Способ получения циклических лактамов, преимущественно капролактама

 

Циклические лактамы, в частности капролактам, получают взаимодействием при повышенной температуре в присутствии гетерогенного катализатора, воды и соответствующего производного аминокислоты общей формулы I H₂N-(CH₂)_m-COR₁, в которой R₁ означает гидроксил, группу -О-алкил с 1-12 атомами углерода или группу -N-R²R³, a R² и R³ независимо друг от друга означают водород, алкил с 1-12 атомами углерода, m - целое число от 3 до 12. Реакцию осуществляют в жидкой фазе с применением в качестве гетерогенного катализатора двуокиси титана и при необходимости используют органический растворитель. В результате достигают высокий выход конечного продукта. 3 з.п. ф-лы, 3 табл.

Изобретение относится к технологии производства лактамов, в частности к способу получения циклических лактамов, преимущественно капролактама.

Известен способ получения циклических лактамов из аминокислот или их эфиров взаимодействием с водой в присутствии гетерогенного катализатора, в качестве которого используют -оксид алюминия (см. заявку ЕР 0151440 A2, кл. С 07 D 201/08, 1985). При этом выход целевого продукта не превышает 76%, в пересчете на исходную аминокислоту.

Задачей изобретения является разработка способа получения циклических лактамов, преимущественно капролактама, обеспечивающего более высокий выход целевого продукта.

Поставленная задача решается в способе получения циклических лактамов, преимущественно капролактама, путем взаимодействия с водой при повышенной температуре в присутствии гетерогенного катализатора соответствующего производного аминокислоты общей формулы (I) H₂N-(CH₂)_m-COR₁, в которой R₁ означает гидроксил, группу -O-алкил с 1-12 атомами углерода или группу -N-R²R³, a R² и R³ независимо друг от друга означают водород, алкил с 1-12 атомами углерода, m - целое число от 3 до 12, за счет того, что реакцию осуществляют в жидкой фазе с применением в качестве гетерогенного катализатора двуокиси титана.

В качестве производного аминокислоты вышеприведенной общей формулы предпочтительно используют соединение, выбранное из группы, включающей 6-аминокапроновую кислоту, сложный метиловый эфир 6-аминокапроновой кислоты, сложный этиловый эфир 6-аминокапроновой кислоты, метиламид 6-аминокапроновой кислоты, диметиламид 6-аминокапроновой кислоты, этиламид 6-аминокапроновой кислоты, диэтиламид 6-аминокапроновой кислоты и амид 6-аминокапроновой кислоты.

Реакцию предпочтительно ведут при температуре 140 - 320^oC, в частности 160 - 300^oC.

Давление обычно выбирают в интервале от 0,5 до 25 МПа, причем реакционная масса должна при этих условиях оставаться в жидкой фазе. Время реакции находится, как правило, в интервале от 5 до 120, предпочтительно от 10 до 60 минут.

Выгодно применять производное аминокислоты в форме раствора с концентрацией от 1 до 50, предпочтительно от 5 до 50 вес.%, особенно предпочтительно от 5 до 25 вес.%, в воде или в смеси воды с растворителем. В качестве растворителя следует назвать, например, спирты, в частности спирты с 1-4 атомами углерода, такие как метанол, этанол, н.пропанол, изопропанол, н. втор. и трет.бутанол, полиолы, такие как диэтиленгликоль и тетраэтиленгликоль, лактамы, в частности N-(C₁-C₄)-алкил-лактамы, такие как N-метилпирролидон, N-метилкапролактам или N-этилкапролактам. Возможно и применение аммиака. Разумеется, могут находить применение также и смеси органических растворителей.

Количество катализатора зависит, как правило, от вида процесса: при периодическом проведении процесса выбирают количество катализатора в интервале от 0,1 до 50, предпочтительно от 1 до 30 вес.%, в расчете на производное аминокислоты, а при непрерывном проведении процесса выбирают количество катализатора в интервале от 0,1 до 5 кг/л/ч, в расчете на производное аминокислоты.

Предлагаемый способ поясняется следующими примерами.

Пример 1 В обогреваемый трубчатый реактор емкостью 100 мл (диаметр 9 мм; длина 400 мм), заполненный двуокисью титана (анатаз) в форме прутков размером 1,5 мм, подают под давлением 100 бар раствор 6-аминокапроновой кислоты в воде. Выходящий из реактора поток продукта подвергают газохроматографическому анализу и жидкостной хроматографии высокого давления. Условия и результаты процесса сведены в таблице 1.

Пример 2 Процесс проводят аналогично описанному в примере 1, раствор аминокапроновой кислоты в смеси этанола и воды пропускают под давлением через трубчатый реактор, заполненный прутками двуокиси титана. Условия и результаты процесса сведены в таблице 2.

Пример 3 Процесс проводят аналогично описанному в примере 1, раствор сложного этилового эфира аминокапроновой кислоты в этаноле в присутствии воды пропускают под давлением через трубчатый реактор, заполненный прутками двуокиси титана. Условия и результаты процесса сведены в таблице 3.5

Формула изобретения

1. Способ получения циклических лактамов, преимущественно капролактама, путем взаимодействия с водой при повышенной температуре в присутствии гетерогенного катализатора, соответствующего производного аминокислоты общей формулы I H₂N-(CH₂)_m-COR₁, в которой R₁ означает гидроксил, группу -О-алкил с 1-12 атомами углерода или группу -N-R²R³; R² и R³ независимо друг от друга означают водород, алкил с 1-12 атомами углерода;
m - целое число от 3 до 12,
отличающийся тем, что реакцию осуществляют в жидкой фазе с применением в качестве гетерогенного катализатора двуокиси титана.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что реакцию ведут при температуре от 140 до 320°С.

3. Способ по пп.1 и 2, отличающийся тем, что в качестве производного аминокислоты используют соединение, выбранное из группы, включающей 6-аминокапроновую кислоту, сложный метиловый эфир 6-аминокапроновой кислоты, сложный этиловый эфир 6-аминокапроновой кислоты, метиламид 6-аминокапроновой кислоты, диметиламид 6-аминокапроновой кислоты, этиламид 6-аминокапроновой кислоты, диэтиламид 6-аминокапроновой кислоты и амид 6-аминокапроновой кислоты.

4. Способ по пп.1-3, отличающийся тем, что реакцию ведут в смеси воды и органического растворителя.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2