JPH0456823B2 - - Google Patents

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JPH0456823B2
JPH0456823B2 JP4796784A JP4796784A JPH0456823B2 JP H0456823 B2 JPH0456823 B2 JP H0456823B2 JP 4796784 A JP4796784 A JP 4796784A JP 4796784 A JP4796784 A JP 4796784A JP H0456823 B2 JPH0456823 B2 JP H0456823B2
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JP
Japan
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formamide
reaction
acetaldehyde
hydroxyethyl
alcohol
Prior art date
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Expired
Application number
JP4796784A
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Japanese (ja)
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JPS60193953A (en
Inventor
Yoshikazu Murao
Shigeru Sawayama
Koichi Sato
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Kasei Corp
Original Assignee
Mitsubishi Kasei Corp
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Publication date
Application filed by Mitsubishi Kasei Corp filed Critical Mitsubishi Kasei Corp
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Priority to US06/690,252 priority patent/US4567300A/en
Priority to FR8500384A priority patent/FR2558156B1/en
Priority to GB08500669A priority patent/GB2152929B/en
Priority to DE19853500773 priority patent/DE3500773A1/en
Priority to CA000472050A priority patent/CA1230347A/en
Priority to AU37641/85A priority patent/AU572619B2/en
Publication of JPS60193953A publication Critical patent/JPS60193953A/en
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Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

本発明はN−(α−アルコキシエチル)ホルム
アミドの製造方法に関するものである。 N−(α−アルコキシエチル)ホルムアミドは、
下記反応式に従つて有用なN−ビニルホルムアミ
ドを与える中間原料として重要な物質である。 (上記式中、Rはアルキル基を表わす。) 従来N−ビニルホルムアミドの製造方法として
は (1) アセトアルデヒドとシアン化水素との反応に
よつて得られたアセトアルデヒドシアンヒドリ
ンを原料とし、これにホルムアミドを反応させ
てN−(α−シアノエチル)ホルムアミドとな
し、これよりシアン化水素を分裂させN−ビニ
ル化合物を得る方法。 (2) N−エチルホルムアミドとメタノールとを電
極反応させてN−(α−メトキシエチル)ホル
ムアミドとなし、これよりメタノールを分裂さ
せてN−ビニル化合物を得る方法、等が知られ
ているが、いずれの方法も原料物質の安全性や
反応操作の点で工業的に満足し得る方法ではな
い。 N−(α−メトキシエチル)ホルムアミドを得
る反応として、α−クロロエチルメチルエーテル
とホルムアミドとを過剰の塩基の存在下に反応さ
せる方法も知られているが、この反応はむしろ
N,N−ジ−(α−メトキシエチル)ホルムアミ
ドを優位に生成するため実用的な方法ではない。 前述の反応式によるN−(α−ヒドロキシエチ
ル)ホルムアミドとアルコールとの反応物を原料
とする方法はこれら公知の方法に比し工業的に有
利な方法であるがこの方法についての報告は全く
ない。従つて、第1級アミドであるホルムアミド
とアセトアルデヒドとの反応によつてN−(α−
ヒドロキシエチル)ホルムアミドを製造し、次い
で第1級又は第2級アルコールとの反応によりN
−(α−アルコキシエチル)ホルムアミドを製造
することは未だ知られていない。 ホルムアミドとホルムアルデヒドとの反応につ
いては古くから数多くの報告があり、一般には両
物質の平衡反応によつてN−メチロール体が得ら
れる。またN−メチロールアミドはメタノールと
の反応によりN−メトキシメチルアミドを生ず
る。従つて、ホルムアミドに対する同様のアルデ
ヒドの反応であつてもホルムアルデヒドとアセト
アルデヒドとは挙動を異にしており、反応の本質
が相違する。 本発明者らは上記実情に鑑み、ホルムアミド、
アセトアルデヒド及びアルコールとから工業的に
有利にN−(α−アルコキシエチル)ホルムアミ
ドを製造すべく鋭意検討を重ねた結果、塩基性触
媒の存在下にホルムアミドとアセトアルデヒドを
反応させてN−(α−ヒドロキシエチル)ホルム
アミドとなし、これと第1級又は第2級のアルコ
ールとを酸触媒の存在下反応させるならば、極め
て高収率で目的物を製造し得ることを知見し、本
発明を完成した。 すなわち本発明の要旨は、ホルムアミドとアセ
トアルデヒドとを塩基性触媒の存在下に反応させ
てN−(α−ヒドロキシエチル)ホルムアミドを
得、これを酸触媒の存在下に第1級又は第2級の
アルコールと反応させることを特徴とするN−
(α−アルコキシエチル)ホルムアミドの製造方
法に存する。 以下本発明を詳細に説明する。 本発明でホルムアミドとアセトアルデヒドの反
応に用いられる触媒としては、一般的な塩基性化
合物のいずれをも使用することができる。アルカ
リ金属、アルカリ土類金属、第4級アンモニウム
などの水酸化物、第3級アミン、強塩基性、及び
弱塩基性に作用するイオン交換樹脂及び強塩基と
弱酸からなる弱塩基性塩などであるが、好ましい
塩基触媒は強塩基と弱酸からなる弱塩基性塩であ
り特に強塩基とPKa値が4〜15の弱酸から成る
弱塩基性塩が好ましい。ここでPKa値は
0.01mol/水溶液濃度の25℃における値を意味
する。このような弱塩基性塩としては各種の物質
が挙げられるが、例えばリチウム、ナトリウム又
はカリウム等の水酸化物の強塩基と有機酸、フエ
ノール類、亜硫酸、亜リン酸、次亜リン酸、ピロ
リン酸、リン酸、炭酸、ホウ酸、メタケイ酸等の
弱酸との塩が例示される。特に好ましい弱塩基性
塩は炭酸カリウム、炭酸ナトリウム、リン酸カリ
ウム、リン酸ナトリウムピロリン酸カリウム、ピ
ロリン酸ナトリウムである。 反応原料であるホルムアミドとアセトアルデヒ
ドとの使用割合は、通常、1:1.0〜5.0(モル比)
の範囲から選択されるが、好ましい使用割合は、
アセトアルデヒドの反応系への供給態様によつて
異なり、例えば、アセトアルデヒドをガス状で供
給する場合は、1:1.0〜1.5(モル比)、液状で供
給する場合は1:1.5〜4.0(モル比)の範囲であ
る。 ホルムアミドとアセトアルデヒドとの反応の触
媒となる弱塩基性塩の使用割合は、ホルムアミド
に対し通常は、0.01〜10モル%、好ましくは0.1
〜5モル%の範囲から適宜選択される。 ホルムアミドとアセトアルデヒドとの反応温度
は、−10〜100℃の広い範囲から選択し得るが、ア
セトアルデヒドの選択率の観点から0〜40℃の範
囲とするのが好ましい。 ホルムアミドとアセトアルデヒドとの反応方法
は、従来公知の各種の形式に従い任意の反応装置
を用いて行なうことができるが、アセトアルデヒ
ドの供給態様は、これをガス状とするならば、前
述したように、当モル量に近いアセトアルデヒド
の使用割合において高収率を達成し得るので経済
的に有利である。好ましい反応方法は、撹拌槽内
に触媒およびホルムアミドを仕込み、これに、ガ
ス状のアセトアルデヒドを連続的に少量ずつ液中
フイードする方法である。 反応は、溶媒の不存在下に実施することも可能
であるが、生成物のN−(α−ヒドロキシエチル)
ホルムアミドは融点が52.5〜53.8℃の結晶性物質
であつて0〜40℃の好ましい温度で無溶媒で反応
を実施した場合は、反応終了時に生成物が析出固
化して塊状となりその取出しが困難となるので、
溶媒の存在下に反応を行なうのが好ましい。溶媒
としては、好ましい反応態様として後述する反応
途中の結晶析出を容易なものとするために、反応
に不活性で且つN−(α−ヒドロキシエチル)ホ
ルムアミドの結晶化を阻害しない溶媒が好まし
く、具体的には、ヘキサン、ヘプタン等の脂肪族
炭化水素、ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳
香族炭化水素が挙げられる。溶媒の使用量は、通
常、ホルムアミドに対して0.2〜2重量倍の範囲
から適宜選択される。なお、溶媒は、次に述べる
結晶析出の直前に反応系に添加してもよい。 ホルムアミドとアセトアルデヒドの反応生成物
のN−(α−ヒドロキシエチル)ホルムアミドは、
最終的には、前述したように反応系から結晶とし
て析出するが、常態では結晶析出の起こらない反
応途中、具体的には、ホルムアミドの転換率が50
〜80モル%、好ましくは、60〜80モル%の範囲内
において、冷却あるいは結晶核の添加によつて結
晶を析出させると生成物の収率が高められるので
好ましい。冷却は、反応温度を−20〜25℃、好ま
しくは−5〜10℃の範囲に温度を低下させること
によつて行なわれ、結晶核の添加は、晶析の技術
分野の公知の方法に従つて、N−(α−ヒドロキ
シエチル)ホルムアミドの少量を結晶核として反
応系に添加することによつて行なわれる。 ホルムアミドと触媒の溶液にアセトアルデヒド
のガスを液中フイードする方法においては、ホル
ムアミドの転換率が60モル%に達するまでは反応
は速やかに行なわれ、アセトアルデヒドは供給さ
れると速やかにホルムアミドと反応する。しかし
ながら、それ以降は反応速度が低下するが、本発
明方法においては、このような状態下に予め決定
されたアセトアルデヒドの使用量の残存量をガス
として液中フイードして溶解せしめた後、前記し
た方法に従つてN−(α−ヒドロキシエチル)ホ
ルムアミドの結晶を析出させ、次いで、反応を続
行させるか、あるいは、予め結晶を析出させ、次
いで、残存量のアセトアルデヒドのガスを液中フ
イードして反応を続行させても良い。 反応終了後結晶として得られたN−(α−ヒド
ロキシエチル)ホルムアミドは過等の適宜の分
離手段により反応系から取り出すことができる。
しかし生成物は吸湿性で熱に不安定で容易に原料
のホルムアミドとアセトアルデヒドに分解する。
この分解は酸や塩基の存在で促進されるので、反
応触媒を含有する結晶は注意深くこれを中和し低
温、窒素雰囲気で過しても生成物の約10%が失
われる。これに対し、冷却条件下で得られたN−
(α−ヒドロキシエチル)ホルムアミドの結晶に
これを単離することなく、アルコールを反応せし
めることにより分解反応を全く回避し、極めて高
い収率でN−(α−アルコキシエチル)ホルムア
ミドを得ることができる。結晶化していない状態
で得られたN−(α−ヒドロキシエチル)ホルム
アミドはこれを単離することができないアルコー
ルを反応せしめることにより、高い選択率でこれ
をN−(α−ヒドロキシエチル)ホルムアミドと
なし、蒸留など公知の手段で取り出すことができ
る。 本発明方法においてN−(α−ヒドロキシエチ
ル)ホルムアミドとの反応に用いられるアルコー
ルとしては、一般的に第1級又は第2級のアルコ
ールが用いられるが、反応性と、N−(α−ヒド
ロキシエチル)ホルムアミドとの溶解性の面から
炭素原子数1〜8のアルコールが好ましい。多価
アルコールは2種類以上の反応物を与え生成物が
複雑となり好ましくないが、アルコキシ基を開裂
させてN−ビニルホルムアミドを得るためには障
害とならない。好ましいアルコールの例としては
メタノール、エタノール、n−プロパノール、n
−ブタノール、イソブタノール、n−ペンタノー
ル、n−ヘキサノール、n−ヘプタノール、n−
オクタノール、ベンジルアルコール、sec−ブタ
ノール、2−メトキシエタノール、2−エトキシ
エタノール、2−プロポキシエタノール、2−ブ
トキシエタノール、ジエチレングリコールモノメ
チルエーテル、エチレングリコール、プロピレン
グリコール、1,4−ブタンジオール、ジエチレ
ングリコールなどが挙げられる。特に好ましく
は、炭素原子数1〜4の1価の1級アルコールで
あり、例えばメタノール、エタノール、n−プロ
パノール、n−ブタノール、イソブチルアルコー
ル、2−メトキシエタノール、2−エトキシエタ
ノールである。 N−(α−ヒドロキシエチル)ホルムアミドに
対するアルコールの使用量は任意に定めることが
できるが、N−(α−ヒドロキシエチル)ホルム
アミドが熱的に不安定な化合物であり反応後の回
収が困難なためアルコールを等モル又は過剰に用
いることが好ましく、通常1.0〜30倍モルのアル
コールが使用される、N−(α−ヒドロキシエチ
ル)ホルムアミドは結晶性の化合物であるので反
応に供するアルコールを溶媒として用いるのが良
く、この場合のアルコールの使用量は2.0〜20倍
モルが好ましい。アルコールの使用量を最小限に
するためには適宜反応に不活性な溶媒を使用する
こともできる。N−(α−ヒドロキシエチル)ホ
ルムアミドは1部が反応系内に結晶として存在し
てもアルコールとの反応により液状となるので、
ここで使用される不活性な溶媒はN−(α−ヒド
ロキシエチル)ホルムアミドを溶解する物質であ
つても、単に分散させる目的で使用される物質で
あつても良い。溶媒を使用する場合、アルコール
の使用量はN−(α−ヒドロキシエチル)ホルム
アミドに対し1.0〜5倍モルが好ましい。 ホルムアミドとアセトアルデヒドから得られた
N−(α−ヒドロキシエチル)ホルムアミドとア
ルコールとの反応に用いられる触媒としては、一
般的な酸触媒のいずれもが使用することができ
る。鉱酸、有機酸、弱酸及び強酸性を示すイオン
交換樹脂、固体酸触媒などであるが、好ましくは
これらの内、強酸性の物質が用いられる。好まし
い酸触媒の例としては硫酸、塩酸、硝酸、臭化水
素酸、スルフアミン酸、メタンスルホン酸、エタ
ンスルホン酸、パラトルエンスルホン酸、架橋ポ
リスチレンスルホン酸などが挙げられる。酸触媒
の使用量はN−(α−ヒドロキシエチル)ホルム
アミドに対し0.001〜10モル%、好ましくは0.1〜
5モル%の範囲である。またイオン交換樹脂の如
き不均一系の触媒を用いる場合には、触媒を充填
したカラムに原料混合物を通液して反応させるこ
ともできる。 N−(α−ヒドロキシエチル)ホルムアミドと
アルコールとの反応は両者の混合物に酸触媒を添
加するか、接触させることにより容易に達成され
る。反応温度は反応性とN−(α−ヒドロキシエ
チル)ホルムアミドの安定性の面から−10〜60℃
の範囲が好ましい。特に好ましくは0〜40℃の範
囲である。反応生成物は酸触媒を中和または分離
したのち、濃縮、蒸留など通常公知の方法で単離
することもできる。 本発明方法はまた、塩基性触媒の存在下にホル
ムアミドとアセトアルデヒドとの反応により得ら
れたN−(α−ヒドロキシエチル)ホルムアミド
を単離することなく、アルコールと反応させてN
−(α−アルコキシエチル)ホルムアミドを得る
場合に特に優れた効果を奏する。本発明はアルコ
ール及び触媒の添加順序に左右されないが、例え
ばホルムアミドとアセトアルデヒドとの反応で得
られたN−(α−ヒドロキシエチル)ホルムアミ
ドは、塩基触媒を含有しているのでこれにアルコ
ールを加え、塩基触媒と当量の酸を加えて中和し
たのち、酸触媒を添加して反応させるか、塩基触
媒を中和するに必要な量を含む過剰の酸触媒を添
加して反応させることにより、容易に目的物を得
ることができる。この場合、アルコールの種類に
よつては、未反応のアセトアルデヒドと容易にア
セタールを生ずるので、前述のアルコールの使用
量に加え、未反応のアセトアルデヒドに対し、2
倍モルのアルコールを増量することが好ましい。 以上、説明した本発明方法によればホルムアミ
ド、アセトアルデヒド及びアルコールから高収率
でN−(α−ヒドロキシエチル)ホルムアミドを
製造することが可能であり、本発明はN−ビニル
ホルムアミドの製造分野に寄与するところが大で
ある。 以下本発明を実施例によつて更に詳細に説明す
るが、本発明はその要旨を超えない限り、以下の
実施例に限定されるものではない。 参考例 N−(α−ヒドロキシエチル)ホルムアミドの
合成例フツ素樹脂製の撹拌翼を備えた撹拌機、ガ
ス導入管、温度計及び少量の流量パラフインを入
れたトラツプに接続された排気管を付した氷冷冷
却管を備えた2の4ツ口フラスコにホルムアミ
ド270g(6モル)、炭酸カリウム4.15g(0.03モ
ル)及びn−ヘキサン246gを入れ、25℃に保温
しつつ激しく撹拌した。ニードルバルブを備えた
500mlの耐圧ガラス容器に約350gのアセトアルデ
ヒドを入れたのち、ニードルバルブとガス導入管
を接続し、耐圧ガラス容器を40〜45℃に保温し
た。ニードルバルブを開き、流動パラフインのは
いつたトラツプを観察し、アセトアルデヒドが漏
れない範囲で最大限にアセトアルデヒドをガス状
で供給した。アセトアルデヒド299g(6.79モル)
を供給するのに195分間要した。さらに25℃にて
1時間放置後生じた無色透明の粘稠液の1部を液
体クロマトグラフにより分析したところホルムア
ミドの転化率は83.7モル%、N−(α−ヒドロキ
シエチル)ホルムアミドへのホルムアミドの選択
率は100モル%であつた。またアセトアルデヒド
の転化率は77モル%でありアセトアルデヒドのN
−(α−ヒドロキシエチル)ホルムアミドへの選
択率は96モル%であつた。フラスコを10℃にまで
冷却して30分間保持すると生成物は結晶化し、内
温は42℃まで上昇した。ふたたび5℃まで冷却し
て1時間保持したのち、生成物の1部を採り前記
と同様に分析したところ、ホルムアミドの転化率
は99.2モル%で、N−(α−ヒドロキシエチル)
ホルムアミドへの選択率は100モル%であつた。
冷却したアセトン500mlを添加したのち、濃硫酸
3.03gをイソプロパノール30gに溶解した溶液を
5℃にて添加し、炭酸カリウムを中和した。生成
物を冷却下、窒素ガス気流中で過し、氷冷した
アセトンで洗浄後室温にて減圧乾燥し、白色の結
晶481gを得た。これは理論量の90%に相当する。
これをアセトンにより再結晶し、融点52.5〜53.8
℃の結晶を得た。この物の元素分析値はN−(α
−ヒドロキシエチル)ホルムアミドの計算値と一
致した。構造をI.R.スペクトル及びN.M.Rスペク
トルにより確認した。 元素分析値 ;40.18% H;7.88% N;15.59% 理論値 C;40.44% H;7.92% N;15.72% 実施例 1〜5 冷却管を備えた100mlのナシ型フラスコに参考
例で得たN−(α−ヒドロキシエチル)ホルムア
ミド17.8g(0.2モル)と第1表に示したアルコ
ール0.6モルを入れ、20℃に保温しつつマグネチ
ツクスターラーで撹拌した。硫酸98mgをそれぞれ
のアルコール2gに溶解して添加し、30分間反応
させた。生成物の1部を採り液体クロマトグラフ
により分析した。ホルムアミドの転化率とN−
(α−アルコキシエチル)ホルムアミドへの選択
率を第1表に示した。0.25mlのアンモニア水を添
加して硫酸を中和したのち、生じた無機物を別
し、液をエバポレーターにより濃縮した。濃縮
物を減圧蒸留し、それぞれ生成物であるN−(α
−アルコキシエチル)ホルムアミドを得た。沸点
及び収率を第1表に示した。
The present invention relates to a method for producing N-(α-alkoxyethyl)formamide. N-(α-alkoxyethyl)formamide is
It is an important substance as an intermediate raw material that yields useful N-vinylformamide according to the reaction formula below. (In the above formula, R represents an alkyl group.) Conventional methods for producing N-vinylformamide include (1) using acetaldehyde cyanohydrin obtained by the reaction of acetaldehyde and hydrogen cyanide as a raw material, and adding formamide to this; A method of reacting to form N-(α-cyanoethyl)formamide, from which hydrogen cyanide is split to obtain an N-vinyl compound. (2) A method is known in which N-ethylformamide and methanol are reacted with an electrode to form N-(α-methoxyethyl)formamide, and methanol is split from this to obtain an N-vinyl compound. Neither method is industrially satisfactory in terms of safety of raw materials and reaction operations. A method of reacting α-chloroethyl methyl ether and formamide in the presence of an excess base is also known as a reaction to obtain N-(α-methoxyethyl)formamide, but this reaction is more This is not a practical method because -(α-methoxyethyl)formamide is predominantly produced. The method using the reaction product of N-(α-hydroxyethyl)formamide and alcohol as a raw material according to the above reaction formula is industrially more advantageous than these known methods, but there are no reports on this method. . Therefore, N-(α-
hydroxyethyl)formamide is prepared and then N by reaction with a primary or secondary alcohol.
It is not yet known to produce -(α-alkoxyethyl)formamide. There have been many reports on the reaction between formamide and formaldehyde for a long time, and an N-methylol compound is generally obtained through an equilibrium reaction between the two substances. Further, N-methylolamide produces N-methoxymethylamide by reaction with methanol. Therefore, even if a similar aldehyde reacts with formamide, formaldehyde and acetaldehyde behave differently, and the essence of the reaction is different. The present inventors, in view of the above circumstances, formamide,
As a result of intensive studies to industrially advantageously produce N-(α-alkoxyethyl)formamide from acetaldehyde and alcohol, we found that N-(α-hydroxyethyl)formamide was produced by reacting formamide and acetaldehyde in the presence of a basic catalyst. The inventors discovered that the desired product could be produced in an extremely high yield by reacting this with a primary or secondary alcohol in the presence of an acid catalyst, and completed the present invention. . That is, the gist of the present invention is to react formamide and acetaldehyde in the presence of a basic catalyst to obtain N-(α-hydroxyethyl)formamide, which is then reacted with primary or secondary formamide in the presence of an acid catalyst. N- characterized by reacting with alcohol
The present invention relates to a method for producing (α-alkoxyethyl)formamide. The present invention will be explained in detail below. As the catalyst used in the reaction of formamide and acetaldehyde in the present invention, any general basic compound can be used. Hydroxides of alkali metals, alkaline earth metals, quaternary ammonium, etc., tertiary amines, strong bases, ion exchange resins that act on weak bases, weak base salts consisting of strong bases and weak acids, etc. However, the preferred base catalyst is a weakly basic salt consisting of a strong base and a weak acid, particularly a weakly basic salt consisting of a strong base and a weak acid having a PKa value of 4 to 15. Here, the PKa value is
Means the value at 25°C of 0.01 mol/aqueous solution concentration. Such weakly basic salts include various substances, such as strong bases of hydroxides such as lithium, sodium, or potassium, and organic acids, phenols, sulfurous acid, phosphorous acid, hypophosphorous acid, and pyrroline. Examples include salts with weak acids such as phosphoric acid, carbonic acid, boric acid, and metasilicic acid. Particularly preferred weakly basic salts are potassium carbonate, sodium carbonate, potassium phosphate, sodium phosphate, potassium pyrophosphate, and sodium pyrophosphate. The ratio of the reaction raw materials, formamide and acetaldehyde, is usually 1:1.0 to 5.0 (molar ratio).
is selected from the range of, but the preferred usage ratio is
It depends on the mode of supply of acetaldehyde to the reaction system, for example, when acetaldehyde is supplied in gaseous form, it is 1:1.0 to 1.5 (molar ratio), and when it is supplied in liquid form, it is 1:1.5 to 4.0 (molar ratio). is within the range of The proportion of the weakly basic salt used as a catalyst for the reaction between formamide and acetaldehyde is usually 0.01 to 10 mol%, preferably 0.1% to formamide.
It is appropriately selected from the range of ~5 mol%. The reaction temperature between formamide and acetaldehyde can be selected from a wide range of -10 to 100°C, but from the viewpoint of acetaldehyde selectivity, it is preferably in the range of 0 to 40°C. The reaction between formamide and acetaldehyde can be carried out using any reaction apparatus according to various conventionally known formats, but the supply mode of acetaldehyde, if it is in a gaseous state, is as described above. It is economically advantageous because a high yield can be achieved at a usage rate of acetaldehyde close to the molar amount. A preferred reaction method is a method in which a catalyst and formamide are placed in a stirring tank, and gaseous acetaldehyde is continuously fed into the liquid little by little. Although the reaction can be carried out in the absence of a solvent, the product N-(α-hydroxyethyl)
Formamide is a crystalline substance with a melting point of 52.5 to 53.8°C, and if the reaction is carried out without a solvent at the preferred temperature of 0 to 40°C, the product will precipitate and solidify at the end of the reaction, forming a lump that is difficult to remove. So,
Preferably, the reaction is carried out in the presence of a solvent. The solvent is preferably a solvent that is inert to the reaction and does not inhibit the crystallization of N-(α-hydroxyethyl)formamide, in order to facilitate crystal precipitation during the reaction described later as a preferred reaction mode. Examples include aliphatic hydrocarbons such as hexane and heptane, and aromatic hydrocarbons such as benzene, toluene and xylene. The amount of the solvent used is usually appropriately selected from a range of 0.2 to 2 times the weight of formamide. Incidentally, the solvent may be added to the reaction system immediately before the crystal precipitation described below. N-(α-hydroxyethyl)formamide, the reaction product of formamide and acetaldehyde, is
Ultimately, as mentioned above, crystals are precipitated from the reaction system, but during the reaction, where crystal precipitation does not occur under normal conditions, specifically, when the conversion rate of formamide is 50
It is preferable to precipitate crystals by cooling or adding crystal nuclei within the range of 80 to 80 mol%, preferably 60 to 80 mol%, since the yield of the product can be increased. Cooling is carried out by lowering the reaction temperature to a range of -20 to 25°C, preferably -5 to 10°C, and the addition of crystal nuclei is carried out according to methods known in the art of crystallization. This is carried out by adding a small amount of N-(α-hydroxyethyl)formamide to the reaction system as crystal nuclei. In the method of feeding acetaldehyde gas into a solution of formamide and catalyst, the reaction occurs rapidly until the conversion rate of formamide reaches 60 mol%, and acetaldehyde reacts with formamide immediately after being supplied. However, the reaction rate decreases after that, but in the method of the present invention, under such conditions, the remaining amount of acetaldehyde determined in advance is fed into the liquid as a gas and dissolved, and then the above-mentioned Either precipitate N-(α-hydroxyethyl)formamide crystals according to the method and then continue the reaction, or precipitate the crystals in advance and then feed the remaining amount of acetaldehyde gas into the liquid to react. You may continue. After completion of the reaction, the N-(α-hydroxyethyl)formamide obtained as crystals can be taken out from the reaction system by an appropriate separation means such as a sieve.
However, the product is hygroscopic, unstable to heat, and easily decomposes into the raw materials formamide and acetaldehyde.
This decomposition is accelerated by the presence of acids and bases, so even if the crystals containing the reaction catalyst are carefully neutralized and passed under a nitrogen atmosphere at low temperatures, about 10% of the product will be lost. In contrast, N− obtained under cooling conditions
By reacting the (α-hydroxyethyl)formamide crystals with alcohol without isolating them, the decomposition reaction can be completely avoided and N-(α-alkoxyethyl)formamide can be obtained in an extremely high yield. . N-(α-hydroxyethyl)formamide obtained in a non-crystallized state can be converted into N-(α-hydroxyethyl)formamide with high selectivity by reacting with an alcohol from which it cannot be isolated. It can be extracted by known means such as distillation. The alcohol used in the reaction with N-(α-hydroxyethyl)formamide in the method of the present invention is generally a primary or secondary alcohol. From the viewpoint of solubility with (ethyl)formamide, alcohols having 1 to 8 carbon atoms are preferred. Polyhydric alcohols are undesirable because they give two or more types of reactants, resulting in complex products, but they do not pose an obstacle to obtaining N-vinylformamide by cleaving the alkoxy group. Examples of preferred alcohols include methanol, ethanol, n-propanol, n-
-butanol, isobutanol, n-pentanol, n-hexanol, n-heptanol, n-
Octanol, benzyl alcohol, sec-butanol, 2-methoxyethanol, 2-ethoxyethanol, 2-propoxyethanol, 2-butoxyethanol, diethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol, propylene glycol, 1,4-butanediol, diethylene glycol, etc. It will be done. Particularly preferred are monovalent primary alcohols having 1 to 4 carbon atoms, such as methanol, ethanol, n-propanol, n-butanol, isobutyl alcohol, 2-methoxyethanol, and 2-ethoxyethanol. The amount of alcohol to be used relative to N-(α-hydroxyethyl)formamide can be determined arbitrarily, but since N-(α-hydroxyethyl)formamide is a thermally unstable compound and difficult to recover after the reaction. It is preferable to use an equimolar or excess amount of alcohol, and usually 1.0 to 30 times the molar amount of alcohol is used. Since N-(α-hydroxyethyl)formamide is a crystalline compound, the alcohol used for the reaction is used as a solvent. In this case, the amount of alcohol used is preferably 2.0 to 20 times the mole. In order to minimize the amount of alcohol used, an inert solvent may be appropriately used in the reaction. Even if a portion of N-(α-hydroxyethyl)formamide exists as crystals in the reaction system, it becomes liquid due to the reaction with alcohol.
The inert solvent used here may be a substance that dissolves N-(α-hydroxyethyl)formamide, or a substance used simply for the purpose of dispersing it. When a solvent is used, the amount of alcohol used is preferably 1.0 to 5 times the mole of N-(α-hydroxyethyl)formamide. As the catalyst used for the reaction of N-(α-hydroxyethyl)formamide obtained from formamide and acetaldehyde with alcohol, any general acid catalyst can be used. These include mineral acids, organic acids, weak acids, ion exchange resins exhibiting strong acidity, solid acid catalysts, etc. Among these, strongly acidic substances are preferably used. Examples of preferred acid catalysts include sulfuric acid, hydrochloric acid, nitric acid, hydrobromic acid, sulfamic acid, methanesulfonic acid, ethanesulfonic acid, p-toluenesulfonic acid, and crosslinked polystyrenesulfonic acid. The amount of acid catalyst used is 0.001 to 10 mol%, preferably 0.1 to 10 mol%, based on N-(α-hydroxyethyl)formamide.
It is in the range of 5 mol%. Furthermore, when a heterogeneous catalyst such as an ion exchange resin is used, the raw material mixture can be passed through a column filled with the catalyst to cause the reaction. The reaction between N-(α-hydroxyethyl)formamide and alcohol is easily accomplished by adding an acid catalyst to a mixture of the two or bringing them into contact. The reaction temperature is -10 to 60℃ from the viewpoint of reactivity and stability of N-(α-hydroxyethyl)formamide.
A range of is preferred. Particularly preferably, the temperature is in the range of 0 to 40°C. The reaction product can also be isolated by a commonly known method such as concentration or distillation after neutralizing or separating the acid catalyst. The process of the invention also allows the N-(α-hydroxyethyl)formamide obtained by the reaction of formamide and acetaldehyde in the presence of a basic catalyst to be reacted with an alcohol without isolating the N-
-(α-alkoxyethyl)formamide is particularly effective. Although the present invention does not depend on the order in which alcohol and catalyst are added, for example, N-(α-hydroxyethyl)formamide obtained by the reaction of formamide and acetaldehyde contains a base catalyst, so alcohol is added to it; It is easy to neutralize by adding an acid equivalent to the base catalyst and then react by adding an acid catalyst, or by adding an excess amount of acid catalyst necessary to neutralize the base catalyst and causing the reaction. can get the desired object. In this case, depending on the type of alcohol, it can easily form acetal with unreacted acetaldehyde, so in addition to the amount of alcohol used above,
It is preferable to increase the amount of alcohol by twice the molar amount. As described above, according to the method of the present invention, it is possible to produce N-(α-hydroxyethyl)formamide from formamide, acetaldehyde, and alcohol in high yield, and the present invention contributes to the field of producing N-vinylformamide. It is important to do so. EXAMPLES The present invention will be explained in more detail with reference to examples below, but the present invention is not limited to the following examples unless it exceeds the gist thereof. Reference example Synthesis example of N-(α-hydroxyethyl)formamide A stirrer equipped with a stirring blade made of fluororesin, a gas inlet pipe, a thermometer, and an exhaust pipe connected to a trap containing a small amount of paraffin are attached. 270 g (6 moles) of formamide, 4.15 g (0.03 moles) of potassium carbonate, and 246 g of n-hexane were placed in a second four-necked flask equipped with an ice-cooled condenser, and the mixture was stirred vigorously while keeping the temperature at 25°C. with needle valve
After about 350 g of acetaldehyde was placed in a 500 ml pressure-resistant glass container, a needle valve and a gas introduction pipe were connected, and the pressure-resistant glass container was kept at a temperature of 40 to 45°C. The needle valve was opened, the trapped liquid paraffin was observed, and acetaldehyde was supplied in gaseous form to the maximum extent that would not cause the acetaldehyde to leak. Acetaldehyde 299g (6.79mol)
It took 195 minutes to supply the Furthermore, when a portion of the colorless and transparent viscous liquid produced after being left at 25°C for 1 hour was analyzed by liquid chromatography, the conversion rate of formamide was 83.7 mol%. The selectivity was 100 mol%. In addition, the conversion rate of acetaldehyde was 77 mol%, and the N of acetaldehyde was
The selectivity to -(α-hydroxyethyl)formamide was 96 mol%. When the flask was cooled to 10°C and held for 30 minutes, the product crystallized and the internal temperature rose to 42°C. After cooling to 5°C again and holding for 1 hour, a portion of the product was taken and analyzed in the same manner as above. The conversion rate of formamide was 99.2 mol%, and N-(α-hydroxyethyl)
The selectivity to formamide was 100 mol%.
After adding 500ml of cooled acetone, add concentrated sulfuric acid.
A solution of 3.03 g dissolved in 30 g of isopropanol was added at 5° C. to neutralize potassium carbonate. The product was filtered under cooling in a nitrogen gas stream, washed with ice-cooled acetone, and then dried under reduced pressure at room temperature to obtain 481 g of white crystals. This corresponds to 90% of the theoretical amount.
This was recrystallized with acetone and the melting point was 52.5-53.8.
℃ crystals were obtained. The elemental analysis value of this product is N-(α
-hydroxyethyl)formamide was in agreement with the calculated value. The structure was confirmed by IR and NMR spectra. Elemental analysis value; 40.18% H; 7.88% N; 15.59% Theoretical value C; 40.44% H; 7.92% N; 15.72% Examples 1 to 5 N obtained in the reference example was placed in a 100 ml pear-shaped flask equipped with a cooling tube. 17.8 g (0.2 mol) of -(α-hydroxyethyl)formamide and 0.6 mol of the alcohol shown in Table 1 were added, and stirred with a magnetic stirrer while keeping the temperature at 20°C. 98 mg of sulfuric acid dissolved in 2 g of each alcohol was added and reacted for 30 minutes. A portion of the product was taken and analyzed by liquid chromatography. Conversion rate of formamide and N-
The selectivity to (α-alkoxyethyl)formamide is shown in Table 1. After adding 0.25 ml of aqueous ammonia to neutralize the sulfuric acid, the resulting inorganic substances were separated and the liquid was concentrated using an evaporator. The concentrate was distilled under reduced pressure, and the product N-(α
-alkoxyethyl)formamide was obtained. The boiling points and yields are shown in Table 1.

【表】 実施例 6 冷却管を備えた100mlのナシ型フラスコに参考
例で得たN−(α−ヒドロキシエチル)ホルムア
ミド17.8g(0.2モル)とメタノール40g(1.25モ
ル)を入れ、マグネチツクスターラーで撹拌しつ
つ20℃に保持した。この中に乾燥したダイヤイオ
ンPK208H(三菱化成工業株式会社商標、架橋ポ
リスチレンスルホン酸樹脂)0.68gを入れ20℃に
て30分間激しく撹拌した。イオン交換樹脂を別
後、液をエバポレーターにより濃縮すると、
0.8%のホルムアミドを含有するN−(α−メトキ
シエチル)ホルムアミド20.4gが得られた。これ
は理論量の98%に相当する。 実施例 7〜13 フツ素樹脂製の攪拌翼を備えた撹拌機、ガス導
入管、温度計及び排気管を付した氷冷冷却管を備
えた500mlの4ツ口フラスコの排気管に少量の流
動パラフインを入れたトラツプを接続した。ニー
ドルバルブを備えた100mlの耐圧ガラス製容器に
アセトアルデヒド約65gを採取し、ニードルバル
ブを閉じフラスコのガス導入管にフツ素樹脂チユ
ーブで接続した。フラスコにホルムアミド45g
(1モル)と第2表に示した触媒0.005モルを入
れ、25℃に保ちつつ激しく撹拌した。耐圧ガラス
容器を40〜45℃に保温し、ニードルバルブを開き
ガス導入管からアセトアルデヒドを反応液中にガ
ス状で吹き込んだ。流動パラフインを入れたトラ
ツプを観察し、アセトアルデヒドがトラツプから
ガス状で漏れない範囲で最大限に供給される様に
ニードルバルブを調節して反応させた。アセトア
ルデヒドの供給時間と使用量を第2表に示した。
さらにフラスコを撹拌しつつ5℃に冷却し、N−
(α−ヒドロキシエチル)ホルムアミドの結晶約
50mgを結晶核として添加し、反応物を結晶化させ
た。5℃に冷却して30分間保持したのち、硫酸
0.005モルを溶解したメタノール96gを添加して
30分間撹拌した。次いでフラスコを20℃まで昇温
し硫酸0.005モルをメタノール2gに溶解した溶
液を添加し、20℃で30分間保持した。生成物の1
部を採り液体クロマトグラフにより組成を分析し
た。ホルムアミドの転化率とホルムアミドのN−
(α−メトキシエチル)ホルムアミドへの選択率
を第2表に示した。
[Table] Example 6 17.8 g (0.2 mol) of N-(α-hydroxyethyl)formamide obtained in the reference example and 40 g (1.25 mol) of methanol were placed in a 100 ml pear-shaped flask equipped with a cooling tube, and the mixture was heated with a magnetic stirrer. The temperature was maintained at 20°C while stirring. 0.68 g of dried Diaion PK208H (trademark of Mitsubishi Chemical Industries, Ltd., crosslinked polystyrene sulfonic acid resin) was added to the mixture and vigorously stirred at 20° C. for 30 minutes. After separating the ion exchange resin, the liquid is concentrated using an evaporator.
20.4 g of N-(α-methoxyethyl)formamide containing 0.8% formamide were obtained. This corresponds to 98% of the theoretical amount. Examples 7 to 13 A small amount of fluid was added to the exhaust pipe of a 500 ml four-necked flask equipped with a stirrer equipped with a stirring blade made of fluororesin, a gas inlet pipe, a thermometer, and an ice-cooled condenser with an exhaust pipe. A trap containing paraffin was connected. Approximately 65 g of acetaldehyde was collected in a 100 ml pressure-resistant glass container equipped with a needle valve, the needle valve was closed, and the container was connected to the gas inlet pipe of the flask with a fluororesin tube. 45g formamide in flask
(1 mol) and 0.005 mol of the catalyst shown in Table 2 were added and stirred vigorously while maintaining the temperature at 25°C. The pressure-resistant glass container was kept at a temperature of 40 to 45°C, the needle valve was opened, and acetaldehyde was blown into the reaction liquid in gas form from the gas introduction tube. The trap containing liquid paraffin was observed, and the needle valve was adjusted so that the maximum amount of acetaldehyde could be supplied without leaking from the trap in gaseous form. The feeding time and amount of acetaldehyde used are shown in Table 2.
Furthermore, the flask was cooled to 5°C while stirring, and N-
(α-Hydroxyethyl)formamide crystals approx.
50 mg was added as crystal nuclei to crystallize the reaction product. After cooling to 5℃ and holding for 30 minutes, sulfuric acid
Adding 96 g of methanol in which 0.005 mol was dissolved
Stir for 30 minutes. Next, the temperature of the flask was raised to 20°C, a solution of 0.005 mol of sulfuric acid dissolved in 2 g of methanol was added, and the temperature was maintained at 20°C for 30 minutes. product 1
A sample was taken and its composition was analyzed by liquid chromatography. Formamide conversion rate and formamide N-
The selectivity to (α-methoxyethyl)formamide is shown in Table 2.

【表】【table】

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 ホルムアミドとアセトアルデヒドとを塩基性
触媒の存在下に反応させてN−(α−ヒドロキシ
エチル)ホルムアミドを得、これを酸触媒の存在
下に第1級又は第2級アルコールと反応させるこ
とを特徴とするN−(α−アルコキシエチル)ホ
ルムアミドの製造方法。 2 塩基性触媒が強塩基とPKa値が4〜15の弱
酸からなる弱塩基性塩であることを特徴とする特
許請求の範囲第1項記載の方法。 3 ホルムアミドとアセトアルデヒドとの塩基性
触媒の存在下における反応が0〜40℃の範囲であ
ることを特徴とする特許請求の範囲第1項又は第
2項記載の方法。 4 第1級又は第2級アルコールが炭素原子数1
〜8のアルコールであることを特徴とする特許請
求の範囲第1項〜第3項いずれかに記載の方法。
[Claims] 1 Formamide and acetaldehyde are reacted in the presence of a basic catalyst to obtain N-(α-hydroxyethyl)formamide, which is then reacted with a primary or secondary alcohol in the presence of an acid catalyst. A method for producing N-(α-alkoxyethyl)formamide, which comprises reacting with. 2. The method according to claim 1, wherein the basic catalyst is a weak basic salt consisting of a strong base and a weak acid having a PKa value of 4 to 15. 3. The method according to claim 1 or 2, wherein the reaction between formamide and acetaldehyde in the presence of a basic catalyst is carried out at a temperature in the range of 0 to 40°C. 4 Primary or secondary alcohol has 1 carbon atom
4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the alcohol is alcohol of 1 to 8.
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