JP2720170B2 - ラクタム誘導体の製造法 - Google Patents

ラクタム誘導体の製造法

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JP2720170B2
JP2720170B2 JP63177057A JP17705788A JP2720170B2 JP 2720170 B2 JP2720170 B2 JP 2720170B2 JP 63177057 A JP63177057 A JP 63177057A JP 17705788 A JP17705788 A JP 17705788A JP 2720170 B2 JP2720170 B2 JP 2720170B2
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  • Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、酸触媒としてリン酸及び/又はリン酸塩存
在下、下記反応式(1)で示される反応に従い一般式
[I]で示されるアニリン誘導体と一般式[II]で示さ
れるラクトン誘導体とを反応させて、一般式[III]で
示されるラクタム誘導体を製造する方法に関するもので
ある。
(ただし、式中、R1,R2は水素原子、炭素原子1から8
のアルキル基、アルコキシ基、ジアルキルアミノ基、ア
ルキルアミノ基、アリールアミノ基及びハロゲンを、R3
は水素原子、炭素原子1から9のアルキル基を、nは2
から13の整数を表す。) (従来の技術及び発明が解決しようとする問題点) ラクタム誘導体は、ナイロンの合成中間体として有用
なものである。
ラクタム誘導体の製造法について、N−フェニル−2
−ピロリドンを例に説明すると、従来シクロペンタノン
とアニリンの反応[H.Kunzek,G.Barnikow:Chem.Ber.,10
2,351(1969)]、4−ブロモ−n−ブチリルクロライ
ドとアニリンの反応[M.S.Manhas,S.J.Jeng:J.Org.Che
m.,32,1246(1967)]、γ−ブチロラクトンとアニリン
の反応[W.L.Meyer,W.P.Vanghan:J.Org.Chem.,22,1554
(1957)]、γ−ブチロラクトンとアニリンの塩酸塩の
反応[S.S.Kukalenko,N.A.Gracheva:khim.Geterotsikl.
Soedin,,773(1971)、Chem.Abstr.,76,25007g(197
2)]等が報告されていると共に精製方法としては、蒸
留精製法あるいは再結晶法が用いられている。
なお、工業的にN−フェニル−2−ピロリドンの様な
高沸点物(N−フェニル−2−ピロリドン沸点(21mmH
g)=195〜200℃)の蒸留精製を行う場合、蒸留釜には
熱伝導率、耐久性(耐圧性)、蒸留釜の材料費等を考慮
して、ステンレス製の蒸留釜を用いるのが通例である。
上記の製造法及び精製法のうち工業的に製造する場
合、反応としては収率、反応工程の短さ、操作性等の観
点から、アニリンとγ−ブチロラクトンの反応が、また
精製法としては簡便さの観点から、蒸留精製法が優れて
いると判断される。
しかしながら、アニリンとγ−ブチロラクトンとの反
応によるN−フェニル−2−ピロリドンの製造法の問題
としては、上記のW.L.Meyerらの行った無触媒反応で
は、反応時間が3日間と非常に長く工業的に好ましくな
い。また、上記のS.S.Kukalenkoらが行ったアニリンの
塩酸塩とγ−ブチロラクトンの反応では反応時間は4〜
20時間と短くなるものの、塩酸はステンレスの腐蝕性を
有しているため、ガラス製又はグラスライニング製反応
釜にて反応後、中和し、その後ステンレス製蒸留釜に移
し、蒸留精製を行わなければならず、操作性の点で非常
に繁雑であるという問題点がある。
(問題点を解決するための手段) 本発明者らは、上記の問題点を克服すべく鋭意研究を
重ねた結果、酸触媒としてリン酸及び/又はリン酸塩を
用いることによりアニリン誘導体[I]とラクトン誘導
体[II]との脱水縮合反応が極めて短時間に終了し、か
つ何ら中和することなく引き続いて源圧蒸留精製するこ
とにより、極めて容易にラクタム誘導体[III]を高収
率で得られること、並びにリン酸及び/又はリン酸塩を
酸触媒として用いた場合、ステンレスを何ら腐蝕しない
ことを見出し、本発明を完成させるに至った。
本発明の製造法は、酸触媒としてリン酸及び/又はリ
ン酸塩を使用することから、上記の従来法に比較して反
応時間の短縮化、中和操作の省略及びステンレス反応釜
の腐蝕性がないことより反応終了後減圧蒸留精製も同一
のステンレス反応釜で行い得ることに伴う操作の簡略化
ができることから、経済的に有利であり工業化実施可能
な方法である。
以下、本発明の実施態様を具体的に説明する。
本発明の製造法に用いる酸触媒としてのリン酸及び/
又はリン酸塩は、リン酸、ポリリン酸、メタリン酸、リ
ン酸二水素アンモニウム、リン酸水素二アンモニウム、
リン酸三アンモニウム、リン酸二水素ナトリウム、リン
酸一ナトリウム、リン酸水素二ナトリウム、リン酸三ナ
トリウム、リン酸二水素カリウム、リン酸一カリウム、
リン酸水素二カリウム、リン酸三カリウム、ビス(リン
酸二水素)カルシウム、リン酸一カルシウム、リン酸水
素カルシウム、リン酸二カルシウム、リン酸三カルシウ
ム、リン酸水素ナトリウム等が挙げられるが、これらに
限定されるものではない。
本発明の製造法に用いるアニリン誘導体[I]は、ア
ニリン、p−トルイジン、m−トルイジン、o−トルイ
ジン、混合トルイジン、2,3−キシリジン、2,4−キシリ
ジン、2,5−キシリジン、2,6−キシリジン、3,4−キシ
リジン、3,5−キシリジン、混合キシリジン、p−エチ
ルアニリン、m−エチルアニリン、o−エチルアニリ
ン、p−n−プロピルアニリン、p−n−ブチルアニリ
ン、p−n−ペンチルアニリン、p−n−ヘキシルアニ
リン、p−n−ヘプチルアニリン、p−n−オクチルア
ニリン、N,N−ジメチル−p−フェニレンジアミン、N,N
−ジエチル−p−フェニレンジアミン、N−メチル−p
−フェニレンジアミン、N−シクロヘキシル−p−フェ
ニレンジアミン、N−フェニル−p−フェニレンジアミ
ン、N−トリル−p−フェニレンジアミン、o−クロロ
アニリン、m−クロロアニリン、p−クロロアニリン、
o−ブロモアニリン、m−ブロモアニリン、p−ブロモ
アニリン、p−メトキシアニリン、p−エトキシアニリ
ン等が挙げられるが、これらに限定されるものではな
い。
本発明の製造法に用いるラクトン誘導体[II]は、γ
−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン、δ−バレロラ
クトン、ε−カプロラクトン、γ−ヘキサラクトン、γ
−ヘプタラクトン、γ−ノナラクトン、δ−ノナラクト
ン、δ−デカラクトン、γ−ウンデカラクトン、γ−ド
デカラクトン、δ−ドデカラクトン、δ−テトラデカラ
クトン、15−ペンタデカラクトン等が挙げられるが、こ
れらに限定されるものではない。
本発明の製造法の反応は、溶媒存在下あるいは無溶媒
下、反応中生成する水を系外に留去しながら行うのが好
ましいが、溶媒存在下反応を行う場合用いる溶媒として
は、ベンゼン、トルエン、キシレン、メシチレン、エチ
ルベンゼン、プロピルベンゼン、ブチルベンゼン、ジエ
チルベンゼン等が挙げられるが、これらに限定されるも
のではない。
本発明の製造法に用いる酸触媒としてのリン酸及び/
又はリン酸塩の使用量は、ラクトン誘導体[II]1モル
に対して0.001モル〜1.0モル、好ましくは0.01モル〜0.
5モルの範囲である。
本発明の製造法に用いるアニリン誘導体[I]の使用
量は、ラクトン誘導体[II]1モルに対して0.5モル〜
3.0モル、好ましくは1.0モル〜2.0モルの範囲である。
本発明の製造法に用いる溶媒存在下で反応を行う場合
の溶媒使用量は、ラクトン誘導体[II]1モルに対して
10ml〜1000ml、好ましくは50ml〜500mlの範囲である。
本発明の製造法に用いる反応温度は、50℃〜300℃の
範囲で行うことができるが、好ましくは100℃〜250℃の
範囲である。
(発明の効果) 本発明の製造法は、アニリン誘導体[I]とラクトン
誘導体[II]からラクタム誘導体[III]を得る反応に
おいて、酸触媒としてリン酸及び/又はリン酸塩を用い
ることにより、反応と蒸留精製とを同一のステンレス製
反応釜にて、同反応釜を腐蝕させることなく、短時間反
応で、中和操作も省略でき、かつ高収率、高純度で容易
にラクタム誘導体[III]を得ることを可能ならしめ
た。
次に、N−フェニル−2−ピロリドンの製造法を例に
挙げて、実施例により本発明の効果をさらに詳細に説明
する。
(実施例) [実施例−1,2、比較例1〜3] 還流冷却器、撹拌機、温度計を装備した四つ口フラス
コにγ−ブチロラクトン86.0g[1.0モル]、アニリン13
9.5[1.5モル]、ステンレス(sus−304)の0.1mgの単
位迄精秤した約1gのテストピース及び触媒の所定量を仕
込み、加熱昇温後、撹拌下生成する水を系外へ留去しな
がら、所定温度で所定時間反応を行い所定量の水(18m
l)が留去したところで反応を終了した。
この時点で、ステンレスのテストピースを取り出し、
アセトンにて表面に付着したオイル状物等をそのテスト
ピースの表面を傷つけることなく除去し、風乾後0.1mg
の単位迄、再び精秤し重量変化率をテストピースの腐蝕
率とした。
次に、反応系にキシレン100mlと中和当量の炭酸ナト
リウムを溶解させた水溶液100mlを添加し、60℃で30分
間加熱撹拌後、静置分液した。さらに、水100mlを添加
し、60℃30分間加熱撹拌後静置分液するという水洗操作
を2回繰り返し行った。得られた有機相からキシレンを
留去後、減圧蒸留により目的物であるN−フェニル−2
−ピロリドンを沸点:190℃〜192℃(20mmHg)の留分と
して得た。その結果を表−1に示した。
表−1から分るように、酸触媒として使用した硫酸、
塩酸は反応を促進させるが、しかしステンレス(sus−3
04)のテストピースを著しく腐蝕させる(比較例−2,
3)に対して、酸触媒として使用したリン酸、リン酸二
水素アンモニウムは、反応の促進能力が硫酸、塩酸と同
等あるいはそれ以上であると共に、ステンレス(sus−3
04)のテストピースを全く腐蝕させないことが明確に分
る(実施例−1,2)。
[実施例−3,4] 実施例−1,2におけるキシレン100ml、中和当量の炭酸
ナトリウム水溶液100mlを用いての中和操作及び水100ml
を用いての水洗操作を省略し、反応終了後、同じ反応容
器(フラスコ)で減圧蒸留した以外は、実施例−1,2と
同一操作を行った。なお、ステンレス(sus−304)のテ
ストピースは、減圧蒸留精製後、フラスコから取り出
し、実施例−1,2と同一の操作にて重量変化率を測定し
た。その結果は表−2に示した。
表−2から分るように、中和操作を省略して反応終了
後、減圧蒸留精製を行っても、ステンレス(sus−304)
のテストピースを腐蝕させることなく、高収率、高純度
で目的物であるN−フェニル−2−ピロリドンが得られ
ることが分る。
[実施例−5、比較例−4,5] 実施例−1、比較例−1,2において、原料仕込み時に
キシレン100mlを添加し、キシレン還流下反応を行い、
かつ反応時間が35時間で反応を終了した以外は、実施例
−1、比較例−1,2と同一操作を行った。その結果を表
−3に示した。
表−3から分るように、酸触媒としての硫酸はテスト
ピース(sus−304)を腐蝕させるに対して、酸触媒とし
てのリン酸はテストピース(sus−304)を何ら腐蝕させ
ることなく反応を促進し、高収率、高純度にて目的物で
あるN−フェニル−2−ピロリドンが得られることが分
る。
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 C07D 223/10 C07D 223/10 225/02 225/02 // C07B 61/00 300 C07B 61/00 300

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】一般式[I] (ただし、式中、R1,R2は水素原子、炭素原子1から8
    のアルキル基、アルコキシ基、ジアルキルアミノ基、ア
    ルキルアミノ基、アリールアミノ基及びハロゲンを表
    す。) で示されるアニリン誘導体を、酸触媒の存在下、一般式
    [II] (ただし、式中、R3は水素原子、炭素原子1から9のア
    ルキル基を、nは2〜13の整数を表す。) で示されるラクトン誘導体と反応させて、一般式[II
    I] で示されるラクタム誘導体を製造する方法において、酸
    触媒としてリン酸及び/又はリン酸塩を用いることを特
    徴とするラクタム誘導体の製造法。
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