JP2002533437A - ビニル化によるn−ビニル−2−ピロリドンの製法 - Google Patents
ビニル化によるn−ビニル−2−ピロリドンの製法Info
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Abstract
Description
よび高選択性を有し、パスあたり所定の転化率で、N−ビニルピロリドンまたは
N−ビニルカプロラクタムを製造するための一段法に関する。
存在下におけるアセチレンのラクタムとの反応は、当業界において周知である。
一般に、2−ピロリドンの転化率は、例えば約30〜62%であり、その選択性
は90%より少ない。より高い転化率を求める試みは、通常、非揮発性のポリマ
ー残渣を形成し、これは所望の生成物からの分離が困難である。
示しており、これは、クラウンエーテル(ポリオキシアルキレン)をこのビニル
化反応の助触媒として使用し、選択性と反応速度とを高めている。しかし、収量
はたった70%に過ぎず、かなりの量のポリマー残渣を、N−ビニルピロリドン
、未反応2−ピロリドン、および他の副生成物から分離する必要がある。
t−ブトキシドを触媒として使用し、62%の転化率と90%の選択性を示した
ことを開示している。
ジオールを助触媒として使用し、ビニルピロリドンの収率を高め、副生成物の生
成を下げる試みを開示している。 Schmidt-Raddeらは、米国特許5,670,639において、ビニル化に際し
、水酸化カリウムを使用したビニル化法を開示している。 これらの方法および他の先行技術の方法では、反応温度を上げること、および
/または触媒濃度を上げることにより、ビニル化速度を上げることができるが、
これらの物理的な変化は、副生成物の量の増加をもたらす。さらに、このような
方法は、危険である。その理由は、反応速度を高めるのに有利な高圧下でのアセ
チレンガスは自然に分解することがあるからでる。
せることにより、N−ビニルラクタムを製造する方法を改良することである。 本発明の別の目的は、高反応速度および高選択性で、パスあたり所定の転化率
で、N−ビニルピロリドンまたはN−ビニルカプロラクタムを製造するための反
応混合物を再循環させる一段法を提供することである。 本発明の特徴は、ラクタム、ビニルラクタム、および触媒の非水性液体混合物
をアセチレンで低温低圧下にて飽和し、高濃度のアセチレン液を得ることにより
、反応混合物を形成することである。
ら選択される約10〜99.5重量%のラクタム、0〜90重量%のビニルピロ
リドン(VP)またはビニルカプロラクタム(VCL)、0.1〜5重量%の前
記方法の触媒としての前記ラクタムのアルカリ金属塩またはこれらの等価物の非
水性液体混合物を、アセチレンで、約5〜50℃およびアセチレン圧約5〜10
0psig下にて飽和することにより、前記混合物中アセチレン濃度約0.5〜
3重量%の反応混合物を形成し、 (b)前記反応混合物を液体として約200〜3000psig下で、約90〜
200℃に加熱された反応器に圧送し、 (c)単一の液相として前記混合物を反応させて所望のN−ビニルピロリドンま
たはN−カプロラクタムを高反応速度および高選択性で、所望の転化率で生成し
、 (d)前記反応生成物を冷却し、 (e)前記冷却反応生成物の混合物を所定量回収し、 (f)前記冷却反応生成物の残部を工程(a)に再循環し、 (g)続けて、さらにラクタムおよび触媒を工程(a)に追加する、 ことを特徴とする。
〜50℃であり、前記アセチレンの圧力が約5〜100psigであり;工程(
b)で、前記温度が約140〜200℃である。工程(a)で、前記ラクタムが
CLの場合は、前記温度が約20〜40℃であり、前記アセチレンの圧力が約1
5〜100psigであり;工程(b)で、前記温度が約90〜140℃である
。 より好ましくは、前記アセチレン濃度が約1.5重量%である。 前記触媒が前記ラクタムのカリウム塩であることが好ましい。
物の混合物から分別蒸留により分離され、前記未反応のラクタムが追加量の触媒
と接触して反応するために再循環される。
再循環システムを行う第1工程は、反応触媒の生成である。この工程は、従来の
技術である。したがって、液体の2−ピロリドンおよび水酸化カリウムの流れは
、容器に別々に導入される。この生成物は2−ピロリドンのカリウム塩(触媒)
であり、2−ピロリドン(反応物)溶媒中に在る。水は、容器を真空にして、触
媒反応物溶液から除去される。
−反応物溶液を連続的に第2容器(吸収器)に圧送する。前記触媒濃度は、溶液
の約0.1〜5重量%であり、2−ピロリドンは約10〜99.9重量%の量で
存在する。溶液の温度は、約5〜50℃である。アセチレンは、約5〜100p
sigで供給され、この溶液を約0.5〜3重量%のアセチレンで飽和する。
℃に加熱した反応器に圧送し、約200〜3000psigで内容物を液状に保
つ。このようにして、ビニル化反応は、所望の高反応速度および高選択性で、所
定の転化率にて単一の液相中で起こる。 この反応生成物は殆どがN−ビニルピロリドンと未反応の2−ピロリドンであ
る。
回収した反応生成物は脱ガスし、分別して、所望のN−ビニルピロリドン生成物
を得る。未反応の2−ピロリドンは第1工程に再循環される。 本発明の方法の特徴である再循環は、N−ビニルピロリドンの反応生成物の主
な部分、未反応の2−ピロリドン、および場合により、反応生成物中にまだ存在
する触媒を第2工程に戻して再循環供給することにより生じる。
1工程で、温度は約5〜50℃であり、アセチレン圧は約5〜100psigで
あり、第2工程で、温度は約140〜200℃であり、第2工程のアセチレン濃
度は約1〜2重量%である。ビニルカプロラクタムが所望の生成物である場合、
第1工程で、温度は約20〜50℃であり、アセチレン圧は約15〜100ps
igであり、第2工程で、温度は約90〜140℃である。
セチレンの吸収は、低圧低温で起こり、再循環ループシステム内のパスあたりの
転化率は低い。したがって、反応器内の熱移動は問題ではなく、高圧アセチレン
ガスを必要とせず、あるいは操作において使用しない。
法の場合の7倍である。 本発明を、以下の実施例を参照してより詳細に説明する。
、再循環流れ加熱器、反応器(100cc)、再循環流れ冷却器、圧力リリーフ
装置、再循環流れ分流器、および生成物収集器からなるベンチスケールの再循環
ループシステムを図に示すように構成し、以下の態様で操作した。 触媒濃度−2−ピロリドン中1.3%のカリウムピロリドナート 供給/触媒速度−200g/hr 吸収器温度−15℃ 吸収器圧−15psig 再循環ループ圧−600psig 再循環速度−60cc/min 反応器温度−170℃
パラメーターを測定した。 生成物速度−228g/hr N−ビニルピロリドンの濃度(GC)−51.45% 2−ピロリドンの濃度(GC)−48.00% 揮発性副生成物の濃度(GC)−0.55% 非揮発性物の濃度(Kugelrohr フラッシュ分析)−1.42% 45%の転化率で、96.6%のN−ビニルピロリドン(VP)の全選択性を
達成した。反応器生成性は1.15gVP/cc−hrであった。
1リットル、Autoclave Engineers)、圧力リリーフ装置、生成物収集器からな
る従来のベンチスケールの連続した反応システムを構成し、以下の態様で実験し
た。 触媒濃度−2−ピロリドン中1.3%のカリウムピロリドナート 供給/触媒速度−200g/hr 反応器温度−165℃ 反応器中のアセチレン分圧−100psig 反応器中の液体体積−600cc
過ぎなかった。反応器生成性は0.112gVP/cc−hrであった。
がわかるであろう。したがって、以下の請求の範囲によってのみ範囲を決めるも
のとする。
Claims (6)
- 【請求項1】 N−ビニルラクタムを再循環で製造する一段法であって、 (a)2−ピロリドン(2−Py)およびカプロラクタム(CL)からなる群か
ら選択される約10〜99.5重量%のラクタム、0〜90重量%のビニルピロ
リドン(VP)またはビニルカプロラクタム(VCL)、0.1〜5重量%の前
記方法の触媒としての前記ラクタムのアルカリ金属塩またはこれらの等価物の非
水性液体混合物を、アセチレンで、約5〜50℃およびアセチレン圧約5〜10
0psig下にて飽和することにより、前記混合物中アセチレン濃度約0.5〜
3重量%の反応混合物を形成し、 (b)前記反応混合物を約200〜3000psig下で、約90〜200℃に
加熱された反応器に圧送し、 (c)単一の液相として前記混合物を反応させて所望のN−ビニルピロリドンま
たはN−カプロラクタムを高反応速度および高選択性で、所望の転化率で生成し
、 (d)前記反応生成物を冷却し、 (e)前記冷却反応生成物の混合物を所定量回収し、 (f)前記冷却反応生成物の残部を工程(a)に再循環し、 (g)続けて、さらにラクタムおよび触媒を工程(a)に追加する、 ことを特徴とする方法。 - 【請求項2】 工程(a)で、前記ラクタムが2−Pyであり、前記温度が約5
〜50℃であり、前記アセチレンの圧力が約5〜100psigであり;工程(
b)で、前記温度が約140〜200℃であることを特徴とする請求項1記載の
方法。 - 【請求項3】 前記アセチレン濃度が約1.5重量%であることを特徴とする請
求項2記載の方法。 - 【請求項4】 工程(a)で、前記ラクタムがCLであり、前記温度が約20〜
40℃であり、前記アセチレンの圧力が約15〜100psigであり;工程(
b)で、前記温度が約90〜140℃であることを特徴とする請求項1記載の方
法。 - 【請求項5】 前記触媒が前記ラクタムのカリウム塩であることを特徴とする請
求項1記載の方法。 - 【請求項6】 前記N−ビニルピロリドン生成物および未反応の2−Pyが、反
応生成物の混合物から分別蒸留により分離され、前記未反応の2−Pyが追加量
の触媒と接触して反応するために再循環されることを特徴とする請求項1記載の
方法。
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