JPS6016945B2 - α−ジメチルアミノ−ε−カプロラクタムの製造方法 - Google Patents

α−ジメチルアミノ−ε−カプロラクタムの製造方法

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JPS6016945B2
JPS6016945B2 JP4798279A JP4798279A JPS6016945B2 JP S6016945 B2 JPS6016945 B2 JP S6016945B2 JP 4798279 A JP4798279 A JP 4798279A JP 4798279 A JP4798279 A JP 4798279A JP S6016945 B2 JPS6016945 B2 JP S6016945B2
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caprolactam
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formic acid
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治代 佐藤
伸三 今村
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  • Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はQ−アミノ−zーカプロラクタムをジメチル化
することにより、Q−ジメチルアミノ−ご−カプロラク
タムを製造する方法に関し、特に精製し‘こくい創生物
をおさえ、かつ収率良くQ−ジメチルアミノ−z−カプ
ロラクタムを得る方法に関する。
従来、一級ァミン類のジメチル化法としては、一級ァミ
ンを硫酸などの触媒の存在下にメタノールと高温高圧で
反応させる方法〔Knoevena繋1らJ.Prok
t.Chem.98、1(1914)〕カ性ソーダなど
の脱酸剤の存在下にハロゲン化メチル、ジメチル硫酸、
リン酸ェステルなどのメチル化剤と反応させる方法〔B
illemanらJ.Am.Chem.Soc.688
95(1942)〕。
還元触媒を用いて、ホルマリンと水素とを反応させる方
法〔WoodrMfらJ.Am.Chem.SMへ62
、922(1940)〕、ホルマリンとギ酸とを反応さ
せる方法〔CIarkらJ.Am.Chem.SM.、
69630(1933)〕などが一般に知られている。
しかしながら、Q−アミノ−ご−カプロラクタムは一般
の一級アミン類と異なり、ァミノ基と同時にアミド結合
を有するため、反応条件によってはアミノ基のジメチル
化と同時にアミド結合の加水分解、アミド結合のメチル
化、アミド結合の還刀、アミノ基またはアミド基のメチ
ロール化反応を経由する縮合などの副反応が起こるため
、Q−アミノーご−カプロラクタムのジメチル化法はほ
とんど知られておらず、わずかにポリベプチド中の末端
アミノ基のジメチル化法〔R.E.Bowman:J.
Chem.S比.、1950 1349〕を応用して、
Q−アミノ−ご−カプロラクタムとホルマリンを水素加
圧下に10%Pd−炭素触媒を用いて還元的にジメチル
化してQ−ジメチルアミノ−ご−カプロラクタムを製造
する方法(持公昭42一11926号公報)が知られて
いるにすぎない。この公知方法は反応条件が穏やかで、
収率も良好であるが高価なPd−炭素触媒を比較的多量
に使用し、また危険な水素を使用するため設備が高価と
なり、工業的には有利な方法とはいえない。
本出願人は工業的に有利なQーアミノ−ご−カプロラク
タムのジメチル化法について、先にQ−アミノーどーカ
プロラクタム1モルあたり、8モル以下のホルムアルデ
ヒドおよび12モル以下のギ酸を混合し、これを50〜
100q0に加熱する方法を提案した。この方法は工業
的に使用可能な収率が確保できるものの、最終製品の純
度を上げるための精製負荷が大きく、満足なものでない
。本発明者らは原理的には先願の方法に従い、さらに収
率が高く、副生物の少ない条件を鋭意検討した結果、本
発明に到達した。すなわち本発明はQーアミノーごーカ
プロラクタムに対し実質的に必要な量のホルムアルデヒ
ドとギ酸を反応速度の十分速い温度条件で加熱処理する
ことからなる。
さらに詳しくはQ−アミノーど−カプロラクタム1モル
当り、1.5〜2.5モル当量のホルムアルデヒドおよ
び/またはパラホルムアルデヒド並びに1.5〜12モ
ルのギ酸を前記ラクタムと80〜110qoの温度で反
応させることからなる。一般に1級アミンをホルムアル
デヒドとギ酸でジメチル化する場合、経済的な理由や、
後処理の容易さなどの理由で上限はあるものの、反応速
度を速めるなどの理由で大過剰のホルムアルデヒドをギ
酸を使用するのが常識である(0rg.Synth.C
oil.Vol.mP723)しかしQ−アミノ−ごー
カプロラクタムのジメチル化について本発明者らが詳し
く調べた結果、ホルムアルデヒドおよび/またはパラホ
ルムアルデヒドの使用量について必要理論量近辺に特に
優れた最適範囲が存在することを見いだした。
本発明者らはホルムアルデヒドとギ酸でQ−アミノ−ど
ーカプロラクタムをジメチル化する場合に収率の向上を
妨げる原因と生成物の精製を妨げる要因を詳細に調べた
結果、共通要因として下式のごとくラクタム環の窒素原
子がホルムアルデヒドでメチロール化されたQージメチ
ルアミノーNごーメチロール−ごーカプロラクタム(以
後DMA−N−M−CLと略す)の副生があることをつ
きとめた。このDMA−N一M−CLの創生を抑える方
法は反応の中期又は後期に反応系中の遊離のホルムアル
デヒドの存在を極力少くすると同時に還元反応を十分速
い条件に保つこと、すなわち使用するホルムアルデヒド
および/またはパラホルムアルデヒドのモル比を実質的
に必要な1.5〜2.5に保ち、かつ還元反応が十分速
い加熱条件である80〜110℃で処理することで達成
できる。
本発明に供される主原料であるQ−アミノーごーカプロ
ラクタムは、Q−クロル−ごーカプロラクタムのアミノ
化(特公昭46−23741号公報)、Qーニトロ−ど
−カプロラクタムの還元(スイス国特許第37572び
号明細書)、Qーアミノシクロヘキサンオキシムのべッ
クマン転位(特公昭41一1808少号公報)、リジン
低級アルキルェステルの脱アルコール環化(椿公昭46
一37332号公報)など種々の製法が知られており、
これらいずれの方法で製造されたQーアミノーごーカプ
ロラクタムを使用しても本発明は円滑に実施し得る。
本発明においては、原料としてホルムアルデヒドおよび
/またはパラホルムアルデヒドを使用する。
ホルムアルデヒドとパラホルムアルデヒドはそれぞれ単
独に用いてもよいし、ホルムアルデヒドとパラホルムア
ルデヒドの混合物を用いてもよい。また通常の商品形態
のもの、例えば水および/またはアルコールの混合物の
形態となっているものをそのまま使用してもよい。本発
明においては、ホルムアルデヒドおよび/またはパラホ
ルムアルデヒドをQーアミ/−ご−カプロラクタム1モ
ル当り1.5〜2.5モル当量、好ましくは1.9〜2
.1モル当量、ギ酸をQーアミノ−ごーカプロラクタム
1モル当り1.5〜12.0モル好ましくは2.0〜3
5モル使用することが必要である。
ここでパラホルムアルデヒド1モル当量とは、パラホル
ムアルデヒドを構成するホルムアルデヒド1単位をいう
。ホルムアルデヒドおよび/またはパラホルムアルデヒ
ドの使用モル比がQ−アミノー・ーカプロラクタム1モ
ル当り1.5モル当量以下の場合、反応したQーアミノ
ーごーカプロラクタム当りの収率は良好であり、反応自
体は円滑に進行するが、この場合、未反応Q−アミノ−
ど−カプロラクタムが残り、特に工業的に本発明を実施
する際には未反応物の回収量が増大するため好ましくな
い。一方2.5以上の場合はDMA−N−M−CLや高
滋副生物が増大し、収率を低下させるのみならず、生成
物の分離に際してホルムアルデヒドの混入量が増大し、
品質低下の原因となる。最も好ましくはホルムアルデヒ
ドおよび/またはパラホルムアルデヒドの使用モル比が
2.0近傍の場合である。ギ酸の使用モル比は理論上、
還元反応に2モル、生成物と塩を形成するのに1モル必
要であるが後者は還元力のない他の有機又は無機酸で代
用可能であるので実質2.0〜3.5モルが好ましい。
本発明において反応温度も重要な要素であり80〜11
0午○、好ましくは90〜110午0に制御する必要が
ある。80ooはギ酸が還元反応に関与し、激しく脱炭
酸する最低温度であり、110午0は反応を円滑に制御
できる最高の温度である。
本発明の反応には、溶媒を特に必要としないが、水およ
び/または低級アルコールを使用することができ、特に
反応を円滑に進める上で水の存在が好ましい。
本発明における反応の操作は特に限定されないが、予め
、Q−アミ/−ご−カプロラクタムとギ酸と水を混合せ
しめ、その混合液中にホルムアルデヒドと水および/ま
たはパラホルムアルデヒドと水を滴下し、反応せしめる
方法によると、反応を制御しつつ進行せしめることがで
きる。
この方法は100qo以上で反応を行なう場合には、反
応の進行が著しいため特に望ましい方法である。反応時
間は反応温度によって異なるため規定できないが、実質
的に反応が完結する時点で操作を停止すれば良い。反応
終了後、反応混合物からQ−ジメチルァミノーごーカプ
ロラクタムを分離する方法としては通常の方法が採用で
きる。
例えば反応混合物をそのまま、あるいは濃縮で未反応物
、溶媒の一部を回収した後、水酸化ナトリウム、アンモ
ニアなどのアルカリ水溶液で中和後、アルカリ性中和液
中からクロロホルム、トリクレンなどの非水港性有機溶
媒で抽出する方法などが挙げられる。以下実施例によっ
て本発明をさらに詳細に説明する。
実施例 1 冷却管、温度計、滴下漏斗および縄伴器を装着した2そ
の4つ口フラスコにQ−アミノ−どーカプロラクタム1
28.2夕(lmol)、90%ギ酸水溶液153.4
夕(3mol)、および水300舷を仕込み100oo
にて蝿拝した。
滴下漏斗より穏やかな還流が行なわれる速度(沸騰点)
にて37%ホルマリン171.6夕(2hol)を滴下
した。
滴下終了後加熱還流温度(103qo近辺)で4時間反
応させた。反応終了後、減圧下で未反応のホルムァルデ
ヒド、ギ酸および水を大部分留去したのち、残留物に2
0%水酸化ナトリウム水溶液210夕を加えて中和した
500の‘のクロロホルムで3回抽出したのち、クロロ
ホルム層を脱水した。
クロロホルムを減圧下で留去したのちに減圧蒸留し、1
26〜130qo/3肋Hgの蟹分としてQ−ジメチル
アミノ−ご−カプロラクタム139.3タ得た。収率は
89.2%であった。実施例 2 実施例1において、反応温度を表1のごとく変化させて
実施例1と同様に4時間反応させて実施例1と同様に4
時間反応させて実施した。
収率は表1に示した。表1 実施例 3 実施例1と同様の装置にQーアミノ−ご−カプロラクタ
ム128.2夕(lmol)、90%ギ酸水溶液153
.4夕(3hol)および水300私を仕込み100午
0にて磯拝した。
滴下漏斗より穏やかな還流が行なわれる速度にて40%
パラホルムアルデヒド水懸濁液150夕(2hol)を
滴下した。滴下終了後、加熱還流温度(103oo近辺
)で4時間反応させた。反応終了後、内温が125℃に
上昇するまで常圧濃縮した。残留物に20%アンモニア
水溶液210夕を加えて中和した。500の‘のトリク
レンで3回柚出したのち、トリクレン層を脱水した。
トリクレンを減圧下で蟹去したのちに減圧蒸留し、12
6〜130こ0/3肋Hgの留分としてQージメチルア
ミノーごーカプロラクタム143.8夕を得た。収率は
92.1%であった。実施例 4 実施例3においてq−アミノ−ご−カプロラクタム1モ
ルに対してパラホルムアルデヒドおよびギ酸の割合を表
2のごとく変化させて実施例3と同様に加熱還流温度(
10300近辺)で4時間反応させた。
薄層クロマトグラフィーによる収率を表2に示した。
実施例 5 実施例1と同様の装置にQーアミノ−ごーカプロラクタ
ム酢酸塩1磯.3夕(lmol)、90%ギ酸102.
3夕(2hol)および水300私を仕込み100qo
にて鷹拝した。
滴下漏斗より穏やかな還流が行なわれる速度にて40%
パラホルムアルデヒド水懸濁液150夕(2hol)を
滴下した。滴下終了後還流温度(103℃近辺で)8時
間反応した。反応終了後、内温が125℃に上昇するま
で常圧濃縮した。
残留物に20%アンモニア水溶液210夕を加えて中和
した。500Mのトリクレンで3回抽出したのち、トリ
クレン層を脱水した。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 α−アミノ−ε−カプロラクタム1モル当り、1.
    5〜2.5モル当量のホルムアルデヒドおよび/または
    パラホルムアルデヒド並びに1.5〜12モルのギ酸を
    前記ラクタムと80〜110℃の温度で反応させること
    を特徴とするα−ジメチルアミノ−ε−カプロラクタム
    の製造方法。
JP4798279A 1979-04-20 1979-04-20 α−ジメチルアミノ−ε−カプロラクタムの製造方法 Expired JPS6016945B2 (ja)

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JPS55141471A JPS55141471A (en) 1980-11-05
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JPS58177976A (ja) * 1982-04-09 1983-10-18 Toray Ind Inc DL−「あ」−ジメチルアミノ−ε−カプロラクタムの光学分割方法

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