JP2001122852A - カプロラクタムの製法 - Google Patents

カプロラクタムの製法

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JP2001122852A
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(57)【要約】 【課題】1,1’−ペルオキシジシクロヘキシルアミン
から煩雑な単離操作もなく高収率でカプロラクタムを製
造できる方法を提供することを課題とするものである。 【解決手段】1,1’−ペルオキシジシクロヘキシルア
ミンを4級アンモニウムハロゲン化物塩を含有する炭化
水素溶媒中で反応させることを特徴とするカプロラクタ
ムの製法により解決される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、1,1’−ペルオ
キシジシクロヘキシルアミンからカプロラクタムを製造
する新規な方法に関する。カプロラクタムはナイロン6
繊維、ナイロン6樹脂の原料として広く利用される有用
な化合物である。
【0002】
【従来の技術】1,1’−ペルオキシジシクロヘキシル
アミンは、シクロヘキサノンに過酸化水素、アンモニア
を作用させて簡便に製造できる。(J.Chem.So
c.,(C)2663(1969).)さらに、この
1,1’−ペルオキシジシクロヘキシルアミンからカプ
ロラクタムを製造する方法としては、ナトリウムメトキ
シド、臭化リチウム、塩化リチウムを触媒に用いる方法
が報告されている。ナトリウムメトキシドを触媒に用い
る場合では(特公昭46−8981号公報、特公昭45
−19306号公報、特公昭46−20108号公報な
ど)、主にアルコール溶媒が使用され、臭化リチウム、
塩化リチウム等の塩が触媒として用いられる場合では
(特公昭45−20107号公報、特公昭47−117
59号公報、特公昭46−26496号公報、特公昭4
6−25742号公報など)、触媒を溶解させる必要上
ジメチルスルホキシド、ジメチルホルムアミドおよびア
ルコール類等非炭化水素有機溶媒に限られて使用されて
いる。
【0003】しかしながら、これら溶媒を使用した場
合、反応で生成したカプロラクタムと触媒との分離およ
び触媒の回収再使用操作が煩雑になるという問題があっ
た。生成したカプロラクタムを分離し、触媒の塩を回収
するためには、反応混合物を水に不溶な有機溶媒に溶解
させた後、水洗し塩を分離する等の操作が一般に用いら
れている。例えば触媒として臭化リチウムを、溶媒とし
てジメチルホルムアミドを使用した場合、反応混合物か
らジメチルホルムアミドを留去した後、水に不溶な有機
溶媒を加え、この溶液を水洗して、有機溶媒中にカプロ
ラクタムを、水層中に臭化リチウムを移行させて分離、
取得する。しかし、臭化リチウムとカプロラクタムは弱
い錯体を形成する為、カプロラクタムが水層にかなり移
行してしまう。水に不溶な有機溶媒でこの水層からカプ
ロラクタムを抽出取得することは可能であるが、多量の
有機溶媒を使用し、多数回の抽出操作が必要となりはな
はだ効率が悪い。また、これらジメチルスルホキシド、
ジメチルホルムアミドおよびアルコール類等非炭化水素
有機溶媒はそれ自身でも加熱により1,1’−ペルオキ
シジシクロヘキシルアミンを分解することがあり、カプ
ロラクタムを高収率で製造するための反応溶媒としては
問題がある。このような状況の下、より効率的な製造法
が求められている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、カプロラク
タムを1,1’−ペルオキシジシクロヘキシルアミンか
ら煩雑な単離操作もなく高収率で製造できる方法を提供
することを課題とするものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明の課題は、1,
1’−ペルオキシジシクロヘキシルアミンを4級アンモ
ニウムハロゲン化物塩を含有する炭化水素溶媒中で反応
することを特徴とするカプロラクタムの製法によって達
成される。すなわち、水に溶解し、しかも生成物のカプ
ロラクタムと相互作用を持たない4級アンモニウム塩を
触媒として使用することで、両者の分離操作を非常に簡
便なものにすることが出来る。
【0006】
【発明の実施形態】以下本発明を詳しく説明する。本発
明で使用する1,1’−ペルオキシジシクロヘキシルア
ミンは、例えばシクロヘキサノンに過酸化水素とアンモ
ニアを作用させて得ることができ、そのまま、或いは有
機溶媒からの晶析等により精製したものを用いても何ら
問題はない。
【0007】本発明で使用する4級アンモニウムハロゲ
ン化物塩は一般式として次式で表されるものである。 [R1234N]+- ここでR1、R2、R3およびR4は、炭素数1から8まで
の脂肪族炭化水素基または炭素数6〜18の芳香族炭化
水素基で同一でも異なっていても良い。Xはフッ素、塩
素、臭素またはヨウ素である。
【0008】本発明で使用する4級アンモニウムハロゲ
ン化物塩の具体例としては、テトラエチルアンモニウム
ブロミド、テトラエチルアンモニウムクロリド、テトラ
エチルアンモニウムフルオリド、テトラエチルアンモニ
ウムアイオダイド、テトラブチルアンモニウムブロミ
ド、テトラブチルアンモニウムクロリド、テトラブチル
アンモニウムフルオリド、テトラブチルアンモニウムア
イオダイド、テトラメチルアンモニウムブロミド、テト
ラメチルアンモニウムクロリド、テトラメチルアンモニ
ウムフルオリド、テトラメチルアンモニウムアイオダイ
ド、テトラプロピルアンモニウムブロミド、テトラプロ
ピルアンモニウムクロリド、テトラプロピルアンモニウ
ムアイオダイド、テトラペンチルアンモニウムブロミ
ド、テトラペンチルアンモニウムクロリド、テトラオク
チルアンモニウムブロミド、テトラオクチルアンモニウ
ムフルオリド、ベンジルトリエチルアンモニウムブロミ
ド、ベンジルトリエチルアンモニウムクロリド、ベンジ
ルトリメチルアンモニウムブロミド、ベンジルトリメチ
ルアンモニウムクロリド、ベンジルトリメチルアンモニ
ウムフルオリド、ベンジルトリブチルアンモニウムブロ
ミド、ベンジルトリブチルアンモニウムクロリド、ベン
ジルトリブチルアンモニウムアイオダイド、ブチルトリ
プロピルアンモニウムブロミド等が挙げられる。
【0009】これら四級アンモニウムハロゲン化物塩の
使用量については、特に制限はない。しかし、多量に使
用すると経済性を損なうので、1,1’−ペルオキシジ
シクロヘキシルアミンに対して0.01〜10当量、好
ましくは0.1〜5当量である。
【0010】本発明で使用される炭化水素溶媒として
は,炭素数6〜10の芳香族炭化水素や炭素数5〜10
の脂肪族炭化水素が挙げられる。具体例としては、ベン
ゼン、トルエン、キシレンやペンタン、ヘキサン、シク
ロヘキサン等が挙げられる。
【0011】炭化水素溶媒の使用量は1,1’−ペルオ
キシジシクロヘキシルアミンに対して1〜100重量
部、好ましくは5〜50重量部である。
【0012】反応は開放系常圧下で行っても、密閉系加
圧下で行っても何ら問題はない。反応温度は40〜18
0℃の範囲で行うことが出来るが、なかでも50〜12
0℃で行うのが好ましい。反応温度が40℃よりも低す
ぎると反応速度があまりにも遅すぎる。反応温度が18
0℃より高すぎると1,1’−ペルオキシジシクロヘキ
シルアミンの熱分解が起こることもあり、好ましくな
い。反応時間は、通常10分〜5時間であるが、長時間
行っても反応自体には何ら問題はない。
【0013】反応終了後、得られたカプロラクタムは例
えば反応液を水洗し、炭化水素溶媒を留去した後、カラ
ムクロマト分離、蒸留等の通常の単離操作で分離、精製
される。
【0014】
【実施例】次に実施例を挙げて本発明を具体的に説明す
る。収率、選択率は1,1’−ペルオキシジシクロヘキ
シルアミンの仕込みモル数に対する生成物のモル数の比
率で求めた。
【0015】実施例1 25mlのナス型フラスコにテトラブチルアンモニウム
ブロミド0.77g(2.40mmol)、1,1’−
ペルオキシジシクロヘキシルアミン1.01g(4.7
8mmol)およびトルエン7mlを加え、4時間加熱
還流した。放冷後20mlの水で水洗し、塩化メチレン
20mlで2回抽出した。有機相をガスクロマトグラフ
で分析した結果、1,1’−ペルオキシジシクロヘキシ
ルアミンが0.372g残存し、カプロラクタムが0.
316g、シクロヘキサノンが0.285g生成してい
たことが判った。また水層をガスクロマトグラフで分析
した結果カプロラクタムの残存量は0.002g以下で
あることが判った。すなわち、1,1’−ペルオキシジ
シクロヘキシルアミンの転化率は63.2%であり、カ
プロラクタム収率58.4%(選択率92.4%)、シ
クロヘキサノン収率60.7%(選択率96.0%)で
あった。
【0016】実施例2 テトラブチルアンモニウムブロミドの代わりにテトラブ
チルアンモニウムクロリド0.67g(2.4mmo
l)を加えたほかは実施例1と同様の操作を行った。そ
の結果1,1’−ペルオキシジシクロヘキシルアミンは
88.0%転化し、カプロラクタムは収率72.4%%
(選択率82.3%)で、シクロヘキサノンは収率8
5.0%%(選択率96.6%)で生成していることが
判った。
【0017】実施例3 テトラブチルアンモニウムブロミドの使用量を1.52
g(4.72mmol)にし、1時間加熱還流したほか
は実施例1と同様の操作を行った。その結果、1,1’
−ペルオキシジシクロヘキシルアミンは83.1%転化
し、カプロラクタムは収率73.1%(選択率88.0
%)で、シクロヘキサノンは収率79.4%(選択率9
5.6%)で生成していることが判った。
【0018】実施例4 テトラブチルアンモニウムブロミドの使用量を1.52
g(4.72mmol)にし、4時間加熱還流したほか
は実施例1と同様の操作を行った。その結果、1,1’
−ペルオキシジシクロヘキシルアミンは99.0%転化
し、カプロラクタムは収率86.9%(選択率87.8
%)で、シクロヘキサノンは収率94.1%(選択率9
5.0%)で生成していることが判った。
【0019】比較例1 25mlのナス型フラスコに塩化リチウム0.085g
(2.0mmol)、1,1’−ペルオキシジシクロヘ
キシルアミン0.845g(4.0mmol)およびジ
メチルホルムアミド7mlを加え、3時間110℃に加
熱した。減圧下溶媒留去した残渣に水20ml加えて酢
酸エチル20mlで3回抽出した。有機相をガスクロマ
トグラフで分析した結果、1,1’−ペルオキシジシク
ロヘキシルアミンは完全に消失し、カプロラクタム0.
288g、シクロヘキサノン0.367gが存在してい
ることが判った。また水層をガスクロマトグラフで分析
した結果、カプロラクタム0.051gが存在している
ことが判った。この水層を20mlの酢酸エチルで3回
抽出した後、再び水層をガスクロマトグラフで分析した
結果、カプロラクタムの残量は0.003gであった。
すなわち、1,1’−ペルオキシジシクロヘキシルアミ
ンの転化率は100%であり、カプロラクタムのトータ
ル収率は75.0%(選択率75.0%)、シクロヘキ
サノンの収率は93.6%(選択率93.6%)であっ
た。
【0020】比較例2 25mlのナス型フラスコにテトラブチルアンモニウム
クロリド0.67g(2.40mmol)、1,1’−
ペルオキシジシクロヘキシルアミン1.01g(4.7
9mmol)およびブチルアルコール7mlを加え、1
時間加熱還流した。放冷後20mlの水で水洗し、塩化
メチレン20mlで2回抽出した。有機相をガスクロマ
トグラフで分析した結果、1,1’−ペルオキシジシク
ロヘキシルアミンはほぼ消滅しており、カプロラクタム
が0.159g、シクロヘキサノンが0.468g生成
していたことが判った。また水層をガスクロマトグラフ
で分析した結果カプロラクタムの残存量は0.002g
以下であることが判った。すなわち、1,1’−ペルオ
キシジシクロヘキシルアミンの転化率は100%であ
り、カプロラクタムの収率は29.4%(選択率29.
4%)、シクロヘキサノンの収率は99.7%(選択率
99.7%)であった。
【0021】実施例1〜4、比較例1,2の結果を表1
に示す。
【表1】
【0022】
【発明の効果】本発明により、1,1’−ペルオキシジ
シクロヘキシルアミンからカプロラクタムを製造する際
に、4級アンモニウム塩を含有する炭化水素溶媒中で反
応させることにより、高収率でしかも生成物を効率よく
簡単な溶媒抽出等により分離・製造出来ることが可能に
なった。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】1,1’−ペルオキシジシクロヘキシルア
    ミンを4級アンモニウムハロゲン化物塩を含有する炭化
    水素溶媒中で反応させることを特徴とするカプロラクタ
    ムの製法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007262037A (ja) * 2006-03-30 2007-10-11 Ube Ind Ltd ε−カプロラクタムの製造方法

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JPS4976888A (ja) * 1972-11-03 1974-07-24
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