JP4639781B2 - アミド化合物の製造方法 - Google Patents
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Description
しかしながら、上述したビスマイヤー錯体を触媒とするシクロヘキサノンオキシムのベックマン転位反応では、生成ラクタムと触媒が1:1の錯体を形成するため、オキシムに対し等モル以上の触媒を必要とするなど、十分な反応を行うためには多量の触媒を必要とするなどの問題があり充分ではない。また、これらの方法では、強酸を共存させているため、反応後、アルカリでの複雑な中和工程が必要となるため経済的な工業製法とは言えない。
均一系触媒は触媒の分離が煩雑となるため、工業的には触媒の分離が容易な不均一系触媒を用いた反応が好ましい。不均一系触媒を用いた反応としては、たとえば、イミニウムイオンを担持したゼオライトを触媒とする方法(特許文献5)、亜鉛を含有したベータゼオライトを触媒とする方法(特許文献6)、Si/M比が2000以下のゼオライトを触媒とする方法等が提案されている(特許文献7)。
しかしながら、不均一系触媒を用いた反応は、いずれも十分な触媒活性を有しておらず、また、高価なN,N−二置換アミド化合物、およびニトリル化合物を溶媒として用いるため、経済的に好ましいとは言えない。
本発明で使用するオキシム化合物は、好ましくは炭素数5〜12個を有する環状脂肪族炭化水素オキシム化合物である。具体的には、シクロペンタノンオキシム、シクロヘキサノンオキシム、シクロヘプタノンオキシム、シクロオクタノンオキシム、シクロノナノンオキシム、シクロデカノンオキシム、シクロウンデカノンオキシム、シクロドデカノンオキシムが挙げられる。好ましくは、炭素数10〜12個を有する環状脂肪族炭化水素オキシム化合物である。
これら環状脂肪族炭化水素オキシム化合物は、塩の形で使用することもできる。塩としては、塩酸塩や硫酸塩で使用される。
また、これらの環状脂肪族炭化水素オキシム化合物は、単独での使用ならびに2種以上を混合して使用しても何ら問題はない。
反応形式はバッチ反応、連続流通反応いずれでも良く、また縣濁床、固定床、流動床のいずれでも実施される。反応時間或いは滞留時間は反応条件により異なるが、1分〜24時間で実施される。
得られるラクタム化合物は、蒸留操作等により分離・精製される。
なお、比表面積および細孔径は高速比表面積・細孔径分布測定装置(NOVA−1200;ユアサアイオニクス社製)を用いて、窒素吸着によるBET比表面積測定(120℃真空下で30分間前処理)により測定した。また、X線回折パターン(Cu−Kα線)は粉末X線回折装置(RAD−RX:理学電機社製)を用いて測定した。オキシム化合物の転化率およびアミド化合物の収率は、内部標準法(シクロヘキサノンオキシムは安息香酸プロピルを内部標準に使用)により、反応液を液体クロマトグラフィーを用いて分析し、算出した。
ドデシルアミン60mmol/エタノール1.2mol溶液に水7.2molを加えて5分間攪拌後、テトラエチルオルトシリケート0.2molを加えて室温で1時間激しく攪拌した。生成した白色ゲルを室温で48時間熟成させた後、白色固体を濾取して水及びエタノールで洗浄し、105℃で24時間乾燥した。次いで、空気中、室温から600℃まで1.7℃/分の昇温速度で、600℃、2時間の焼成を行った。得られた焼成物について分析を行ったところ、X線回折測定(Cu−Kα線)および窒素吸着測定による窒素吸着等温線からメソ多孔体であることを確認した。また、細孔径及び比表面積はそれぞれ24Å、1065m2/gであった。以下、これをMS−1と略記する。
(触媒の調製)
50mlのガラス製フラスコにケイタングステン酸1.0gを水5mlで溶解させたケイタングステン酸水溶液中に、MS−1 1.0gを加えて5分間、攪拌を行った。続いて、エバポレーターを用いて減圧下、揮発成分を除去した後、100℃で乾燥を行った。以下、これを50wt%HSiW/MS−1と示す。表面積(m2)あたりのケイタングステン酸量は0.0009g/m2であった。
(ベックマン転位反応によるラクタムの合成)
30mlのガラス製フラスコに、50wt%HSiW/MS−1を8.0mg、シクロドデカノンオキシムを220.6mg、トルエンを10ml充填し、還流下で2時間反応を行った。室温に冷却後、反応溶液を一部抜き取り、内部標準の安息香酸プロピルを加え、液体クロマトグラフィーを用いて分析を行った。その結果、シクロドデカノンオキシムの転化率は86.1モル%、ラウロラクタムの選択率は97.8モル%であった。
(触媒の調製)
実施例1において、ケイタングステン酸を0.43g加えたこと以外は同様の方法で触媒の調製を行った。得られた触媒は、以下、30wt%HSiW/MS−1と示す。表面積(m2)あたりのケイタングステン酸量は0.0004g/m2であった。
(ベックマン転位反応によるラクタムの合成)
30mlのガラス製フラスコに、30wt%HSiW/MS−1を8.2mg、シクロドデカノンオキシムを221.2mg、トルエンを10ml充填し、還流下で2時間反応を行った。シクロドデカノンオキシムの転化率は53.9モル%、ラウロラクタムの選択率は98.9モル%であった。
(触媒の調製)
実施例1において、ケイタングステン酸を2.34g加えたこと以外は同様の方法で触媒の調製を行った。得られた触媒は、以下、70wt%HSiW/MS−1と示す。表面積(m2)あたりのケイタングステン酸量は0.0022g/m2であった。
(ベックマン転位反応によるラクタムの合成)
30mlのガラス製フラスコに、70wt%HSiW/MS−1を8.2mg、シクロドデカノンオキシムを220.5mg、トルエンを10ml充填し、還流下で2時間反応を行った。シクロドデカノンオキシムの転化率は82.9モル%、ラウロラクタムの選択率は97.7モル%であった。
(ベックマン転位反応によるラクタムの合成)
30mlのガラス製フラスコに、50wt%HSiW/MS−1を8.4mg、シクロドデカノンオキシムを331.2mg、トルエンを15ml充填し、還流下で2時間反応を行った。シクロドデカノンオキシムの転化率は77.4モル%、ラウロラクタムの選択率は95.3モル%であった。
(ベックマン転位反応によるラクタムの合成)
30mlのガラス製フラスコに、50wt%HSiW/MS−1を8.4mg、シクロドデカノンオキシムを413.5mg、トルエンを20ml充填し、還流下で2時間反応を行った。シクロドデカノンオキシムの転化率は67.9モル%、ラウロラクタムの選択率は96.6モル%であった。
(ベックマン転位反応によるラクタムの合成)
30mlのガラス製フラスコに、30wt%HSiW/MS−1を25.3mg、シクロドデカノンオキシムを101.0mg、トルエンを5ml充填し、還流下で5時間反応を行った。シクロドデカノンオキシムの転化率は98.1モル%、ラウロラクタムの選択率は96.0モル%であった。
(ベックマン転位反応によるラクタムの合成)
30mlのガラス製フラスコに、30wt%HSiW/MS−1を24.7mg、シクロドデカノンオキシムを105.7mg、トルエンを1ml充填し、還流下で5時間反応を行った。シクロドデカノンオキシムの転化率は61.5モル%、ラウロラクタムの選択率は75.0モル%であった。
(ベックマン転位反応によるラクタムの合成)
30mlのガラス製フラスコに、50wt%HSiW/MS−1を7.9mg、シクロドデカノンオキシムを220.5mg、キシレンを10ml充填し、還流下で2時間反応を行った。シクロドデカノンオキシムの転化率は60.9モル%、ラウロラクタムの選択率は87.3モル%であった。
(ベックマン転位反応によるラクタムの合成)
ガラス製試験管に、50wt%HSiW/MS−1を3.5mg、シクロドデカノンオキシムを103.5mg、ベンゼンを5ml充填し、ガラス製試験管を封管した後、120℃で2時間反応を行った。室温に冷却後、反応溶液を一部抜き取り、内部標準の安息香酸プロピルを加え、液体クロマトグラフィーを用いて分析を行った。その結果、シクロドデカノンオキシムの転化率は74.6モル%、ラウロラクタムの選択率は97.9モル%であった。
(触媒の調製)
実施例1において、ヘテロポリ酸をケイタングステン酸からリンタングステン酸(0.43g)に変更した以外は同様の方法で触媒の調製を行った。得られた触媒は、以下、30wt%HPW/MS−1と示す。表面積(m2)あたりのリンタングステン酸量は0.0004g/m2であった。
(ベックマン転位反応によるラクタムの合成)
30mlのガラス製フラスコに、30wt%HPW/MS−1を23.0mg、シクロドデカノンオキシムを103.9mg、トルエンを10ml充填し、還流下で5時間反応を行った。シクロドデカノンオキシムの転化率は97.1モル%、ラウロラクタムの選択率は85.1モル%であった。
(触媒の調製)
実施例1において、担体をMS−1からMS−2に変更した以外は同様の方法で触媒の調製を行った。得られた触媒は、以下、50wt%HSiW/MS−2と示す。表面積(m2)あたりのケイタングステン酸量は0.0009g/m2であった。
(ベックマン転位反応によるラクタムの合成)
30mlのガラス製フラスコに、50wt%HSiW/MS−2を7.5mg、シクロドデカノンオキシムを212.8mg、トルエンを10ml充填し、還流下で2時間反応を行った。シクロドデカノンオキシムの転化率は81.5モル%、ラウロラクタムの選択率は94.8モル%であった。
(触媒の調製)
実施例1において、担体をMS−1からMS−3に変更した以外は同様の方法で触媒の調製を行った。得られた触媒は、以下、50wt%HSiW/MS−3と示す。表面積(m2)あたりのケイタングステン酸量は0.0016g/m2であった。
(ベックマン転位反応によるラクタムの合成)
30mlのガラス製フラスコに、50wt%HSiW/MS−3を7.5mg、シクロドデカノンオキシムを212.8mg、トルエンを10ml充填し、還流下で2時間反応を行った。シクロドデカノンオキシムの転化率は59.0モル%、ラウロラクタムの選択率は92.3モル%であった。
(触媒の調製)
実施例1において、担体をMS−1からCARiACT Q−10(富士シリシア社製、比表面積:約300m2/g、細孔径:100Å)に変更した以外は同様の方法で触媒の調製を行った。得られた触媒は、以下、50wt%HSiW/Q−10と示す。表面積(m2)あたりのケイタングステン酸量は0.0033g/m2であった。
(ベックマン転位反応によるラクタムの合成)
30mlのガラス製フラスコに、50wt%HSiW/Q−10を8.2mg、シクロドデカノンオキシムを225.9mg、トルエンを10ml充填し、還流下で2時間反応を行った。シクロドデカノンオキシムの転化率は68.8モル%、ラウロラクタムの選択率は94.2モル%であった。
(触媒の調製)
実施例1において、ケイタングステン酸を0.177g加えたこと以外は同様の方法で触媒の調製を行った。得られた触媒は、以下、15wt%HSiW/MS−1と示す。表面積(m2)あたりのケイタングステン酸量は0.0002g/m2であった。
(ベックマン転位反応によるラクタムの合成)
30mlのガラス製フラスコに、15wt%HSiW/MS−1を7.1mg、シクロドデカノンオキシムを204.5mg、トルエンを10ml充填し、還流下で2時間反応を行った。シクロドデカノンオキシムの転化率は44.2モル%、ラウロラクタムの選択率は91.6モル%であった。
(触媒の調製)
実施例1において、担体をMS−1から活性炭(武田薬品工業社製シラサギ、比表面積:981m2/g、平均細孔径:24Å)に変更した以外は同様の方法で触媒の調製を行った。得られた触媒は、以下、50wt%HSiW/Cと示す。
(ベックマン転位反応によるラクタムの合成)
30mlのガラス製フラスコに、50wt%HSiW/Cを8.1mg、シクロドデカノンオキシムを101.6mg、トルエンを5ml充填し、還流下で2時間反応を行った。シクロドデカノンオキシムの転化率は11.5モル%、ラウロラクタムの選択率は67.4モル%であった。
(ベックマン転位反応によるラクタムの合成)
30mlのガラス製フラスコに、Al−MS−1を52.6mg、シクロドデカノンオキシムを100.1mg、トルエンを10ml充填し、還流下で5時間反応を行った。シクロドデカノンオキシムの転化率は39.9モル%、ラウロラクタムの選択率は60.6モル%であった。
30mlのガラス製フラスコに、Cs2.5H0.5PW12O40を3.6mg、シクロドデカノンオキシムを203.0mg、トルエンを10ml充填し、還流下で2時間反応を行った。シクロドデカノンオキシムの転化率は15.8モル%、ラウロラクタムの選択率は73.5モル%であった。
30mlのガラス製フラスコに、ケイタングステン酸を8.3mg、シクロドデカノンオキシムを222.4mg、トルエンを10ml充填し、還流下で2時間反応を行った。シクロドデカノンオキシムの転化率は36.4モル%、ラウロラクタムの選択率は91.4モル%であった。
(ベックマン転位反応によるラクタムの合成)
30mlのガラス製フラスコに、Amberlist15を53.1mg、シクロドデカノンオキシムを103.5mg、トルエンを10ml充填し、還流下で5時間反応を行った。シクロドデカノンオキシムの転化率は57.6モル%、ラウロラクタムの選択率は44.3モル%であった。
(ベックマン転位反応によるラクタムの合成)
30mlのガラス製フラスコに、p−トルエンスルホン酸(p−TsOHと略記する。)を54.4mg、シクロドデカノンオキシムを104.2mg、トルエンを10ml充填し、還流下で5時間反応を行った。シクロドデカノンオキシムの転化率は35.7モル%、ラウロラクタムの選択率は5.4モル%であった。
(ベックマン転位反応によるラクタムの合成)
30mlのガラス製フラスコに、50wt%HSiW/MS−1を8.2mg、シクロデカノンオキシムを168.4mg、トルエンを10ml充填し、還流下で2時間反応を行った。シクロデカノンオキシムの転化率は51.8モル%、カプリノラクタムの選択率は98.0モル%であった。
Claims (5)
- ヘテロポリ酸と比表面積が300m2/g以上である酸化物からなる触媒の存在下、ベンゼン、トルエン又はキシレン中にて、オキシム化合物をベックマン転位させることを特徴とするアミド化合物の製造方法。
- 酸化物が珪素を主成分とする酸化物であることを特徴とする請求項1に記載のアミド化合物の製造方法。
- 触媒のヘテロポリ酸含有量(g)が、酸化物の表面積(m2)あたり0.0004g/m2以上であることを特徴とする請求項1又は2記載のアミド化合物の製造方法。
- オキシム化合物が炭素数10以上の環状脂肪族炭化水素オキシム化合物であることを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載のアミド化合物の製造方法。
- ヘテロポリ酸担持触媒を、オキシム化合物に対し0.000001〜1重量倍の範囲で使用することを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載のアミド化合物の製造方法。
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