专利名称:生产酰胺化合物的方法
技术领域：
本发明涉及生产酰胺化合物的方法。更具体地说，涉及在催化剂存在下，于液相中使肟进行贝克曼(Beckmann)重排高效生产酰胺化合物的方法。
发明背景一般来说，工业上生产酰胺化合物的方法，系通过贝克曼重排将肟化合物转化为酰胺化合物的方法。例如，通过环已酮肟的贝克曼重排生产ε-己内酰胺。对于这样的贝克曼重排，目前采用使用浓硫酸或发烟硫酸之类的强酸作为催化剂的液相反应。然而，该已知方法存在的一些问题是，为了分离出形成的内酰胺化合物，通常要以氨中和硫酸，结果形成硫酸铵副产物，其量相当于上述内酰胺化合物的2倍，并且因为使用大量强酸而使设备受到腐蚀。因此该方法并不一定经济，于是人们期望为该重排反应开发出有效的催化剂。
因此，人们就不使用硫酸催化剂的液相贝克曼重排已进行过积极地探索。例如已提出过下述使用均相催化剂，在液相中进行的环己酮肟贝克曼重排使用借助N，N-二甲基甲酰胺与氯磺酸反应可获得的离子对(一种Vilsmeier络合物)作为催化剂的方法[M.A.Kira和Y.M.Shaker，《埃及化学杂志》，16，551(1973)]；使用由N，N-二烷基甲酰胺和环氧化合物获得的烷基化试剂以及强酸(三氟化硼醚合物等)组成的催化剂的方法[Y.Izumi，《化学通信》，PP2171(1990)]；在庚烷溶剂中，以磷酸或缩合磷酸化合物重排环己酮肟的方法(日本专利公开号149665/1987)；使用由五氧化二磷和含氟强酸或其衍生物、以及N，N-二烷基甲酰胺之类的化合物组成的催化剂的方法(日本专利公开号105654/1993，相应于美国专利号为5254684)等等。
但是使用这些催化剂系统进行的环己酮肟液相贝克曼重排，生产ε-己内酰胺的工艺，作为工业生产方法，并不总是令人满意的。具体来说，在上述使用Vilsmeier络合物作催化剂，进行的上述环己酮肟贝克曼重排中，生产的内酰胺和该催化剂形成1∶1络合物，这样必需使用与原料肟等摩尔量的催化剂。因此，该方法不能说是经济的工业生产法。使用由N，N-二烷基甲酰胺和从环氧化合物获得的烷基化试剂、以及强酸组成的催化剂的方法，体现了重排的新颖方法，不同于使用硫酸作催化剂的常规等摩尔反应。但是，就可操作性而言，该方法在工业生产上也不总能令人满意，因为为生产该重排催化剂成分之一的烷基化试剂，有时要用到硫酸二甲酯和表氯醇之类的毒性化合物。此外，在使用磷酸或缩合磷酸作催化剂的方法(公开于日本专利公开号149665/1987)中，磷酸催化剂用量要求多达每1摩尔原料肟的2摩尔，这样该方法大大加重了反应之后以氨中和催化剂步骤的负担。因此该方法也不能说是经济的工业生产法。
使用公开于上述的日本专利公开号105654/1993(US 5254684)中的、由五氧化二磷和含氟强酸(例如含氟磺酸酐)或其衍生物、以及N，N-二烷基甲酰胺之类的化合物组成的催化剂的方法中，所述催化剂表现出高催化活性，但该书也指出由于痕量水的作用，该催化剂会失活，因此必需将原料肟、反应溶剂、反应装置等严格除水。尤其是催化剂成分五氧化二磷，本领域技术人员称之为强脱水剂，因而由于其极强吸湿性，处理起来需格外小心，非常麻烦。此外，三氟甲磺酸酐(含氟强酸化合物)作为高活性催化剂成分，用于此处作为指定催化剂成分是有效的，但其成本高，且引起设备腐蚀问题。
因此，如上所述，就催化剂效率、操作和经济效益而言，所提出的催化剂系统对于工业生产并不总是令人满意的。
本发明的目的是通过酸催化剂存在的液相中肟化合物贝克曼重排反应，提供高效生产酰胺化合物的方法，其特征是，在温和反应条件下，使用少量催化剂进行肟的催化重排，该方法避免了上面提到的问题。
发明公开内容作为对肟化合物重排生成酰胺化合物所用催化剂的积极研究成果，本发明人发现，使用含芳族磺酸酐或无氟脂肪磺酸酐，以及N，N-二取代酰胺化合物的催化剂，而不采用昂贵的含氟强酸化合物(该化合物曾被认为是必需的催化剂构成成分)进行重排反应，可以以常规方法一样的高产率获得酰胺化合物，从而完成了本发明。
此外，本发明人还发现，在选自磺酸及其酸酐的至少一种化合物、N，N-二取代酰胺化合物和羧酸酐存在下，进行重排反应可以较高效率获得酰胺化合物，从而完成了本发明。
也就是说，本发明的第一个要点，是使肟化合物经过液相贝克曼重排生产酰胺化合物的方法，其特征在于，反应是在无氟磺酸酐和N，N-二取代酰胺化合物存在下进行的。
本发明第二要点是使肟化合物经过液相贝克曼重排生产酰胺化合物的方法，其特征在于，在选自磺酸及其酸酐的至少一种化合物、N，N-二取代酰胺化合物和羧酸酐存在下进行重排反应。
作为本发明第一要点的优选实施方案，上述生产酰胺化合物的方法中，可以提及的磺酸酐是非含氟磺酸酐，例如无氟苯磺酸酐、或非含氟烷基磺酸酐，其可以有取代基，特别是对甲苯磺酸酐，或甲磺酸酐；N，N-二取代酰胺化合物是N，N-二甲基甲酰胺；肟化合物是环己酮肟；而酰胺化合物是ε-己内酰胺。
作为本发明第二要点的优选实施方案，上述生产酰胺化合物的方法中，可以提及的磺酸是芳族磺酸或脂族磺酸，例如可带有取代基的苯磺酸或烷基磺酸，选自磺酸及其酐的至少一种化合物是对甲苯磺酸酐、甲磺酸酐、对甲苯磺酸、或甲磺酸；N，N-二取代酰胺化合物是N，N-二甲基甲酰胺；羧酸酐是乙酸酐；肟化合物是环己酮肟；而酰胺化合物是ε-己内酰胺。
实施本发明的最佳方式下面详述本发明的细节。
(肟化合物)任何已知的肟化合物均可不加限制地用作本发明贝克曼重排的原料肟化合物。肟化合物的具体例子为包括2-20个碳，优选3-13个碳的肟化合物，例如环己酮肟、环戊酮肟、环十二酮肟、丙酮肟、2-丁酮肟、苯乙酮肟、二苯酮肟、4’-羟基苯乙酮肟等，其中优选使用4-20碳，特别是5-13碳环肟化合物，例如环己酮肟、环戊酮肟、环十二酮肟等。
(第一要点中所用催化剂)本发明第一要点中所用重排反应催化剂包括无氟磺酸酐和N，N-二取代酰胺化合物作为组成成分。目前尚不清楚从这些指定催化剂成分到底生成何种形式的催化剂活性物质，但是因为通过原料肟化合物的作用而进行反应，因为原料肟化合物可以认为是催化剂组成成分之一。
无氟磺酸酐用作本发明催化剂组成成分的无氟磺酸酐并没有具体限制，可包括无氟芳族磺酸酐或无氟线型或环状脂族磺酸酐。可使用的无氟芳族磺酸酐有6-20个碳原子，优选6-10个碳原子，芳环上带一个或多个取代基，或可使用含1-20个碳原子，优选1-10个碳原子可带取代基(其中取代基代表具有1-8个碳原子的烷基、1-4个碳原子的烷氧基、2-4个碳原子的酰基、Cl和Br之类的卤原子)的无氟脂族磺酸酐。无氟磺酸酐的价数并不具体加以限制，但优选价数为1。
具体例子包括苯磺酸酐、对甲苯磺酸酐、间二甲苯-4-磺酸酐、对十二烷基苯磺酸酐、2，4-二甲基苯磺酸酐、2，5-二甲基苯磺酸酐、4-氯代苯磺酸酐、α-萘磺酸酐、β-萘磺酸酐、联苯基磺酸酐、甲磺酸酐、乙磺酸酐、丙磺酸酐、1-己磺酸酐、1-辛磺酸酐等，其中优选无氟苯磺酸酐或烷基磺酸酐，特别优选对甲苯磺酸酐或甲磺酸酐。
若以含氟芳族磺酸酐代替作为本发明重排催化剂组成成分的无氟磺酸酐时，重排反应继续。但如上所述，因为该含氟强酸极贵，因此为实现经济的工业生产法，必需建立含氟强酸化合物的回收及再利用技术。
本发明所用无氟磺酸酐的量无具体限制，但一般来说其量占原料肟的约0.2-20mol％，优选1.0-15mol％，更优选2.0-12mol％。若其量少于上述范围，不能达到足够的催化活性，而量太大，则为重排后的催化剂处理加重负担，因此二者皆不可取。
N，N-二取代酰胺化合物本发明催化剂系统中所用N，N-二取代酰胺化合物一般是脲，尤其是氮原子上有相同或不同含1-18个碳原子，优选1-8个碳原子，更优选1-4个碳原子的烷基的甲酰胺。氮原子上取代基的例子包括烷基、烷氧基、芳基等，其中优选烷基，并优选无环含氮原子的酰胺。该化合物的具体例子包括N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二乙基甲酰胺、N，N-二异丙基甲酰胺、N，N-二丁基甲酰胺、N，N-二戊基甲酰胺、N，N-二辛基甲酰胺、N-甲基-N-硬脂基甲酰胺、二甲基乙酰胺、二乙基乙酰胺等。其中优选两个烷基相同的化合物，特别优选N，N-二甲基甲酰胺。
上述N，N-二取代酰胺化合物用量无具体限制，其量随原料肟化合物用量范围和其所结合的催化剂，例如磺酸酐等用量范围而变，因此该量并不要求一致。但一般用量以重量计相当于肟化合物的1-1000倍，优选2-100倍，更优选4-50倍。此外，酰胺化合物相对于无氟磺酸酐的摩尔比一般为10-2000，优选25-1000，更优选50-500。
本发明所用N，N-二取代酰胺化合物是催化剂组成成分，但同时也起溶剂作用。因此，在为重排反应顺利进行而采用适当其它溶剂的情况下，该酰胺化合物可与溶剂相结合使用。
(第二要点所用催化剂)本发明第一要点中所用重排反应催化剂包括无氟磺酸酐和N，N-二取代酰胺化合物作为其组成成分。但本发明第二要点中，通过采用含至少一种选自磺酸和其酸酐的化合物、N，N-二取代酰胺化合物、和羧酸酐作为其组成成分的催化剂，可以在温和条件下以高产量生产酰胺化合物。
至少一种选自磺酸和其酸酐的化合物就磺酸或其酸酐而言，可以提及选自芳族磺酸、线型或环状脂族磺酸及其酸酐的至少一种化合物，没有具体限制。可以采用含6-20个碳原子、芳环上有一个或多个取代基的芳族磺酸(例如苯磺酸)，含1-20个碳原子带有取代基的脂族磺酸酐(例如烷基磺酸)以及它们的酸酐(其中所述取代基代表1-12个碳原子的烷基、1-4个碳原子的烷氧基、2-4个碳原子的酰基、及Cl、Br、F之类的卤原子等等)。该化合物的价数无具体限制，但优选1价的。
具体例子包括苯磺酸、对甲苯磺酸、对甲苯磺酸一水合物、对十二烷基苯磺酸、2，4-二甲基苯磺酸、2，5-二甲基苯磺酸、4-氯代苯磺酸、4-氟代苯磺酸、α-萘磺酸、β-萘磺酸、联苯基磺酸、甲磺酸、三氟甲磺酸、乙磺酸、丙磺酸、1-己磺酸、1-辛磺酸、以及它们的酸酐等。其中优选甲磺酸、三氟甲磺酸、乙磺酸、丙磺酸、苯磺酸、对甲苯磺酸、对十二烷基苯磺酸以及它们的酸酐。特别优选甲磺酸、三氟甲磺酸、对甲苯磺酸以及它们的酸酐。所述本发明第二要点的催化剂中使用羧酸酐，这明显提高催化剂活性并降低成本。在这种情况下，含氟磺酸化合物可作为磺酸或其酸酐使用，但更优选无氟磺酸化合物，以进一步降低催化剂成本。
本发明中至少一种选自磺酸及其酸酐的化合物用量不具体加以限制，一般来说该化合物用量占原料肟的0.2-20mol％，优选1.0-15mol％更优选2.0-12mol％。若用量少于此范围，催化剂达不到足够活性，而用量太大，则为重排后的催化剂处理加重负担，因此二者皆不可取。
N，N-二取代酰胺化合物就本发明第二要点的催化剂系统中所用N，N-二取代酰胺化合物而言，可以使用的种类和用量，与上述第一要点的催化剂系统中所用N，N-二取代酰胺化合物相似。相对于磺酸和其酸酐，其用量摩尔比一般为10-2000，优选25-1000，更优选50-500。
羧酸酐本发明催化剂系统中所用羧酸酐没有具体限制，可以使用含1-20个碳原子，优选1-8个碳原子、带有取代基的脂族羧酸酐，或含6-12个碳原子、带有取代基的芳族羧酸酐(其中取代基表示1-12个碳原子的烷基、1-4个碳原子的烷氧基、2-4个碳原子的酰基、Cl、Br、F之类的卤原子等)。该羧酸酐的价数无具体限制，但优选其价数为1。具体例子包括乙酸酐、丙酸酐、正丁酸酐、正戊酸酐、正己酸酐、正庚酸酐、2-乙基己酸酐、苯甲酸酐、邻苯二甲酸酐、马来酸酐、琥珀酸酐等。其中优选含1-4个碳原子的烷基羧酸酐，特别优选乙酸酐和丙酸酐，因这些化合物沸点低，最优选乙酸酐。
本发明中的羧酸酐用量没有特殊的限制，但一般来说，相对于上述选自芳族磺酸、脂族磺酸及其酸酐的至少一种化合物而言，其用量的摩尔当量范围为约0.5-200，优选1.0-100，更优选2.0-50。若用量少于该范围，催化剂活性不足，而用量太大，则为重排反应后的催化剂分离带来负担。
(溶剂)除N，N-二取代酰胺化合物以外，本发明重排反应所用溶剂的例子包括脂族烃化合物，例如正己烷、正庚烷、正辛烷和正十二烷；芳族烃化合物，例如苯、甲苯、二甲苯、1，3，5-三甲基苯、一氯代苯和甲氧基苯；腈化合物，例如乙腈、丙腈、己腈、己二腈、苄腈和甲苯腈；酯化合物，例如邻苯二甲酸二甲酯、邻苯二甲酸二丁酯、丙二酸二甲酯及琥珀酸二甲酯等等。从提高原料肟和催化剂成分的溶解性而言，优选芳族烃化合物。这些化合物可单独使用，或作为混合物使用。
在使用N，N-二取代酰胺化合物以外的溶剂的情况下，所述溶剂可以以N，N-二取代酰胺化合物0.001-20倍体积，优选0.01-20倍体积，更优选0.1-10倍体积之量与之混合。以上述范围之量混合时，反应后可减轻蒸馏分离N，N-二甲基酰胺化合物的负担。
(反应条件)对于进行本发明方法的条件并无具体限制，但该反应一般在0-200℃，优选40-150℃，更优选60-130℃温度范围内进行。反应压力也无具体限制，可在常压至增压下进行。反应时间或滞留时间一般10秒至10小时，优选1分钟至7小时。
本发明中，催化剂成分和原料肟化合物以任何次序相混合，重排反应均能进行。例如在第一要点所述催化剂系统的情况下，优选将无氟磺酸酐和N，N-二取代酰胺化合物混合并加热至预定温度，然后将溶解有肟的原料溶液慢慢加入其中开始反应。例如在第二种催化剂系统的情况下，优选将选自磺酸和其酸酐的至少一种化合物与羧酸酐，加入到N，N-二取代酰胺化合物中，再将所得混合物就此加热至预定温度，或者将其加入少量原料肟后加热至预定温度，接着慢慢加入溶有肟的原料溶液开始反应。
在上述情况下，原料肟化合物可以作为溶于部分N，N-二取代酰胺化合物中的溶液提供。不宜一次加入所有原料肟化合物，使之在催化剂成分的溶液中形成高浓度肟化合物的情况下开始反应，因为这样可能使催化剂很早就失活，且招致副产物增加。
(反应模式)进行本发明反应的模式没有具体限制，批量式反应和连续流动式反应均可采用，但在工业生产中优选采用连续流动式反应模式。对反应器类型没有特别限制，一般的反应器，例如由一个釜或二个、或多个连续釜、管式反应器等组成的反就均可使用。因为本发明中使用了酸催化剂，因此反应器所用材料优选耐腐材料，例如包括不锈钢、哈斯特洛依耐腐镍基合金、蒙乃尔合金、铬镍铁合金、钛、钛合金、锆、锆合金、镍、镍合金、钽或氟树脂、内部有涂层的各种玻璃材料等。
从达到高催化活性及对酰胺化合物的高选择性的角度考虑，优选事先将准备用的原料肟化合物、催化剂成分及反应溶剂除去水分后再供反应使用。
有关本发明第一要点所述反应模式，下面将参照连续流动式反应实施例，详细加以说明。
将溶有无氟磺酸酐的N，N-二取代酰胺化合物溶液，和溶有原料肟化合物的N，N-二取代酰胺化合物溶液，连续加入反应器中，如果需要，与惰性溶剂一起加入，并使它们在要求的滞留时间内发生反应。同时，含生成的酰胺化合物、未反应的肟化合物和催化剂成分的反应混合物被连续地取出。在本发明第二要点所述情况下连续流动式反应与本发明第一要点所述反应模式相似，不同的只是将选自磺酸及其酸酐的至少一种化合物和羧酸酐溶于N，N-二取代酰胺化合物中供反应用。
(反应后处理)取出的反应混合物中含有低沸点副产物、溶剂、羧酸(在使用羧酸酐的情况下)，N，N-二取代酰胺化合物，目标酰胺化合物、未反应肟及残留的催化剂成分。将反应混合物引入蒸馏柱中，通过蒸馏相继除去低沸点副产物、甲苯之类的溶剂、羧酸(使用羧酸酐的情况下)、和N，N-二取代酰胺化合物(它是催化剂成分之一)，由此获得含目标酰胺化合物产品，未反应的肟化合物和催化剂的混合物。回收的惰性溶剂，和催化剂成分N，N-二取代酰胺可通入反应器循环使用，但这种情况下要以蒸馏之类的分离手段将不需要的副产物除去。
含目标酰胺化合物产物、未反应肟化合物及残留催化剂成分的混合物，例如可以加入NH3或NaOH之类碱化合物的水溶液使之中和，使催化剂失活，然后将甲苯之类的溶剂加入其中，该溶剂作为负性溶剂使失活催化剂沉淀为固体，由此从催化剂中分离出目标产物酰胺化合物以及肟化合物。然后溶剂、目标酰胺和肟化合物的混合物，可以采用任何各种分离操作，例如蒸馏、萃取、结晶等分离成惰性溶剂、目标酰胺化合物和肟化合物。回收的惰性溶剂可以再循环入反应器，但这种情况下需用蒸馏之类的分离手段除去其中无用的副产物。可进一步通过将化合物引入蒸馏柱提纯而获得更高纯度的目标酰胺化合物产品。
加入NH3或NaOH之类的碱失活并分离出的催化剂盐，例如芳族磺酸盐，可以用硫酸、盐酸或硝酸，或固体酸、酸型离子交换树脂等强酸使之很容易地转化为相应磺酸。该再生的磺酸化合物可以转化为相应的磺酸酐，例如通过与发烟硫酸、五氧化二磷、或缩合磷酸等脱水剂接触，在温和条件下脱水而生成酸酐。再生的磺酸或磺酸酐可以再循环入反应器，视需要与惰性溶剂一起引入。
实施例本发明参考下述实施例详细加以说明，但本发明并不限于这些实施例，除非这些实施例超过所述发明要点。
此外，下面的实施例中，内酰胺产率以加入的肟化合物为准的mol％计。TON(转换数)值根据加入的磺酸或磺酸酐摩尔数，以所形成的内酰胺摩尔数表示。
实施例1将一个50ml的圆底烧瓶置于干燥器中，于100℃，以4A分子筛处理过的干燥氮气吹扫清净使之干燥，然后将10ml以4A分子筛预先干燥过的N，N-二甲基甲酰胺、0.10g正十四烷(气相色谱内标物质)、和97.6mg(0.30mmol，以肟为基础计占3.4mol％)对甲苯磺酸酐加入其中，接着于110℃加热搅拌10分钟。然后将溶于10ml N，N-二甲基甲酰胺的1.00g(8.84mmol)环己酮肟溶液加入其中，于110℃使反应进行15分钟，反应完全以后，用市售28％NH3水溶液处理反应物使催化剂失活。失活之后的反应溶液以气相色谱分析，其结果表示ε-己内酰胺产率为85.9％，TON值为25.2。
比较例1以实施例1的相似方式进行环己酮肟的贝克曼重排，不同的是用114.1mg(0.60mmol，以肟为基础计为6.8mol％)对甲苯磺酸单水合物代替对甲苯磺酸酐。结果表明ε-己内酰胺产率是1.7％，TON值是0.3。
比较例2以实施例1的相似方式进行环己酮肟的贝克曼重排，不同的是用103.3mg(0.60mmol)对甲苯磺酸(无水结晶)代替对甲苯磺酸酐。该结果表明ε-己内酰胺产率是3.3％，TON值是0.5。
比较例3用与实施例1的相似方式进行环己酮肟的贝克曼重排，不同的是用氯苯作溶剂代替N，N-二甲基甲酰胺。该结果表明ε-己内酰胺产率是8.0％，而TON值是2.3。
实施例2-3用与实施例1相似的方式进行各例环己酮肟的贝克曼重排，不同的是以表1所列温度进行反应。
表1列出实施例1-3和比较例1-3的结果。
表1磺酸酐 二取代 反应温度 内酰胺产率 TON值酰胺 (℃) (％)实施例1 对甲苯磺酸酐 DMF 110 85.9 25.2比较例1 (对甲苯磺酸 DMF 110 1.7 0.3单水合物)比较例2 无(对甲苯磺酸) DMF 110 3.3 0.5比较例3 对甲苯磺酸酐 氯苯 110 8.0 2.3实施例2 对甲苯磺酸酐 DMF 80 70.5 20.7实施例3 对甲苯磺酸酐 DMF 130 66.9 19.8实施例4将一个50ml圆底烧瓶置于干燥器中，于100℃，以经4A分子筛处理过的干燥氮气吹扫清净使之干燥，然后将0.75g(2.30mmol，以肟为基础计占13mol％)对甲苯磺酸酐、0.10g预先用4A分子筛干燥过的正十四烷(气相色谱内标物)、和5ml N，N-二甲基甲酰胺加入其中，所得混合物于搅拌下加热至74℃，然后以10分钟时间，将溶于5ml N，N-二甲基甲酰胺的2.00g(17.67mmol)环己酮肟溶液加入，进行重排反应，反应完成后，用市售28％NH3水溶液处理反应物，使催化剂失活。然后用气相色谱分析反应溶液，所得结果显示ε-己内酰胺产率95.8％，而TON值为7.4。
实施例5用与实施例4相似的方式进行环己酮肟的贝克曼重排，不同的是加入N，N-二甲基甲酰胺/甲苯(80/20，体积百分比)的混合液代替N，N-二甲基甲酰胺(100％体积)。所得结果显示ε-己内酰胺产率为95.2％，TON值为7.3。
实施例6
用与实施例4相似的方式进行环己酮肟的贝克曼重排，不同的是用N，N-二甲基甲酰胺/甲苯(50/50，体积百分比)混合液代替N，N-二甲基甲酰胺(100％体积)。所得结果表明ε-己内酰胺产率是94.4％，而TON值为7.3。
表2列出实施例4-6的结果。
表2DMF/甲苯 内酰胺产率 TON值体积比 (％)实施例4 DMF100％ 95.8 7.4实施例5 80/20 95.2 7.3实施例6 50/50 94.4 7.3实施例7将一个50ml圆底烧瓶置于干燥器中，于100℃，用经4A分子筛处理过的干燥氮气吹扫清净，使之干燥。将0.600g(1.838mmol，以肟为基础计占10.8mol％)对甲苯磺酸酐、0.10g预先用4A分子筛干燥过的正十四烷(气相色谱内标物)、和4ml N，N-二甲基甲酰胺加入其中，将所得混合物于搅拌下加热至74℃。然后以5分钟时间，将溶于4mlN，N-二甲基甲酰胺的1.92g(16.96mmol)环己酮肟溶液加入进行重排反应。反应完成后，用市售28％NH3水溶液处理反应溶液，使催化剂失活。此后，用气相色谱分析该反应溶液。所得结果显示ε-己内酰胺产率为96.3％，TON值为8.8。
实施例8用与实施例7相似的方式进行环己酮肟的贝克曼重排，不同的是对甲苯磺酸酐之量变为0.304g(0.931mmol，以肟为基础计占5.5mol％)。所得结果显示其ε-己内酰胺产率为66.7％，而TON值为12.2。
实施例9用与实施例8相似的方式进行环己酮肟的贝克曼重排，不同的是用N，N-二乙基甲酰胺代替N，N-二甲基甲酰胺。所得结果显示ε-己内酰胺产率为38.4％，而TON值为7.0。
实施例10用与实施例8相似的方式进行环己酮肟的贝克曼重排，不同的是以N，N-二甲基乙酰胺代替N，N-二甲基甲酰胺。所以结果显示ε-己内酰胺的产率为27.8％，而TON值为5.3。
表3列出实施例7-10的结果。
表3对甲苯磺酸酐用量 二取代酰胺 内酰胺产率 TON值(％)实施例7 1.838mmol N，N-二甲基 96.3 8.8甲酰胺实施例8 0.931mmol N，N-二甲基 66.7 12.2甲酰胺实施例9 0.931mmol N，N-二乙基 38.4 7.0甲酰胺实施例10 0.931mmol N，N-二甲基 27.8 5.3乙酰胺实施例11-14用与实施例8相似的方式进行环己酮肟的贝克曼重排，不同的是用表4所列磺酸酐代替对甲苯磺酸酐，表4中列出其结果。
表4实施例 磺酸酐 己内酰胺产 TON值化合物 用量 率(％)11 4-氯苯磺酸 0.338g 54.3 10.0酐 (0.92mmol)12 对十二烷基 0.591g 35.0 6.4苯磺酸酐 (0.93mmol)13 间甲苯-4- 0.313g 65.0 11.5磺酸酐 (0.96mmol14 甲磺酸酐 0.185g 64.5 10.3(1.06mmol实施例15将一个50ml圆底烧瓶置于干燥器中，于100℃，以经4A分子筛处理过的干燥氮气吹扫清净，使之干燥。然后将0.309g(0.948mmol)对甲苯磺酸酐、0.820g(8.032mmol)乙酸酐、0.10g预先用4A分子筛干燥过的正十四烷(气相色谱内标物)、和4ml N，N-二甲基甲酰胺加入其中，并将所得混合物于搅拌下加热至74℃。然后以5分钟时间，将1.92g(16.96mmol)环己酮肟溶于4ml N，N-二甲基甲酰胺中的溶液加入其中进行有效的重排反应。反应完成后，用市售28％NH3水溶液处理反应物，使催化剂失活。其后用气相色谱分析反应溶液。所得结果显示ε-己内酰胺产率为96.44％，而TON值为17.3。
实施例16-20用与实施例15相似的方式进行各例环己酮肟的贝克曼重排，不同的是对甲苯磺酸酐用量、环己酮肟用量和乙酸酐用量按表5中所述变化。表5列出其结果。
表5实施 磺酸酐用量 肟用量 羧酸酐 己内酰胺产 TON值例 (mmol) 率(％)化合物 量15 0.309g 16.96 乙酸酐 0.820g 96.44 17.3(0.948mmol) (8.032mmol)16 0.149g 16.96 乙酸酐 0.820g 83.28 30.9(0.457mmol) (8.032mmol)17 0.153g 17.19 乙酸酐 0.209g 77.52 28.3(0.471mmol) (2.047mmol)18 0.152g 16.96 乙酸酐 0.095g 57.38 21.0(0.464mmol) (0.931mmol)19 0.309g 17.34 未加 0g 66.7 12.2(0.948mmol)20 0.149g 16.25 未加 0g 34.59 12.3(0.457mmol)*磺酸酐对甲苯磺酸酐实施例21用与实施例15相似的方式进行环己酮肟的贝克曼重排，不同的是用N，N-二甲基甲酰胺/甲苯(50/50％体积比)混合液代替N，N-二甲基甲酰胺(100％体积)，而对甲苯磺酸酐用量变为0.154g(0.472mmol，以肟为基础计占2.8mol％)。所得结果显示ε-己内酰胺产率为68.87％，而TON值为24.8。
实施例22用与实施例21相似的方式进行环己酮肟的贝克曼重排，不同的是不加入乙酸酐。所得结果显示ε-己内酰胺产率是30.02％，而TON值为10.8。
实施例23用与实施例22相似的方式进行环己酮肟的贝克曼重排，不同的是用N，N-二甲基甲酰胺/甲苯(25/75％体积比)混合液代替N，N-二甲基甲酰胺/甲苯(50/50％体积比)混合液。所得结果显示ε-己内酰胺的产率为52.94％，而TON值为19.0。
实施例24用与实施例23相似的方式进行环己酮肟的贝克曼重排，只是不加入乙酸酐。所得结果显示ε-己内酰胺产率为16.53％，而TON值为5.9。
表6列出实施例21-24的结果。
表6羧酸酐 DMF/甲苯 内酰胺产率 TON值体积比 (％)实施例15 乙酸酐 DMF100％ 96.44 17.3实施例21 乙酸酐 50/50 68.87 24.8实施例22 无 50/50 30.02 10.8实施例23 乙酸酐 25/75 52.94 19.0实施例24 无 25/75 16.53 5.9实施例25-29用与实施例15相似的方式进行各例环己酮肟的贝克曼重排，不同的是用表7所列磺酸或磺酸酐代替对甲苯磺酸酐。表7列出其结果。
表7实施例 磺酸/酸酐 己内酰胺 TON值产率化合物 量25 甲磺酸酐 0.165g 95.52 17.1(0.950mmol)26 对甲苯磺酸 0.152g 80.32 15.5(0.883mmol)27 对甲苯磺酸H2O 0.169g 78.45 15.0(0.889mmol)28 对十二烷基苯磺酸 0.301g 82.16 15.1(0.921mmol)29 甲磺酸 0.090g 74.80 13.8(0.933mmol)<工业实用性>
根据本发明的方法，可以在温和条件下以高产率从肟化合物生产酰胺化合物，因此该方法对工业生产甚为有利。
虽然本发明已参考具体实施方案进行详细说明，但不偏离本发明精神和范围之内作出的各种改变和修正，对于本领域专业人员来说均属显而易见。
本申请以2000年4月21日递交的日本专利申请No.2000-121619、2000年12月7日递交的NO 2000-372301和2000年12月7日递交的NO.2000-372302为基础，将这些申请的全部内容引入本文作为参考。
权利要求
1.一种以肟化合物进行液相贝克曼重排生产酰胺化合物的方法，其特征在于，该反应在无氟磺酸酐和N，N-二取代酰胺化合物存在下进行。
2.根据权利要求
1生产酰胺化合物的方法，其特征在于，所述无氟磺酸酐是选自芳族磺酸酐和脂族磺酸酐的磺酸酐。
3.根据权利要求
2生产酰胺化合物的方法，其特征在于，无氟磺酸酐是取代或未取代的苯磺酸酐或烷基磺酸酐，其中取代基选自具有1-8个碳原子的烷基、1-4个碳原子的烷氧基、2-4个碳原子的酰基、和卤原子。
4.根据权利要求
3生产酰胺化合物的方法，其特征在于，无氟磺酸酐是对甲苯磺酸酐或甲磺酸酐。
5.根据权利要求
1生产酰胺化合物的方法，其特征在于，无氟磺酸酐的用量以肟化合物为基础计为0.2-20mol％。
6.根据权利要求
1生产酰胺化合物的方法，其特征在于，N，N-二取代酰胺化合物用量，相对于无氟芳族磺酸酐的摩尔比为10-2000。
7.根据权利要求
1生产酰胺化合物的方法，其特征在于，N，N-二取代酰胺化合物是N，N-二取代的甲酰胺，其中在氮原子上有相同或不同含1-18个碳原子的烷基。
8.根据权利要求
1生产酰胺化合物的方法，其特征在于，N，N-二取代酰胺化合物用量相当于肟化合物重量的2-100倍。
9.根据权利要求
1生产酰胺化合物的方法，其特征在于，使用选自芳族烃化合物的溶剂作为反应溶剂。
10.根据权利要求
9生产酰胺化合物的方法，其特征在于，选自芳族烃化合物的溶剂用量，相当于N，N-二取代酰胺化合物体积的0.01-20倍。
11.根据权利要求
1生产酰胺化合物的方法，其特征在于，肟化合物是环状肟化合物。
12.根据权利要求
1生产酰胺化合物的方法，其特征在于，所述肟化合物是环己酮肟，而酰胺化合物是ε-己内酰胺。
13.根据权利要求
1生产酰胺化合物的方法，其特征在于，其反应温度为40-150℃范围内。
14.一种使肟化合物经液相贝克曼重排生产酰胺化合物的方法，其特征在于，该反应在选自磺酸和其酸酐的至少一种化合物、N，N-二取代酰胺化合物和羧酸酐存在下进行。
15.根据权利要求
14生产酰胺化合物的方法，其特征在于，所述磺酸和其酸酐是芳族磺酸、或脂族磺酸，以及它们的酸酐。
16.根据权利要求
15生产酰胺化合物的方法，其特征在于，所述磺酸酐是取代或未取代的苯磺酸酐或烷基磺酸酐，其中取代基选自具有1-8个碳原子的烷基、1-4个碳原子的烷氧基、2-4个碳原子的酰基、和卤原子。
17.根据权利要求
16生产酰胺化合物的方法，其特征在于，选自磺酸及其酸酐的至少一种化合物选自对甲苯磺酸酐、甲磺酸酐、对甲苯磺酸、对甲苯磺酸一水合物、和甲磺酸。
18.根据权利要求
14生产酰胺化合物的方法，其特征在于，选自磺酸及其酸酐的至少一种化合物的用量，以肟化合物为基础计占0.2-20mol％。
19.根据权利要求
14生产酰胺化合物的方法，其特征在于，N，N-二取代酰胺化合物的用量，相对于选自磺酸及其酸酐的至少一种化合物的摩尔比为10-2000。
20.根据权利要求
14生产酰胺化合物的方法，其特征在于，所述羧酸酐是含1-4个碳原子的烷基羧酸酐。
21.根据权利要求
14生产酰胺化合物的方法，其特征在于，所述N，N-二取代酰胺化合物是N，N-二取代的甲酰胺，其中在氮原子上有相同或不同含1-18个碳原子的烷基。
22.根据权利要求
14生产酰胺化合物的方法，其特征在于，所述N，N-二取代酰胺化合物的用量相当于肟化合物重量的2-100倍。
23.根据权利要求
14生产酰胺化合物的方法，其特征在于，以选自芳族烃化合物的溶剂用作反应溶剂。
24.根据权利要求
23生产酰胺化合物的方法，其特征在于，选自芳族烃化合物的溶剂用量，相当于N，N-二取代酰胺化合物体积的0.01-20倍。
25.根据权利要求
14生产酰胺化合物的方法，其特征在于，所述肟化合物是环状肟化合物。
26.根据权利要求
14生产酰胺化合物的方法，其特征在于，所述肟化合物是环己酮肟，而酰胺化合物是ε-己内酰胺。
27.根据权利要求
14生产酰胺化合物的方法，其特征在于，该反应温度在40-150℃范围内。
专利摘要
本发明之目的是提供温和反应条件下，使肟化合物经液相贝克曼重排，高效生产酰胺化合物的方法。也就是说，本发明涉及使环己酮肟之类的肟化合物，经液相Beckmn重排生产ε-己内酰胺之类的酰胺化合物的方法，其特征在于，(1)在无氟磺酸酐和N，N-二取代酰胺化合物存在下，或(2)在选自磺酸及其酸酐的至少一种化合物、N，N-二取代酰胺化合物，以及羧酸酐存在下进行反应。
文档编号C07D201/04GKCN1188395SQ01801017
公开日2005年2月9日 申请日期2001年4月20日
发明者河原木裕二, 濑户山亨 申请人:三菱化学株式会社导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan