JPH01186864A - Production of n-alkyl-substituted lactam - Google Patents

Production of n-alkyl-substituted lactam

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JPH01186864A
JPH01186864A JP1130488A JP1130488A JPH01186864A JP H01186864 A JPH01186864 A JP H01186864A JP 1130488 A JP1130488 A JP 1130488A JP 1130488 A JP1130488 A JP 1130488A JP H01186864 A JPH01186864 A JP H01186864A
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lactam
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大竹 正之
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Abstract

PURPOSE:To obtain the title high-purity substance in high yield and recycle the eliminated alcohol through a process for preparing a secondary amine, by reacting a lactone compound with secondary amines in the presence of water in a specific amount and subjecting the resultant reaction product to dealcoholizing decomposition at a specific temperature. CONSTITUTION:A lactone compound (e.g., gamma-butyrolactone) is reacted with a secondary amine in the presence of water in a molar amount of 3-5 times based on the lactone compound and the resultant reaction product is then subjected to dealcoholizing decomposition at 240-265 deg.C to afford the title substance (e.g., N-alkyl-substituted 2-pyrrolidone). The eliminated alcohol can be then separated and recycled through a process for preparing the secondary amine. The selectivity for the lactam is high in the above-mentioned method with a low lactone content in the product and the lactam having excellent color tone is obtained. Availability is improved by changing a primary amine with the secondary amine. Since the boiling point is high, safety problems can be improved.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明はN−アルキル置換ラクタムの製造方法に関する
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Field of Application] The present invention relates to a method for producing N-alkyl substituted lactams.

さらに、詳細には、ラクトンと第二級アミンまたはその
アンモニウム誘導体とを出発原料として使用し、N−ア
ルキル置換ラクタムを製造する方法の改良に関する。
More specifically, the present invention relates to an improvement in a method for producing N-alkyl-substituted lactams using a lactone and a secondary amine or an ammonium derivative thereof as starting materials.

本発明の目的物のN−アルキル置換ラクタムの中で、特
にN−アルキル−2−ピロリドンは、無毒性で化学的ま
た耐熱安定性の優れた溶媒として、また種々の有機金酸
の中間体として有用なものであるが品質面の規制及び要
求が厳しく、高品質のものが望まれている。
Among the N-alkyl-substituted lactams targeted by the present invention, N-alkyl-2-pyrrolidone is particularly useful as a non-toxic solvent with excellent chemical and thermal stability, and as an intermediate for various organauric acids. Although they are useful, quality regulations and requirements are strict, and high quality products are desired.

[従来の技術] 従来よりN−アルキル置換ラクタムは種々の方法で製造
できることが知られている。
[Prior Art] It has been known that N-alkyl-substituted lactams can be produced by various methods.

それらを列挙すると、 i)ラクトン類と第一級アミンとの反応による方法。Listing them, i) Method by reaction of lactones with primary amines.

■)ラクタム類とアルキル化試剤とを触媒の存在下に反
応させる方法。
■) A method in which lactams and an alkylating reagent are reacted in the presence of a catalyst.

ii)環状のジカルボン酸−N−置換イミドの接触水添
による方法。
ii) Method by catalytic hydrogenation of cyclic dicarboxylic acid-N-substituted imides.

1v)N−ヒドロキシアルキル置換ラクタム類、N−ビ
ニルラクタム類等の水添分解によりN−置換ラクタムに
変換し得る出発原料化合物を触媒の存在下に水素化分解
する方法等を挙げることができる。
1v) A method of hydrogenolyzing a starting material compound that can be converted into an N-substituted lactam by hydrogenolysis, such as N-hydroxyalkyl-substituted lactams and N-vinyllactams, in the presence of a catalyst.

これらの中で、工業的にはi)の方法が最も一般的に採
用されている。
Among these, method i) is most commonly employed industrially.

すなわち、この方法は反応速度的にも、反応収率の上で
も、更に製品の品質面から見ても良好であり、また腐食
性の原材料や触媒を使用しない点で、工業化に際して極
めて有利な条件を有している[カーク オスマー(Ki
rk  Otbmsr) エンサイクロビデイア オブ
ケミカル チクノロシイ(Encyclopedia 
of Chemical Techmology)、ジ
ョンウィリーアンドソン発行(Job++ Wilsy
 & 5ons)(104年)第19巻第517ページ
及びジャーナルオブアメリカンケミカルソサイティ(J
、 A+++。
In other words, this method is good in terms of reaction rate, reaction yield, and product quality, and it does not use corrosive raw materials or catalysts, making it extremely advantageous for industrialization. [Kirk Othmer (Ki
rk Otbmsr) Encyclopedia of Chemical Chikunoroshii (Encyclopedia)
of Chemical Technology), published by John Willy & Son (Job++ Wilsy
& 5ons) (104) Volume 19, Page 517 and Journal of the American Chemical Society (J
, A+++.

Chew、 See、+)第71巻第897ページ(1
949年)]。
Chew, See, +) Volume 71, Page 897 (1
949)].

第一級アミンの代わりに、第二級アミンをラクトンと反
応させるとN、N−ジアルキル置換ω−オキシカルボン
酸アミドを生成し、脱水反応によるラクタム環の形成が
不可能のためラクタムの製造は困難であった。
When a secondary amine is reacted with a lactone instead of a primary amine, an N,N-dialkyl-substituted ω-oxycarboxylic acid amide is produced, and lactam production is difficult because it is impossible to form a lactam ring by dehydration reaction. It was difficult.

ところが、特公昭47−18751号公報によれば、γ
−ブチロラクトンとジメチルアミン及びトリメチルアミ
ンを温度270〜290℃の範囲で反応させて、N−メ
チルートピロリドンを得ているが、原料ラクトン当たり
の収率が80%と低く、第二級アミンの置換アルキル基
の使用効率が悪いため第二級アミンの製造原単位が大き
い上に、純度が低く、着色し易い低品質の製品しか得ら
れないので工業的に採用できる技術になりえなかった。
However, according to Japanese Patent Publication No. 47-18751, γ
- N-methyltopyrrolidone is obtained by reacting butyrolactone with dimethylamine and trimethylamine at a temperature range of 270 to 290°C, but the yield per raw material lactone is as low as 80%, and the substituted alkyl of secondary amine Due to the low usage efficiency of the group, the manufacturing unit consumption of secondary amines is large, and only low-quality products with low purity and easily colored can be obtained, so this technology could not be adopted industrially.

[発明が解決しようとする問題点] N−アルキル置換ラクタムの従来の製造方法の出発原料
として使用している第一級アミンは種々の方法で製造さ
れるが、最も一般的には低級アルコール、ハロゲン化炭
化水素等の原料とアンモニアとの反応、ニトロ化合物、
ニトリル化合物またはその前駆物質の水素化反応等を経
由して製造される。
[Problems to be Solved by the Invention] Primary amines used as starting materials in conventional production methods for N-alkyl-substituted lactams are produced by various methods, but most commonly lower alcohols, Reaction of raw materials such as halogenated hydrocarbons with ammonia, nitro compounds,
It is produced through a hydrogenation reaction of a nitrile compound or its precursor.

通常、アルコールとアンモニアの反応により第一級アミ
ンを製造するが、この場合の反応生成物は単純なもので
なく通常熱力学的平衡組成またはそれに近い割合で第一
級、第二級及び第三級アミンが混在した製品が製造され
る。
Normally, primary amines are produced by the reaction of alcohol and ammonia, but the reaction products in this case are not simple and usually have a thermodynamic equilibrium composition or a ratio close to that of primary, secondary, and tertiary amines. A product containing a mixture of grade amines is produced.

例えば、最も単純なメタノールとアンモニアの反応の場
合では、モノメチルアミン、ジメチルアミン及びトリメ
チルアミンが生成し、特に用途の大きいモノ及びジメチ
ルアミンの生成を多く、また用途の少ないトリメチルア
ミンの生成量を低く抑えるための触媒及び反応条件とプ
ロセスに関する研究や技術開発に多くの努力がなされて
いる[例えば、フランク ジェー ワイゲルト(Frx
nkJ、 Weigert)ジャーナルオブカターJし
くJ、 Cxtil)第103巻第20〜29ページ(
1987年)、特開昭61−254号公報、特開昭61
−256号公報、化学便覧応用化学線I (106年)
日本化学会第547ページ]。
For example, in the simplest reaction between methanol and ammonia, monomethylamine, dimethylamine, and trimethylamine are produced, and in particular, monomethylamine and dimethylamine, which have many uses, are produced in large quantities, and trimethylamine, which has few uses, is produced in a low amount. Many efforts have been made to research and develop technologies related to catalysts, reaction conditions and processes [for example, Frank J. Weigert (Frx
nkJ, Weigert) Journal of Catalyst J, Cxtil) Volume 103, pages 20-29 (
1987), JP-A No. 61-254, JP-A-61
-256 Publication, Chemical Handbook Applied Actinic Ray I (106)
Chemical Society of Japan, page 547].

しかし、これらの努力にも拘わらず、各種アミンの中で
、N−アルキル置換ラクタム類の製造に有効である第一
級アミンのみを選択的に製造することは実質的に困難で
あり、また生成した置換アミン類の混合物の中から第一
級アミンのみを蒸溜分離するのはエネルギー負荷が大き
くコストが高くなる。
However, despite these efforts, it is substantially difficult to selectively produce only primary amines, which are effective in producing N-alkyl-substituted lactams, among various amines, and Distilling and separating only primary amines from a mixture of substituted amines requires a large energy load and increases costs.

従って、N−アルキル置換ラクタムの需要が増大するに
伴い、第一級アミンを使用しないN−アルキル置換ラク
タムの製造法が望まれてきた。
Therefore, as the demand for N-alkyl-substituted lactams increases, a method for producing N-alkyl-substituted lactams that does not use primary amines has been desired.

このような問題点を解決するため、本発明は、従来品質
及び収率の点で不利であった第二級アミンを使用し、第
一級アミンの場合に匹敵する高品質かつ高収率で、かつ
第二級アミンの製造原単位が改善されたN−アルキル置
換ラクタムの製造方法を提供することを目的とするもの
である。
In order to solve these problems, the present invention uses secondary amines, which have conventionally been disadvantageous in terms of quality and yield, to produce products with high quality and high yield comparable to those of primary amines. The object of the present invention is to provide a method for producing an N-alkyl-substituted lactam in which the production unit of secondary amine is improved.

[問題点を解決するための手段] 本発明者らは、ラクトンとアミンとの反応によりN−ア
ルキル置換ラクタムを製造する反応において、第二級ア
ミンを使用して、収率及び製品品質の良好な製造方法を
見い出すため、反応条件を鋭意研究して、特定の温度及
び特定の水の使用量を用い、また、副生物を循環使用し
て上記問題点を解決し、本発明をなすに至った。
[Means for Solving the Problems] The present inventors used a secondary amine in the reaction of producing an N-alkyl-substituted lactam by reacting a lactone with an amine to achieve good yield and product quality. In order to find a production method, we conducted intensive research on reaction conditions, used a specific temperature and a specific amount of water, and used by-products in a circular manner to solve the above problems, resulting in the present invention. Ta.

すなわち、本発明は、t)ラクトン化合物に水の存在下
で第二級アミン類を反応させ、N、N−ジアルキル置換
−ω−ヒドロキシカルボン酸アミドを経て、N−アルキ
ル置換ラクタムを製造する方法において、水とラクトン
(水/ラクトン)のモル比を3〜5とし、かつ反応温度
を240〜265℃として、脱アルコール分解してラク
タム環を形成することを特徴とするN−アルキル置換ラ
クタムの製造方法及びii)ラクトン化合物に水の存在
下で第二級アミン類を反応させ、N、N−ジアルキル置
換−ω−ヒドロキシカルボン酸アミドを経て、N−アル
キル置換ラクタムを製造する方法において、該N、N−
ジアルキル置換−ω−ヒドロキシカルボン酸アミドを温
度240℃以上に加熱して、脱アルコール分解によりラ
クタム環を形成し、該脱離アルコールを分離してこれを
前記第二級アミンの製造工程に再循環することを特徴と
するN−アルキル置換ラクタムの製造方法よりなるもの
である。
That is, the present invention provides a method for producing an N-alkyl-substituted lactam by reacting t) a lactone compound with a secondary amine in the presence of water to form an N,N-dialkyl-substituted -ω-hydroxycarboxylic acid amide. of N-alkyl-substituted lactam, characterized in that the molar ratio of water and lactone (water/lactone) is 3 to 5, and the reaction temperature is 240 to 265°C, and the N-alkyl-substituted lactam is dealcoholized to form a lactam ring. Production method and ii) A method for producing an N-alkyl-substituted lactam by reacting a lactone compound with a secondary amine in the presence of water to form an N,N-dialkyl-substituted -ω-hydroxycarboxylic acid amide. N, N-
Heating the dialkyl-substituted -ω-hydroxycarboxylic acid amide to a temperature of 240°C or higher to form a lactam ring through dealcolysis, separating the eliminated alcohol and recycling it to the secondary amine manufacturing process. A method for producing an N-alkyl-substituted lactam, characterized in that:

本発明製造方法に用いるラクトン化合物は骨格として、
4〜7員環を有する化合物であり、各種のアルキル、ア
リル置換誘導体を使用することができる。
The lactone compound used in the production method of the present invention has, as a skeleton,
It is a compound having a 4- to 7-membered ring, and various alkyl and allyl substituted derivatives can be used.

これらの例としては、プロピオラクトン、γ−ブチロラ
クトン、プルタロラクトン、カプロラクトン、7タリド
、トビロン、クマリン、ジヒドロアコン酸誘導体、ジヒ
ドロベンゾフラノン等、従来ラクタム環形成の知られて
いる種々の化合物を挙げることができる。
Examples of these include propiolactone, γ-butyrolactone, plutarolactone, caprolactone, 7talide, toviron, coumarin, dihydroaconic acid derivatives, dihydrobenzofuranone, and various other compounds known to form lactam rings. can be mentioned.

本発明に用いるアミン類としてはC8〜C雪o程度の炭
素数のアルキル基又はアラルキル基を有する第二級アミ
ンが広く使用できるが、単一反応生成物を製造する目的
からは、窒素原子と結合する二つの置換基が同一である
場合が好ましく、それらの例としては、ジメチルアミン
、ジエチルアミン、ジプロピルアミン、ジブチルアミン
、ジシクロヘキシルアミン、ジフェニルアミン等が一般
的なものである。
As the amines used in the present invention, secondary amines having an alkyl group or an aralkyl group having a carbon number of about C8 to C8 can be widely used, but for the purpose of producing a single reaction product, nitrogen atoms and It is preferable that the two substituents to be bonded are the same, and common examples thereof include dimethylamine, diethylamine, dipropylamine, dibutylamine, dicyclohexylamine, diphenylamine, and the like.

一般に、軽沸点のジアルキルアミン類は水溶液として取
り扱われる場合も多いが、これらは水溶液中でジアルキ
ルアンモニウム水溶液として溶存している。
In general, dialkylamines having a low boiling point are often treated as an aqueous solution, but they are dissolved in the aqueous solution as an aqueous dialkylammonium solution.

このようなジアルキルアンモニウム誘導体も本発明の第
二級アミン類として使用することができる。
Such dialkylammonium derivatives can also be used as secondary amines in the present invention.

すなわち、本発明の製造方法においては、ジアルキルア
ミンの場合と全く同様にラクトン化合物と反応して、N
、N−ジアルキル置換−ω−オキシカルボン酸アミドを
形成し、本発明の製造方法の原料として好適に使用する
ことができる。
That is, in the production method of the present invention, N
, N-dialkyl-substituted-ω-oxycarboxylic acid amide can be formed and suitably used as a raw material for the production method of the present invention.

従来のN−アルキル置換ラクタムの製造方法では、ラク
トン化合物と第一級アミンを出発原料とするN−アルキ
ル置換ラクタムの製造工程は中間体としてN−アルキル
置換−ω−ヒドロキシカルボン酸アミドの生成を含み、
これが脱水閉環することによってラクタム類が生成する
のであることが知られている。
In the conventional method for producing N-alkyl-substituted lactams, the production process of N-alkyl-substituted lactams using a lactone compound and a primary amine as starting materials involves the production of N-alkyl-substituted -ω-hydroxycarboxylic acid amide as an intermediate. including,
It is known that lactams are produced by dehydration and ring closure.

γ−ブチロラクトンとモノアルキルアミン(R−N H
z)の反応を例にとって示すと次のようにすなわち、γ
−ブチロラクトンからN−アルキル−γ−オキシ酪酸ア
ミドを経てN−アルキル−2−ピロリドンを製造するこ
とができる。
γ-Butyrolactone and monoalkylamine (R-N H
Taking the reaction of z) as an example, it is as follows, that is, γ
N-alkyl-2-pyrrolidone can be produced from -butyrolactone via N-alkyl-γ-oxybutyric acid amide.

これに対して、本発明の製造方法に用いるラクトン化合
物と第二級アミンの反応では、従来より、N、N−’;
アルキル置換−ω−ヒドロキシカルボン酸アミドを生成
することが知られている。
On the other hand, in the reaction of a lactone compound and a secondary amine used in the production method of the present invention, N, N-';
It is known to produce alkyl-substituted -ω-hydroxycarboxylic acid amides.

これをγ−ブチロラクトンと第二級アミン(INH)の
反応を例にとって示すと次の化学方程式に従う。
To illustrate this by taking the reaction of γ-butyrolactone and secondary amine (INH) as an example, it follows the following chemical equation.

この場合は、N、N−ジアルキル置換−ω−ヒドロキシ
カルボン酸アミドが生成する。
In this case, an N,N-dialkyl-substituted-ω-hydroxycarboxylic acid amide is produced.

この生成物は脱水すべきNH結合を有しないが、特公昭
47−18751号公報では加熱によりゃはりN−置換
ラクタムに変換し得ると報告されている。
Although this product does not have NH bonds to be dehydrated, it is reported in Japanese Patent Publication No. 18751/1987 that it can be converted into an N-substituted lactam by heating.

本発明者らはこの反応機構を解明するため、当該N、N
−ジアルキル置換−ω−ヒドロキシカルボン酸アミド化
合物の反応性について詳細な検討を行ってきたが、水の
存在下に、温度250℃に加熱すると、アルコールが脱
離することを確認し、この事実に基づいて、次式に示す
脱アルコール分解を起こして閉環しラクタム環を形成す
ることを見い出した。
In order to elucidate this reaction mechanism, the present inventors
-We have conducted detailed studies on the reactivity of dialkyl-substituted -ω-hydroxycarboxylic acid amide compounds, and have confirmed that alcohol is eliminated when heated to 250°C in the presence of water. Based on this, it was discovered that the dealcoholization shown in the following formula occurs and the ring closes to form a lactam ring.

この脱アルコール分解反応は水溶液中で進行するが、水
は触媒的作用を有するものであるが、反応式にも示され
るように、水は化学量論的に反応に必須な成分ではなく
、水溶液中でなくとも気相や不活性な溶媒中で反応を無
触媒で実施することができる。
This dealcoholization reaction proceeds in an aqueous solution, and although water has a catalytic effect, as shown in the reaction equation, water is not a stoichiometrically essential component for the reaction; The reaction can be carried out without a catalyst in a gas phase or in an inert solvent.

本発明の脱アルコール反応は、反応温度240〜265
℃において行うのが望ましい。反応温度240℃未満で
は、反応は殆ど進行せず、265℃を越えると、逐次反
応による副生物が生成して純度が低下し、製品が着色す
る。
The dealcoholization reaction of the present invention is carried out at a reaction temperature of 240 to 265
It is preferable to carry out the test at ℃. If the reaction temperature is less than 240°C, the reaction will hardly proceed, and if it exceeds 265°C, by-products will be generated due to sequential reactions, resulting in a decrease in purity and coloring of the product.

特に着色(APHA)安定性に厳しい要請のあるN−ア
ルキルラクタムに関し、本発明製造方法の好適な反応温
度は240〜265°C程度であり、反応は特定範囲の
水の存在下実質的には無触媒下に実施される。
In particular, regarding N-alkyl lactams that have strict requirements for coloring (APHA) stability, the preferred reaction temperature for the production method of the present invention is approximately 240 to 265°C, and the reaction is substantially carried out in the presence of water in a specific range. It is carried out without catalyst.

本発明製造方法においては、通常、水溶液中で中間体で
あるN、N−ジアルキル置換酸アミド体の熱分解を実施
するが、これはラクトンと第二級アミンの反応によって
生成するものであり、好適な実施態様としては、例えば
、ラクトン、第二級アミンの反応生成物を水に溶解して
から熱分解する方法、ラクトンと第二級アミン水溶液(
アンモニウムイオン化している)を反応させてN、N−
ジアルキル置換カルボン酸アミド体水溶液を直接製造し
、熱分解させる方法、更には熱分解条件下で上記のいず
れかの工程を実施する方法等を行うことができる。
In the production method of the present invention, the intermediate N,N-dialkyl-substituted acid amide is usually thermally decomposed in an aqueous solution, which is produced by the reaction of a lactone and a secondary amine. Preferred embodiments include, for example, a method in which a reaction product of a lactone and a secondary amine is dissolved in water and then thermally decomposed, and an aqueous solution of a lactone and a secondary amine (
Ammonium ionized) is reacted with N,N-
A method of directly producing an aqueous solution of a dialkyl-substituted carboxylic acid amide and thermally decomposing it, or a method of implementing any of the above steps under thermal decomposition conditions, etc. can be carried out.

本発明の脱アルコール分解反応で生成するアルコールは
、アンモニアとの反応によるアミンの製造工程にリサイ
クル使用するのが望ましい。これにより、第二級アミン
を使用したために生じた置換基成分の損失を殆ど回収す
ることができる。
It is desirable that the alcohol produced in the dealcoholization reaction of the present invention be recycled and used in the process of producing amines by reaction with ammonia. This makes it possible to recover most of the loss of substituent components caused by the use of the secondary amine.

本発明の製造方法においては、N、N−ジアルキル置換
−ω−オキシカルボン酸アミドを加熱分解するものであ
るが、該加熱分解の前に、ラクトンに対する第二級アミ
ンまたはその対応するアンモニ・ラム化合物の開環付加
反応が起こる。
In the production method of the present invention, the N,N-dialkyl-substituted-ω-oxycarboxylic acid amide is thermally decomposed. A ring-opening addition reaction of the compound occurs.

本発明において、この開環付加反応は、ラクタム“環を
形成するための最終反応工程の系内で直接同時に、又は
熱分解反応の前段階で実施することができる。
In the present invention, this ring-opening addition reaction can be carried out directly in-line with the final reaction step to form the lactam "ring" or at a prior stage to the pyrolysis reaction.

以下にN−メチル−2ピロリドンの生成反応を例にとっ
て実施例を示すが、これにより本発明を限定するもので
ない。
Examples are shown below, taking the production reaction of N-methyl-2-pyrrolidone as an example, but the present invention is not limited thereto.

熱分解の条件に関する本発明の要旨を越えない限り、当
業者にとって自明の多くの変更が可能である。
Many modifications to the conditions of pyrolysis are possible that will be obvious to those skilled in the art without going beyond the gist of the invention.

実施例1′ γ−ブチロラクトン609にジメチルアミンの50%水
溶液125.469を室温で混合し、5時間反応させた
。このとき、反応熱により液温は40℃まで上昇した。
Example 1' 609 gamma-butyrolactone and 125.469 g of a 50% aqueous solution of dimethylamine were mixed at room temperature and reacted for 5 hours. At this time, the liquid temperature rose to 40°C due to reaction heat.

過剰のジメチルアミン及び水を留去し、得られた無色の
残渣をH−NMR及び目C−NMRにより同定し、次式
で表されるN、N−ジメチル−γ−ヒドロキシ酪酸アミ
ドHO−CHxCIlzCHi−C−NC(C1ls)
sであることを確認した。
Excess dimethylamine and water were distilled off, and the resulting colorless residue was identified by H-NMR and C-NMR, and was found to be N,N-dimethyl-γ-hydroxybutyric acid amide HO-CHxCIlzCHi represented by the following formula. -C-NC (C1ls)
It was confirmed that s.

これをオートクレーブに仕込み温度255℃に加熱した
ところ、3時間でN−メチル−2−ピロリドン、メチル
アルコールが生成するのを確認した。
When this was charged into an autoclave and heated to a temperature of 255°C, it was confirmed that N-methyl-2-pyrrolidone and methyl alcohol were produced in 3 hours.

反応液中には未反応のN、N−ジメチル体が残留したが
、この他にN−メチル−γ−オキシ酪酸アミドが大量に
、また2−ピロリドンが少量生成するのが確認された。
Although unreacted N,N-dimethyl remained in the reaction solution, it was also confirmed that a large amount of N-methyl-γ-oxybutyric acid amide and a small amount of 2-pyrrolidone were produced.

N−メチル−γ−オキシ酪酸アミドは従来γ−ブチロラ
クトンとメチルアミン(−級アミン)との反応によって
生成するN−メチルートピロリドン製造のための中間体
化合物である。
N-methyl-γ-oxybutyric acid amide is an intermediate compound for the production of N-methyltopyrrolidone, which is conventionally produced by the reaction of γ-butyrolactone and methylamine (-grade amine).

N、N−ジメチル体のN−メチルートピロリドンへの分
解は次の2つの反応経路を含むことが推定される。
It is estimated that the decomposition of N,N-dimethyl to N-methyltopyrrolidone involves the following two reaction routes.

(経路l) るH8 (経路2) [0−CII*−CHx−CHx−C−N(CHx)x
→HOC11zC11ICI!、−C−NHCH3+ 
CH,OHL N−メチル−2−ピロリドンの収量は41.49であっ
た。
(Route 1) H8 (Route 2) [0-CII*-CHx-CHx-C-N(CHx)x
→HOC11zC11ICI! , -C-NHCH3+
The yield of CH,OHL N-methyl-2-pyrrolidone was 41.49.

N、N−ジメチル体、N−メチル体の合計含量がN−メ
チルートピロリドン生成のための有効な中間体であると
して、N−メチル−2−ピロリドンを含む有効成分への
γ−ブチロラクトンの選択率はモル基準で99%以上と
ほぼ定量的であった。
Selection of γ-butyrolactone as an active ingredient containing N-methyl-2-pyrrolidone as the total content of N,N-dimethyl form and N-methyl form is an effective intermediate for the production of N-methyltopyrrolidone The rate was 99% or more on a molar basis, which was almost quantitative.

蒸溜精製後の製品の色調(A P HA)は10と良好
であった。(蒸溜条件比較例2参照)実施例2 500m1!のオートクレーブにγ−ブチロラクトン8
6g、ジメチルアミンの50%水溶液を97.29を仕
込み、温度255℃、圧力52に9/cra”Gに維持
して、3時間反応させた。
The color tone (A P HA) of the product after distillation purification was 10, which was good. (See Distillation Condition Comparative Example 2) Example 2 500ml! γ-butyrolactone in an autoclave
6 g and 97.29 g of a 50% aqueous solution of dimethylamine were charged, and the reaction was carried out for 3 hours while maintaining the temperature at 255° C. and the pressure at 52 and 9/cra”G.

この場合のジメチルアミン/ラクトンのモル比は1.1
5であり、水/ラクトンのモル比は2.7で、ある。
The molar ratio of dimethylamine/lactone in this case is 1.1
5, and the water/lactone molar ratio is 2.7.

反応生成液を液体クロマト法により分析したところ、N
−メチル−2−ピロリドンの収量は59.59であり、
メタノール、N−メチル体、N、N−ジメチル体のアミ
ドが検出され、その組成は実施例1の場合とほぼ同様で
あった。製品の純度は99.9%、色調(A P HA
)は10であった。
When the reaction product liquid was analyzed by liquid chromatography, it was found that N
-The yield of methyl-2-pyrrolidone is 59.59,
Amides of methanol, N-methyl form, and N,N-dimethyl form were detected, and the composition was almost the same as in Example 1. Product purity is 99.9%, color tone (A P HA
) was 10.

γ−ブチロラクトンの含有率は0.02%であった。The content of γ-butyrolactone was 0.02%.

比較例1 γ−ブチロラクトン、モノメチルアミンの反応により、
N−メチル−ガンマ−ヒドロキシ酪酸アミド結晶を合成
した。この結晶103gを500m!のオートクレーブ
に仕込み温度255℃で3時間反応させた。
Comparative Example 1 By reaction of γ-butyrolactone and monomethylamine,
N-methyl-gamma-hydroxybutyric acid amide crystals were synthesized. 500m for 103g of this crystal! The mixture was charged into an autoclave and reacted for 3 hours at a temperature of 255°C.

N−メチル−2−ピロリドンの収量は61.89であり
、N−メチルアミド体の変換率は75.4%であって選
択率は92.3モル%であった。
The yield of N-methyl-2-pyrrolidone was 61.89, the conversion rate of N-methylamide was 75.4%, and the selectivity was 92.3 mol%.

反応液中には未反応のN−メチルアミド体及び水の他に
、γ−ブチロラクトン4.0重量%、2−ピロリドン2
8.5ppmが検出された。製品の色調(A P RA
)は10であった。
In addition to unreacted N-methylamide and water, the reaction solution contained 4.0% by weight of γ-butyrolactone, 2-pyrrolidone 2
8.5 ppm was detected. Product color tone (A PRA
) was 10.

比較例2 反応温度を270℃(特公昭47−18751号公報記
載の実施例1と同じ温度)とした以外は本発明の実施例
2と同様にしてN−メチル−2−ピロリドンを製造した
Comparative Example 2 N-methyl-2-pyrrolidone was produced in the same manner as in Example 2 of the present invention except that the reaction temperature was 270° C. (same temperature as in Example 1 described in Japanese Patent Publication No. 18751/1984).

目的生成物の収量は81.59であり、実施例2に比較
して反応液中のメタノールは多く、アミド体の残留は減
少し反応が進行していることが確認された。
The yield of the target product was 81.59, and it was confirmed that the amount of methanol in the reaction solution was higher than in Example 2, and the amount of residual amide was reduced, indicating that the reaction was proceeding.

生成液を三本のオルダーショー蒸溜塔の組み合わせによ
り脱アミン、脱水及び精製を行って製品N−メチル−2
−ピロリドンを得た。
The product liquid is deamined, dehydrated and purified using a combination of three Oldershaw distillation towers to obtain the product N-methyl-2.
- obtained pyrrolidone.

精製塔では中段より製品を抜き出し、高沸分を含む缶残
を定常的に系外に抜き出した。
In the purification tower, the product was extracted from the middle stage, and the residue containing high-boiling components was regularly extracted from the system.

製品の化学純度は98.5%、その色調(APHA)は
20に悪化した。製品中のγ−ブチロラクトンの含有率
は0.4%であった。
The chemical purity of the product was 98.5%, and its color (APHA) deteriorated to 20. The content of γ-butyrolactone in the product was 0.4%.

比較例3 5、OCのオートクレーブにγ−ブチロラクトン1.7
2&g(20moA)、ジメチルアミンの30%水溶液
3.24&y(23,1moQ)を仕込み、温度255
°Cで3時間反応させた後、反応液を蒸溜精製してN−
メチルートピロリドンを製造した。
Comparative Example 3 5. γ-butyrolactone in OC autoclave 1.7
2&g (20moA), 30% aqueous solution of dimethylamine 3.24&y (23,1moQ) were charged, and the temperature was 255.
After reacting at °C for 3 hours, the reaction solution was distilled to purify N-
Methyltopyrrolidone was produced.

この場合のジメチルアミン/ラクトンのモル比は1.1
5であり、水/ラクトンのモル比は6.3である。
The molar ratio of dimethylamine/lactone in this case is 1.1
5, and the water/lactone molar ratio is 6.3.

製品の化学純度は99.7%、色調(APHA)は10
であったが、γ−ブチロラクトンの含有率は0.23%
に増加した。
Product chemical purity is 99.7%, color (APHA) is 10
However, the content of γ-butyrolactone was 0.23%
increased to

[発明の効果] 本発明は、ラクトンと第二級アミンの反応によるラクタ
ムの新規な製造法を提供する、第二級アミンとの反応を
用いる従来の技術に比して、特定の反応条件を採用する
ことにより、ラクタムへの選択率が高く、製品中のラク
トン含有率が低く、かつ色調(A P HA)の良好な
ラクタムが得られる。
[Effects of the Invention] The present invention provides a novel method for producing lactams by the reaction of lactones with secondary amines, which requires specific reaction conditions compared to conventional techniques using reactions with secondary amines. By employing this method, a lactam with high selectivity to lactam, low lactone content in the product, and good color tone (A P HA) can be obtained.

また、副生ずるアルコールをアミン製造工程にリサイク
ルすることにより、第二級アミンを使用したことに基づ
く置換基の物質損失がなく、N−アルキル置換ラクタム
を製造することができる。
Furthermore, by recycling the alcohol by-produced into the amine production process, an N-alkyl-substituted lactam can be produced without material loss of substituents due to the use of secondary amines.

第一級アミンを第二級アミン変更することにより、一方
の原料であるアミンの入手を容易とし、かつ沸点が高い
ことから、保安上の問題も大巾に改普できる利点がある
By replacing the primary amine with a secondary amine, one of the raw materials, the amine, is easily available and has a high boiling point, so there is the advantage that safety issues can be largely resolved.

特許出願人 三菱化成工業株式会社Patent applicant: Mitsubishi Chemical Industries, Ltd.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)ラクトン化合物に水の存在下で第二級アミン類を
反応させ、N,N−ジアルキル置換−ω−ヒドロキシカ
ルボン酸アミドを経て、N−アルキル置換ラクタムを製
造する方法において、水とラクトンのモル比を3〜5と
し、かつ反応温度を240〜265℃として、脱アルコ
ール分解してラクタム環を形成することを特徴とするN
−アルキル置換ラクタムの製造方法。
(1) In a method for producing an N-alkyl-substituted lactam by reacting a lactone compound with a secondary amine in the presence of water to form an N,N-dialkyl-substituted-ω-hydroxycarboxylic acid amide, the water and lactone N characterized by dealcoholization to form a lactam ring at a molar ratio of 3 to 5 and a reaction temperature of 240 to 265°C.
- A method for producing an alkyl-substituted lactam.
(2)ラクトン化合物に水の存在下で第二級アミン類を
反応させ、N,N−ジアルキル置換−ω−ヒドロキシカ
ルボン酸アミドを経て、N−アルキル置換ラクタムを製
造する方法において、該N,N−ジアルキル置換−ω−
ヒドロキシカルボン酸アミドを温度240℃以上に加熱
して、脱アルコール分解によりラクタム環を形成し、該
脱離アルコールを分離してこれを前記第二級アミンの製
造工程に再循環することを特徴とするN−アルキル置換
ラクタムの製造方法。
(2) A method for producing an N-alkyl-substituted lactam by reacting a lactone compound with a secondary amine in the presence of water to form an N,N-dialkyl-substituted-ω-hydroxycarboxylic acid amide, the N, N-dialkyl substituted -ω-
A hydroxycarboxylic acid amide is heated to a temperature of 240° C. or higher to form a lactam ring by dealcoholization, and the eliminated alcohol is separated and recycled to the secondary amine production process. A method for producing an N-alkyl substituted lactam.
(3)ラクトン化合物がγ−ブチロラクトンであり、N
−アルキル置換ラクタムがN−アルキル置換−2−ピロ
リドンである特許請求の範囲第1項及び第2項記載の製
造方法。
(3) The lactone compound is γ-butyrolactone, and N
3. The production method according to claims 1 and 2, wherein the -alkyl-substituted lactam is N-alkyl-substituted-2-pyrrolidone.
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