TW593228B - Production of alkyl 6-aminocaproate - Google Patents

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593228 A7 B7 五、發明説明（ 發明之n 本餐明係關於6-胺基己酸垸酯及/或己内酿胺的製備方 法。 發明之 商業上，己内醯胺係藉由利用環己烷作為起始物的方法 而製備。而後將己内醯胺聚合而產生尼龍·6。為了成本因 素希望以丁二稀（一個四碳起始物）而非目前使用於工業 製程中的六碳環己烷起始物來製造己内醯胺。 已知可將丁二烯與HCN反應而產生弘戊烯腈（3ρΝ，3_ pentenenitrile)。用來將3ρΝ轉變成己内醯胺的一個方法包 含將3PN轉變成己二腈（ADN，adiponitdle)。而後將AND部 分氫化至6-胺基己腈，而後藉由水解之後藉由環化反應， 轉變成己内醯胺。例如見美國專利6,〇69,246。部分氫化反 應產生顯著量之六亞甲基二胺（HMD，hexamethylened-iamine) 〇 用來將3PN轉變成己内醯胺的第二個方法包含由弘戊烯腈 的氫甲基化衍生的5_甲醯基戊腈的還原胺化反應。而後將 還原胺化反應產物經過水解反應及環化。美國專利 6, 048, 997揭示一方法其中將含有2-、3-、及4-戊烯腈與一 氧化碳及氫於含有至少一種VIII族金屬的催化劑存在下反 應，而產生含有3-、4-、及5-曱醯基戊腈的混合物。美國 專利5,986, 126教導5·甲醯基戊腈為不安定，及自有支鏈的 3 -及4-甲酿基戊猜分離5-甲酿基戊赌為不切實際，因為在 蒸餾中損失而產量減少。為了避免此問題，美國專利 -4 - 本紙張尺度適用中國國家樣準(CNS) A4規格(210X297公釐) 593228 A7 ____B7 ΐ、發明説明（2~" 5,986，126教導自有支鏈的異構物分離直鏈產物可能延後至 在甲醯基戊腈的還原胺化反應產生胺基腈（如6-胺基己猜） 及一胺之後。於此第一種方法中’產生顯著量之hmd。 說明於上面的兩種以3 P N為基礎的方法皆產生顯著量之 HMD。在用於工業上己内醯胺的操作中不一直希望有hmd 作為共同產物。因此，需要有一種方法將丁二烯轉變成己 内醯胺而不產生顯著量之HMD。本發明提供此方法。 發明之簡單概沭 本發明為以3PN為基礎用來製備6-胺基己酸烷酯的方法， 不產生顯著量之HMD。本發明藉由一方法實現此，包括： (a) 將3 -戊烯腈於含有VIII族金屬的氫甲基化催化劑存在 下與一氧化碳及氫反應，而產生含有3_、仁、及5-甲酿基 戊腈（F VN)的第一個反應產物； (b) 自第一個反應產物分離出主要由3-、4-、及5-甲醒基 戊腈組成的FVN混合物； (c) 將FVN混合物反應而產生包含有3-、4-、及5-氰基戊 酸烷酯的第二個反應產物，其係藉由： (i) 使FVN混合物與醇、含氧分子氣體、及含鈀催化劑接 觸一段充分時間以氧化FVN混合物而產生第二個反應產 物，或 (ii) 在含氧分子氣體存在下氧化FVN混合物一段充分時 間以氧化FVN混合物而產生含有3-、4-、及5-氰基戊酸之氧 化產物’再將氧化產物與醇反應而產生第二個反應產物； (d) 藉由蒸餾單離5-氰基戊酸烷酯，及 -5- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 593228 A7 一 B7 五、發明説明（3 ) (e)將5-氰基戊酸烷酯於氫化反應催化劑存在下與氫反應 而產生包含6-胺基己酸烷酯的第三個反應產物，其中烷基 含有與醇相同數目的碳原子。 發明之詳細說明 本發明係關於6-胺基己酸烷酯的製備方法。適合的烷基 為〇1至(：12直鏈或支鏈烷基。較佳的是烷基為甲基或乙基。 更佳的是，烷基為甲基。 3-戊烯腈之製備 3-戊烯腈（3PN)係於商業上製備作為己二腈生產中的中間 體。3PN的合成於本技藝中為已熟知。例如見美國專利 3,496, 215及5, 821，378，此等揭示以引用的方式併入本文 中。 3-戊烯腈之氫甲基化反應 3-戊烯腈的氫甲基化反應（即3-戊烯腈與一氧化碳及氫的 反應）產生含有3-、4-、及5-甲醯基戊腈（FVN)的反應產物 係於含有VIII族元素的催化劑存在下進行。氫甲基化反應溫 度可自室溫改變至約200 °C，較佳的是介於50及150 °C之 間。壓力較佳為0. 15及10 MPa之間，更佳的是〇. 2至5 MPa 〇 較佳的催化劑為铑化合物。適合的化合物之實例包括 Rh(CO)2(DPM)，[DPM=t-C4H9-COCHCO-t-C4H9] ; Rh(CO)2(acac)， [acac=乙酿丙酮];Rh203 ; Rh4(CO)12 ; Rh6(CO)16 ; [Rh(OAc)2]2, [OAc=醋酸根];及Rh (乙基己酸根）2。較佳的是，催化劑為 Rh(CO)2(acac)、Rh(CO)2(DPM)、或[Rh(OAc)2]2。 -6- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐） 593228

可將此等催化劑與含磷配位子如單芽基或雙芽基膦.、鱗 酸根、次膦酸根，或亞磷酸根化合物組合使用。此配位子 的實例包括亞填酸三芳基酯類，如亞磷酸三笨醋；三芳基 ^ 如二本基填’及雙（一方基鱗基）院類，如二苯基膦基 乙院。此外，可使用多芽基亞磷酸化合物作為配位子。此 等實例包括具有下列結構式的化合物：

0--X 其中R及R為相同或不同的單價芳基，X為η價有機架橋基 團，η為2及6之間的一整數。R1及R2可為經取代的。此配位 子係說明於，例如，美國專利5,7 10, 344，其揭示以引用的 方式併入本文中。 3-戊烯腈對催化劑的莫耳比通常為10〇 ·· 1至1〇〇〇〇 : i， 較佳為500 : 1至10, 000 : 1。配位子對铑的莫耳比通常為 〇· 5 : 1及 1〇 : 1之間。 用於氫甲基化反應的氫對一氧化碳的莫耳比通常為1〇〇 : 1至1 : 10的範圍内，較佳為4.0 : 1至〇.5 : 1的範圍内。惰性 氣體也可存在於氫及一氧化碳入料中。 了將氫甲基化反應於’谷劑存在下進行。適當的溶劑包括 惰性溶劑或由氫甲基化反應產物本身組成的溶劑。合適的 惰性溶劑包括^•族煙類、脂肪族烴類、腈類、峻類、醯胺 類及脲素衍生物、飽和烴類、及酮類。合適的惰性溶劑之 一些實例包括曱苯、環己烷、笨、二甲苯、丁exan〇1@ 本纸張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公袭) 裝 訂

593228 A7 _ _B7 五、發明説明（5 ) (2,2, 4-三甲基-1，3 -戊二醇單異丁酸酯）、二笨基醚、四氫 呋喃、環己酮、苯氰，N-甲基吡咯啶酮，及n，N·二甲基乙 基脲。 可將氫甲基化反應以連績或批次模式進行。可將反應於 許多反應器，如氣泡塔反應器、連續攪拌槽反應器、滴淋 填充塔式反應器、及液體溢流反應器中進行。可將未反應 的氫、一氧化碳、3 -戊烯腈、及任何溶劑回收並再循環利 用至氫甲基化反應器。 氫甲基化反應產物包含3-、4-、及5-甲醯基戊腈，以及 未轉變的2-、3-、及4-戊烯腈、催化劑、及高沸點者。藉 由利用對於熟悉本技藝者已知的熱和緩蒸發技術可將FVN 混合物與催化劑及高沸點者的分離完成。此技術包括使用 單一級閃急蒸發器，如旋轉膜蒸發器、降膜蒸發器、或塗 膜蒸發器。可將與FVN混合物分開的高沸點者及催化劑再 循環回到氫甲基化反應器。 為了避免催化劑及FVN混合物的分解，在閃急蒸發期間 的短接觸時間通常為較佳。接觸時間可於1秒及1小時之間 改變’較佳為1及5分鐘之間。將閃急蒸發在商業上可用的 操作條件下進行。溫度應於75至200 °C範圍内。較佳的範圍 為100至130°C。壓力可自13. 3至1 333帕變化，較佳為66 6至 666·5帕。 5-甲醯基戊腈之氧化酯化及廄 藉由5-甲醯基戊腈（5-FVN或5FVN)之氧化酯化反應可將 %氰基戊酸烧酯生成。於此方法中’將5 - FVN在含把催化 -8- 本紙張尺度適用中g國家標準(CNS)八4規格(21〇 X 297公爱) " '—" - 593228

劑存在下曝露於醇類及含氧氣體中。 將FVN此合物與含氧分子氣體接觸一段充分時間，以氧 化FVN混合物而產生含3_、4_、5_氰基錢㈣（混合的 ACV)。較佳的是，將氧化反應在空氣存在中於100至5000 Ρ々（〇·7至34·5百萬帕）壓力下進行。更佳的是，壓力為遍 至2000 psig (34至138百萬帕）。此反應條件產生高轉變比 率。可將反應以連續製程進行。 可將本發明的氧化酯化反應於約20°C至約120°C的溫度進 行。較佳的是，溫度為約40t至約8〇t的範圍内。因為氧 化酯化反應為放熱反應，於約5〇t操作商業反應器較佳作 為熱移除，相關成本變成經濟的考慮。較佳選擇能夠使用 一般、低成本冷卻水的溫度。 使用於氧化酯化反應的醇類可為任何不干擾隨後的反應 步驟的醇類。較佳的是，此醇為直鏈或支鏈的^至醇。 更佳的是，此醇為甲醇或乙醇。較佳可將反應在計量過量 之醇存在中進行。 適合氧化酯化反應的溶劑可由脂肪族烴類、芳族烴類、 醇類及醋類組成的族群中選出。其中特別重要的是醇類也 可作為氧化酯化反應的溶劑。醇對醛的比例為i : i至50 ·义 之範圍。 含把催化劑可為任何能夠催化5-甲醯基戊腈之氧化s旨化 反應的ίε催化劑。較佳的是此催化劑為一種非勻相以纪為 基礎的催化劑，如歐洲專利申請案199530中所說明者。適 合的催化劑實例包括Pd4TeZnPb、Pd4TeZnPbBi、π -9- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) Α4規格(210 X 297公釐)

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Pd4TeZn。 商業上實行氧化酯化反應方法的實際方法根據本發明可 為任何空氣氧化方法，如同於本技藝中一般已知者，包括 (藉由貫例’而非限制）具或不具攪拌的批次反應器、具塞 狀流或回混的連續反應器、逆向流反應器及其類似物。 藉由分顧可將5_氰基戊酸烷酯自反應混合物分離。可將 一級蒸發用來自氧化酯化反應產物的主體分離較低許多沸 點的醇（甲醇為較佳）。可將此分離於1. 3 X 10_3百萬帕至6. 5 ><1〇_2百萬帕的壓力下完成，較佳為65><1〇_3百萬帕至35 x 10·2百萬帕。可將蒸發器溫度設定為允許幾乎完全去除甲 醇’ 80至200°C，更佳的是1〇〇至15〇。(：；。可將富含曱醇的蒸 館液再循環至氧化酯化反應。而後可將現在無曱醇的熱安 疋化合物-混合的ACV產物在傳統的級板蒸餾塔中精製。 混合的ACV產物為含有5-氰基戊酸烷酯及其分支的異構 物、4-氰基戊酸烷酯、及3-氰基戊酸烷酯之混合物。可將 混合物於1.3父1〇-3百萬帕至6.5><1〇-2百萬帕，較佳為6.5>< 百萬帕至3·5 X 1〇·2百萬帕的壓力下蒸餾。在本方法的 一個可能配置中，將混合的ACV流入料至蒸餾塔的中間部 分。將支鏈的物質帶到塔頂，可將其燒掉或轉變成特用化 學品。精製後的直鏈材料流出塔再沸器並可直接入料至氫 化反應。典型而言，塔溫為1〇〇及25〇t之間，較佳為14〇至 200〇C。 F.VN的氣化反應德捲著酯化反應 作為氧化酯化反應的另一選擇，可將FVN混合物在無醇 -10" 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 593228 A7 B7 五、發明説明（8 ) 類存在中氧化之後再g旨化。藉由類似於美國專利、8 4 , 9 5 9 中所教導的方法，其中將5-甲醯基戊酸曱酯氧化而產生己 二酸單甲酯，可將5-氰基戊酸由5_甲醯基戊腈之氧化反應 而製成。 將FVN混合物與含氧分子氣體接觸一段充分時間，以氧 化FVN混合物而產生含3-、4-、5-氰基戊酸之反應產物。可 將FVN以有或無催化劑及在大氣壓或升高的壓力下氧化。 美國專利4, 537, 987及4, 931，590教導可使用鹼金屬氧化物 (如氫氧化鉀或氫氧化鈉以〇· 00丨至〇· 5重量％之量）及姑或锰 的金屬鹽類（如醋酸鈷或醋酸錳以0·0001至〇 j重量Q/。之量） 來加速氧化反應。雖然本發明可使用此等催化劑，較佳在 此等催化劑不存在情況中進行氧化反應。 較佳的是，將氧化反應在空氣存在中於升高壓力下進 行。此反應條件產生高轉變比率。可將反應以連續製程進 行。 為了得到高轉變率及選擇性，需要大於大氣壓（約1百萬 帕）的壓力及較佳大於10巴（1百萬帕）之空氣。更佳的是， 當使用空氣，總壓力應為約20巴（2百萬帕）或更高。雖然更 高的壓力，如40至65巴（4至6·5百萬帕），可能改善反應 性’其需要更高的設備成本。自約2〇至40巴（2至4百萬帕） 壓力空氣代表實在及用於工業上可接受的範圍。 可將本發明的氧化反應步驟於約20°C至高達約120°C的溫 度下進行。較佳的是，溫度為約40。(：至約80°C的範圍内。 因為氧化反應為放熱反應，於約50°C (及以上）操作商業反 -11 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐) 593228 A7 _____ B7 五、發明説明（9 ) 應器較佳作為熱移除，相關成本變成經濟的考慮。較佳選 擇能夠使用一般、低成本冷卻水的溫度。 商業上實行氧化反應方法的實際方法根據本發明可為任 何非催化、異相、空氣氧化方法，如同於本技藝中一般已 知者，包括（藉由實例，而非限制）具或不具攪拌的批次反 應器、具塞狀流或回混的連續反應器、逆向流反應器及其 類似物。美國專利5,840, 959教導對於5-甲醯基戊酸烷醋的 氧化反應，實際熱移除考慮造成反應器操作的較佳方法為 較少於最適轉變率。然而，由於本發明中3-、4-、5-氛基 戊酸的高沸點，較佳進行氧化反應於最高可能的轉變率及 選擇性。如此之操作避免需要與其相關蒸餾要求進行再循 環路徑。 氧化反應之後’可將產物醋化。藉由適當的敌酸及醇在 勻相或非句相催化劑存在下反應可將有機酯類製備。最常 見勻相催化劑其中之一為硫酸，而最常見的非勻相催化劑 為離子交換樹脂。已經證明非勻相酸性催化劑有用於許多 運用中因為其活性、選擇性、可再利用性、非腐蝕性及無 須伴隨勻相催化劑之流出處理。於本發明中，將醋化方法 在具有1至4個碳原子的一級醇類存在中進行。操作需要的 溫度範圍為25至150°C，較佳範圍為75至120°C。為了達到 酯的高產率’將酸及酯之間的反應於過量醇存在中進行。 使用的車乂佳催化；1彳為具有巨網狀的結構之續酸類陽離子交 換樹脂。正如名稱所暗示，將此等以其酸形式使用。此等 催化劑、其性質及製備方法係教導於美國專利3, 〇37, 〇52 -12- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐) 593228 A7 —__B7 五、發明説明（1〇 ) 中。催化劑為市面上可購得，以商標Amberlyst_15 (Rohm & Haas公司）出售。將反應於非水溶液系統中進行，反應物 及催化劑為大致無水。可將反應於批次或連續式進行。“ 在本發明中，將3_、4_、5_氰基戊酸的混合物與直鏈或 支鏈的C4C12醇反應而產生3一 4.、5·氰基戊酸院醋的混 合物。更佳的^ ’醇為甲醇或乙醇。^同說明於前面討論 的氧化醋化反應中，藉由分餾將夂氰基戊酸烷醋自反應混 合物單離。 L乳基的氫化及麻 赌基氫化反應而由5-氰基戊酸烧醋產生卜胺基己酸烧 酉曰，可以在金屬催化劑的存在了，視,障況於液體溶劑中完 成。適合的金屬催化劑可為許多類型。將催化劑以催化反 應有效量來使用。例如，可使用海綿金屬催化齊^、勻相催 化劑、及還原金屬氧化物及混合金屬氧化物催化劑。也可 使用支撑金屬催化劑。適合的活性金屬包括鐵、釕、錢、 鈀、鈷、鉻、鐵、及鉑。 海綿金屬為有用於本發明的一類催化劑。海綿金屬具有 延伸“骨架”或“類似海綿，，結構之金屬，與溶解的銘，並視 情況含有助催化劑。海綿金屬也可含有表面含水的氧化 物 '吸附含水的基團、及氫氣泡於孔洞中。藉由美國專利 1，628, 190中說明的方法可將海綿金屬催化劑製備，此等揭 示以引用的方式併入本文中。 較佳的海緯金屬包括錄、姑、鐵、釘m、及 始。錄海绵或話海絲為特別適合作為催化劑。藉由一或多 -13-

593228 A7 B7 五、發明説明 種由IA族（鐘、納、及舒）、IB族（銅、銀、及金）、IVB族 (鈦及锆）、VB族（釩）、VIB族（鉻、鉬 '及鎢）、VIIB族 (猛、鍊）、及VIII族（鐵、結、鎳、釕、姥、把、鐵、銀、 及麵）金屬組成的族群中選出的助催化劑可促進海綿金屬。 可用可產生理想結果之量來使用助催化劑。例如，助催化 劑的量可為少於50重量％之海綿金屬之任何量，較佳為〇至 1〇重量％，更佳的是1至5重量％。 鎳海綿催化劑主要含錄及鋁。鋁通常為金屬鋁、鋁氧化 物、及/或氫氧化鋁的形式。其他少量金屬也可能以其元素 或化學鍵結的形式存在，如鐵及/或鉻，可被添加至鎳海綿 以增加某些族群之化合物之氫化反應活性及選擇性。使用 經鉻及/或鐵促進的鎳海綿作為催化劑為特別較佳。 始海綿催化劑也含鋁且可含有助催化劑。較佳的助催化 劑為鎮及鉻，例如，以基於催化劑重量約2 %之量。

適合的海綿金屬催化劑之實例包括德古薩（Degussa) BLM 112 W、W. R. Grace Raney® 2400、活化金屬 A- 4000TM、及 W· R. Grace Raney® 2724 〇 支撐金屬催化劑為另一種有用於本發明的催化劑。此催 化劑由金屬催化劑於一固體載體上組成。可將任何此催化 劑以催化有效量使用。在支撐金屬催化劑中較佳的金屬包 括釕、鎳、姑、鐵、鍺、把、及鉑。釕為特別佳。可使用 多於一種金屬。可使用任何不干擾反應的固體載體。較佳 的固體載體包括二氧化鈦、多孔性氧化铭、二氧化石夕、石夕 酸鋁、氧化鑭、二氧化錘、活性碳、矽酸鋁、二氧化矽、 -14- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 裝 訂

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氧化鑭、氧化鎂、氧化鋅、及彿石。 二別較？的固體載體為二氧化鈦、多孔性氧化紹、二氧 —礼化錘、&活性碳。特別有用的支撐全屬催化Ϋ1 為支撐的釕催化劑，例如，釕於二氧化鈦上。同：催，劑 受使用多於一種載體及/或多一 α ’可接 夕於種催化劑疋素的混合物。 何放置金屬於載體上的方法。幾種方法於本技 .中為已知…個方法利用金屬的氣相沉積於載體 —方法利用火焰噴霧技術以塗佈金屬至載體上。另一 二布金=金屬氧化物的溶液至載體。此步驟之後乾燥 載而後還原鹽或氧化物。另一方法塗佈可輕易熱分解 成載體的金屬鹽。適合的金屬鹽包括鐵、錄、鈷、釕、 姥、纪、餓'銀、翻、鉻、翻、鶴、猛、銖、銅、銀、及 金其中一或多種羰基或氫化物錯合物。 通常將金屬以0.1至90重量％相對於支樓催化劑的總重量 塗佈至固體載體上。較佳的是，金屬為〇5至5〇重量％，更 佳的是2至25重量％。 勻相催化劑為另一有用於本發明的金屬催化劑類型。勻 相催化劑為可溶的金屬化合物混合一或金屬的組合如铑、 釕、鈷、鎳、鐵、鈀或鉑，及含.配位子的烴類其也可含有 一原子連接至金屬原子如碟、氮、氧、碳、及硫。 另一類型有用的氫化催化劑係衍生自還原至少一種金屬 氧化物、金屬氧化物混合物、或金屬氧化物、氫氧化物及/ 或碳酸鹽的混合物。此催化劑具有類似海綿金屬於其延伸 的“骨架’’金屬結構。然而，其通常不含溶解的鋁或矽。藉 -15- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐)

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由還原大塊金屬氧化物如氧化鐵或氧化鈷可將此催化劑掣 備。另-方式為，可將大塊金屬氧化物前驅物製備為；； 鐵、始、鎳、鍺、釕、鈀、鐵、銥、鉑、鉻、鉬、鎢 '及 錳的氧化物其中一種或多種的金屬氧化物混合物。此外， 可將金屬氫氧化物或金屬碳酸鹽包含於金屬氧化物混合物 中。見世界專利申請案W〇 98/〇4515及美國專利編號 6, 005, 145，後者以引用的方式併入本文中。 氫化反應通常於壓力1〇〇至5〇〇〇 psi (〇 69至34 5百萬 帕），較佳的是300至1 500 psi (2.1至10· 3百萬帕），更佳的 是500至1000 psi (3· 4至6.9百萬帕）下進行。氫氣分壓通常 為50至4000 psi (0.34至27.6百萬帕），較佳的是1〇〇至1〇〇〇 psi (0.69至6. 9百萬帕），更佳的是250至750 psi (17至5.2 百萬帕）。氫對5-氰基戊酸烷酯的莫耳比通常為2 : 1至 200 ·· 1，更佳的是 2 : 1至 1〇〇 : 1。 氫化反應溫度為40至220 °C，較佳的是70至150。(：，更佳 的是80至120°C。 此反應較佳於無空氣存在下進行。 可將氫化反應視情況於溶劑存在下進行。可使用任何不 干擾反應的溶劑，也可以使用來增加反應產率及/或自反應 移除熱的量。合適的溶劑包括水、醇類、酯類、烴類、四 氫呋喃（THF)、二呤烷、氨、及氫氧化銨。較佳的溶劑為 氨、甲醇、水、及此等溶劑的混合物。通常當使用一種溶 劑，溶劑對5-氰基戊酸烷酯的莫耳比為1 : 1至1 00 : 1，較 佳的是5 : 1至40 : 1，更佳的是10 : 1至20 : 1。 -16- 本紙張尺度適财S S家標準(CNS) A4規格(21GX 297公巧 裝 訂

麻 593228 A7 _ B7 __ 五、發明説明（14 ) 可將氩化反應於任何適合類型之反應器中進行。適合的 反應器包括固定床反應器及漿體反應器。固定床反應器具 有易於將反應物及產物與催化劑分離的優點。漿體反應器 包括批次、連續式攪拌槽反應器，及氣泡塔反應器。於漿 體反應器中，藉由過濾或離心動作可將催化劑自反應混合 物中移除。 使用的氫化反應催化劑量將視使用的反應器類型而定。 對於聚體反應器，催化劑將佔反應器含量〇·丨至約3〇重量 %。較佳的是，催化劑量為丨至15重量〇/。，更佳的是5至10重 量 〇/〇 0 對於固定床反應器，重量每小時空間速度通常範圍為每 小時0.05至100，較佳為每小時〇 1至1〇，更佳為每小時1〇 至 5.0 〇 L胺基己酸烷酯的環化反應以姦4 g -己内醯胺 美國專利4, 730, 040(以引用的方式併入本文中）說明一種 方法可將6-胺基己酸烷酯水解成在升高溫度（明確而言為 150至370 °C )可環化成ε -己内醯胺的6-胺基己酸。美國專 利5, 877, 314(以引用的方式併入本文中）揭示一種方法藉由 將6-胺基己酸烧酯與氫及過量氨於釕催化劑的存在下反 應’將6-胺基己酸烷酯轉變成己内醯胺及己内醯胺的前驅 物。環化前將醇，通常為甲醇，自反應混合物中移除。 實例 由下列非限制性實例將本發明舉例說明。 實例1 -17- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) Α4規格(210 X 297公釐) 593228 A7 B7_ 五、發明説明（15 ) 曱醯基戊腈之氣化酯化反應成為氰基戍酸n 本實例顯示可將甲醯基戊腈於一步驟中轉變成氰基戊酸 甲酯（MCV)同時傾向於直鏈異構物之選擇性增加。 將含有2.3克甲醯基戊腈（84.4% 5FVN、3.7% 4FVN及 11.8% 3FVN)、10克甲醇及0.5克鄰二氯苯（GC内標）溶液之 樣品於5 0 0 p s i g空氣及1 〇重量％固體催化劑（示於表1中）存 在下於50°C加熱1小時。將產物用Restex®-5胺管柱氣相層析 (15米X 0.25毫米）分析。將轉變率示於表1中。於此表中 FVN直線性 = 100X5FVN/(3FVN+4FVN+5FVN)。MCV直線 ii= 100X M5CV/(M3CV+M4CV+M5CV) 〇 表1

Pd4TeZnPb Pd4TeZnPbBi Pd4TeZn 3FVN (莫耳％) 5.7 7.8 5.8 4FVN (莫耳％) 1.7 2.1 1.8 5FVN (莫耳 34.7 52.2 40.8 M3CV (莫耳。/〇) 0.3 0.2 0.3 M4CV (莫耳％) 1.0 0.7 0.9 M5CV (莫耳 56.6 37.0 10.4 轉變率（°/〇) 53.6 35.1 49.5 FVN直線性 82.5 84.0 84.2 MCV直線性 97.8 97.7 97.7 實例2 直鏈及支鏈氰基戍酸曱酯的分離 本實例顯示可將支鏈異構物於市售可行的蒸餾製程（塔頂 壓力10拌）中移除。 將300克混合氰基戊酸甲酯使用作為入料至具有5〇〇毫升 壺的一批次、20板1英吋奥得修蒸餾器。將入料物質的組成 -18- 本紙張尺度適用中@國家標準(CNS) Μ規格(21QX 297公愛)~ 一 -- 593228 A7 _____ B7 五、發明説明（16 ) 份由 GC 分析發現為 14. 3% M4CV、7· 7%M3CV 及 75.9% M5CV ’剩餘主要的是來自甲醇及5Fvn的縮醛。蒸餾開始 於以0 C冷凝器於1 〇拕（1. 3 X 1 〇·3百萬帕）之全回流。低沸點 物質主要在全回流時經由冷凝器離開塔。於全回流時，塔 達到150 °C於壺及102 °C於塔頂的穩定條件。利用蒸氣分流 頭將蒸館液於100 : 1回流比時在5毫升一段移除。經過13 段，塔頂溫度自102 °C升至122°C。前3段的組成分顯示無 M5CV及有50至70%之M4CV，5至8% M3CV，其餘為較低 彿點之不純物。此顯示支鏈異構物具有比直鏈氰基戊酸酯 較高許多的蒸氣壓。將蒸餾持續，之後於塔頂收集大餾份 (每份25克）M5CV，其中有大於99. 5%直線性。最終壺中樣 品（其為起始300克中的26克）顯示〇· 14% M4CV而無可偵測 的M3CV。此高沸點物生產於此48小時蒸餾中僅有1 %起始 M5CV。蒸餾器的塔頂溫度於1〇托123 t：，其符合文獻對於 M5CV蒸氣壓的參考值。此代表M4CV及M5CV之間有大於20 度沸點差異。 實例3 利用Ranev®始催化劑合成6 -胺基己酸甲醋 本實例顯示在Raney®鈷的存在下可將5 -氰基戊酸甲酯氫 化成6-胺基己酸曱酯。 將1 00毫升不鏽鋼高壓攪拌反應器（附攪拌軸型高壓反應 器Parr反應器）裝入26.0克甲醇及0.5克Raney®鈷2724 (W.R· Grace)。而後藉由固定上蓋至頭將反應器組裝好，以1〇〇 psig氮氣試壓，並以氫氣吹驅。而後以氫氣加壓至250 psig -19- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(21〇χ297公釐) 593228

並於固定攪拌下加熱至反應溫度（75。〇)。藉由以氫氣加壓 加料筒將10.23克5-氰基戊酸甲酯（“5(：^)、0.5克1_甲基_2 响哈咬酮（内標）、及5. 〇克甲醇自預先裝入的加料筒加入反 應器中。而後將反應器内壓力升至理想程度（5〇〇 psig，3 5 百萬帕）並保持該程度於反應全程期間（丨2小時）。於反鹿 進行期間，週期地將1毫升樣品經由連接到反應器内浸入管 的取樣口取出。將樣品用Restex®-5胺管柱（15米χ〇·25毫米） 氣相層析分析。將M5CV的轉變、選擇性及6_胺基己酸甲醋 (6MAC)及己内醯胺（CL)的產率隨時間函數示於表2中。 表2 時間 (小時） M5CV 轉變 (%) 6MAC 選擇性 (莫耳％) 6 MAC 產率 (莫耳％) CL 選擇性 (莫耳％) CL 產率 (莫耳°/〇) 0.0 6.1 66.6 4.1 0.0 0.0 0.2 39.1 89.5 35.0 9.9 3.9 0.6 89.1 84.2 74.9 1.7 1.6 1.2 89.4 83.0 82.5 9.3 9.2 實例4 mRaney®鎳催化劑合成6_胺某己醅甲酷 裝

，線 本實例的目的在顯示於Raney®鎳的存在下可將％氰基戊 酸甲酯氫化成6-胺基己酸曱酯。 將100毫升不鏽鋼高壓攪拌反應器（附攪拌軸型高壓反應 器Pair反應器）裝入26. 〇克甲醇及〇 5克Raney® Ni 2400 (W· R· Grace)。而後藉由固定上蓋至頭將反應器組裝好， 以100 psig (0.7百萬帕）氮氣試壓，並以氫氣吹驅。而後以 氫氣加壓至250 psig (ι·75百萬帕）並於固定攪拌下加熱至反 -20- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公爱) 593228 A7 _ B7________ 五、發明説明（18 ) 應溫度（70°C )。藉由以氫氣加壓加料筒將1〇 〇克5-氰基戊酸 甲 S曰（M5C V)、〇· 5 克 1 -曱基-2 - p比 σ各咬酮（NMP，1 - methyl - 2· pyrrolidinone，内標）、及5·〇克甲醇自預先裝入的加料筒加 入反應器中。而後將反應器内壓力升至理想程度（5〇〇 psig，3 · 5百萬帕）並保持該程度於反應全程期間（3 · 9小 時）。於反應進行期間，週期地將樣品（丨毫升）經由連接到 反應器内次入管的取樣口自反應器中取出。將樣品用 Reste，-5胺管柱（15米Χ0·25毫米）氣相層析分析。將Μ5(：ν 的轉變、選擇性及6-胺基己酸曱酯（6MAC)及己内醯胺（CL) 的產率隨時間函數示於表3中。

-21 · 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐)

Claims (1)

1. 593228

   六、申請專利範圍 1· 一種用來製備6-胺基己酸烷酯的方法，包含有： (a) 將3-戊烯腈與一氧化碳及氫於含有VIII族金屬的氫 甲基化催化劑存在下反應，而產生含有3-、4-、及5-甲 醯基戊腈（FVN)的第一個反應產物； (b) 自第一個反應產物單離出主要由3_、4-、及5-甲醯 基戊腈組成的FVN混合物； (c) 將FVN混合物反應而產生包含有3-、4-、及5-氰基 戊酸烷酯的第二個反應產物，其係藉由： (i)使FVN混合物與醇、含氧分子氣體、及含鈀催化 劑接觸一段充分時間以氧化FVN混合物而產生第二個反 應產物，或 (η)在含氧分子氣體存在下氧化FVN混合物一段充 为時間以氧化FVN混合物而產生含有3-、4-、及5-氰基 戊8文之氧化產物’再將氧化產物與醇反應而產生第二個 反應產物； (d) 藉由蒸餾單離5-氰基戊酸烷酯；及 (e) 將5-氣基戊酸烧酯於氫化反應催化劑存在下與氫反 應而產生包含6·胺基己酸烷酯的第三個反應產物，其中 烧基含有與醇相同數目的碳原子。 2. 根據申請專利範圍第丨項之方法，其中該醇為直鏈或支 鍵Cl至Ci2烧基醇。 3. 根據申請專利範圍第2項之方法，其中該醇為甲醇或乙 醇。 4·根據中請專利範圍第3項之方法，其中氫甲基化催化劑為 -22-

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   姥化合物。 5·根據申請專利範圍第4項之方法，其中氫曱基化催化劑 進一步包含由膦、膦酸根、次膦酸根、亞磷酸根及多芽 基亞磷酸根組成的族群選出的配位子。 6. 根據申請專利範圍第5項之方法，其中將步驟（幻實施於 50至150C，0.15至10 MPa之壓力，氫對一氧化碳的莫耳 比為1 00 : 1至1 : i 〇，及弘戊烯腈對催化劑的莫耳比為 500 : 1 至 1〇,〇〇〇 : i。 7. 根據申請專利範圍第6項之方法，其中使用單一級閃急 蒸發器來自第一個反應產物分離出FVN混合物。 8. 根據申請專利範圍第7項之方法，其中含氧分子氣體為 空氣。 9. 根據申請專利範圍第8項之方法，其中將步驟（c)實施於 20至120C之溫度及在大於1〇巴（1百萬帕）之壓力。 10. 根據申請專利範圍第9項之方法，其中將步驟（c)實施於 40至80°C之溫度及在20至40巴（2至4百萬帕）之壓力。 11·根據申請專利範圍第1 〇項之方法，其中藉由分餾將5 _氰 基戊酸烷酯自第二個反應產物單離出來。 12.根據申請專利範圍第11項之方法，其中將步驟（d)實施 於1· 3 X 10· j及6· 5 X 1(Τ 2百萬帕之間的壓力及於1〇〇及250 °C之間的溫度。 13·根據申請專利範圍第12項之方法，其中將步驟（旬實施 於6.5X 10·3及3.5X 10-2百萬帕之間的壓力及於140及200 °C之間的溫度。 -23- 本纸張尺度適用中國國家揉準(CNS) A4規格(210X297公釐) 593228 A8 B8 C8

   14·根據申請專利範圍第13項之方法，纟中氫化反應催化劑 包括由鐵、釕、铑、銥、鈀、鈷、鎳、鉻、鐵、及鉑組 成的族群選出之至少一個元素。 15·根據申請專利範圍第14項之方法，其中氫化反應催化劑 係由鈷海綿、鎳海綿、及釕金屬於固體載體上組成 群中選出。 $ 16·根據申請專利範圍第15項之方法，其中鈷海綿或鎳海綿 催化劑包含至少一種由鋰、鈉'鉀、銅'銀、金、鈦、 錯、叙、絡、翻、嫣、锰、冑、鐵、姑、錄、釕、錢、 把、餓、銀、及鉑組成的族群中選出的助催化劑，其中 助催化劑存在量等於或小於海綿催化劑重量的10%。 17·根據申凊專利範圍第16項之方法，其中將步驟（e)實施於 1.7至5.2百萬帕之氫氣壓力，氫對弘氰基戊酸烷酯的莫 耳比為2: 1至100: 1,及於包含有氨、甲醇、水、或其 混合物之溶劑存在中。 、 18·根據申請專利範圍第丨5項之方法，其中氩化反應催化劑 為釕金屬於由二氧化鈦、氧化鋁、二氧化鍅、及活性石炭 組成的族群選出之固體載體上。 19. 根據申請專利範圍第丨8項之方法，其中固體載體為二 化鈦。 20. 根據申請專利範圍第1項之方法，進一步包含： (f) 環化6-胺基己酸烷酯以形成包含己内醯胺的第四個 反應產物，及 (g) 自第四個反應產物單離己内醯胺。 -24-

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