JP5369653B2 - アミド又はラクタムの製造方法 - Google Patents

アミド又はラクタムの製造方法 Download PDF

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Description

本発明は、医薬、農薬、染料、ポリアミドなどの原料、溶剤等として有用なラクタム又
はアミドの製造法、より詳細には、前記アミド又はラクタムをオキシム化合物の転位反応
により製造する方法に関するものである。
特にシクロドデカノンオキシムをベックマン転位し、12―ナイロンの原料として有用
なラウロラクタムを製造する方法に関するものである。
従来、オキシム化合物からラクタムを製造する工業的方法として、硫酸を転位剤としてベックマン転位する方法が一般的である。しかし、この方法ではラクタム収率は極めて優れているが、硫酸がオキシム化合物と当モル必要であること、反応後に硫酸をアンモニアなどの塩基で中和することが必須で、このために副生成物として、大量の硫酸アンモニウムが排出されることが大きな問題であった。
そのような問題を解決する方法として触媒によるベックマン転位が研究開発されているが、その中でも、塩化シアヌルを触媒としてベックマン転位する方法はラクタム収率に優れているため、有望な方法とされている。(特許文献1、2、3、非特許文献1 参照)しかしながら、いずれの公知文献においても塩化シアヌル触媒の使用量は多く、使用量の最も少ない特許文献3においても、塩化シアヌル使用量は1mol%以上であり、それよりも少ない使用量ではオキシム化合物の転位速度が急激に下がり、工業的に満足なラクタム収率が得られていない。
さらに、塩化シアヌル触媒を用いたオキシム化合物の転位反応では、反応が終了しオキシム化合物が存在しなくなると、シアヌル酸などの種々のトリアジン化合物に変化してしまうため、塩化シアヌル触媒を再使用することが困難となり、使用後触媒の廃棄処分が必要となる。したがって、工業的にはできるだけ少量の塩化シアヌルを使用することが製造コストの観点から、また、環境への配慮から有利となる。さらに一般にシアヌル酸などのトリアジン化合物は有機溶媒への溶解度が低いため、反応終了時に固体析出物になってしまい、運転操作上の種々の問題が生じる可能性やその除去設備が余分に必要になるという問題も残る。
特公昭46−23740号公報 特開2006−219470号公報 WO2007−125002 特公昭51−46109号公報 Journal of American Chemical Society, vol.127,p11240 (2005)
本発明は上述の塩化シアヌル触媒の問題点を大幅に改善した、オキシム化合物をベックマン転位してアミド又はラクタムを製造するための、簡便で工業的に有利な方法を提供することを課題とする。
本発明の課題は、オキシム化合物を塩化シアヌルおよび塩化亜鉛を触媒としてベックマン転位してアミド又はラクタムを製造するに当たり、非極性溶媒に特定割合のニトリル化合物を添加する事を特徴とするアミド又はラクタムの製造方法によって解決される。すなわち、非極性溶媒に特定割合のニトリル化合物を添加することで、転位反応速度が大幅に改善され、その結果、塩化シアヌル触媒使用量を大幅に低減できることを見出し、本発明に至った。非極性溶媒に特定割合のニトリル化合物を添加することで転位反応速度が大幅に改善されるという、ニトリル化合物の効果について詳細な理由は不明であるが、ニトリル化合物以外の極性化合物ではこのような効果が認められないことや、非極性溶媒に対して特定の割合の範囲でニトリル化合物の添加効果が認められることから、単にニトリル化合物の添加による溶媒の極性が変化したことによるものではなく、ニトリル化合物が助触媒的な働きをしているものと推測される。
本発明によれば、オキシム化合物をベックマン転位してアミド又はラクタムを製造するための、簡便かつ工業的に有利な製造方法を提供することができる。特に、シクロドデカノンオキシムから高選択性、高収率でラウロラクタムを製造する事ができる。
以下、本発明について詳細に説明する。
本発明でのアミド又はラクタムの製造方法は、塩化シアヌルおよび塩化亜鉛を触媒として、非極性溶媒の存在下、オキシム化合物をベックマン転位してアミド又はラクタムを製造するに当たり、ニトリル化合物を添加する事を特徴とする。
本発明においてオキシム化合物は特に制限されず、製造目的のアミド又はラクタムに応
じて適宜選択することができる。例えば、下記式(1)で表される化合物が挙げられる。
Figure 0005369653
(式中、R、Rは、それぞれ有機基を示し、何れか一方は水素原子であってもよい。
また、結合して環を形成してもよい。)
上記R、Rにおける有機基としては、例えば、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、シクロアルキル基、シクロアルケニル基、アリール基、アラルキル基、芳香族性又は非芳香族性の複素環基などが挙げられる。これらの有機基は、反応を阻害しない範囲で種々の置換基、例えば、ハロゲン原子、オキソ基、メルカプト基、置換オキシ基(例えば、アルコキシ基、アリールオキシ基、アシルオキシ基など)、置換チオ基、置換オキシカルボニル基、置換又は無置換カルバモイル基、シアノ基、ニトロ基、置換アミノアルキル基などを有していてもよい。
ここで、アルキル基としては、例えば、炭素原子数1〜20のアルキル基が挙げられるが、好ましくは炭素原子数1〜12のアルキル基であり、さらに好ましくは炭素原子数2〜8のアルキル基である。具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、s−ブチル基、t−ブチル基、ペンチル基、イソペンチル基、ヘキシル基、イソヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、ドデシル基、ペンタデシル基などが挙げられる。
アルケニル基としては、例えば、炭素原子数2〜20のアルケニル基が挙げられるが、好ましくは炭素原子数2〜12のアルケニル基であり、さらに好ましくは炭素原子数2〜8のアルケニル基である。具体的には、ビニル基、アリル基、1−プロペニル基、1−ブテニル基、1−ペンテニル基、1−オクテニル基などが挙げられる。
アルキニル基としては、例えば、炭素原子数2〜20のアルキニル基が挙げられるが、好ましくは炭素原子数2〜12のアルキニル基であり、さらに好ましくは炭素原子数2〜8のアルキニル基である。具体的には、エチニル基、1−プロピニル基などが挙げられる。
シクロアルキル基としては、例えば、炭素原子数3〜20のシクロアルキル基が挙げられるが、好ましくは炭素原子数3〜15のシクロアルキル基である。具体的には、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基、シクロオクチル基、シクロドデシル基などが挙げられる。
シクロアルケニル基としては、例えば、炭素原子数3〜20のシクロアルケニル基が挙げられるが、好ましくは炭素原子数3〜15のシクロアルケニル基である。具体的には、シクロペンテニル基、シクロヘキセニル基、シクロオクテニル基などが挙げられる。
アリール基としては、例えば、フェニル基、ナフチル基などが挙げられる。
アラルキル基としては、例えば、ベンジル基、2−フェニルエチル基、3−フェニルプロピル基などが挙げられる。
芳香族性又は非芳香族性の複素環基としては、例えば、2−ピリジル基、2−キノリル基、2−フリル基、2−チエニル基、4−ピペリジニル基などが挙げられる。
、Rが結合して環を形成する場合、形成される環としては、例えば、2〜30員環が挙げられるが、好ましくは4〜20員環であり、さらに好ましくは5〜14員環である。
これらの有機基は環形成の有無によらず、反応を阻害しなければ特に限定されることなく種々の置換基を有してもよい。例えば、ハロゲン原子、オキソ基、メルカプト基、置換オキシ基(アルコキシ基、アリールオキシ基、アシルオキシ基など)、置換チオ基、置換オキシカルボニル基、置換又は無置換カルバモイル基、シアノ基、ニトロ基、置換アミノアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、シクロアルキル基、シクロアルケニル基、アリール基(フェニル、ナフチル基など)、アラルキル基、複素環基などが挙げられる。
式(1)で表されるオキシム化合物として、具体的には、アセトアルデヒドオキシム、アセトンオキシム、2−ブタノンオキシム、2−ペンタノンオキシム、3−ペンタノンオキシム、1−シクロヘキシル−1−プロパノンオキシム、ベンズアルデヒドオキシム、アセトフェノンオキシム、ベンゾフェノンオキシム、4−ヒドロキシアセトフェノンオキシムなどが挙げられ、環を形成したものとしては、シクロプロパノンオキシム、シクロブタノンオキシム、シクロヘキサノンオキシム、シクロへプタノンオキシム、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、シクロドデカノンオキシム、シクロトリデカノンオキシム、シクロテトラデカノンオキシム、シクロペンタデカノンオキシム、シクロヘキサデカノンオキシム、シクロオクタデカノンオキシム、シクロノナデカノンオキシムなどが挙げられる。
オキシム化合物は、1種又は2種以上を選択して使用することができる。
オキシム化合物は、式(1)で表されるオキシム化合物に対応するケトンまたはアルデヒドとヒドロキシルアミン又はその塩を反応させることによって得られる。例えば、シクロドデカノンオキシムは、特許文献4に記載されているように、シクロドデカノンと硫酸ヒドロキシルアミンを反応させることによって得られる。
また、N−ヒドロキシコハク酸イミド、N−ヒドロキシフタル酸イミド、N,N′−ジヒドロキシピロメリット酸ジイミド、N−ヒドロキシグルタルイミド、N−ヒドロキシ−1,8−ナフタレンジカルボン酸イミド、N,N′−ジヒドロキシ−1,8,4,5−ナフタレンテトラカルボン酸ジイミドなどの脂肪族多価カルボン酸無水物(環状無水物)又は芳香族多価カルボン酸無水物(環状無水物)から誘導されるN−ヒドロキシイミド化合物及び該N−ヒドロキシイミド化合物のヒドロキシル基に保護基(例えば、アセチル基等のアシル基など)を導入することにより得られる化合物の存在下、メチル基又はメチレン基を有する化合物と、亜硝酸エステル又は亜硝酸塩とを反応させることによっても製造することができる。
その他、シクロドデカンを光ニトロソ化する方法、シクロドデカノンをチタノシリケートのような触媒の存在下にアンモニア及び過酸化水素と反応させる方法等により、製造することもできる。
塩化シアヌルは、オキシム化合物に対して、0.5mol%以下、好ましくは0.25〜0.5mol%である。
塩化亜鉛は、オキシム化合物に対して、5mol%以下、好ましくは0.25〜5mol%である。
非極性溶媒としては、反応に対して実質的に悪影響を与えない溶媒であって、常温で液体の非極性溶媒、例えば、n−ヘキサン、n−ヘプタン、n−オクタン、n−ノナン、シクロヘキサン、シクロオクタン、シクロデカン、シクロドデカン、ハイドロクメンなどの脂肪族炭化水素類、、ベンゼン、トルエン、キシレン、テトラリン、クメン、クロロベンゼンなどの芳香族炭化水素、などが挙げられるが、ベンゼン、トルエン、キシレン、テトラリン、クメン、クロロベンゼンなどの芳香族炭化水素が好ましく、特にトルエンが好ましい。。
非極性溶媒中のオキシム化合物の濃度は、通常10〜80重量%、好ましくは30〜60重量%である。
なお、非極性溶媒中のオキシム化合物の濃度は、下式で定義される。
非極性溶媒中のオキシム化合物の濃度=
100×(オキシム化合物の重量)/〔オキシム化合物の重量+非極性溶媒の重量+ニトリル化合物の重量〕
ニトリル化合物としては、反応に対して実質的に悪影響を与えないニトリル化合物であって、常温で液体のニトリル化合物、例えば、アセトニトリル、ブチロ二トリル、イソブチロニトリル、バレロニトリル、イソバレロニトリル、トリメチルアセトニトリル、ヘキサンニトリル、ヘプタンニトリル、オクタンニトリル、ノナンニトリル、ドデカンニトリル、グルタロニトリル、アジポニトリルのような脂肪族ニトリル、シクロプロピルアセトニトリル、シクロペンタンカルボニトリル、シクロヘキサンカルボニトリル、シクロヘプタンカルボニトリルのような脂環式ニトリル、ベンゾニトリル、o-トルニトリル、m-トルニトリル、2−エチルベンゾニトリル、4−エチルベンゾニトリル、フェニルアセトニトリル、o-トリルアセトニトリル、m-トリルアセトニトリル、p-トリルアセトニトリル、2−フェニルブチロニトリル、4−フェニルブチロニトリルのような芳香族ニトリル、などが挙げられるが、特にアセトニトリル、ベンゾニトリルが好ましい。
ニトリル化合物の使用量は添加率として、0.4重量%から20重量%の範囲、好ましくは0.5重量%から20重量%の範囲、更に好ましくは10重量%から20重量%の範囲である。かかる範囲でニトリル化合物を添加することで、ラウロラクタムの収率改善効果が得られる。ニトリル化合物の添加率が0.4重量%より少なくても、20重量%より多くなってもニトリル化合物添加による大きなラクタム収率改善効果は得られない。なお、ニトリル化合物の添加率は以下の式で示される。
ニトリル化合物の添加率=100×(ニトリル化合物添加量 g)/{(非極性溶媒添加量 g)+(ニトリル化合物添加量 g)}
反応温度としては、高温度ほど反応速度が大きくなるので反応が短時間で完了し、工業的に有利であるが、使用する溶媒やニトリル化合物の沸点を超えない温度で転位反応を行うことが好ましい。使用する溶媒やニトリル化合物の沸点を超えた温度で反応を行う場合には反応容器内の圧力が大気圧以上となり、高価な耐圧容器を使用しなければならず、また、安全上の配慮も必要になることから、工業的には好ましくない。具体的な反応温度としては、80〜120℃が工業的な観点から好ましい。
反応圧力については、特に制限はないが、通常は、設備コスト面、操作面、安全面の観点から大気圧で行うのが好ましい。
反応の雰囲気についても特に制限はなく、操作面及び設備コスト面から、空気中、または、窒素ガス、アルゴン、ヘリウムなどの不活性ガス雰囲気中で行うことが好ましい。
ベックマン転位反応の形態としては、回分式反応、連続式反応いずれでもよいが、工業的見地からは連続式反応が好ましい。反応器としては、回分式反応器、管型連続反応器、槽型連続反応器、槽型多段式連続反応器などを使用することができるが、管型連続反応器、槽型連続反応器、槽型多段式連続反応器などの連続反応器が好ましい。
本発明の方法で、式(1)で表されるオキシム化合物を処理した場合にはアミド化合物
が生成し、環状オキシム化合物の場合は、ラクタムが生成する。具体的には、アセトフェ
ノンオキシムからはアセトアニリドなどが生成し、シクロアルカノンオキシムからは員数
の1つ多いラクタムが生成する。
例えば、シクロヘキサノンオキシムからはε−カプロラクタム、シクロヘプタノンオキ
シムからは7−ヘプタンラクタム、シクロオクタノンオキシムからは8−オクタンラクタ
ム、シクロドデカノンオキシムからはラウロラクタムが生成する。
反応終了後、生成物は、例えば、濾過、濃縮、蒸留、抽出、晶析、再結晶、吸着、カラ
ムクロマトグラフィーなどの分離手段やこれらの組み合わせにより分離精製できる。
例えば、シクロドデカノンオキシムの反応後の処理としては、水を添加、有機溶媒で抽
出した後、溶媒を留去することによりラウロラクタムを得ることができ,更に、蒸留・結
晶化等により分離・精製することができる。
以下に実施例を挙げて本発明を更に詳しく説明するが、本発明は下記の実施例に何ら限定されるものではない。
(実施例1)
ガラス製反応管(容積30mL)にシクロドデカノンオキシム(東京化成製品)1.0gを大気雰囲気中で仕込み、次いで窒素ガス雰囲気のグローブボックス中で、塩化シアヌル(和光純薬製品)0.0022g(シクロドデカノンオキシムの0.24mol%)、塩化亜鉛(和光純薬製品)0.0132g(シクロドデカノンオキシムの1.82mol%)を仕込み、最後に大気雰囲気中で溶媒としてトルエン(和光純薬製品)4.51g、ニトリル化合物としてベンゾニトリル(和光純薬製品)0.52g(添加率:10.3重量%)加えた後、110℃のオイルバスにセットし、反応を開始した。1時間後、反応管をオイルバスから取り出し放冷した。
反応液をトルエンで希釈した後、ガスクロマトグラフィー装置で生成物を定量分析した。その結果、シクロドデカノンオキシムの転化率は99.8%。生成したラウロラクタムの収率は99.7%であった。
(実施例2)
ガラス製反応管(容積30mL)にシクロドデカノンオキシム(東京化成製品)1.0gを大気雰囲気中で仕込み、次いで窒素ガス雰囲気のグローブボックス中で、塩化シアヌル(和光純薬製品)0.0023g(シクロドデカノンオキシムの0.25mol%)、塩化亜鉛(和光純薬製品)0.0125g(シクロドデカノンオキシムの1.81mol%)を仕込み、最後に大気雰囲気中で溶媒としてトルエン(和光純薬製品)4.76g、ニトリル化合物としてベンゾニトリル(和光純薬製品)0.26g(添加率:5.2重量%)加えた後、110℃のオイルバスにセットし、反応を開始した。1時間後、反応管をオイルバスから取り出し放冷した。
反応液をトルエンで希釈した後、ガスクロマトグラフィー装置で生成物を定量分析した。その結果、シクロドデカノンオキシムの転化率は100%。生成したラウロラクタムの収率は99.9%であった。
(実施例3)
ガラス製反応管(容積30mL)にシクロドデカノンオキシム(東京化成製品)1.0gを大気雰囲気中で仕込み、次いで窒素ガス雰囲気のグローブボックス中で、塩化シアヌル(和光純薬製品)0.0023g(シクロドデカノンオキシムの0.25mol%)、塩化亜鉛(和光純薬製品)0.0124g(シクロドデカノンオキシムの1.79mol%)を仕込み、最後に大気雰囲気中で溶媒としてトルエン(和光純薬製品)4.88g、ニトリル化合物としてベンゾニトリル(和光純薬製品)0.13g(添加率:2.6重量%)加えた後、110℃のオイルバスにセットし、反応を開始した。1時間後、反応管をオイルバスから取り出し放冷した。
反応液をトルエンで希釈した後、ガスクロマトグラフィー装置で生成物を定量分析した。その結果、シクロドデカノンオキシムの転化率は100%。生成したラウロラクタムの収率は99.7%であった。
(実施例4)
ガラス製反応管(容積30mL)にシクロドデカノンオキシム(東京化成製品)1.0gを大気雰囲気中で仕込み、次いで窒素ガス雰囲気のグローブボックス中で、塩化シアヌル(和光純薬製品)0.0024g(シクロドデカノンオキシムの0.26mol%)、塩化亜鉛(和光純薬製品)0.0134g(シクロドデカノンオキシムの1.94mol%)を仕込み、最後に大気雰囲気中で溶媒としてトルエン(和光純薬製品)4.91g、ニトリル化合物としてベンゾニトリル(和光純薬製品)0.105g(添加率:2.1重量%)加えた後、110℃のオイルバスにセットし、反応を開始した。1時間後、反応管をオイルバスから取り出し放冷した。
反応液をトルエンで希釈した後、ガスクロマトグラフィー装置で生成物を定量分析した。その結果、シクロドデカノンオキシムの転化率は100%。生成したラウロラクタムの収率は99.8%であった。
(実施例5)
ガラス製反応管(容積30mL)にシクロドデカノンオキシム(東京化成製品)1.0gを大気雰囲気中で仕込み、次いで窒素ガス雰囲気のグローブボックス中で、塩化シアヌル(和光純薬製品)0.0024g(シクロドデカノンオキシムの0.26mol%)、塩化亜鉛(和光純薬製品)0.0124g(シクロドデカノンオキシムの1.79mol%)を仕込み、最後に大気雰囲気中で溶媒としてトルエン(和光純薬製品)4.93g、ニトリル化合物としてベンゾニトリル(和光純薬製品)0.08g(添加率:1.6重量%)加えた後、110℃のオイルバスにセットし、反応を開始した。1時間後、反応管をオイルバスから取り出し放冷した。
反応液をトルエンで希釈した後、ガスクロマトグラフィー装置で生成物を定量分析した。その結果、シクロドデカノンオキシムの転化率は99.3%。生成したラウロラクタムの収率は99.1%であった。
(実施例6)
ガラス製反応管(容積30mL)にシクロドデカノンオキシム(東京化成製品)1.0gを大気雰囲気中で仕込み、次いで窒素ガス雰囲気のグローブボックス中で、塩化シアヌル(和光純薬製品)0.0022g(シクロドデカノンオキシムの0.24mol%)、塩化亜鉛(和光純薬製品)0.0123g(シクロドデカノンオキシムの1.79mol%)を仕込み、最後に大気雰囲気中で溶媒としてトルエン(和光純薬製品)4.95g、ニトリル化合物としてベンゾニトリル(和光純薬製品)0.05g(添加率:1.0重量%)加えた後、110℃のオイルバスにセットし、反応を開始した。1時間後、反応管をオイルバスから取り出し放冷した。
反応液をトルエンで希釈した後、ガスクロマトグラフィー装置で生成物を定量分析した。その結果、シクロドデカノンオキシムの転化率は98.7%。生成したラウロラクタムの収率は96.1%であった。
(実施例7) ガラス製反応管(容積30mL)にシクロドデカノンオキシム(東京化成製品)1.0gを大気雰囲気中で仕込み、次いで窒素ガス雰囲気のグローブボックス中で、塩化シアヌル(和光純薬製品)0.0023g(シクロドデカノンオキシムの0.25mol%)、塩化亜鉛(和光純薬製品)0.0119g(シクロドデカノンオキシムの1.72mol%)を仕込み、最後に大気雰囲気中で溶媒としてトルエン(和光純薬製品)4.97g、ニトリル化合物としてベンゾニトリル(和光純薬製品)0.02g(添加率:0.40重量%)加えた後、110℃のオイルバスにセットし、反応を開始した。1時間後、反応管をオイルバスから取り出し放冷した。
反応液をトルエンで希釈した後、ガスクロマトグラフィー装置で生成物を定量分析した。その結果、シクロドデカノンオキシムの転化率は89.2%。生成したラウロラクタムの収率は88.6%であった。
(実施例8)
ガラス製反応管(容積30mL)にシクロドデカノンオキシム(東京化成製品)1.0gを大気雰囲気中で仕込み、次いで窒素ガス雰囲気のグローブボックス中で、塩化シアヌル(和光純薬製品)0.0024g(シクロドデカノンオキシムの0.26mol%)、塩化亜鉛(和光純薬製品)0.0122g(シクロドデカノンオキシムの1.76mol%)を仕込み、最後に大気雰囲気中で溶媒としてトルエン(和光純薬製品)4.26g、ニトリル化合物としてベンゾニトリル(和光純薬製品)0.76g(添加率:15.1重量%)加えた後、110℃のオイルバスにセットし、反応を開始した。1時間後、反応管をオイルバスから取り出し放冷した。
反応液をトルエンで希釈した後、ガスクロマトグラフィー装置で生成物を定量分析した。その結果、シクロドデカノンオキシムの転化率は99.9%。生成したラウロラクタムの収率は98.7%であった。
(実施例9)
ガラス製反応管(容積30mL)にシクロドデカノンオキシム(東京化成製品)1.0gを大気雰囲気中で仕込み、次いで窒素ガス雰囲気のグローブボックス中で、塩化シアヌル(和光純薬製品)0.0023g(シクロドデカノンオキシムの0.25mol%)、塩化亜鉛(和光純薬製品)0.0134g(シクロドデカノンオキシムの1.94mol%)を仕込み、最後に大気雰囲気中で溶媒としてトルエン(和光純薬製品)4.00g、ニトリル化合物としてベンゾニトリル(和光純薬製品)1.01g(添加率:20.2重量%)加えた後、110℃のオイルバスにセットし、反応を開始した。1時間後、反応管をオイルバスから取り出し放冷した。
反応液をトルエンで希釈した後、ガスクロマトグラフィー装置で生成物を定量分析した。その結果、シクロドデカノンオキシムの転化率は78.5%。生成したラウロラクタムの収率は67.4%であった。
(比較例1)
ガラス製反応管(容積30mL)にシクロドデカノンオキシム(東京化成製品)1.0gを大気雰囲気中で仕込み、次いで窒素ガス雰囲気のグローブボックス中で、塩化シアヌル(和光純薬製品)0.0023g(シクロドデカノンオキシムの0.25mol%)、塩化亜鉛(和光純薬製品)0.0134g(シクロドデカノンオキシムの1.94mol%)を仕込み、最後に大気雰囲気中で溶媒としてトルエン(和光純薬製品)3.50g、ニトリル化合物としてベンゾニトリル(和光純薬製品)1.51g(添加率:30.1重量%)加えた後、110℃のオイルバスにセットし、反応を開始した。1時間後、反応管をオイルバスから取り出し放冷した。
反応液をトルエンで希釈した後、ガスクロマトグラフィー装置で生成物を定量分析した。その結果、シクロドデカノンオキシムの転化率は49.8%。生成したラウロラクタムの収率は38.7%であった。
(比較例2)
ガラス製反応管(容積30mL)にシクロドデカノンオキシム(東京化成製品)1.0gを大気雰囲気中で仕込み、次いで窒素ガス雰囲気のグローブボックス中で、塩化シアヌル(和光純薬製品)0.0024g(シクロドデカノンオキシムの0.26mol%)、塩化亜鉛(和光純薬製品)0.0134g(シクロドデカノンオキシムの1.94mol%)を仕込み、最後に大気雰囲気中で溶媒としてトルエン(和光純薬製品)2.50g、ニトリル化合物としてベンゾニトリル(和光純薬製品)2.52g(添加率:50.2重量%)加えた後、110℃のオイルバスにセットし、反応を開始した。1時間後、反応管をオイルバスから取り出し放冷した。
反応液をトルエンで希釈した後、ガスクロマトグラフィー装置で生成物を定量分析した。その結果、シクロドデカノンオキシムの転化率は18.2%。生成したラウロラクタムの収率は17.4%であった。
(比較例3)
ガラス製反応管(容積30mL)にシクロドデカノンオキシム(東京化成製品)1.0gを大気雰囲気中で仕込み、次いで窒素ガス雰囲気のグローブボックス中で、塩化シアヌル(和光純薬製品)0.0023g(シクロドデカノンオキシムの0.25mol%)、塩化亜鉛(和光純薬製品)0.0131g(シクロドデカノンオキシムの1.82mol%)を仕込み、最後に大気雰囲気中で、ニトリル化合物としてベンゾニトリル(和光純薬製品)5.00g(添加率:100重量%)を加えた後、110℃のオイルバスにセットし、反応を開始した。1時間後、反応管をオイルバスから取り出し放冷した。
反応液をトルエンで希釈した後、ガスクロマトグラフィー装置で生成物を定量分析した。その結果、シクロドデカノンオキシムの転化率は13.6%。生成したラウロラクタムの収率は12.0%であった。
(比較例4)
ガラス製反応管(容積30mL)にシクロドデカノンオキシム(東京化成製品)1.0gを大気雰囲気中で仕込み、次いで窒素ガス雰囲気のグローブボックス中で、塩化シアヌル(和光純薬製品)0.0021g(シクロドデカノンオキシムの0.23mol%)、塩化亜鉛(和光純薬製品)0.0123g(シクロドデカノンオキシムの1.78mol%)を仕込み、最後に大気雰囲気中で、溶媒としてトルエン(和光純薬製品)5.0gを加えた後、110℃のオイルバスにセットし、反応を開始した。この場合、ニトリル化合物は添加しなかった(添加率:0重量%)。1時間後、反応管をオイルバスから取り出し放冷した。
反応液をトルエンで希釈した後、ガスクロマトグラフィー装置で生成物を定量分析した。その結果、シクロドデカノンオキシムの転化率は61.3%。生成したラウロラクタムの収率は60.8%であった。
(実施例10)
ステンレス製耐圧反応管(容積50mL)にシクロドデカノンオキシム(東京化成製品)1.0gを大気雰囲気中で仕込み、次いで窒素ガス雰囲気のグローブボックス中で、塩化シアヌル(和光純薬製品)0.0023g(シクロドデカノンオキシムの0.25mol%)、塩化亜鉛(和光純薬製品)0.0121g(シクロドデカノンオキシムの1.75mol%)を仕込み、最後に大気雰囲気中で溶媒としてトルエン(和光純薬製品)4.51g、ニトリル化合物としてアセトニトリル(和光純薬製品)0.50g(添加率:10.0重量%)加えた後、95℃のオイルバスにセットし、反応を開始した。1時間後、反応管をオイルバスから取り出し放冷した。
反応液をトルエンで希釈した後、ガスクロマトグラフィー装置で生成物を定量分析した。その結果、シクロドデカノンオキシムの転化率は99.3%。生成したラウロラクタムの収率は95.4%であった。
(実施例11)
ステンレス製耐圧反応管(容積50mL)にシクロドデカノンオキシム(東京化成製品)1.0gを大気雰囲気中で仕込み、次いで窒素ガス雰囲気のグローブボックス中で、塩化シアヌル(和光純薬製品)0.0023g(シクロドデカノンオキシムの0.25mol%)、塩化亜鉛(和光純薬製品)0.0124g(シクロドデカノンオキシムの1.79mol%)を仕込み、最後に大気雰囲気中で溶媒としてトルエン(和光純薬製品)4.76g、ニトリル化合物としてアセトニトリル(和光純薬製品)0.25g(添加率:5.0重量%)加えた後、95℃のオイルバスにセットし、反応を開始した。1時間後、反応管をオイルバスから取り出し放冷した。
反応液をトルエンで希釈した後、ガスクロマトグラフィー装置で生成物を定量分析した。その結果、シクロドデカノンオキシムの転化率は96.1%。生成したラウロラクタムの収率は91.0%であった。
(実施例12)
ステンレス製耐圧反応管(容積50mL)にシクロドデカノンオキシム(東京化成製品)1.0gを大気雰囲気中で仕込み、次いで窒素ガス雰囲気のグローブボックス中で、塩化シアヌル(和光純薬製品)0.0022g(シクロドデカノンオキシムの0.24mol%)、塩化亜鉛(和光純薬製品)0.0124g(シクロドデカノンオキシムの1.79mol%)を仕込み、最後に大気雰囲気中で溶媒としてトルエン(和光純薬製品)4.93g、ニトリル化合物としてアセトニトリル(和光純薬製品)0.10g(添加率:2.0重量%)加えた後、95℃のオイルバスにセットし、反応を開始した。1時間後、反応管をオイルバスから取り出し放冷した。
反応液をトルエンで希釈した後、ガスクロマトグラフィー装置で生成物を定量分析した。その結果、シクロドデカノンオキシムの転化率は85.3%。生成したラウロラクタムの収率は81.6%であった。
(実施例13)
ステンレス製耐圧反応管(容積50mL)にシクロドデカノンオキシム(東京化成製品)1.0gを大気雰囲気中で仕込み、次いで窒素ガス雰囲気のグローブボックス中で、塩化シアヌル(和光純薬製品)0.0023g(シクロドデカノンオキシムの0.25mol%)、塩化亜鉛(和光純薬製品)0.0123g(シクロドデカノンオキシムの1.79mol%)を仕込み、最後に大気雰囲気中で溶媒としてトルエン(和光純薬製品)4.96g、ニトリル化合物としてアセトニトリル(和光純薬製品)0.05g(添加率:1.0重量%)加えた後、95℃のオイルバスにセットし、反応を開始した。1時間後、反応管をオイルバスから取り出し放冷した。
反応液をトルエンで希釈した後、ガスクロマトグラフィー装置で生成物を定量分析した。その結果、シクロドデカノンオキシムの転化率は93.7%。生成したラウロラクタムの収率は91.8%であった。
(比較例5)
ステンレス製耐圧反応管(容積50mL)にシクロドデカノンオキシム(東京化成製品)1.0gを大気雰囲気中で仕込み、次いで窒素ガス雰囲気のグローブボックス中で、塩化シアヌル(和光純薬製品)0.0023g(シクロドデカノンオキシムの0.25mol%)、塩化亜鉛(和光純薬製品)0.0142g(シクロドデカノンオキシムの2.05mol%)を仕込み、最後に大気雰囲気中で溶媒としてトルエン(和光純薬製品)2.51g、ニトリル化合物としてアセトニトリル(和光純薬製品)2.50g(添加率:50.0重量%)加えた後、95℃のオイルバスにセットし、反応を開始した。1時間後、反応管をオイルバスから取り出し放冷した。
反応液をトルエンで希釈した後、ガスクロマトグラフィー装置で生成物を定量分析した。その結果、シクロドデカノンオキシムの転化率は32.3%。生成したラウロラクタムの収率は31.7%であった。
(比較例6)
ステンレス製耐圧反応管(容積50mL)にシクロドデカノンオキシム(東京化成製品)1.0gを大気雰囲気中で仕込み、次いで窒素ガス雰囲気のグローブボックス中で、塩化シアヌル(和光純薬製品)0.0023g(シクロドデカノンオキシムの0.25mol%)、塩化亜鉛(和光純薬製品)0.0128g(シクロドデカノンオキシムの1.85mol%)を仕込み、最後に大気雰囲気中で、ニトリル化合物としてアセトニトリル(和光純薬製品)5.01g(添加率:100重量%)を加えた後、95℃のオイルバスにセットし、反応を開始した。1時間後、反応管をオイルバスから取り出し放冷した。
反応液をトルエンで希釈した後、ガスクロマトグラフィー装置で生成物を定量分析した。その結果、シクロドデカノンオキシムの転化率は50.5%。生成したラウロラクタムの収率は49.8%であった。
(比較例7)
ガラス製反応管(容積30mL)にシクロドデカノンオキシム(東京化成製品)1.0gを大気雰囲気中で仕込み、次いで窒素ガス雰囲気のグローブボックス中で、塩化シアヌル(和光純薬製品)0.0023g(シクロドデカノンオキシムの0.25mol%)、塩化亜鉛(和光純薬製品)0.0118g(シクロドデカノンオキシムの1.71mol%)を仕込み、最後に大気雰囲気中で、溶媒としてトルエン(和光純薬製品)5.0gを加えた後、95℃のオイルバスにセットし、反応を開始した。この場合、ニトリル化合物は添加しなかった(添加率:0重量%)。1時間後、反応管をオイルバスから取り出し放冷した。
反応液をトルエンで希釈した後、ガスクロマトグラフィー装置で生成物を定量分析した。その結果、シクロドデカノンオキシムの転化率は38.2%。生成したラウロラクタムの収率は37.5%であった。
(比較例8)
ガラス製反応管(容積30mL)にシクロドデカノンオキシム(東京化成製品)1.0gを大気雰囲気中で仕込み、次いで窒素ガス雰囲気のグローブボックス中で、塩化シアヌル(和光純薬製品)0.0025g(シクロドデカノンオキシムの0.27mol%)、塩化亜鉛(和光純薬製品)0.0125g(シクロドデカノンオキシムの1.81mol%)を仕込み、最後に大気雰囲気中で溶媒としてトルエン(和光純薬製品)4.51g、ニトリル化合物の代わりにジメチルホルムアミド(和光純薬製品)0.50g(添加率:10.0重量%)加えた後、110℃のオイルバスにセットし、反応を開始した。1時間後、反応管をオイルバスから取り出し放冷した。
反応液をトルエンで希釈した後、ガスクロマトグラフィー装置で生成物を定量分析した。その結果、シクロドデカノンオキシムの転化率は22.8%。生成したラウロラクタムの収率は21.9%であった。
(比較例9)
ガラス製反応管(容積30mL)にシクロドデカノンオキシム(東京化成製品)1.0gを大気雰囲気中で仕込み、次いで窒素ガス雰囲気のグローブボックス中で、塩化シアヌル(和光純薬製品)0.0024g(シクロドデカノンオキシムの0.26mol%)、塩化亜鉛(和光純薬製品)0.0126g(シクロドデカノンオキシムの1.82mol%)を仕込み、最後に大気雰囲気中で溶媒としてトルエン(和光純薬製品)4.76g、ニトリル化合物の代わりにジメチルホルムアミド(和光純薬製品)0.26g(添加率:5.2重量%)加えた後、110℃のオイルバスにセットし、反応を開始した。1時間後、反応管をオイルバスから取り出し放冷した。
反応液をトルエンで希釈した後、ガスクロマトグラフィー装置で生成物を定量分析した。その結果、シクロドデカノンオキシムの転化率は31.9%。生成したラウロラクタムの収率は29.4%であった。
(比較例10)
ガラス製反応管(容積30mL)にシクロドデカノンオキシム(東京化成製品)1.0gを大気雰囲気中で仕込み、次いで窒素ガス雰囲気のグローブボックス中で、塩化シアヌル(和光純薬製品)0.0025g(シクロドデカノンオキシムの0.27mol%)、塩化亜鉛(和光純薬製品)0.0121g(シクロドデカノンオキシムの1.75mol%)を仕込み、最後に大気雰囲気中で溶媒としてトルエン(和光純薬製品)4.94g、ニトリル化合物の代わりにジメチルホルムアミド(和光純薬製品)0.13g(添加率:2.6重量%)加えた後、110℃のオイルバスにセットし、反応を開始した。1時間後、反応管をオイルバスから取り出し放冷した。
反応液をトルエンで希釈した後、ガスクロマトグラフィー装置で生成物を定量分析した。その結果、シクロドデカノンオキシムの転化率は38.4%。生成したラウロラクタムの収率は37.2%であった。
(比較例11)
ガラス製反応管(容積30mL)にシクロドデカノンオキシム(東京化成製品)1.0gを大気雰囲気中で仕込み、次いで窒素ガス雰囲気のグローブボックス中で、塩化シアヌル(和光純薬製品)0.0024g(シクロドデカノンオキシムの0.26mol%)、塩化亜鉛(和光純薬製品)0.0121g(シクロドデカノンオキシムの1.75mol%)を仕込み、最後に大気雰囲気中で溶媒としてトルエン(和光純薬製品)4.01g、ニトリル化合物の代わりにジメチルホルムアミド(和光純薬製品)1.01g(添加率:20.0重量%)加えた後、110℃のオイルバスにセットし、反応を開始した。1時間後、反応管をオイルバスから取り出し放冷した。
反応液をトルエンで希釈した後、ガスクロマトグラフィー装置で生成物を定量分析した。その結果、シクロドデカノンオキシムの転化率は9.4%。生成したラウロラクタムの収率は9.6%であった。
(比較例12)
ガラス製反応管(容積30mL)にシクロドデカノンオキシム(東京化成製品)1.0gを大気雰囲気中で仕込み、次いで窒素ガス雰囲気のグローブボックス中で、塩化シアヌル(和光純薬製品)0.0023g(シクロドデカノンオキシムの0.25mol%)、塩化亜鉛(和光純薬製品)0.0125g(シクロドデカノンオキシムの1.81mol%)を仕込み、ニトリル化合物の代わりにジメチルホルムアミド(和光純薬製品)5.01g(添加率:100重量%)加えた後、110℃のオイルバスにセットし、反応を開始した。1時間後、反応管をオイルバスから取り出し放冷した。
反応液をトルエンで希釈した後、ガスクロマトグラフィー装置で生成物を定量分析した。その結果、シクロドデカノンオキシムの転化率は7.7%。生成したラウロラクタムの収率は7.2%であった。
(比較例13)
ガラス製反応管(容積30mL)にシクロドデカノンオキシム(東京化成製品)1.0gを大気雰囲気中で仕込み、次いで窒素ガス雰囲気のグローブボックス中で、塩化シアヌル(和光純薬製品)0.0023g(シクロドデカノンオキシムの0.25mol%)、塩化亜鉛(和光純薬製品)0.0123g(シクロドデカノンオキシムの1.78mol%)を仕込み、最後に大気雰囲気中で溶媒としてトルエン(和光純薬製品)5.00g、ニトリル化合物の代わりにN−メチル−2−ピロリドン(和光純薬製品)0.61g(添加率:10.9重量%)加えた後、110℃のオイルバスにセットし、反応を開始した。1時間後、反応管をオイルバスから取り出し放冷した。
反応液をトルエンで希釈した後、ガスクロマトグラフィー装置で生成物を定量分析した。その結果、シクロドデカノンオキシムの転化率は53.4%。生成したラウロラクタムの収率は48.1%であった。
(比較例14)
ガラス製反応管(容積30mL)にシクロドデカノンオキシム(東京化成製品)1.0gを大気雰囲気中で仕込み、次いで窒素ガス雰囲気のグローブボックス中で、塩化シアヌル(和光純薬製品)0.0023g(シクロドデカノンオキシムの0.25mol%)、塩化亜鉛(和光純薬製品)0.0140g(シクロドデカノンオキシムの2.02mol%)を仕込み、最後に大気雰囲気中で溶媒としてトルエン(和光純薬製品)4.51g、ニトリル化合物の代わりにDMSO(和光純薬製品)0.52g(添加率:10.0重量%)加えた後、110℃のオイルバスにセットし、反応を開始した。1時間後、反応管をオイルバスから取り出し放冷した。
反応液をトルエンで希釈した後、ガスクロマトグラフィー装置で生成物を定量分析した。その結果、シクロドデカノンオキシムの転化率は41.7%。生成したラウロラクタムの収率は36.4%であった。
実施例1〜9及び比較例1〜4の結果を示すグラフである。(なお、Ox12はシクロドデカノンオキシムを表す。) 実施例10〜13及び比較例5〜7の結果を示すグラフである。 比較例4及び8〜12の結果を示すグラフである。

Claims (1)

  1. シクロドデカノンオキシムを塩化シアヌルおよび塩化亜鉛を触媒としてトルエン存在下ベックマン転位してラウロラクタムを製造する方法であって、トルエンに対して、アセトニトリルを0.40重量%から10重量%、または、ベンゾニトリルを0.40重量%から10.3重量%の範囲になるように添加する事を特徴とするラウロラクタムの製造方法。
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