JPH0456823B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明はＮ−（α−アルコキシエチル）ホルム
アミドの製造方法に関するものである。 Ｎ−（α−アルコキシエチル）ホルムアミドは、
下記反応式に従つて有用なＮ−ビニルホルムアミ
ドを与える中間原料として重要な物質である。 （上記式中、Ｒはアルキル基を表わす。） 従来Ｎ−ビニルホルムアミドの製造方法として
は (1) アセトアルデヒドとシアン化水素との反応に
よつて得られたアセトアルデヒドシアンヒドリ
ンを原料とし、これにホルムアミドを反応させ
てＮ−（α−シアノエチル）ホルムアミドとな
し、これよりシアン化水素を分裂させＮ−ビニ
ル化合物を得る方法。 (2) Ｎ−エチルホルムアミドとメタノールとを電
極反応させてＮ−（α−メトキシエチル）ホル
ムアミドとなし、これよりメタノールを分裂さ
せてＮ−ビニル化合物を得る方法、等が知られ
ているが、いずれの方法も原料物質の安全性や
反応操作の点で工業的に満足し得る方法ではな
い。 Ｎ−（α−メトキシエチル）ホルムアミドを得
る反応として、α−クロロエチルメチルエーテル
とホルムアミドとを過剰の塩基の存在下に反応さ
せる方法も知られているが、この反応はむしろ
Ｎ，Ｎ−ジ−（α−メトキシエチル）ホルムアミ
ドを優位に生成するため実用的な方法ではない。 前述の反応式によるＮ−（α−ヒドロキシエチ
ル）ホルムアミドとアルコールとの反応物を原料
とする方法はこれら公知の方法に比し工業的に有
利な方法であるがこの方法についての報告は全く
ない。従つて、第１級アミドであるホルムアミド
とアセトアルデヒドとの反応によつてＮ−（α−
ヒドロキシエチル）ホルムアミドを製造し、次い
で第１級又は第２級アルコールとの反応によりＮ
−（α−アルコキシエチル）ホルムアミドを製造
することは未だ知られていない。 ホルムアミドとホルムアルデヒドとの反応につ
いては古くから数多くの報告があり、一般には両
物質の平衡反応によつてＮ−メチロール体が得ら
れる。またＮ−メチロールアミドはメタノールと
の反応によりＮ−メトキシメチルアミドを生ず
る。従つて、ホルムアミドに対する同様のアルデ
ヒドの反応であつてもホルムアルデヒドとアセト
アルデヒドとは挙動を異にしており、反応の本質
が相違する。 本発明者らは上記実情に鑑み、ホルムアミド、
アセトアルデヒド及びアルコールとから工業的に
有利にＮ−（α−アルコキシエチル）ホルムアミ
ドを製造すべく鋭意検討を重ねた結果、塩基性触
媒の存在下にホルムアミドとアセトアルデヒドを
反応させてＮ−（α−ヒドロキシエチル）ホルム
アミドとなし、これと第１級又は第２級のアルコ
ールとを酸触媒の存在下反応させるならば、極め
て高収率で目的物を製造し得ることを知見し、本
発明を完成した。 すなわち本発明の要旨は、ホルムアミドとアセ
トアルデヒドとを塩基性触媒の存在下に反応させ
てＮ−（α−ヒドロキシエチル）ホルムアミドを
得、これを酸触媒の存在下に第１級又は第２級の
アルコールと反応させることを特徴とするＮ−
（α−アルコキシエチル）ホルムアミドの製造方
法に存する。 以下本発明を詳細に説明する。 本発明でホルムアミドとアセトアルデヒドの反
応に用いられる触媒としては、一般的な塩基性化
合物のいずれをも使用することができる。アルカ
リ金属、アルカリ土類金属、第４級アンモニウム
などの水酸化物、第３級アミン、強塩基性、及び
弱塩基性に作用するイオン交換樹脂及び強塩基と
弱酸からなる弱塩基性塩などであるが、好ましい
塩基触媒は強塩基と弱酸からなる弱塩基性塩であ
り特に強塩基とPKa値が４〜15の弱酸から成る
弱塩基性塩が好ましい。ここでPKa値は
0.01mol／水溶液濃度の25℃における値を意味
する。このような弱塩基性塩としては各種の物質
が挙げられるが、例えばリチウム、ナトリウム又
はカリウム等の水酸化物の強塩基と有機酸、フエ
ノール類、亜硫酸、亜リン酸、次亜リン酸、ピロ
リン酸、リン酸、炭酸、ホウ酸、メタケイ酸等の
弱酸との塩が例示される。特に好ましい弱塩基性
塩は炭酸カリウム、炭酸ナトリウム、リン酸カリ
ウム、リン酸ナトリウムピロリン酸カリウム、ピ
ロリン酸ナトリウムである。 反応原料であるホルムアミドとアセトアルデヒ
ドとの使用割合は、通常、１：1.0〜5.0（モル比）
の範囲から選択されるが、好ましい使用割合は、
アセトアルデヒドの反応系への供給態様によつて
異なり、例えば、アセトアルデヒドをガス状で供
給する場合は、１：1.0〜1.5（モル比）、液状で供
給する場合は１：1.5〜4.0（モル比）の範囲であ
る。 ホルムアミドとアセトアルデヒドとの反応の触
媒となる弱塩基性塩の使用割合は、ホルムアミド
に対し通常は、0.01〜10モル％、好ましくは0.1
〜５モル％の範囲から適宜選択される。 ホルムアミドとアセトアルデヒドとの反応温度
は、−10〜100℃の広い範囲から選択し得るが、ア
セトアルデヒドの選択率の観点から０〜40℃の範
囲とするのが好ましい。 ホルムアミドとアセトアルデヒドとの反応方法
は、従来公知の各種の形式に従い任意の反応装置
を用いて行なうことができるが、アセトアルデヒ
ドの供給態様は、これをガス状とするならば、前
述したように、当モル量に近いアセトアルデヒド
の使用割合において高収率を達成し得るので経済
的に有利である。好ましい反応方法は、撹拌槽内
に触媒およびホルムアミドを仕込み、これに、ガ
ス状のアセトアルデヒドを連続的に少量ずつ液中
フイードする方法である。 反応は、溶媒の不存在下に実施することも可能
であるが、生成物のＮ−（α−ヒドロキシエチル）
ホルムアミドは融点が52.5〜53.8℃の結晶性物質
であつて０〜40℃の好ましい温度で無溶媒で反応
を実施した場合は、反応終了時に生成物が析出固
化して塊状となりその取出しが困難となるので、
溶媒の存在下に反応を行なうのが好ましい。溶媒
としては、好ましい反応態様として後述する反応
途中の結晶析出を容易なものとするために、反応
に不活性で且つＮ−（α−ヒドロキシエチル）ホ
ルムアミドの結晶化を阻害しない溶媒が好まし
く、具体的には、ヘキサン、ヘプタン等の脂肪族
炭化水素、ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳
香族炭化水素が挙げられる。溶媒の使用量は、通
常、ホルムアミドに対して0.2〜２重量倍の範囲
から適宜選択される。なお、溶媒は、次に述べる
結晶析出の直前に反応系に添加してもよい。 ホルムアミドとアセトアルデヒドの反応生成物
のＮ−（α−ヒドロキシエチル）ホルムアミドは、
最終的には、前述したように反応系から結晶とし
て析出するが、常態では結晶析出の起こらない反
応途中、具体的には、ホルムアミドの転換率が50
〜80モル％、好ましくは、60〜80モル％の範囲内
において、冷却あるいは結晶核の添加によつて結
晶を析出させると生成物の収率が高められるので
好ましい。冷却は、反応温度を−20〜25℃、好ま
しくは−５〜10℃の範囲に温度を低下させること
によつて行なわれ、結晶核の添加は、晶析の技術
分野の公知の方法に従つて、Ｎ−（α−ヒドロキ
シエチル）ホルムアミドの少量を結晶核として反
応系に添加することによつて行なわれる。 ホルムアミドと触媒の溶液にアセトアルデヒド
のガスを液中フイードする方法においては、ホル
ムアミドの転換率が60モル％に達するまでは反応
は速やかに行なわれ、アセトアルデヒドは供給さ
れると速やかにホルムアミドと反応する。しかし
ながら、それ以降は反応速度が低下するが、本発
明方法においては、このような状態下に予め決定
されたアセトアルデヒドの使用量の残存量をガス
として液中フイードして溶解せしめた後、前記し
た方法に従つてＮ−（α−ヒドロキシエチル）ホ
ルムアミドの結晶を析出させ、次いで、反応を続
行させるか、あるいは、予め結晶を析出させ、次
いで、残存量のアセトアルデヒドのガスを液中フ
イードして反応を続行させても良い。 反応終了後結晶として得られたＮ−（α−ヒド
ロキシエチル）ホルムアミドは過等の適宜の分
離手段により反応系から取り出すことができる。
しかし生成物は吸湿性で熱に不安定で容易に原料
のホルムアミドとアセトアルデヒドに分解する。
この分解は酸や塩基の存在で促進されるので、反
応触媒を含有する結晶は注意深くこれを中和し低
温、窒素雰囲気で過しても生成物の約10％が失
われる。これに対し、冷却条件下で得られたＮ−
（α−ヒドロキシエチル）ホルムアミドの結晶に
これを単離することなく、アルコールを反応せし
めることにより分解反応を全く回避し、極めて高
い収率でＮ−（α−アルコキシエチル）ホルムア
ミドを得ることができる。結晶化していない状態
で得られたＮ−（α−ヒドロキシエチル）ホルム
アミドはこれを単離することができないアルコー
ルを反応せしめることにより、高い選択率でこれ
をＮ−（α−ヒドロキシエチル）ホルムアミドと
なし、蒸留など公知の手段で取り出すことができ
る。 本発明方法においてＮ−（α−ヒドロキシエチ
ル）ホルムアミドとの反応に用いられるアルコー
ルとしては、一般的に第１級又は第２級のアルコ
ールが用いられるが、反応性と、Ｎ−（α−ヒド
ロキシエチル）ホルムアミドとの溶解性の面から
炭素原子数１〜８のアルコールが好ましい。多価
アルコールは２種類以上の反応物を与え生成物が
複雑となり好ましくないが、アルコキシ基を開裂
させてＮ−ビニルホルムアミドを得るためには障
害とならない。好ましいアルコールの例としては
メタノール、エタノール、ｎ−プロパノール、ｎ
−ブタノール、イソブタノール、ｎ−ペンタノー
ル、ｎ−ヘキサノール、ｎ−ヘプタノール、ｎ−
オクタノール、ベンジルアルコール、sec−ブタ
ノール、２−メトキシエタノール、２−エトキシ
エタノール、２−プロポキシエタノール、２−ブ
トキシエタノール、ジエチレングリコールモノメ
チルエーテル、エチレングリコール、プロピレン
グリコール、１，４−ブタンジオール、ジエチレ
ングリコールなどが挙げられる。特に好ましく
は、炭素原子数１〜４の１価の１級アルコールで
あり、例えばメタノール、エタノール、ｎ−プロ
パノール、ｎ−ブタノール、イソブチルアルコー
ル、２−メトキシエタノール、２−エトキシエタ
ノールである。 Ｎ−（α−ヒドロキシエチル）ホルムアミドに
対するアルコールの使用量は任意に定めることが
できるが、Ｎ−（α−ヒドロキシエチル）ホルム
アミドが熱的に不安定な化合物であり反応後の回
収が困難なためアルコールを等モル又は過剰に用
いることが好ましく、通常1.0〜30倍モルのアル
コールが使用される、Ｎ−（α−ヒドロキシエチ
ル）ホルムアミドは結晶性の化合物であるので反
応に供するアルコールを溶媒として用いるのが良
く、この場合のアルコールの使用量は2.0〜20倍
モルが好ましい。アルコールの使用量を最小限に
するためには適宜反応に不活性な溶媒を使用する
こともできる。Ｎ−（α−ヒドロキシエチル）ホ
ルムアミドは１部が反応系内に結晶として存在し
てもアルコールとの反応により液状となるので、
ここで使用される不活性な溶媒はＮ−（α−ヒド
ロキシエチル）ホルムアミドを溶解する物質であ
つても、単に分散させる目的で使用される物質で
あつても良い。溶媒を使用する場合、アルコール
の使用量はＮ−（α−ヒドロキシエチル）ホルム
アミドに対し1.0〜５倍モルが好ましい。 ホルムアミドとアセトアルデヒドから得られた
Ｎ−（α−ヒドロキシエチル）ホルムアミドとア
ルコールとの反応に用いられる触媒としては、一
般的な酸触媒のいずれもが使用することができ
る。鉱酸、有機酸、弱酸及び強酸性を示すイオン
交換樹脂、固体酸触媒などであるが、好ましくは
これらの内、強酸性の物質が用いられる。好まし
い酸触媒の例としては硫酸、塩酸、硝酸、臭化水
素酸、スルフアミン酸、メタンスルホン酸、エタ
ンスルホン酸、パラトルエンスルホン酸、架橋ポ
リスチレンスルホン酸などが挙げられる。酸触媒
の使用量はＮ−（α−ヒドロキシエチル）ホルム
アミドに対し0.001〜10モル％、好ましくは0.1〜
５モル％の範囲である。またイオン交換樹脂の如
き不均一系の触媒を用いる場合には、触媒を充填
したカラムに原料混合物を通液して反応させるこ
ともできる。 Ｎ−（α−ヒドロキシエチル）ホルムアミドと
アルコールとの反応は両者の混合物に酸触媒を添
加するか、接触させることにより容易に達成され
る。反応温度は反応性とＮ−（α−ヒドロキシエ
チル）ホルムアミドの安定性の面から−10〜60℃
の範囲が好ましい。特に好ましくは０〜40℃の範
囲である。反応生成物は酸触媒を中和または分離
したのち、濃縮、蒸留など通常公知の方法で単離
することもできる。 本発明方法はまた、塩基性触媒の存在下にホル
ムアミドとアセトアルデヒドとの反応により得ら
れたＮ−（α−ヒドロキシエチル）ホルムアミド
を単離することなく、アルコールと反応させてＮ
−（α−アルコキシエチル）ホルムアミドを得る
場合に特に優れた効果を奏する。本発明はアルコ
ール及び触媒の添加順序に左右されないが、例え
ばホルムアミドとアセトアルデヒドとの反応で得
られたＮ−（α−ヒドロキシエチル）ホルムアミ
ドは、塩基触媒を含有しているのでこれにアルコ
ールを加え、塩基触媒と当量の酸を加えて中和し
たのち、酸触媒を添加して反応させるか、塩基触
媒を中和するに必要な量を含む過剰の酸触媒を添
加して反応させることにより、容易に目的物を得
ることができる。この場合、アルコールの種類に
よつては、未反応のアセトアルデヒドと容易にア
セタールを生ずるので、前述のアルコールの使用
量に加え、未反応のアセトアルデヒドに対し、２
倍モルのアルコールを増量することが好ましい。 以上、説明した本発明方法によればホルムアミ
ド、アセトアルデヒド及びアルコールから高収率
でＮ−（α−ヒドロキシエチル）ホルムアミドを
製造することが可能であり、本発明はＮ−ビニル
ホルムアミドの製造分野に寄与するところが大で
ある。 以下本発明を実施例によつて更に詳細に説明す
るが、本発明はその要旨を超えない限り、以下の
実施例に限定されるものではない。 参考例 Ｎ−（α−ヒドロキシエチル）ホルムアミドの
合成例フツ素樹脂製の撹拌翼を備えた撹拌機、ガ
ス導入管、温度計及び少量の流量パラフインを入
れたトラツプに接続された排気管を付した氷冷冷
却管を備えた２の４ツ口フラスコにホルムアミ
ド270ｇ（６モル）、炭酸カリウム4.15ｇ（0.03モ
ル）及びｎ−ヘキサン246ｇを入れ、25℃に保温
しつつ激しく撹拌した。ニードルバルブを備えた
500mlの耐圧ガラス容器に約350ｇのアセトアルデ
ヒドを入れたのち、ニードルバルブとガス導入管
を接続し、耐圧ガラス容器を40〜45℃に保温し
た。ニードルバルブを開き、流動パラフインのは
いつたトラツプを観察し、アセトアルデヒドが漏
れない範囲で最大限にアセトアルデヒドをガス状
で供給した。アセトアルデヒド299ｇ（6.79モル）
を供給するのに195分間要した。さらに25℃にて
１時間放置後生じた無色透明の粘稠液の１部を液
体クロマトグラフにより分析したところホルムア
ミドの転化率は83.7モル％、Ｎ−（α−ヒドロキ
シエチル）ホルムアミドへのホルムアミドの選択
率は100モル％であつた。またアセトアルデヒド
の転化率は77モル％でありアセトアルデヒドのＮ
−（α−ヒドロキシエチル）ホルムアミドへの選
択率は96モル％であつた。フラスコを10℃にまで
冷却して30分間保持すると生成物は結晶化し、内
温は42℃まで上昇した。ふたたび５℃まで冷却し
て１時間保持したのち、生成物の１部を採り前記
と同様に分析したところ、ホルムアミドの転化率
は99.2モル％で、Ｎ−（α−ヒドロキシエチル）
ホルムアミドへの選択率は100モル％であつた。
冷却したアセトン500mlを添加したのち、濃硫酸
3.03ｇをイソプロパノール30ｇに溶解した溶液を
５℃にて添加し、炭酸カリウムを中和した。生成
物を冷却下、窒素ガス気流中で過し、氷冷した
アセトンで洗浄後室温にて減圧乾燥し、白色の結
晶481ｇを得た。これは理論量の90％に相当する。
これをアセトンにより再結晶し、融点52.5〜53.8
℃の結晶を得た。この物の元素分析値はＮ−（α
−ヒドロキシエチル）ホルムアミドの計算値と一
致した。構造をI.R.スペクトル及びN.M.Rスペク
トルにより確認した。 元素分析値 ；40.18％ Ｈ；7.88％ Ｎ；15.59％ 理論値 Ｃ；40.44％ Ｈ；7.92％ Ｎ；15.72％ 実施例 １〜５ 冷却管を備えた100mlのナシ型フラスコに参考
例で得たＮ−（α−ヒドロキシエチル）ホルムア
ミド17.8ｇ（0.2モル）と第１表に示したアルコ
ール0.6モルを入れ、20℃に保温しつつマグネチ
ツクスターラーで撹拌した。硫酸98mgをそれぞれ
のアルコール２ｇに溶解して添加し、30分間反応
させた。生成物の１部を採り液体クロマトグラフ
により分析した。ホルムアミドの転化率とＮ−
（α−アルコキシエチル）ホルムアミドへの選択
率を第１表に示した。0.25mlのアンモニア水を添
加して硫酸を中和したのち、生じた無機物を別
し、液をエバポレーターにより濃縮した。濃縮
物を減圧蒸留し、それぞれ生成物であるＮ−（α
−アルコキシエチル）ホルムアミドを得た。沸点
及び収率を第１表に示した。

【表】 実施例 ６ 冷却管を備えた100mlのナシ型フラスコに参考
例で得たＮ−（α−ヒドロキシエチル）ホルムア
ミド17.8ｇ（0.2モル）とメタノール40ｇ（1.25モ
ル）を入れ、マグネチツクスターラーで撹拌しつ
つ20℃に保持した。この中に乾燥したダイヤイオ
ンPK208H（三菱化成工業株式会社商標、架橋ポ
リスチレンスルホン酸樹脂）0.68ｇを入れ20℃に
て30分間激しく撹拌した。イオン交換樹脂を別
後、液をエバポレーターにより濃縮すると、
0.8％のホルムアミドを含有するＮ−（α−メトキ
シエチル）ホルムアミド20.4ｇが得られた。これ
は理論量の98％に相当する。 実施例 ７〜13 フツ素樹脂製の攪拌翼を備えた撹拌機、ガス導
入管、温度計及び排気管を付した氷冷冷却管を備
えた500mlの４ツ口フラスコの排気管に少量の流
動パラフインを入れたトラツプを接続した。ニー
ドルバルブを備えた100mlの耐圧ガラス製容器に
アセトアルデヒド約65ｇを採取し、ニードルバル
ブを閉じフラスコのガス導入管にフツ素樹脂チユ
ーブで接続した。フラスコにホルムアミド45ｇ
（１モル）と第２表に示した触媒0.005モルを入
れ、25℃に保ちつつ激しく撹拌した。耐圧ガラス
容器を40〜45℃に保温し、ニードルバルブを開き
ガス導入管からアセトアルデヒドを反応液中にガ
ス状で吹き込んだ。流動パラフインを入れたトラ
ツプを観察し、アセトアルデヒドがトラツプから
ガス状で漏れない範囲で最大限に供給される様に
ニードルバルブを調節して反応させた。アセトア
ルデヒドの供給時間と使用量を第２表に示した。
さらにフラスコを撹拌しつつ５℃に冷却し、Ｎ−
（α−ヒドロキシエチル）ホルムアミドの結晶約
50mgを結晶核として添加し、反応物を結晶化させ
た。５℃に冷却して30分間保持したのち、硫酸
0.005モルを溶解したメタノール96ｇを添加して
30分間撹拌した。次いでフラスコを20℃まで昇温
し硫酸0.005モルをメタノール２ｇに溶解した溶
液を添加し、20℃で30分間保持した。生成物の１
部を採り液体クロマトグラフにより組成を分析し
た。ホルムアミドの転化率とホルムアミドのＮ−
（α−メトキシエチル）ホルムアミドへの選択率
を第２表に示した。

【表】

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ホルムアミドとアセトアルデヒドとを塩基性
   触媒の存在下に反応させてＮ−（α−ヒドロキシ
   エチル）ホルムアミドを得、これを酸触媒の存在
   下に第１級又は第２級アルコールと反応させるこ
   とを特徴とするＮ−（α−アルコキシエチル）ホ
   ルムアミドの製造方法。 ２ 塩基性触媒が強塩基とPKa値が４〜15の弱
   酸からなる弱塩基性塩であることを特徴とする特
   許請求の範囲第１項記載の方法。 ３ ホルムアミドとアセトアルデヒドとの塩基性
   触媒の存在下における反応が０〜40℃の範囲であ
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項又は第
   ２項記載の方法。 ４ 第１級又は第２級アルコールが炭素原子数１
   〜８のアルコールであることを特徴とする特許請
   求の範囲第１項〜第３項いずれかに記載の方法。