JPH10500941A - アミドカルボン酸の精製 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、アミドカルボン酸を含む反応混合物から液液抽出によりアミドカルボン酸を精製する四段プロセスに関する。第１工程は、アミドカルボン酸を含む反応混合物から不純物を蒸留して、蒸留残渣を形成することを含む。第２工程は、蒸留残渣を非極性炭化水素溶剤と混合し、混合物を蒸留残渣の凝固点より高温に保持することを含む。第３工程は、炭化水素溶剤及び蒸留残渣を、アミドカルボン酸を含む有機相と非極性炭化水素溶剤を含む有機相とに相分離させることを含む。第４工程は、アミドカルボン酸を含む有機相から非極性炭化水素溶剤を含む有機相を分離することを含む。

Description

【発明の詳細な説明】 アミドカルボン酸の精製 発明の分野 本発明は、アミドカルボン酸を含む反応混合物から、液液抽出によりアミドカ ルボン酸を精製する四段プロセスに関する。第１工程は、アミドカルボン酸を含 む反応混合物から不純物を蒸留して、蒸留残渣を形成することを含む。第２工程 は、蒸留残渣を非極性炭化水素溶剤と混合し、混合物を蒸留残渣の凝固点より高 温に保持することを含む。第３工程は、炭化水素溶剤及び蒸留残渣を、アミドカ ルボン酸を含む有機相と非極性炭化水素溶剤を含む有機相とに相分離させること を含む。第４工程は、アミドカルボン酸を含む有機相から非極性炭化水素溶剤を 含む有機相を分離することを含む。 発明の背景 アミドカルボン酸は、商業的に使用される多くの化学薬品を製造するための工 業用化学中間体である。例えば、アミドカルボン酸は、洗剤用の漂白活性化剤を 製造するのに使用される。アミドカルボン酸は一般に、ラクタムまたはアミノ酸 をカルボン酸と反応させることによって製造される。 米国特許第2,453,234 号は、ラクタムモル当たり少なくとも10モルの水によっ てラクタムを加水分解してアミノカルボン酸を生成せしめることにより、アミノ カルボン酸を製造する方法を開示している。英国特許第648,889 号は、ラクタム モル当たり20モルより多量の水の存在下において脂肪族または脂環式ラクタムを 加熱することによりアミノカルボン酸を製造する方法を開示している。米国特許 第2,956,068 号は、触媒量の水の存在下においてラクタムと遊離カルボン酸とを 反応させることにより、アミドカルボン酸を製造する方法を開示している。反応 生成物は、固体結晶塊として得られ、それは引き続いて水中に懸濁し、そして中 和する。 前記方法によって製造されるアミドカルボン酸は、結晶化または溶剤抽出によ って精製される。溶剤抽出においては、固体アミドカルボン酸が有機溶剤に懸濁 され、濾過され、そして洗浄される。スラリー／洗浄操作は繰り返される。これ らの精製方法の欠点は、アミドカルボン酸生成物の収率が低いことである。 これに対して、本発明者らは意外にも、アミドカルボン酸を高収率で生成する 、アミドカルボン酸を精製するための液液抽出法を見出した。 発明の要約 従って、本発明の第一の目的は、アミドカルボン酸を含む反応混合物からアミ ドカルボン酸を精製する方法を提供することにある。 従って、本発明の別の目的は、精製アミドカルボン酸を高収率で生成する、ア ミドカルボン酸を精製するための液液抽出法を提供することにある。 これらの及び他の目的は、アミドカルボン酸を含む反応混合物から、液液抽出 によりアミドカルボン酸を精製する方法であって、 （Ａ）減圧下においてアミドカルボン酸を含む反応混合物から不純物を蒸留し て、蒸留残渣を生成せしめ； （Ｂ）工程（Ａ）からの蒸留残渣を炭素数５〜30の非極性炭化水素溶剤と混合 し（前記非極性炭化水素溶剤の量は蒸留残渣の重量の0.1〜10倍であり、前記非 極性炭化水素溶剤と蒸留残渣との混合物を蒸留残渣の凝固点より高温に保持する ）； （Ｃ）炭化水素溶剤及び蒸留残渣を、アミドカルボン酸を含む有機相と非極性 炭化水素溶剤を含む有機相とに相分離させ；そして （Ｄ）アミドカルボン酸を含む有機相から非極性炭化水素溶剤を含む有機相を デカントする 工程を含んでなる方法によって達成される。 発明の説明 一般に水、ラクタム、アミノ酸、カルボン酸またはエステル及びアミドカルボ ン酸を含む反応混合物から液液抽出によってアミドカルボン酸を精製するための 、本発明の方法は、４つの工程を含む。第１工程は、不純物ならびにラクタム及 びカルボン酸のような未反応出発原料を減圧下において反応混合物から蒸留して 、蒸留残渣を形成することを含む。 蒸留は一般に、減圧下で温度80℃〜250 ℃、好ましくは120 ℃〜220 ℃の温度 において行う。しかしながら、重要な留意点は、この範囲内でも比較的高い温度 では、アミドカルボン酸生成物が重合してオリゴマーを形成するか、環化してラ クタムを生成する可能性があることである。従って、比較的高い温度を使用する 場合には、蒸留時間を制限するように注意しなければならない。蒸留時間は非常 に短くてもよく、例えば、５分未満のフラッシュ蒸留とすることもできる。３mm Hgより低い減圧で前記温度範囲内の比較的低い温度を使用することが好ましい。 例えば、減圧が３mmHg未満である場合には、オクタン酸及びデカン酸は120 ℃の 温度において除去できる。 第２工程、工程（Ｂ）は、工程（Ａ）からの蒸留残渣に非極性炭化水素溶剤を 添加し、そして攪拌して、非極性炭化水素溶剤と蒸留残渣とを混合することを含 む。非極性炭化水素溶剤と蒸留残渣との混合物は、蒸留残渣の凝固点より高い温 度に保持しなければならな い。すなわち、蒸留残渣は液状でなければならず、下記工程（Ｃ）における相分 離を妨害する固体粒子を含んではならない。蒸留残渣の凝固点は、残渣中に存在 するカルボン酸の量に依存する。一般に、蒸留残渣の凝固点は約50〜80℃である 。蒸留残渣の凝固点より高い温度は、蒸留残渣への添加前に非極性炭化水素溶剤 を凝固点より高温に加熱し、且つ／または蒸留残渣を凝固点より高温に保持する ことによって達成する。 非極性炭化水素溶剤は、これにアミドカルボン酸がほとんど不溶であるならば 、環状もしくは非環状脂肪族炭化水素溶剤または芳香族炭化水素溶剤とすること ができる。用語「ほとんど不溶」とは、アミドカルボン酸が非極性炭化水素溶剤 中において限られた溶解度を有するか不溶であることを意味する。非極性炭化水 素溶剤は炭素数が５〜30、好ましくは５〜20、最も好ましくは６〜10である。非 極性炭化水素溶剤の例としては、ヘプタン、ヘキサン、オクタン、ドデカン、シ クロヘキサン、シクロオクタン、ベンゼン、トルエン、キシレン及びクメンが挙 げられる。 非極性炭化水素溶剤の選択は、アミドカルボン酸を含む反応混合物から除去さ れる、カルボン酸のような不純物に左右される。本発明方法の実施に勧められる が、必要ではないことであるが、炭素数６〜10の短鎖カルボン酸を使用する場合 には、炭素数５〜15の短鎖非極性炭化水素溶剤が好ましい。同様に、炭素数11〜 26の長鎖カルボン酸を使用する場合には、比較的長鎖の非極性炭化水素溶剤が好 ましい。 非極性炭化水素溶剤は、蒸留残渣の重量の0.1〜10倍、好ましくは１〜５倍の 量で存在する。最も好ましくは、非極性炭化水素溶剤は、蒸留残渣の重量の１〜 ２倍の量で存在する。非極性炭化水素溶剤の量が充分でないと、相分離が不十分 である。非極性炭化水素溶 剤の量に決定的な上限はないが、蒸留残渣の重量の10倍を超える量を使用すると 、アミドカルボン酸を含む蒸留残渣相をそれよりはるかに多量の非極性炭化水素 溶剤相から分離することがますます困難になる状況が作られ、純粋な形態で目的 生成物を回収するという見地からみて、方法に無駄に費用がかかる。 第３工程、工程（Ｃ）は攪拌を止め、炭化水素溶剤と蒸留残渣とを相分離させ ることを含む。アミドカルボン酸を含む有機相は、非極性炭化水素溶剤を含む有 機相から分離する。２つの有機相は不混和性でなければならず、さもなければ分 離は起こらない。 第４工程、工程（Ｄ）は、非極性炭化水素溶剤を含む有機相を、アミドカルボ ン酸生成物を含む有機相から分離することを含む。分離は、デカンテーションの ような公知の方法によって行う。工程（Ｂ）、（Ｃ）及び（Ｄ）は繰り返すこと ができ、アミドカルボン酸を含む有機層を蒸留残渣に代え、さらにアミドカルボ ン酸を精製する。一般には、５回の抽出操作によって90％より高い収率でアミド カルボン酸生成物が得られるであろう。工程（Ｂ）、（Ｃ）及び（Ｄ）は、所望 の純度のアミドカルボン酸か得られるまで繰り返すことができる。 液液抽出によってアミドカルボン酸を精製する本発明の方法は、回分法として 段階的にまたは連続法として実施できる。 以下、実施例によって本発明を更に説明するが、本発明の範囲をこれらの実施 例に限定するものでないことは言うまでもない。 例１ 蒸留後の粗製溶融６−（Ｎ−デカミド）カプロン酸反応混合物、89ｇを等重量 のヘプタンと合した。得られた混合物を２分間、還流するまで（約98℃）まで加 熱した。攪拌を止めると、アミドカルボ ン酸を含む有機相とヘプタンを含む有機相とが相分離した。相はデカンテーショ ンによって分離した。アミドカルボン酸生成物を含む有機相を、等重量のヘプタ ンでさらに４回抽出した。 ヘプタン抽出物を含む各有機相を、回転蒸発器上で蒸発乾固した。アミドカル ボン酸生成物を含む有機相に関する分析データを表Ｉに要約する。重要な留意点 は、表Ｉの最後の欄「減圧乾燥」は、５回目の抽出を行ったサンプルを減圧乾燥 したものを指すことである。５回のヘプタン抽出後の蒸留残渣89.0ｇからアミド カプロン酸81.4ｇを回収した。収率は91％である。 ヘプタンを含む有機相に関する分析データを表IIに要約する。抽出物から得ら れた総残渣5.3ｇは、最初の装入材料に基づき収率6.0％に相当した。蒸留残渣89 .0ｇからアミドカプロン酸81.4ｇ及び残渣5.3ｇを回収した。従って、５回のヘ プタン抽出と溶剤の蒸発後に得られたのは、蒸留残渣の97.4％であった。 表Ｉの結果から、反応混合物からの液液抽出による、本発明のアミドカルボン 酸精製方法により、粗製蒸留物に比較して含まれる不 純物が低レベルであるアミドカプロン酸生成物が得られることが明白である。さ らに、表Ｉは、アシルカプロラクタム及びデカン酸のような不純物の量が各抽出 工程によって減少したことを示している。 表IIは、各抽出工程によって除去された不純物を記載している。 前記の詳細な説明に鑑みて、当業者は多くの変形を考えつくであろう。このよ うな自明の修正は全て、添付した請求の範囲の所期の全範囲内に含まれる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ， ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ)， ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，Ｃ Ｈ，ＣＮ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ ，ＧＥ，ＨＵ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ， ＫＺ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，Ｍ Ｎ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＴ， ＵＡ，ＵＺ，ＶＮ (72)発明者 シェルトン，マーク ロバート アメリカ合衆国，テネシー 37663，キン グスポート，ヒドゥン バレー ロード 906

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．（Ａ）真空下、80℃〜250 ℃の温度において減圧下のアミドカルボン酸を 含む反応混合物から不純物を蒸留して、蒸留残渣を形成し； （Ｂ）工程（Ａ）からの蒸留残渣を、蒸留残渣の重量の0.1〜10倍量の、炭素 数５〜30の非極性炭化水素溶剤と混合し、かつ炭化水素溶剤と蒸留残渣との混合 物を蒸留残渣の凝固点より高温に保持し； （Ｃ）炭化水素溶剤と蒸留残渣を、アミドカルボン酸を含む有機相と非極性炭 化水素溶剤を含む有機相とに相分離させ；そして （Ｄ）アミドカルボン酸を含む有機相から非極性炭化水素溶剤を含む有機相を 分離する 工程を含んでなる、アミドカルボン酸を含む反応混合物から液液抽出によりアミ ドカルボン酸を精製する方法。 ２．（Ａ）真空下、120 ℃〜220 ℃の温度において減圧下のアミドカルボン酸 を含む反応混合物から不純物を蒸留して、蒸留残渣を形成し； （Ｂ）工程（Ａ）からの蒸留残渣を炭素数５〜30の非極性炭化水素溶剤と混合 し（非極性炭化水素溶剤の量は蒸留残渣の重量の１〜５倍であり、炭化水素溶剤 と蒸留残渣との混合物は蒸留残渣の凝固点より高温に保持する）； （Ｃ）炭化水素溶剤と蒸留残渣を、アミドカルボン酸を含む有機相と非極性炭 化水素溶剤を含む有機相とに相分離させ； （Ｄ）アミドカルボン酸を含む有機相から非極性炭化水素溶剤を含む有機相を デカントし；そして （Ｅ）工程（Ｂ）、（Ｃ）及び（Ｄ）を、蒸留残渣をアミドカル ボン酸を含む有機相に置き換えて繰り返す 工程を含んでなる、アミドカルボン酸を含む反応混合物から液液抽出によりアミ ドカルボン酸を精製する方法。 ３．前記非極性炭化水素溶剤が、環状非極性炭化水素溶剤、非環状非極性炭化 水素溶剤、芳香族非極性炭化水素溶剤及びそれらの組み合わせからなる群から選 ばれる請求の範囲第１項に記載の方法。 ４．前記非極性炭化水素溶剤が、ヘプタン、ヘキサン、オクタン、ドデカン、 シクロヘキサン、シクロオクタン、ベンゼン、トルエン、キシレン及びクメンか らなる群から選ばれる請求の範囲第３項に記載の方法。 ５．前記非極性炭化水素溶剤の炭素数が５〜20である請求の範囲第１項に記載 の方法。 ６．前記非極性炭化水素溶剤の炭素数か６〜10である請求の範囲第５項に記載 の方法。 ７．前記非極性炭化水素溶剤が蒸留残渣の重量の１〜２倍の量で存在する請求 の範囲第２項に記載の方法。