JPH0940641A - アミドの製造方法 - Google Patents

アミドの製造方法

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JPH0940641A
JPH0940641A JP7192909A JP19290995A JPH0940641A JP H0940641 A JPH0940641 A JP H0940641A JP 7192909 A JP7192909 A JP 7192909A JP 19290995 A JP19290995 A JP 19290995A JP H0940641 A JPH0940641 A JP H0940641A
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JP
Japan
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zeolite
producing
amide
reaction
iminium
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JP7192909A
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English (en)
Inventor
Yusuke Izumi
有亮 泉
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Sumitomo Chemical Co Ltd
Original Assignee
Sumitomo Chemical Co Ltd
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Publication date
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/50Improvements relating to the production of bulk chemicals
    • Y02P20/52Improvements relating to the production of bulk chemicals using catalysts, e.g. selective catalysts

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  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】発煙硫酸や濃硫酸を使用したり、気相条件下で
反応を行なうことなく、液相条件下で、温和な反応温度
で、しかも触媒回収も容易な方法でオキシムを転位させ
てアミドを製造する 【解決手段】イミニウムイオンを担持したゼオライト触
媒にオキシムを液相で接触させ、オキシムを転位させて
アミドを得る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はオキシムの触媒的液
相転位によるアミドの製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】オキシムのアミドへの転位反応はベック
マン転位反応としてよく知られており、例えばシクロヘ
キサノンオキシムの転位によるε−カプロタクタムの製
造は工業的にも利用されている。従来、かかるオキシム
のアミドへの転位反応においては、発煙硫酸や濃硫酸が
反応促進剤として使用されてきたが、この方法では大量
の硫酸アンモニウムが副生するという本質的な欠点の
他、装置の腐食など工業的に実施するうえでの多くの問
題があった。
【0003】かかる欠点を改良するものとして、シリ
カ、アルミナまたはチタニアに酸化ホウ素を担持した固
体酸化物触媒、及びゼオライト系触媒を用いる方法が提
案されているが、これら固体触媒をオキシムのアミドへ
の転位反応に用いる場合には高温の気相反応条件を採用
する必要があるため、生成したアミド例えばε−カプロ
タクタムの収率の低下、触媒の劣化およびエネルギーコ
ストの増大を伴うなど工業的実施には尚多くの問題があ
る。一方、液相条件下に、温和な反応温度でオキシムを
転位してアミドを得る方法として、本発明者は先にN,
N−ジ置換ホルムアミドもしくはN,N−ジ置換カルボ
ン酸アミドとアルキル化剤からなる反応促進剤を使用す
る方法を提案している(特開平4−235160号公
報)が、この方法は反応それ自体は上記欠点もなく非常
に優れたものであるが、均一触媒のためにその回収リサ
イクルに難点があった。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】このようなことから、
本発明者はオキシムの転位によるアミドの製造方法にお
いて、発煙硫酸や濃硫酸を使用したり、気相条件下で反
応を行なうことなく、液相条件下で、温和な反応温度で
アミドが得られ、しかも触媒回収も容易な方法について
検討の結果、本発明に至った。
【0005】
【課題を解決するための手段】すなわち本発明は、イミ
ニウムイオンを担持したゼオライト触媒にオキシムを液
相で接触させることを特徴とするアミドの製造方法を提
供するものである。
【0006】
【発明の実施の形態】本発明はイミニウムイオンを担持
したゼオライト触媒を使用するものであるが、イミニウ
ムイオンとしては、通常、アルキル化剤とN,N−ジア
ルキルホルムアミドから生成したイミニウムイオンが用
いられる。ここで、アルキル化剤としてはジメチル硫
酸、ジエチル硫酸などのジアルキル硫酸、メタンスルホ
ン酸メチル、トリフルオロメタンスルホン酸エチル、ベ
ンゼンスルホン酸エチルなどのスルホン酸エステル、あ
るいはトリメチルオキソニウムテトラフルオロボレー
ト、トリメチルオキソニウムヘキサフルオロアンチモネ
ートなどのトリアルキルオキソニウム塩が用いられる。
また、このようなアルキル化剤を直接用いる代わりに、
三フッ化ホウ素エーテラート、ヘテロポリ酸、無水硫酸
などの強酸とエポキシ化合物との反応によって得られる
生成物をアルキル化剤として用いることもできる。
【0007】また、N,N−ジアルキルホルムアミドと
しては、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジエ
チルホルムアミド、N,N−ジプロピルホルムアミド、
N,N−ジイソプロピルホルムアミド、N,N−ジブチ
ルホルムアミドなどが挙げられる。
【0008】イミニウムイオンは、このようなアルキル
化剤とN,N−ジアルキルホルムアミドを反応させるこ
とにより容易にホルムイミニウム塩として得ることがで
きる。このときの両者の使用割合は、アルキル化剤に対
してN,N−ジアルキルホルムアミドが化学量論量と同
等もしくはそれ以上である。反応は無溶媒中でも進行す
るが、通常は溶媒中で行われ、溶媒としてはベンゼン、
トルエン、ヘキサン、ヘプタンなどの炭化水素溶媒、
1,2−ジクロロエタンなどのハロゲン化炭化水素溶
媒、N,N−ジアルキルアセタミドやアセトニトリル、
ベンゾニトリルなどの非プロトン性極性溶媒など反応に
不活性な溶媒が挙げられる。しかし、N,N−ジアルキ
ルホルムアミドを溶媒を兼ねて過剰量用いて反応させる
ことが最も好ましい。反応温度は通常20℃以上、10
0℃以下好ましくは80℃以下である。
【0009】イミニウムイオンをゼオライトに担持させ
る方法としては、上記方法により得たホルムイミニウム
塩を含む反応液にゼオライトを加え、上記と同様の温度
で攪拌しながら、イオン交換によりイミニウムイオンを
ゼオライトに担持させてもよいし、ゼオライトの共存下
にアルキル化剤とN,N−ジアルキルホルムアミドを反
応させてイミニウムイオンを生成せしめると同時にゼオ
ライトに直接担持させてもよい。また、エピクロロヒド
リンなどのエポキシ化合物とN,N−ジアルキルホルム
アミドを直接ゼオライトに接触させ、イミニウムイオン
を生成せしめると同時にゼオライトに担持させてもよ
い。前者の方法によりイミニウムイオンをゼオライトに
担持させた場合には、通常、その処理マスを減圧下に濃
縮して未反応原料等を除去することにより、イミニウム
イオン担持ゼオライト触媒として使用され、後者の方法
による場合にはN,N−ジアルキルホルムアミドでイミ
ニウムイオン担持ゼオライトを洗浄して過剰のエピクロ
ロヒドリンを除去してイミニウムイオン担持ゼオライト
触媒とされ、この方法による場合には固定床液相流通反
応における固定触媒相として有利に使用される。
【0010】イミニウムイオンを担持するための担体と
して用いられるゼオライトは特に制限されないが、フォ
ージャサイト型、モルデナイト型などの比較的大きな細
孔径を有するゼオライトが好ましく、フォージャサイト
型ゼオライトとしては特にY型ゼオライトが好ましい。
ゼオライトのカチオン種はH+ 型、アルカリカチオン
(Na+ )型あるいは遷移金属カチオン型などのいずれ
も用いることができる。これらの内、イミニウムイオン
をイオン交換法で担持する場合にはアルカリカチオン
(Na+ )型を用いるのが好ましく、エポキシ化合物と
N,N−ジアルキルホルムアミドを直接ゼオライトに接
触させてイミニウムイオンを生成、担持させる方法の場
合は酸性を示すH+ 型あるいは遷移金属カチオン型を用
いるのが好ましい。遷移金属カチオン型としては特にラ
ンタノイドカチオン(La3+,Ce3+など)型が好まし
く使用される。
【0011】このようなイミニウムイオンを担持したゼ
オライト触媒を用いてオキシムを転位させてアミドを製
造する方法としては、かかるイミニウムイオン担持ゼオ
ライト触媒を反応溶媒中に分散させたスラリー状として
原料オキシムと接触反応させるか、あるいは反応塔中に
充填して固定床とし、これに原料オキシム溶液を流通さ
せて反応させる方法など、通常の固体触媒を用いる一般
的な方法が適用され、特に限定されない。かかる反応に
おける反応溶媒としては、通常はイミニウムイオン源で
あるN,N−ジアルキルホルムアミドがそのまま溶媒と
して用いられるが、ベンゼン、トルエン、ヘキサン、ヘ
プタンなどの炭化水素溶媒、1,2−ジクロロエタンな
どのハロゲン化炭化水素溶媒、N,N−ジアルキルアセ
タミドやアセトニトリル、ベンゾニトリルなどの非プロ
トン性極性溶媒など反応に不活性な溶媒を用いてもよ
く、もちろん、必要に応じてこれらを混合して使用して
もよい。反応温度は通常20〜150℃、好ましくは4
0〜130℃である。
【0012】尚、この方法において、水分はオキシムの
転位反応を阻害するため、原材料中には水分が含まれな
いようにすることが好ましいが、脱水剤の併用は触媒活
性の向上に有効であり、脱水剤の共存下ににオキシムを
ゼオライト触媒と接触させることによりアミドを得るこ
とができる。かかる脱水剤としてはホウ酸トリフェニル
が特に好ましく使用される。
【0013】このような方法により、オキシムが容易に
アミドに転位されるが、この反応における原料オキシム
は何ら制限されることなくアルドキシムであってもケト
キシムであってもよく、たとえばアセトアルドキシム、
アセトンオキシム、2−ブタノンオキシム、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、シクロペンタノンオキシム、シクロヘキ
サノンオキシム、シクロドデカノンオキシムなどが挙げ
られる。
【0014】かかる本発明の方法によりオキシムの転位
反応を実施すれば、触媒が固体のため反応液からの分離
が極めて容易であり、しかも回収された触媒は繰り返し
使用することができる。また、生成アミドは触媒分離後
の反応液を晶析、蒸留、吸着分離などの通常の方法で処
理することにより容易に単離、精製することができる。
【0015】
【発明の効果】本発明の方法によれば、液相でオキシム
からアミドへの転位反応が容易に行われ、しかも触媒の
分離、回収も容易であり、かつ固定床連続流通反応も可
能となって、プロセスの効率が非常に向上するなどアミ
ドの工業的製造法として有利である。
【0016】
【実施例】以下、実施例により本発明をさらに詳細に説
明するが、本発明がこれによって限定されるものでない
ことはいうまでもない。
【0017】実施例1 内容積30mlの耐熱ガラス製フラスコにN,N−ジメ
チルホルムアミド1.5mlおよびジメチル硫酸0.2
5ミリモルを加え、60℃で1時間攪拌してホルムイミ
ニウム塩を生成せしめた。この反応液にNaYゼオライ
ト0.1g加え、同温度で24時間攪拌してイオン交換
を行なった後、これを減圧下に濃縮してホルムイミニウ
ムイオン担持触媒を得た。これにN,N−ジメチルホル
ムアミド1.5ml、シクロヘキサノンオキシム0.5
gおよびホウ酸トリフェニル0.1gを加え、60℃で
2時間攪拌して転位反応を行なった。その結果、シクロ
ヘキサノンオキシムの転化率34%でε−カプロラクタ
ムが得られた。
【0018】実施例2 内容積30mlの耐熱ガラス製フラスコにN,N−ジメ
チルホルムアミド1.5mlおよびジメチル硫酸0.2
5ミリモルを加え、60℃で1時間攪拌してホルムイミ
ニウム塩を生成せしめた。この反応液にNaYゼオライ
ト0.1g加え、同温度で24時間攪拌してイオン交換
を行なった後、これを減圧下に濃縮した。これにN,N
−ジメチルホルムアミド1.5mlを添加し、円心分離
により上澄み液を除いてホルムイミニウムイオン担持ゼ
オライト触媒を得た。これにN,N−ジメチルホルムア
ミド1.5ml、シクロヘキサノンオキシム0.5gお
よびホウ酸トリフェニル0.1gを加え、60℃で2時
間攪拌して転位反応を行なった。その結果、シクロヘキ
サノンオキシムの転化率17%でε−カプロラクタムが
得られた。
【0019】実施例3 内容積30mlの耐熱ガラス製フラスコにN,N−ジメ
チルホルムアミド3ml、エピクロロヒドリン0.1m
lおよびLaYゼオライト0.2gを加え、50℃で1
時間攪拌してホルムイミニウムイオン担持ゼオライト触
媒を含む溶液を調製した。これにシクロヘキサノンオキ
シム0.5gおよびホウ酸トリフェニル0.1gを加
え、50℃で2時間攪拌して転位反応を行なった。その
結果、シクロヘキサノンオキシムの転化率14%でε−
カプロラクタムが得られた。また、触媒のターンオーバ
ー数は17であった。
【0020】実施例4〜7 実施例3における触媒調製条件を表1に示す条件に変更
する以外は実施例3に準じてシクロヘキサノンオキシム
の転位反応を行なった。得られた結果を表1に示す。
【0021】
【0022】実施例8 分枝管を有する耐熱ガラス製反応管の途中までガラスビ
ーズを詰め、その上にグラスウールを均一に敷き、その
上にLaYゼオライト0.6gを載せた後さらにその上
にガラスビーズを反応管の枝分かれした部分まで詰め
た。この反応管を電気炉にセットし、窒素気流中(60
0ml/h)、300℃で3時間、前処理焼成を行なっ
た。その後、60℃まで温度を下げ、マイクロフィーダ
ーにてエピクロロヒドリン0.15mlとN,N−ジメ
チルホルムアミド3mlの混合液を1.7ml/hの速
度で反応管に供給し、1時間保持した。その後、N,N
−ジメチルホルムアミドのみを1時間流通させて過剰の
エピクロロヒドリンを除去した。その後、反応管を10
0℃まで昇温し、シクロヘキサノンオキシム0.5g、
N,N−ジメチルホルムアミド15mlおよびホウ酸ト
リフェニル0.1gからなる反応原料液を1.7ml/
hの速度で反応管に供給した。原料液の供給開始から所
定時間毎に反応液をサンプリングし、シクロヘキサノン
オキシム転化率をガスクロマトグラフィーにて分析した
ところ、表2に示す結果を得た。
【0023】
【0024】実施例9 ホウ酸トリフェニル0.1gを使用しない以外は実施例
8と同様にして反応を行ない、同様に原料液の供給開始
から所定時間毎に反応液をサンプリングしてシクロヘキ
サノンオキシム転化率をガスクロマトグラフィーにて分
析したところ、表3に示す結果を得た。
【0025】

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】イミニウムイオンを担持したゼオライト触
    媒にオキシムを液相で接触させることを特徴とするアミ
    ドの製造方法。
  2. 【請求項2】イミニウムイオンを、アルキル化剤とN,
    N−ジアルキルホルムアミドの反応により生成せしめる
    請求項1に記載のアミドの製造方法。
  3. 【請求項3】アルキル化剤がジアルキル硫酸、スルホン
    酸エステルまたはトリアルキルオキソニウム塩である請
    求項2に記載のアミドの製造方法。
  4. 【請求項4】イミニウムイオンを担持したゼオライト触
    媒が、アルキル化剤とN,N−ジアルキルホルムアミド
    の反応によりイミニウムイオンを生成せしめ、次いで、
    イオン交換によってゼオライト上に担持させたものであ
    る請求項1に記載のアミドの製造方法。
  5. 【請求項5】イミニウムイオンを担持したゼオライト触
    媒が、アルキル化剤とN,N−ジアルキルホルムアミド
    をゼオライトの存在下に反応させ、イミニウムイオンを
    生成せしめると同時にゼオライト上に担持させたもので
    ある請求項1に記載のアミドの製造方法。
  6. 【請求項6】アルキル化剤がジアルキル硫酸である請求
    項4または5に記載のアミドの製造方法。
  7. 【請求項7】イミニウムイオンを担持したゼオライト触
    媒が、エポキシ化合物とN,N−ジアルキルホルムアミ
    ドを酸性ゼオライトに接触させて得たゼオライト触媒で
    ある請求項1に記載のアミドの製造方法。
  8. 【請求項8】エポキシ化合物がエピクロロヒドリンであ
    る請求項7に記載のアミドの製造方法。
  9. 【請求項9】ゼオライトが、ランタノイドカチオンでイ
    オン交換されたY型ゼオライトである請求項1に記載の
    アミドの製造方法。
  10. 【請求項10】脱水剤の共存下に接触させる請求項1に
    記載のアミドの製造方法。
  11. 【請求項11】脱水剤がホウ酸トリフェニルである請求
    項10に記載のアミドの製造方法。
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