªÃ-Capryllactam aus Cyclooctanon

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