JPH0678304B2 - Method for producing N-alkyl substituted lactam - Google Patents

Method for producing N-alkyl substituted lactam

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JPH0678304B2
JPH0678304B2 JP63011304A JP1130488A JPH0678304B2 JP H0678304 B2 JPH0678304 B2 JP H0678304B2 JP 63011304 A JP63011304 A JP 63011304A JP 1130488 A JP1130488 A JP 1130488A JP H0678304 B2 JPH0678304 B2 JP H0678304B2
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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N−アルキル置換ラクタムの製造方法に関す
る。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for producing an N-alkyl-substituted lactam.

さらに、詳細には、ラクトンと第二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, it relates to an improved process for producing N-alkyl substituted lactams using lactones and secondary amines or ammonium derivatives 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
たは耐熱安定性の優れた溶媒として、また種々の有機合
成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 which are the objects of the present invention, N-alkyl-2-pyrrolidone is particularly useful as a nontoxic solvent having excellent chemical or heat stability and as an intermediate for various organic syntheses. However, quality regulations and requirements are strict, and high quality is 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 is conventionally 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。To list them, i) a method by reaction of a lactone with a primary amine.

ii)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。
ii) A method of reacting a lactam and an alkylating agent in the presence of a catalyst.

iii)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。
iii) A method by catalytic hydrogenation of a cyclic dicarboxylic acid-N-substituted imide.

iv)N−ヒドロキシアルキル置換フクタム類、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。
iv) A method of hydrolyzing a starting material compound which can be converted into an N-substituted lactam by hydrogenolysis of N-hydroxyalkyl-substituted fukutams, N-vinyllactams and the like in the presence of a catalyst can be mentioned.

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, the method i) is most commonly adopted 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、工業的に際して極
めて有利な条件を有している[カーク オスマー(Kirk
Othmer)エンサイクロピディア オブ ケミカル テ
クノロジィ(Encyclopedia of Chemical technolog
y)、ジョンウィリー アンド ソン発行(John Wiley
& Sons)(1984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.Am.Che
m.Soc.,)第71巻第897ページ(1949年)]。
That is, this method is excellent in terms of reaction rate, reaction yield, and quality of the product, and is not industrially advantageous because it does not use corrosive raw materials or catalysts. Have the conditions [Kirk Othmer (Kirk
Othmer Encyclopedia of Chemical technolog
y), published by John Wiley
& Sons) (1984) Volume 19 Page 517 and Journal of American Chemical Society (J.Am.Che
m.Soc.,) Vol. 71, p. 897 (1949)].

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間の形成が不
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 formed. 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−2−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造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 JP-B-47-18751, γ-butyrolactone is reacted with dimethylamine and trimethylamine within a temperature range of 270 to 290 ° C. to obtain N-methyl-2-pyrrolidone. Yield of 80
%, The use efficiency of the substituted alkyl group of the secondary amine is poor, and the production unit of the secondary amine is large, and the purity is low, and only low-quality production that is easy to color is obtained. The technology could not be adopted.

[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] The primary amine used as a starting material in a conventional method for producing an N-alkyl-substituted lactam is produced by various methods. Most commonly, a lower alcohol, Reaction of raw materials such as halogenated hydrocarbons with ammonia, nitro compounds,
It is produced via 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。
Usually, a primary amine is produced by the reaction of alcohol and ammonia, but the reaction product in this case is not a simple one, and is usually a thermodynamic equilibrium composition or a ratio close to it. A product in which a primary amine is mixed is manufactured.

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(Frank
J.Weigert)ジャーナル オブ キャタリシス(J.Gata
l)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 応用化学編
I(1986年)日本化学会第547ページ]。
For example, in the case of the simplest reaction of methanol and ammonia, monomethylamine, dimethylamine, and trimethylamine are produced, in order to suppress the production of mono- and dimethylamine, which are particularly versatile, and the production of trimethylamine, which is less versatile, to be low. Much effort has been expended on research and technological development of the catalysts and reaction conditions and processes of [see, for example, Frank J. Weigert.
J.Weigert) Journal of Catalysis (J.Gata)
l) Vol. 103, pages 20-29 (1987), JP-A-61-254
JP, JP-A-61-256, Chemical Handbook, Applied Chemistry I (1986), Chemical Society of Japan, p. 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, in spite of these efforts, it is substantially difficult to selectively produce, among various amines, only primary amines that are effective for producing N-alkyl-substituted lactams, and it is also difficult to produce them. Distilling and separating only the primary amine from the mixture of the substituted amines mentioned above requires a large energy load and is costly.

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 has increased, there has been a demand for a method for producing N-alkyl-substituted lactams that does not use primary amines.

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が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 such a problem, the present invention uses a secondary amine, which has been disadvantageous in the conventional quality and yield, and has a high quality and a high yield comparable to those of the primary amine. It is an object of the present invention 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 Problems] The present inventors have used secondary amines in a reaction for producing an N-alkyl-substituted lactam by reacting a lactone with an amine, and have a good yield and good product quality. In order to find out a different production method, the reaction conditions have been diligently studied, a specific temperature and a specific amount of water are used, and by-products are circulated to solve the above problems, and the present invention has been accomplished. It was

すなわち、本発明は、i)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, in the present invention, i) a lactone compound is reacted with a secondary amine in the presence of water to give an N, N-dialkyl-substituted compound.
In the method for producing an N-alkyl-substituted lactam via ω-hydroxycarboxylic acid amide, dealcohol decomposition is carried out at a water-lactone (water / lactone) molar ratio of 3-5 and a reaction temperature of 240-265 ° C. To form a lactam ring, and ii) a lactone compound is reacted with a secondary amine in the presence of water to form an N, N-dialkyl-substituted-ω-hydroxy compound. In the method for producing an N-alkyl-substituted lactam via a carboxylic acid amide, the N, N-dialkyl-substituted-ω-hydroxycarboxylic acid amide is heated to a temperature of 240 ° C or higher to form a lactam ring by dealcohololysis. From the method for producing an N-alkyl-substituted lactam, characterized in that the eliminated alcohol is separated and is recycled to the step for producing the secondary amine. Is shall.

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 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、グルタロラクトン、カプロラクトン、フタリ
ド、2−ピロン、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 are propiolactone, γ-butyrolactone, glutarolactone, caprolactone, phthalide, 2-pyrone, coumarin, dihydroaconic acid derivative,
Examples thereof include various compounds that are conventionally known to form a lactam ring, such as dihydrobenzofuranone.

本発明に用いるアミン類としてはC1〜C20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, a secondary amine having an alkyl group or an aralkyl group having a carbon number of about C 1 to C 20 can be widely used, but from the purpose of producing a single reaction product, a nitrogen atom and It is preferable that the two substituents attached are the same, and 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。
Generally, light-boiling dialkylamines are often handled as an aqueous solution, but these are dissolved 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 a dialkylammonium derivative can also be used as the secondary amine of 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, by reacting with a lactone compound in exactly the same manner as in the case of dialkylamine.
An N-dialkyl-substituted-ω-oxycarboxylic acid amide is formed and can be 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 an N-alkyl-substituted lactam, the process for producing an N-alkyl-substituted lactam using a lactone compound and a primary amine as a starting material produces an N-alkyl-substituted-ω-hydroxycarboxylic acid amide as an intermediate. Including,
It is known that lactams are produced by dehydration ring closure.

γ−ブチロラクトンとモノアルキルアミン(R−NH2
の反応を例にとって示すと次のようになる。
γ-butyrolactone and monoalkylamine (R-NH 2 )
An example of the above reaction is as follows.

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。
That is, from γ-butyrolactone to N-alkyl-γ-
N-alkyl-2-pyrrolidone can be produced via 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−ジアル
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, it has been conventionally known that the reaction between the lactone compound and the secondary amine used in the production method of the present invention produces an N, N-dialkyl-substituted-ω-hydroxycarboxylic acid amide.

これをγ−ブチロラクトンと第二級アミン(R2NH)の反
応を例にとって示すと次の化学方程式に従う。
This is shown by taking the reaction of γ-butyrolactone and a secondary amine (R 2 NH) as an example, and the following chemical equation is followed.

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, 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やはりN−置換ラクタム
に変換し得ると報告されている。
This product has no NH bond to be dehydrated,
In Japanese Patent No. 18751, it is reported 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 have investigated the N, N-
We have conducted a detailed study on the reactivity of dialkyl-substituted-ω-hydroxycarboxylic acid amide compounds, and confirmed that the alcohol was eliminated when heated to a temperature of 250 ° C in the presence of water. Then, it was found that the dealcoholization shown in the following formula occurs to close the ring 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、水溶液中に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。
Although this dealcohol decomposition reaction proceeds in an aqueous solution, water has a catalytic action, but as shown in the reaction formula, water is not a stoichiometrically essential component for the reaction, and the aqueous solution. The reaction can be carried out without a catalyst in a gas phase or an inert solvent, if not present.

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 preferably carried out at a reaction temperature of 240 to 265 ° C. If the reaction temperature is lower than 240 ° C, the reaction hardly progresses, and if it exceeds 265 ° C, by-products are generated due to the successive reaction to lower the purity and the product is colored.

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℃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。
Especially for N-alkyl lactams which have a strict requirement for coloring (APHA) stability, the preferred reaction temperature of the production method of the present invention is
The temperature is about 240 to 265 ° C., and the reaction is carried out in the presence of water in a specific range substantially 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 N, N-dialkyl-substituted acid amide which is an intermediate is usually pyrolyzed in an aqueous solution, which is produced by the reaction of a lactone and a secondary amine. As a preferred embodiment, 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 a lactone is reacted with an aqueous secondary amine solution (ammonium ionized) to form an N, N-dialkyl-substituted carboxylic acid amide. A method of directly producing an aqueous solution and thermally decomposing it, and a method of carrying out any of the above steps under thermal decomposition conditions can be performed.

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。
The alcohol produced in the dealcoholization decomposition reaction of the present invention is preferably recycled for use in the amine production step by reaction with ammonia. As a result, it is possible to recover most of the loss of the substituent component caused by using 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ウム化合物の開環付加反応
が起こる。
In the production method of the present invention, N, N-dialkyl substitution-
This is a method of thermally decomposing an ω-oxycarboxylic acid amide, but before the thermal decomposition, a ring-opening addition reaction of a secondary amine or its corresponding ammonium compound to a lactone 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 the system of the final reaction step for forming a lactam ring, or at a stage before the thermal decomposition 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 will be shown below by taking as an example the reaction for producing N-methyl-2-pyrrolidone, but this does not limit the present invention.

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 that are obvious to those skilled in the art can be made without departing from the scope of the present invention regarding the conditions of pyrolysis.

実施例1 γ−ブチロラクトン60gにジメチルアミンの50%水溶液1
25.46g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。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13C−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 であることを確認した。
Example 1 50 g aqueous solution of dimethylamine in 60 g of γ-butyrolactone 1
25.46 g was mixed at room temperature and reacted for 5 hours. At this time,
The liquid temperature rose to 40 ° C due to the heat of reaction. Excess dimethylamine and water were distilled off, and the resulting colorless residue was subjected to H-NMR.
And 13 C-NMR, and represented by the following formula, N, N-dimethyl-γ-hydroxybutyric acid amide Was confirmed.

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。
Unreacted N, N-dimethyl compound remained in the reaction solution,
In addition to this, a large amount of N-methyl-γ-oxybutyric acid amide,
It was also confirmed that a small amount of 2-pyrrolidone was 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(一級アミン)との反応によって
生成するN−メチル−2−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 producing N-methyl-2-pyrrolidone, which is conventionally produced by the reaction of γ-butyrolactone and methylamine (primary amine).

N,N−ジメチル体のN−メチル−2−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 presumed that the decomposition of the N, N-dimethyl compound into N-methyl-2-pyrrolidone involves the following two reaction routes.

(経路1) (経路2) N−メチル−2−ピロリドンの収量は41.4gであった。(Route 1) (Route 2) The yield of N-methyl-2-pyrrolidone was 41.4 g.

N,N−ジメチル体、N−メチル体の合計含量がN−メチ
ル−2−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。
Assuming that the total content of N, N-dimethyl compound and N-methyl compound is an effective intermediate for producing N-methyl-2-pyrrolidone, γ-butyrolactone as an active ingredient containing N-methyl-2-pyrrolidone The selectivity of was 99% or more on a molar basis, which was almost quantitative.

蒸溜精製後の製品の色調(APHA)は10と良好であった。
(蒸溜条件比較例2参照) 実施例2 500mlのオートクレーブにγ−ブチロラクトン86g、ジメ
チルアミンの50%水溶液を97.2gを仕込み、温度255℃、
圧力52kg/cm2Gに維持して、3時間反応させた。
The color tone (APHA) of the product after distillation purification was as good as 10.
(See Comparative Example 2 for Distillation Conditions) Example 2 A 500 ml autoclave was charged with 86 g of γ-butyrolactone and 97.2 g of a 50% aqueous solution of dimethylamine, and the temperature was 255 ° C.
The pressure was maintained at 52 kg / cm 2 G and the reaction was carried out for 3 hours.

この場合のジメチルアミン/ラクトンのモル比は1.15で
あり、水/ラクトンのモル比は2.7である。
The dimethylamine / lactone molar ratio in this case is 1.15 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59.5g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(APHA)は10であった。
γ−ブチロラクトンの含有率は0.02%であった。
When the reaction product liquid was analyzed by liquid chromatography,
The yield of -methyl-2-pyrrolidone was 59.5 g, and amides of methanol, N-methyl form and N, N-dimethyl form were detected, and the composition thereof was almost the same as in Example 1. The product had a purity of 99.9% and a color tone (APHA) of 10.
The content rate 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500ml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 the reaction of γ-butyrolactone and monomethylamine,
N-methyl-gamma-hydroxybutyric acid amide crystals were synthesized. 103 g of the crystals were charged into a 500 ml autoclave and reacted at a temperature of 255 ° C. for 3 hours.

N−メチル−2−ピロリドンの収量は61.8g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9
2.3モル%であった。
The yield of N-methyl-2-pyrrolidone is 61.8 g,
-The conversion of methyl amide is 75.4% and the selectivity is 9
It was 2.3 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28.
5ppmが検出された。製品の色調(APHA)は10であった。
In the reaction solution, in addition to unreacted N-methylamide compound and water, 4.0% by weight of γ-butyrolactone, 2-pyrrolidone 28.
5 ppm was detected. The product color tone (APHA) 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. (the same temperature as in Example 1 described in JP-B-47-18751).

目的生成物の収量は81.5g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 desired product was 81.5 g, the amount of methanol in the reaction solution was large compared to Example 2, and it was confirmed that the residue of the amide compound decreased and the reaction proceeded.

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 solution is deamined, dehydrated and refined by combining three Oldershaw distillation columns to obtain the product N-methyl-2.
-Pyrrolidone is obtained.

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 withdrawn from the middle stage, and the bottoms containing the high boiling components were constantly withdrawn 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 tone (APHA) deteriorated to 20. The content rate of γ-butyrolactone in the product was 0.4%.

比較例3 5.0のオートクレーブにγ−ブチロラクトン1.72kg(2
0mol)、ジメチルアミンの30%水溶液3.24kg(23.1mo
l)を仕込み、温度255℃で3時間反応させた後、反応液
を蒸溜精製してN−メチル−2−ピロリドンを製造し
た。
Comparative Example 3 γ-butyrolactone 1.72 kg (2
0mol), 30% aqueous solution of dimethylamine 3.24kg (23.1mo
l) was charged and reacted at a temperature of 255 ° C. for 3 hours, and then the reaction solution was purified by distillation to produce N-methyl-2-pyrrolidone.

この場合のジメチルアミン/ラクトンのモル比は1.15で
あり、水/ラクトンのモル比は6.3である。
The dimethylamine / lactone molar ratio in this case is 1.15 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。
The chemical purity of the product was 99.7% and the color tone (APHA) was 10, but the content of γ-butyrolactone increased to 0.23%.

[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(APHA)の良好なラクタム
が得られる。
[Effect of the Invention] The present invention provides a novel method for producing a lactam by reacting a lactone with a secondary amine, which has a specific reaction condition as compared with the conventional technique using a reaction with a secondary amine. By adopting this, a lactam having a high selectivity to lactam, a low lactone content in the product, and a good color tone (APHA) can be obtained.

また、副生す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。
Further, by recycling the by-produced alcohol to the amine production step, the N-alkyl-substituted lactam can be produced without loss of the substance of the substituent due to the use of the secondary amine.

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善できる利点があ
る。
By changing the primary amine to the secondary amine, there is an advantage that the amine, which is one of the starting materials, can be easily obtained and the boiling point is high, so that the safety problem can be greatly improved.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項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. A method for producing an N-alkyl-substituted lactam by reacting a lactone compound with a secondary amine in the presence of water to give an N-alkyl-substituted lactam via an N, N-dialkyl-substituted-ω-hydroxycarboxylic acid amide. And the lactone molar ratio is 3 to
5, and the reaction temperature is 240 to 265 ° C. to dealcoholize to form a lactam ring.
Method for producing alkyl-substituted lactam.
【請求項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、脱アルコール分解して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 through the reaction of a lactone compound with a secondary amine in the presence of water to give an N, N-dialkyl-substituted-ω-hydroxycarboxylic acid amide, N, N-dialkyl substitution-ω
Heating the hydroxycarboxylic acid amide to a temperature of 240 ° C. or higher to decompose the alcohol to form a lactam ring, separate the eliminated alcohol, and recycle this to the secondary amine production process. A method for producing a characteristic N-alkyl-substituted lactam.
【請求項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 the N-alkyl-substituted lactam is N-alkyl-substituted-2.
-The process according to claims 1 and 2 which is pyrrolidone.
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