JPS6020375B2 - Lactam manufacturing method - Google Patents

Lactam manufacturing method

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JPS6020375B2
JPS6020375B2 JP7185274A JP7185274A JPS6020375B2 JP S6020375 B2 JPS6020375 B2 JP S6020375B2 JP 7185274 A JP7185274 A JP 7185274A JP 7185274 A JP7185274 A JP 7185274A JP S6020375 B2 JPS6020375 B2 JP S6020375B2
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JP
Japan
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acetone
ditetrafluoroborate
oxime
lactam
acetic acid
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JP7185274A
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潤二 竹内
文夫 岩田
賢二 久保
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Ube Corp
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Ube Industries Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 この本明はシクロアルカノンオキシムをべツクマン転位
してラクタムを製造する方法に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a method for producing lactams by Beckmann rearrangement of cycloalkanone oximes.

シクロアルカノンオキシムをべックマン転位させてラク
タムを製造する方法として、従来からシクロアルカノン
オキシムを濃硫酸、発煙硫酸、ポリ燐酸などの鉱酸とと
もに加熱する方法が公知である。
As a method for producing a lactam by subjecting a cycloalkanone oxime to Beckmann rearrangement, a method of heating a cycloalkanone oxime with a mineral acid such as concentrated sulfuric acid, oleum, or polyphosphoric acid has been conventionally known.

しかしながら、このような鉱酸を使用する場合、ベック
マン転位反応生成物からラクタムを回収する際に、アル
カリで中和する必要があり、多量の副生塩が生成し、ま
た、このような鉱酸を回収する際に、ベックマン転位反
応生成物を水で充分に稀釈してその中に含まれるラクタ
ムを抽出、分離取得し、柚残液を脱水濃縮する方法があ
るが、ラクタムの回収率が充分ではなく、かつ多大の熱
エネルギーを必要とするなどの欠点がある。そこで、こ
の発明者らは、このような創生塩を生成することなく、
しかも転位剤を簡単な操作で回収して、これを転位反応
に循環使用する方法について鋭意研究した結果、この発
明に到達した。
However, when such mineral acids are used, it is necessary to neutralize them with an alkali when recovering the lactam from the Beckmann rearrangement reaction product, and a large amount of by-product salts are generated. There is a method of sufficiently diluting the Beckmann rearrangement reaction product with water, extracting and separating the lactam contained therein, and then dehydrating and concentrating the citrus residue, but this method does not yield a sufficient lactam recovery rate. However, there are drawbacks such as the fact that it requires a large amount of thermal energy. Therefore, without producing such a creation salt, the inventors
Moreover, as a result of intensive research into a method for recovering the rearrangement agent through simple operations and recycling it for use in the rearrangement reaction, the present invention was achieved.

すなわち、この発明は、シクロアルカノンオキシムをバ
リウムジテトラフルオロボレートまたはチンクジテトラ
フルオロボレートにより、アセトンー酢酸混合溶媒中で
べツクマン転位させることを特徴とするラクタムの製法
に関するものである。この発明の反応は次の反応式に示
されるように進行する。
That is, the present invention relates to a method for producing a lactam, which is characterized by subjecting a cycloalkanone oxime to Beckman rearrangement using barium ditetrafluoroborate or tincture ditetrafluoroborate in an acetone-acetic acid mixed solvent. The reaction of this invention proceeds as shown in the following reaction formula.

(ただし、式中のMは舷またはZnを表わし、nは3〜
11の整数を表わす)すなわち、シクロアルカノンオキ
シムとバリウムジテトラフルオロボレートまたはチンク
ジテトラフルオロポレートとを反応させると、一旦、シ
クロアルカノンオキシム・:フッ化ホウ素鍵体とバリウ
ムモノフルフルオロボレートまたはチンクモノフルオロ
ボレートとが生成し、シクロアルカノンオキシム・ニフ
ツ化ホウ素鍔体はべツクマン転位によってラクタム・ニ
フッ化ホウ素鍵体に変換され、ラクタム・ニフッ化ホウ
素鍔体とバリウムモノフルオロボレートまたはチンクモ
ノフルオロポレートとが反応してラクタムとバリウムジ
テトラフルオロボレートまたはチンクジテトラフルオロ
ボレートとが生成する。
(However, M in the formula represents the gunwale or Zn, and n is 3 to
(representing an integer of 11) That is, once a cycloalkanone oxime and barium ditetrafluoroborate or tincture ditetrafluoroporate are reacted, the cycloalkanone oxime: boron fluoride key body and barium monofluoroborate or The cycloalkanone oxime/boron difluoride is converted into a lactam/boron difluoride key by Betzkmann rearrangement, and the lactam/boron difluoride and barium monofluoroborate or tinc monofluoride are formed. The lactam reacts with the fluoroporate to produce barium ditetrafluoroborate or tincture ditetrafluoroborate.

従って、ラクタムが遊離されるとともに、バリウムジテ
トラフルオロボレートまたはチンクジテトラフルオロボ
レートは回収され、ベックマン転位反応へ循還使用され
る。この発明の方法で使用するシク。
Thus, the lactam is liberated and the barium ditetrafluoroborate or tincture ditetrafluoroborate is recovered and recycled to the Beckmann rearrangement reaction. Siku used in the method of this invention.

アルカノンオキシムは次の一般式、(ただし、式中のn
は前記と同じ) で表わされ「その例として、シクロブタノンオキシム、
シクロベンタノンオキシム、シクロヘキサノンオキシム
、シクロヘフ。
The alkanone oxime has the following general formula, (where n in the formula
is the same as above) and is expressed as "For example, cyclobutanone oxime,
Cyclobentanone oxime, cyclohexanone oxime, cyclohef.

タノンオキシム、シクロオクタノンオキシム、シクロノ
ナノンオキシム、シクロデカノンオキシム、シクロウン
デカノンオキシム、シクロドデカノンオキシムなどがあ
げられる。また、この発明の方法で使用する転位剤は次
の一般式で表わされるバリウムジテトラフルオロボレー
ト、チンクジテトラフルオロボレートである。
Examples include tanone oxime, cyclooctanone oxime, cyclononanone oxime, cyclodecanone oxime, cycloundecanone oxime, and cyclododecanone oxime. Further, the rearrangement agent used in the method of the present invention is barium ditetrafluoroborate or tinku ditetrafluoroborate represented by the following general formula.

M(BF4)2 (ただし、式中のMは前記と同じ) これらの転位剤は高純度のものが要求されるので、例え
ば、バリウムジテトラフルオロボレートの調整法として
は無水フッ化バリウムに過剰のエーテル・:フツ化ホウ
素鍵体または酢酸・三フツ化ホウ素銭体を反応させるの
が適当であり、またチンクジテトラフルオロポレートの
調整法としては無水フツ化亜鉛に過剰のラクタム・ニフ
ツ化ホウ素鍵体を反応せるのが適当である。
M(BF4)2 (However, M in the formula is the same as above) These rearrangement agents are required to have high purity, so for example, as a method for preparing barium ditetrafluoroborate, anhydrous barium fluoride is added in excess. It is appropriate to react with an ether of boron fluoride or acetic acid and boron trifluoride, and a method for preparing tintetrafluoroporate is to react anhydrous zinc fluoride with an excess of lactam or boron trifluoride. It is appropriate to make the key body react.

シクロアルカノンオキシムに対する転位剤の使用割合は
、シクロアルカノンオキシム1モルに対して転位剤を過
剰量の2〜10モル使用するのが適当であり、特に3〜
5モルが好ましい。
As for the ratio of the rearrangement agent to the cycloalkanone oxime, it is appropriate to use an excess amount of 2 to 10 moles, particularly 3 to 10 moles, of the rearrangement agent to 1 mole of the cycloalkanone oxime.
5 mol is preferred.

この範囲以下ではラクタムの選択率が低下し、この範囲
以上では転位剤を溶解させるのに多量の混合溶媒が必要
となるので好ましくない。この反応はアセトン−酢酸混
合溶媒中で行なわれ、アセトンと酢酸との好ましい混合
割合は、アセトン10〜60モル%に対して酢酸40〜
90モル%の範囲である。
Below this range, the lactam selectivity decreases, and above this range, a large amount of mixed solvent is required to dissolve the rearrangement agent, which is not preferable. This reaction is carried out in an acetone-acetic acid mixed solvent, and the preferred mixing ratio of acetone and acetic acid is 40-60 mol% acetone and 40-60 mol% acetic acid.
It is in the range of 90 mol%.

反応温度は120〜160ooが適当であり、特に13
0〜150qoが好ましい。反応温度がこの範囲より低
いとラクタムの選択率が低下し、この範囲より高いと混
合溶媒が分解するので好ましくない。また反応圧力は混
合溶媒を加熱する際に発生する圧力で充分であるが、さ
らに加圧してもよい。この発明の方法を実施することに
よって、シクロアルカノンオキシムのほぼ全量が反応す
るので高収率でラクタムを製造することができるが、少
量のシクロアルカノンが創生する。
The reaction temperature is suitably 120 to 160 oo, especially 13
0 to 150 qo is preferable. If the reaction temperature is lower than this range, the lactam selectivity will decrease, and if it is higher than this range, the mixed solvent will decompose, which is not preferable. Further, the pressure generated when heating the mixed solvent is sufficient as the reaction pressure, but further pressure may be applied. By carrying out the method of this invention, almost all of the cycloalkanone oxime is reacted, so lactam can be produced in high yield, but a small amount of cycloalkanone is created.

従って、反応生成液中にはラクタム、シクロアルカノン
、混合溶媒および転位剤が含まれており、このような反
応生成物からラクタムを取得し、転位剤を回収するには
通常の操作によって直接蒸留してもよいが、さらに有利
には次のような操作によって行なわれる。
Therefore, the reaction product liquid contains lactam, cycloalkanone, mixed solvent, and rearrangement agent, and in order to obtain the lactam from such reaction product and recover the rearrangement agent, direct distillation is required by normal operations. However, it is more advantageous to carry out the following operation.

すなわち、反応生成液を常圧蒸留して、まずアセトンの
み、またはアセトンと酢酸の一部を留去した後、これに
ク。
That is, the reaction product liquid is distilled at normal pressure to first remove only acetone or a portion of acetone and acetic acid, and then the liquid is poured into the solution.

ロホルム、四塩化炭素などの塩素化炭化水素、またはベ
ンゼン、トルェン、キシレンなどの芳香族炭化水素を加
えて、反応生成液中に含まれている転位剤の溶解度を低
下させて、転位剤を沈殿として析出させ、これを減圧炉
過してほぼ定量的に転位剤を結晶として回収し、一方の
炉液を減圧蒸留して先に加えた前記塩素化炭化水素また
は芳香族炭化水素、酢酸、シクロアルカノンを留去した
後、ラクタムを残留物として取得する操作である。この
発明の方法によって得られるラクタムは次の一般式、(
ただし、式中のnは前記と同じ) で表わされる原料のシクロアルカノンオキシムに対応す
るラクタムである。
By adding chlorinated hydrocarbons such as roform and carbon tetrachloride, or aromatic hydrocarbons such as benzene, toluene, and xylene, the solubility of the rearrangement agent contained in the reaction product liquid is reduced and the rearrangement agent is precipitated. This is passed through a vacuum furnace to almost quantitatively recover the rearrangement agent as crystals, and one of the furnace liquids is distilled under reduced pressure to remove the previously added chlorinated hydrocarbons or aromatic hydrocarbons, acetic acid, and cyclohydrocarbons. This is an operation in which the lactam is obtained as a residue after distilling off the alkanone. The lactam obtained by the method of this invention has the following general formula: (
However, n in the formula is the same as above) It is a lactam corresponding to the raw material cycloalkanone oxime.

この発明の方法を実施することによって、シクロアルカ
ノンオキシムから創生塩を生成することなくラクタムを
製造することができるとともに、その際に用いられた転
位剤をそのままの形態でほぼ定量的に回収し、ベックマ
ン転位反応に循環使用することができる。
By carrying out the method of this invention, it is possible to produce lactams from cycloalkanone oximes without generating salts, and at the same time, the rearrangement agent used in the process can be recovered almost quantitatively in its original form. and can be recycled for Beckmann rearrangement reaction.

なお蒸留回収されたアセトンおよび酢酸も混合溶媒とし
て循環使用することができる。次に、この発明の実施例
および比較例を示す。
Note that acetone and acetic acid recovered by distillation can also be recycled and used as a mixed solvent. Next, examples and comparative examples of the present invention will be shown.

実施例 1バリウムジテトラフルオロボレート50夕の
アセトン−酢酸混合溶媒(ァセトンモル分率40%)1
50の‘をオートクレープ中で13000に加熱してお
き、これにシクロヘキサノンオキシム4.0夕のアセト
ンー酢酸混合溶媒(アセトンモル分率40%)50肌を
135〜14ぞ○で7分間で圧入した。
Example 1 Barium ditetrafluoroborate 50% acetone-acetic acid mixed solvent (acetone mole fraction 40%) 1
50' was heated to 13,000 ℃ in an autoclave, and 50 ml of acetone-acetic acid mixed solvent (acetone molar fraction 40%) of 4.0 cyclohexanone oxime was press-fitted therein at 135 to 14 mm over 7 minutes.

反応終了後、反応生成液から主にアセトンを留去した後
、クロロホルム300のとを加え、バリウムジテトラフ
ルオロボレートを沈殿として析出させ、炉別した。この
結晶は49夕であり回収率98%であった。一方の炉液
を蒸留してクロロホルムおよび酢酸を蟹去し、シクロヘ
キサノン0.3夕を留出させ、残留物としてごーカプロ
ラクタム3.60夕を得た。この収率は90%であった
。実施例 2 バリウムジテトラフルオロボレート50夕のアセトンー
酢酸混合溶媒(アセトンモル分率28%)150の‘を
オートクレープ中で130ooに加熱しておき、これに
シクロヘキサノンオキシム4.0夕のアセトン−酢酸混
合溶媒(アセトンモル分率28%)50私を136〜1
45℃で7分間で圧入した。
After the reaction was completed, mainly acetone was distilled off from the reaction product liquid, and then 300 g of chloroform was added to precipitate barium ditetrafluoroborate, which was then separated by furnace. This crystal was 49 days old, and the recovery rate was 98%. One of the furnace liquids was distilled to remove chloroform and acetic acid, and 0.3 liters of cyclohexanone was distilled out, yielding 3.60 liters of caprolactam as a residue. The yield was 90%. Example 2 Barium ditetrafluoroborate 50 ml of acetone-acetic acid mixed solvent (acetone molar fraction 28%) 150 ml was heated to 130 ml in an autoclave, and cyclohexanone oxime 4.0 ml of acetone-acetic acid mixture was heated to 130 ml in an autoclave. Solvent (acetone mole fraction 28%) 50 I to 136 to 1
It was press-fitted at 45°C for 7 minutes.

反応終了後、反応生成液から主にアセトンを留去した後
、四塩化炭素300m‘を加え、バリウムジテトラフル
オロボレートを沈殿として析出させ、炉別した。この結
晶は49.5夕であり回収率は99%であった。一方の
炉液を蒸留して四塩化炭素および酢酸を蟹去し、残留物
としてご−カプロラクタム3.5夕を得た。この収率は
87.5%であった。実施例 3 実施例2で回収されたバリウムジテトラフルオロボレー
ト49.5夕のアセトン−酢酸混合溶媒(アセトンモル
分率30%)100私をオートクレープ中で130℃に
加熱しておき、これにシクロヘキサノンオキシム4.0
夕のアセトンー酢酸混合溶媒(アセトンモル分率30%
)50の‘を130〜150qoで7分間で圧入した。
After completion of the reaction, mainly acetone was distilled off from the reaction product liquid, and then 300 m' of carbon tetrachloride was added to precipitate barium ditetrafluoroborate, which was then separated in a furnace. This crystal was 49.5 days old, and the recovery rate was 99%. One of the furnace liquids was distilled to remove carbon tetrachloride and acetic acid, yielding 3.5 g of caprolactam as a residue. The yield was 87.5%. Example 3 Barium ditetrafluoroborate recovered in Example 2 was heated to 130°C in an autoclave, and cyclohexanone was added to it. oxime 4.0
Acetone-acetic acid mixed solvent (acetone molar fraction 30%)
) 50' was press-fitted in 7 minutes at 130 to 150 qo.

反応終了後、反応生成液から王にアセトンを留去した後
、キシレン300の‘を加え、バリウムジテトラフルオ
ロボレートを沈殿として析出させ、炉別した。この結晶
は49.0夕であり回収率は99%であった。一方の炉
液を減圧蒸留してご−カプロラクタム3.4夕を得た。
この収率は85%であった。実施例 4 バリウムジテトラフルオロボレート4.0夕のアセトン
ー酢酸混合溶媒150机をオートクレープ中で130o
oに加熱しておき、これにシクロヘキサノンオキシム1
.0夕とバリウムジテトラフルオロボレート10夕のア
セトンー酢酸混合溶媒50叫を13o〜150qoで7
分間で圧入した。
After the reaction was completed, acetone was distilled off from the reaction product solution, and 300% of xylene was added to precipitate barium ditetrafluoroborate, which was then separated by furnace. This crystal had an age of 49.0 mm and a recovery rate of 99%. One of the furnace liquids was distilled under reduced pressure to obtain 3.4 hours of caprolactam.
The yield was 85%. Example 4 Barium ditetrafluoroborate 4.0 ml of acetone-acetic acid mixed solvent 150 ml was heated in an autoclave at 130°C.
Heated to
.. 0 qo and barium ditetrafluoroborate 10 qo acetone-acetic acid mixed solvent 50 qo at 13 o ~ 150 qo 7
It was press-fitted in minutes.

このときの反応液のアセトンモル分率は26%であった
。反応終了後、実施例1と同様に後処理して、バリウム
ジテトラフルオロポレート13.8夕(回収率98.5
%)およびz−カプロラクタム0.85夕(収率85%
)を得た。実施例 5 チンクジテトラフルオロボレート39夕のアセトンー酢
酸混合溶媒(アセトンモル分率30%)150の上とシ
クロヘキサノンオキシム4.0夕のアセトン−酢酸混合
溶媒(ァセトンモル分率30%)とを実施例1と同様に
反応させた。
The acetone molar fraction of the reaction solution at this time was 26%. After the reaction was completed, post-treatment was carried out in the same manner as in Example 1 to obtain barium ditetrafluoroporate of 13.8 kg (recovery rate of 98.5
%) and z-caprolactam 0.85% (yield 85%)
) was obtained. Example 5 Example 1 Acetone-acetic acid mixed solvent (acetone mole fraction 30%) containing 39% of tincture ditetrafluoroborate and 150% of cyclohexanone oxime and 4.0% of cyclohexanone oxime were mixed in an acetone-acetic acid mixed solvent (acetone mole fraction 30%). reacted in the same way.

反応終了後、実施例1と同機に後処理して、チンクジテ
トラフルオロポレート38.6夕(回収率99%)およ
びご−カプロラクタム3.5夕(収率87.5%)を得
た。比較例 1バリウムジテトラフルオロボレート25
夕の酢酸溶媒100のZとシクロヘキサノンオキシム3
.0夕の酢酸溶媒50の‘とを実施例1と同様に反応さ
せた。
After the reaction was completed, the product was post-treated in the same manner as in Example 1 to obtain 38.6 units of tincture ditetrafluoroporate (99% recovery rate) and 3.5 units of caprolactam (yield 87.5%). Comparative Example 1 Barium ditetrafluoroborate 25
Evening acetic acid solvent 100 Z and cyclohexanone oxime 3
.. The reaction was carried out in the same manner as in Example 1 with 50% of acetic acid solvent.

反応終了後、反応生成液を蒸留してご−カプロラクタム
1.8夕(収率60%)を得た。比較例 2 バリウムジテトラフルオロポレート50夕のアセトン溶
媒150机とシクロヘキサノンオキシム4.0夕のアセ
トン溶媒50の‘とを実施例1と同様に反応させた。
After the reaction was completed, the reaction product liquid was distilled to obtain 1.8 g of caprolactam (yield: 60%). Comparative Example 2 50 parts of barium ditetrafluoroporate and 150 parts of acetone solvent were reacted in the same manner as in Example 1 with 4.0 parts of cyclohexanone oxime and 50 parts of acetone solvent.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 シクロアルカノンオキシムをバリウムジテトラフル
オロボレートまたはチンクジテトラフルオロボレートに
より、アセトン−酢酸混合溶媒中でベツクマン転位させ
ることを特徴とするラクタムの製法。
1. A method for producing a lactam, which comprises subjecting a cycloalkanone oxime to Beckman rearrangement using barium ditetrafluoroborate or tincture ditetrafluoroborate in an acetone-acetic acid mixed solvent.
JP7185274A 1974-06-25 1974-06-25 Lactam manufacturing method Expired JPS6020375B2 (en)

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