Verfahren zur Herstellung von Laetamen Zur Herstellung von Lactamen sind zahlreiche Verfahren bekannt. Es ist z. B. möglich, y-Amino- buttersäure oder b-Amino-valeriansäure durch Erhit zen über den Schmelzpunkt unter Abspaltung von Wasser in a-Pyrrolidon oder a-Piperidon Überzufüh ren.
Ebenso ist es bekannt, a-Piperidon aus dem Me- thylester der b-Amino-valeriansäure durch Eindamp fen der wässrigen Lösung unter Abspaltung von Me thanol zu erhalten. Aus N-Benzoyl-b-amino-valerian- säure entsteht beim Destillieren unter Abspaltung von Benzoesäure ebenfalls a-Piperidon. Aus y-Chlor-but- tersäure oder b-Chlor-valeriansäure und
überschüssi gem wässrigem Ammoniak wird durch Erhitzen unter Druck auf vorzugsweise 250-300 C a-Pyrrolidon bzw. a-Piperidon erhalten. Ebenso ist es möglich, die y- und a-Lactame aus - und b-Lactonen durch Um setzung mit Ammoniak oder Aminen zu erhalten. Fer ner ist bekannt, N-Aryl-a-pyrrolidone aus y-Chlor- buttersäurechlorid und einem aromatischen Amin über die y-Chlor-buttersäureamide zu gewinnen.
Es wurde nun gefunden, dass es möglich ist, S und 6gliedrige Lactame herzustellen, wenn man ge gebenenfalls C-substituiertes y-Amino-butyronitril oder b-Amino-valeronitril in Gegenwart von Wasser erhitzt.
Unter Abspaltung von Ammoniak entstehen hierbei y-Butyrolactame bzw. b-Valerolactame. Das Verfahren wird vorteilhaft bei einer Temperatur von etwa 150-250 C unter Druck durchgeführt. Die besten Ausbeuten werden erhalten, wenn die Um setzung in Gegenwart überschüssigen Wassers vor genommen wird, vorzugsweise in Gegenwart von mehr als 2 Mol Wasser je Mol Nitril.
Anstelle von reinem Wasser können auch wasser haltige Gemische oder Lösungen, z. B. eine Lösung von Ammoniak in Wasser, verwendet werden.
Das Verfahren kann kontinuierlich oder diskon tinuierlich durchgeführt werden. <I>Beispiel 1</I> In einem 600-cm3-Schüttelautoklaven aus V4A werden 35,5 g (0,34 Mol) 940/0iges 8-Amino-valero- nitril und 264 cm3 (14,7 Mol) Wasser innerhalb 11/4 Stunden auf 180 C aufgeheizt und 4 Stunden auf dieser Temperatur gehalten.
Das Reaktionsprodukt, das aus einer gelben Lö sung mit einem sehr geringen öligen Anteil besteht, wird zur Entfernung des letzteren durch ein Falten filter filtriert, das Filtrat im Vakuum zur Trockne eingedampft. Der im wesentlichen aus ö-Valerolactam bestehende Rückstand wird unter sorgfältigem Aus schluss von Luftsauerstoff der Vakuumdestillation un terworfen.
Bei 12 Torr und 131-l33,5 C gehen 31,8 g farbloses Destillat über, das nach kurzer Zeit zu einer weissen Kristallnasse erstarrt, Fp 40-41 C, und einer Ausbeute von 93,7 % d. Th. an reinem ö-Valerolactam entspricht.
<I>Beispiel 2</I> Zum Unterschied von Beispiel 1 wird mit einem geringeren Wasserüberschuss gearbeitet. Bei gleicher Arbeitsweise wie in Beispiel 1 werden aus 25 g (0,25 Mol) 96,5%igem b-Amino-valeronitril und 36 cm3 (2 Mol) Wasser 22,6 g b-Valerolactam, Kp3 105-l06 C, F:
40-41 C, erhalten, entsprechend einer Ausbeute von 92,9 % d. Th. <I>Beispiel 3</I> Bei Verwendung eines noch geringeren Wasser überschusses, nämlich nur 2 Mol Wasser auf 1 Mol Aminonitril, wird ebenfalls noch eine sehr gute Aus beute erzielt.
Bei gleicher Arbeitsweise wie im Bei- spiel 1 werden aus 21,5 g (0,2l6 Mol) 98,4%igem 8-Amino-valeronitril und 8,0 cm3 (0,432 Mol) Was ser 19,5 g 3-Valerolactam, Kp4,4 114-115 C, er- halten,
entsprechend einer Ausbeute von 91,2% d. Th. <I>Beispiel 4</I> Dagegen geht bei Verwendung von nur 1,25 Mol Wasser auf 1 Mol Aminonitril die Ausbeute bedeu tend zurück.
Bei gleicher Arbeitsweise wie in Beispiel 1 werden aus 20 g (0,205 Mol) 9 8,4 % igem b-Amino- valeronitril und 4,6 cm3 (0,256 Mol) Wasser 16,3 g 94o/oiges b-Valerolactam, Kp4 111-118 C, erhal- ten,
entsprechend einer Ausbeute von 82 % d. Th. Das Produkt enthält als Verunreinigung nicht umge setztes A-Amino-valeronitril.
<I>Beispiel 5</I> Zum Unterschied von den vorangehenden Bei spielen wird statt mit Wasser mit wässrigem Ammo niak gearbeitet. In einem 250-cm3-Schüttelautoklaven aus V4A werden 18,8 g (0,19 Mol) 96,5o/oiges 8-Amino-valeronitril und 36 cm3 konzentriertes wäss- riges Ammoniak in einer Stunde auf 180 C auf geheizt und 31/2 Stunden auf dieser Temperatur ge halten.
Die Aufarbeitung erfolgt in gleicher Weise wie in Beispiel 1 und ergibt 15,3 g 8-Valerolactam, Kp4" l15-117 C, F: 40-41 C, entsprechend einer Aus- beute von 83,5 % d. Th.
Process for the production of lactams Numerous processes are known for the production of lactams. It is Z. B. possible, y-amino butyric acid or b-amino valeric acid by heating zen above the melting point with elimination of water in a-pyrrolidone or a-piperidone Überzufüh ren.
It is also known to obtain α-piperidone from the methyl ester of β-amino valeric acid by evaporating the aqueous solution with elimination of methanol. From N-benzoyl-b-amino-valeric acid, a-piperidone is also formed during distillation with elimination of benzoic acid. From y-chloro-butyric acid or b-chloro-valeric acid and
Excess aqueous ammonia is obtained by heating under pressure to preferably 250-300 C α-pyrrolidone or α-piperidone. It is also possible to obtain the y- and a-lactams from - and b-lactones by reaction with ammonia or amines. Furthermore, it is known that N-aryl-α-pyrrolidones can be obtained from γ-chlorobutyric acid chloride and an aromatic amine via the γ-chlorobutyric acid amide.
It has now been found that it is possible to produce S and 6-membered lactams if optionally C-substituted γ-amino-butyronitrile or β-amino-valeronitrile is heated in the presence of water.
With the elimination of ammonia, y-butyrolactams or b-valerolactams are formed. The process is advantageously carried out at a temperature of about 150-250 ° C. under pressure. The best yields are obtained when the reaction is taken in the presence of excess water, preferably in the presence of more than 2 moles of water per mole of nitrile.
Instead of pure water, water-containing mixtures or solutions, e.g. B. a solution of ammonia in water can be used.
The process can be carried out continuously or discontinuously. <I> Example 1 </I> In a 600 cm3 shaking autoclave made of V4A, 35.5 g (0.34 mol) of 940/0 8-amino-valeronitrile and 264 cm3 (14.7 mol) of water are contained within Heated 11/4 hours to 180 ° C. and held at this temperature for 4 hours.
The reaction product, which consists of a yellow solution with a very low oily content, is filtered through a folded filter to remove the latter, and the filtrate is evaporated to dryness in vacuo. The residue consisting essentially of δ-valerolactam is subjected to vacuum distillation with careful exclusion of atmospheric oxygen.
At 12 torr and 131-133.5 ° C., 31.8 g of colorless distillate pass over, which after a short time solidifies to a white crystal, melting point 40-41 ° C., and a yield of 93.7% of theory. Th. Corresponds to pure δ-valerolactam.
<I> Example 2 </I> In contrast to example 1, a smaller excess of water is used. Using the same procedure as in Example 1, 25 g (0.25 mol) of 96.5% strength b-amino valeronitrile and 36 cm3 (2 mol) of water are converted into 22.6 g of b-valerolactam, boiling point 105-106 C, F :
40-41 C obtained, corresponding to a yield of 92.9% of theory. Th. <I> Example 3 </I> When using an even smaller excess of water, namely only 2 mol of water to 1 mol of aminonitrile, a very good yield is also achieved.
Using the same procedure as in Example 1, 19.5 g of 3-valerolactam are obtained from 21.5 g (0.2l6 mol) of 98.4% 8-amino-valeronitrile and 8.0 cm3 (0.432 mol) of water. Kp4.4 114-115 C, obtained,
corresponding to a yield of 91.2% of theory. Th. <I> Example 4 </I> In contrast, if only 1.25 mol of water are used for 1 mol of aminonitrile, the yield decreases significantly.
Using the same procedure as in Example 1, 20 g (0.205 mol) of 9 8.4% β-amino valeronitrile and 4.6 cm3 (0.256 mol) of water give 16.3 g of 94% β-valerolactam, bp4 111- 118 C, received,
corresponding to a yield of 82% of theory. Th. The product contains unreacted A-amino valeronitrile as an impurity.
<I> Example 5 </I> In contrast to the previous examples, aqueous ammonia is used instead of water. In a 250 cm3 shaking autoclave made of V4A, 18.8 g (0.19 mol) of 96.5% 8-amino-valeronitrile and 36 cm3 of concentrated aqueous ammonia are heated to 180 ° C. in one hour and 1/2 Keep at this temperature for hours.
Working up is carried out in the same way as in Example 1 and gives 15.3 g of 8-valerolactam, boiling point 4-115-117 C, F: 40-41 C, corresponding to a yield of 83.5% of theory.