制備ε-已內酰胺和ε-已內酰胺前體的方法技術

由相應的５－甲酰戊酸酯、氨和氫氣為原料，在氫化催化劑存在下，制備ε－己內酰胺和ε－己內酰胺前體的方法，其中，在第一步驟中，５－甲酰戊酸酯與氨在非氫化條件下反應，且在第二步驟中，在氨存在下，于氫化條件下，將在第一步驟中所得的反應產物轉化成ε－己內酰胺和ε－己內酰胺前體。（*該技術在2016年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】
?制備ε-己內酰胺和ε-己內酰胺前體的方法本專利技術涉及以5-甲酰戊酸酯、氨和氫氣為原料，在氫化催化劑存在下，制備ε-己內酰胺和ε-己內酰胺前體的方法。本文中的ε-己內酰胺前體定義為6-氨基己酸酯、6-氨基己酸和6-氨基己酰胺。這種方法由US-A-4730040得知。根據US-A-4730040，ε-己內酰胺和6-氨基己酸酯的混合物是通過將5-甲酰戊酸酯與氨、氫氣、氫化催化劑和作為溶劑的甲醇接觸而制備的。該已知方法的缺陷是形成相對大量的副產物，降低了6-氨基己酸酯和ε-己內酰胺的收率。副產物為例如6-羥基己酸酯、仲胺、季胺和席夫堿。本專利技術的目的是提供這樣一種方法，該方法形成較少的上述副產物且獲取較高的ε-己內酰胺和ε-己內酰胺前體的收率。本專利技術的這一目的是按如下方法達到的：第一步驟中，在非氫化條件下將5-甲酰戊酸酯與氨反應，第二步驟中，在氨存在下，于氫化條件下，將第一步驟中獲得的反應產物轉化成ε-己內酰胺和ε-己內酰胺前體。業已發現，如果該方法按照本專利技術進行，形成的副產物較少，特別是6-羥基己酸酯和仲胺。另一優點是，當該方法連續進行時，在-->一段較長的時間里，收率保持恒定。這點是與US-A-4730040的方法連續進行較長一段時間時是相反的。已發現，操作在幾小時之內，該方法的收率明顯下降。5-甲酰戊酸酯可由下列通式表示：其中R包括具有1至20個碳原子的(環)烷基、芳基或芳烷基。這些基團的實例有：甲基、乙基、丙基、異丙基、正丁基、叔丁基、異丁基、環己基、芐基和苯基。優選使用甲基或乙基。在非氫化條件下進行第一步驟。本專利技術中的“非氫化條件”是指，反應條件是，沒有氫氣存在，或如果氫氣存在，5-甲酰戊酸酯或其反應產物不被或實際不被氫還原。通常，非氫化條件是在沒有氫化催化劑下進行第一步驟而獲得的。在該方法的一種這樣的實施方案中，氫氣已經存在于第一步驟中。如果氫化催化劑已存在于第一步驟的話，非氫化條件的狀態也可以通過直至第一步驟完畢后方添加氫氣于反應混合物來獲得。業已發現，當在第一步驟中，5-甲酰戊酸酯的轉化大于90％，優選大于99％時，就6-氨基己酸酯的收率而言，得到最佳的結果。轉化太低，將導致，例如，6-羥基己酸酯和/或仲胺形成的增加。另外還發現，當第一步驟中的停留或接觸時間長于5-甲酰戊酸酯實際完成轉化所需的停留或接觸時間時，該收率會受不利影響。過長的停-->留或接觸時間造成非6-羥基己酸酯的副產物形成的增加。因此，優選避免第一步驟中的任何的“過度反應”。第一步驟中的溫度可達120℃且優選在0和100℃間。在此范圍內，溫度不是關鍵的。在大規模操作中，溫度優選高于10℃且更優選高于20℃，因此此時，不需要過冷卻。當第一步驟是在連續操作的管式反應器中進行時，進料溫度可以是例如10℃左右。由于放熱反應的熱量，反應混合物的溫度會升高，致使在反應器的端部得到較高的出口溫度。如上所解釋的，在第一步驟中的太短接觸或停留時間和太長接觸或停留時間，將導致副產物形成。5-甲酰戊酸酯的轉化實際完成的最佳停留或接觸時間取決于反應條件，例如，溫度、反應物的濃度和混合的方法。最佳停留時間或接觸時間可被本領域熟練技術人員很容易地確定。由本文描述的溫度和濃度開始，在常規的混合條件下，停留或接觸時間通常是幾秒和2分鐘之間，優選接觸或停留時間長于5秒。第一步驟是在氨存在下進行，優選選用摩爾過量的氨，這樣，由5-甲酰戊酸酯的起始量計算，氨和5-甲酰戊酸酯的摩爾比是在約500∶1和約1∶1之間。第一步驟中的壓力不是關鍵的。如果第一步驟是在無氫氣存在下進行的，壓力一般在大氣壓和12MPa之間，這取決于所選的溫度和反應混合物的組成。在連續的方法中，第一步驟和第二步驟中的壓力是一樣的。第一步驟可以在催化劑存在下進行，例如，酸離子交換劑或酸性金屬氧化物催化劑，如氧化鋁或TiO2。第一步驟中5-甲酰戊酸酯-->的轉化亦最好在無催化劑存在下進行。因為，對于6-氨基己酸酯的總收率不大受第一步驟中催化劑的存在的影響，因此，一般不采用此催化劑。在氨存在下，于氫化條件下，第一步驟中獲得的反應產物在第二步驟中完全或部分轉化成ε-己內酰胺和ε-己內酰胺前體。優選第二步驟在過量的氨存在下進行，所述的過量氨是指由5-甲酰戊酸酯(用于第一步驟中)的起始量計算，氨和5-甲酰戊酸酯的摩爾比在500∶1和約1∶1之間。術語“氫化條件”是指在第一步驟中獲得的反應產物可以被氫還原的反應條件。通常，氫化條件是在氫氣和氫化催化劑存在時取得的。第二步驟中需要的氫氣的摩爾量至少等于第一步驟中作為原料的5-甲酰戊酸酯的摩爾量。然而，優選在第二步驟中應用1.01至一百倍摩爾的過量氫氣。在第二步驟中采用的總壓力優選在0.5和20MPa之間。業已發現，第二步驟中有效的壓力也取決于采用的可選擇的溶劑。本領域熟練技術人員使用有限的試驗裝置便可容易地確定此最適宜條件。根據本專利技術的方法中，至少一個步驟可以在添加的溶劑存在下進行。氨也可以作為該方法中的溶劑。如果采用添加的溶劑，優選第二步驟且更優選二個步驟都在添加溶劑存在下進行。適合的溶劑是水、叔胺、醚、具有1-6個碳原子的醇、2至10個碳原子的醚，例如，甲基·叔丁基醚和叔戊基·甲基醚，或高沸點有機溶劑，例如高沸點石蠟溶劑。優選，醇、醚或水用作添加溶劑。來自醇時，優選的是相應于5-甲酰戊酸酯的R-基(式(I))的醇。水和相應的醇-->是優選的溶劑，因為這些化合物在本專利技術的方法中也作為反應產物形成。這些醇的例子是甲醇、乙醇、丙醇、異丙醇、正丁醇、叔丁醇、異丁醇、環己醇、苯甲醇和苯酚或其混合物。最優選的是甲醇和乙醇。添加的溶劑的混合物也可以用于本專利技術的方法中，這些混合物的實例是水-甲醇、水-乙醇或甲醇-乙醇。最優選在兩個步驟中用水或水-相應醇混合物作溶劑。這些水-相應醇混合物是有利的，因為與純水相比，增加了該5-甲酰戊酸酯在這些混合物中的溶解性。水是有利的，因為它也可用作本專利技術方法之后的環化步驟中的溶劑.在此環化步驟中，如US-A-3485821中所描述的，ε-己內酰胺前體在升高的溫度下轉化成ε-己內酰胺。當用水作為本專利技術方法的溶劑時，得到的反應混合物可以直接用于此環化步驟中。第二步驟是在一般為40和200℃間，更優選70和180℃間，且最優選80和160℃間的溫度下進行。第二步驟中的停留或接觸時間應足夠的長，以便實際上還原在第一步驟中形成的所有中間產物。較長的停留時間或較長的接觸時間將導致更多的ε-己內酰胺形成。停留或接觸時間優選在半分鐘左右至兩三小時。當該方法是以批量或在連續操作的淤漿反應器中進行時，相應的接觸或停留時間通常會長于采用連續操作管式反應器的停留時間。氫化催化劑包含至少一種金屬選自元素周期表8-10族的金屬(Handbook?of?Chemistry?and?Physics，70th?edition，CRCPress，1989-1990)。優選的是含Ru、Ni、或Co的催化劑。除Ru、Co和/或Ni外，催化劑也可含有其它金屬，例如Cu、Fe和/或Cr。催-->化活性金屬可以應用于載體上或沒有載體。適合的載體是例如氧化鋁、二氧化硅、二氧化鈦、氧化鎂、氧化鋅和碳。非載體金屬可以以例如細分散的懸浮液如細分散的釕的形式使用。優選的含Ni和C本文檔來自技高網...

【技術保護點】
由相應的５－甲酰戊酸酯、氨和氫氣為原料，在氫化催化劑存在下制備ε－已內酰胺和ε－已內酰胺前體的方法，其中，在第一步驟中，５－甲酰戊酸酯與氨在非氫化條件下反應，且在第二步驟中，在氨存在下，于氫化條件下，將在第一步驟中所得的反應產物轉化成ε－已內酰胺和ε－已內酰胺前體。

【技術特征摘要】
US 1995-3-1 3962401.由相應的5-甲酰戊酸酯、氨和氫氣為原料，在氫化催化劑存在下制備ε-己內酰胺和ε-己內酰胺前體的方法，其中，在第一步驟中，5-甲酰戊酸酯與氨在非氫化條件下反應，且在第二步驟中，在氨存在下，于氫化條件下，將在第一步驟中所得的反應產物轉化成ε-己內酰胺和ε-己內酰胺前體。2.根據權利要求1的方法，其中5-甲酰戊酸酯由下列通式表示式中R包括具有1至20個碳原子的(環)烷基、芳基或芳烷基。3.根據權利要求1-2之任一的方法，其特征在于，該方法是在具有2至10個碳原子的醚存在下進行的。4.根據權利要求3的方法，其特征在于，采用甲基·叔丁基醚。5.根據權利要求2的方法，其中R是甲基或乙基。6.根據權利要求2或5的方法，其特征在于，第一步驟和第二步驟是在添加的溶劑存在...

【專利技術屬性】
技術研發人員：HFW沃特斯，SL萊恩，W布伊斯，FE赫基斯，NF哈森，
申請(專利權)人：DSM有限公司，納幕爾杜邦公司，
類型：發明
國別省市：NL[荷蘭]