JP2500977B2 - シクロヘキサノンの製造方法 - Google Patents

シクロヘキサノンの製造方法

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    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C45/00Preparation of compounds having >C = O groups bound only to carbon or hydrogen atoms; Preparation of chelates of such compounds
    • C07C45/27Preparation of compounds having >C = O groups bound only to carbon or hydrogen atoms; Preparation of chelates of such compounds by oxidation
    • C07C45/32Preparation of compounds having >C = O groups bound only to carbon or hydrogen atoms; Preparation of chelates of such compounds by oxidation with molecular oxygen
    • C07C45/33Preparation of compounds having >C = O groups bound only to carbon or hydrogen atoms; Preparation of chelates of such compounds by oxidation with molecular oxygen of CHx-moieties

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  • Organic Chemistry (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、シクロヘキサンの酸化
によって得られたシクロヘキサノール及びシクロヘキサ
ノンを含む酸化反応混合物の処理法に関する。
【0002】
【従来の技術】シクロヘキサンを分子状酸素により、ホ
ウ酸化合物、またはコバルト触媒等の存在下、シクロヘ
キサノール及びシクロヘキサノンを含有する混合物を製
造することは公知である。この方法において、目的生成
物以外に多数の副生物が生成する。該副生成物として
は、カルボン酸類、アルコール類、アルデヒド類、ケト
ン類、エーテル類、エステル類、炭化水素類等がある。
このうち、水溶性のカルボン酸類、低級アルコール類等
は水抽出で除去でき、また、カルボン酸類、エステル類
についてもアルカリ水溶液中でケン化除去できる。そし
て、残りの副生物も大部分は蒸留工程で除去することが
できる。
【0003】更に、上記の工程でも分離が困難であるシ
クロヘキサノン(沸点156.5℃)、シクロヘキサノ
ール(沸点161.0℃)と沸点に非常に近い成分、例
えば、ブチルシクロヘキシルエーテル、n−ペンチルシ
クロヘキサン、酢酸シクロヘキシル、ヘキサヒドロベン
ズアルデヒド等についても、特定の蒸留工程を採用する
ことにより、その大部分を除去することが可能である
(特願平2−91639)。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
特願平2−91639の方法でもシクロヘキサノンまた
はシクロヘキサノールと近接した沸点を有する不純物を
完全に除去することは困難であり、シクロヘキサノンの
製品中に微量不純物が混入することは避けられなかっ
た。
【0005】
【課題を解決するための手段】シクロヘキサノンは、工
業的にはカプロラクタムの製造原料として一般的であ
る。すなわち、シクロヘキサノンをヒドロキシルアミン
と反応させ、シクロヘキサノンオキシムに変換した後、
ベックマン転位反応を経てカプロラクタムが製造され
る。
【0006】本発明者等は、このシクロヘキサンからカ
プロラクタムに至る製造工程について長年研究を行って
きたが、上記のシクロヘキサノン中の微量不純物の一つ
であるヘキサヒドロベンズアルデヒドがその後の反応工
程でも残存し、ベックマン転位の際にヘキサヒドロベン
ズアミドとなり、該化合物が製品カプロラクタムの品質
悪化の要因の一つとなっていることを見い出した。具体
的には、製品カプロラクタム中の揮発性塩基量(VB
量)が残存するヘキサヒドロベンズアミドにより増加
し、カプロラクタムを原料とする繊維製品の外観、強度
等に影響を与えることが確認された。そこで、シクロヘ
キサノン中のヘキサヒドロベンズアルデヒドを充分に除
去する手段につき鋭意検討を行った結果、特定のアルカ
リ処理によりシクロヘキサノールとシクロヘキサンを含
む反応混合物のヘキサヒドロベンズアルデヒドが除去で
きることを見い出し、本発明に到達した。
【0007】即ち、本発明は、シクロヘキサノンの酸化
によって得られたシクロヘキサノール及びシクロヘキサ
ノンを含む酸化反応混合物を、 アルカリ水溶液と混合し、1次アルカリ処理する工
程、 1次アルカリ処理された混合物を油相と水相とに分液
する工程、 油相に、該油相に対して20〜5000ppmのアル
カリ化合物を添加し、60〜150℃の温度で2次アル
カリ処理する工程、 2次アルカリ処理された油相よりシクロヘキサンを除
去してシクロヘキサノンを蒸留分離する工程、の各工程
で処理することを特徴とするシクロヘキサノンの製造方
法に存する。
【0008】以下、本発明を詳細に説明する。本発明に
おいて対象となるシクロヘキサノール及びシクロヘキサ
ノンを含む酸化反応混合物としては、シクロヘキサンを
分子状酸素により液相酸化して得られた混合物である。
ホウ酸化合物の存在下で酸化反応を実施した場合には、
酸化反応終了後の混合物を加水分解し、次いで、ホウ酸
化合物を含有する水相を分液した後の混合物である。こ
の混合物の主な成分としては、未反応シクロヘキサンと
目的生成物であるシクロヘキサノール及びシクロヘキサ
ノン、更に、エステル及びカルボン酸などの副生物であ
る。これらの含有割合は、通常、未反応シクロヘキサン
が85〜95重量%、目的生成物が4〜13重量%、副
生物が1〜2重量%である。
【0009】第1工程として、上記のシクロヘキサノー
ル及びシクロヘキサノンを含む酸化反応混合物をアルカ
リ水溶液と混合し、1次アルカリ処理を行う。該工程に
より、酸化反応混合物中の不純物、例えば、エステル類
をケン化し、また、カルボン酸類をアルカリ塩と、これ
らを水相に抽出除去するためのものである。
【0010】アルカリ水溶液に用いるアルカリ化合物
は、通常、苛性ソーダ、苛性カリ等の苛性アルカリが一
般的であるが、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム等の炭酸
アルカリを併用してもよい。また、一段目で炭酸アルカ
リ水溶液で処理し、二段目で苛性アルカリ水溶液で処理
するような多段処理を行うこともできる。アルカリ水溶
液中のアルカリ濃度として、通常0.1〜40重量%、
好ましくは1〜30重量%である。苛性アルカリ水溶液
の使用量は、油相中のエステル成分の通常0.5〜10
重量倍量、好ましくは1〜5重量倍量となる範囲で選択
される。また、一次アルカリ処理の条件としては、通常
50〜95℃、好ましくは70〜90℃で、通常0.1
〜2時間、好ましくは0.2〜0.5時間行う。処理温
度が低いとケン化反応が遅くなり、また、処理温度が高
いと目的生成物であるシクロヘキサノンの一部が縮合反
応によりロスすることになるので、反応混合物中の副生
物の量見合いで適宜条件を選択することが望ましい。
【0011】第2工程では、1次アルカリ処理された混
合物を油相と水相とに分液を行う。水相側にはアルカリ
成分が残留し、また、若干の油相成分が混入してくるの
で該水相を第1工程の1次アルカリ処理に再使用するこ
とができる。また、油相側にも水溶性の不純物が若干残
留するので、該油相を更に純水で混合洗浄し分液し、水
溶性不純物を完全に除去することが好ましい。かかる水
洗浄を実施すると分液後の油相のアルカリ濃度は通常数
ppm以下でしか残存しない。
【0012】第3工程では、第2工程で分液された油相
に、該油相に対して20〜5000ppmのアルカリ化
合物を添加し、60〜150℃の温度で2次アルカリ処
理を行う。該2次アルカリ処理により、一次アルカリ処
理では充分に除去しえなかった副生物であるヘキサヒド
ロベンズアルデヒドが縮合反応等により分解され、結果
としてシクロヘキサノン中のヘキサヒドロベンズアルデ
ヒドをほぼ完全に除去することができる。
【0013】該2次アルカリ処理の方法としては、1次
アルカリ処理で用いたものと同様のアルカリ化合物をそ
のまま、または溶液状で、油相に、該油相に対して20
〜5000ppm、好ましくは100〜2000ppm
の濃度で添加し、60〜150℃、好ましくは100〜
130℃で、通常0.2〜4時間、好ましくは0.5〜
3時間、加熱処理する。該範囲より加熱処理の温度また
はアルカリ濃度が高い場合は、シクロヘキサノンの縮合
反応による収率の低下が問題となり、一方、それらが該
範囲より低い場合はヘキサヒドロベンズアルデヒドの分
解の進行が遅くなるので好ましくない。
【0014】また、以上の2次アルカリ処理は、該油相
中に含まれる未反応のシクロヘキサンを蒸留分離しなが
ら行ってもよい。具体的には、蒸留塔の塔底に油相を導
入し、アルカリ化合物を所定量添加し、塔底温度を60
〜150℃の範囲で条件を設定し、シクロヘキサノン、
シクロヘキサノールより低沸点のシクロヘキサン及び低
沸点の副生物を留去すればよい。なお、かかる方法を採
用する場合、添加するアルカリ化合物の総量は、蒸留前
の油相に対して20〜5000ppmに相当する量であ
るが、加熱処理時間を考慮し、アルカリ化合物を蒸留の
実施途中で添加してもよい。
【0015】第4工程では、公知の方法にて蒸留し、シ
クロヘキサンを除去してシクロヘキサノンを分離回収す
る。蒸留方法としては、第1蒸留塔でシクロヘキサノン
よりも低沸点の未反応のシクロヘキサン等の成分を留去
し、一方、塔底液を第2蒸留塔に供給して蒸留する。第
2蒸留塔でシクロヘキサノンの大部分を留出させ、分離
回収する方法が一般的である。なお、第2蒸留塔の塔底
液は第3蒸留塔に供給し、更に蒸留を行い、シクロヘキ
サノールと残りのシクロヘキサノンを留出させ、該留出
分中のシクロヘキサノールを脱水素反応にてシクロヘキ
サノンに変換させ、第1蒸留塔に循環させることができ
る。
【0016】以上の蒸留塔の操作条件は、いずれも塔頂
圧力が20〜500Torrであり、好ましくは第1、
第2、第3の順で順次圧力を低下させる。塔頂温度は塔
頂圧力に相応して、通常50〜150℃の範囲に制御さ
れる。
【0017】
【実施例】次に、本発明を実施例によって更に具体的に
説明するが、本発明はその要旨を超えない限り実施例の
記載に限定されるものではない。 実施例1 シクロヘキサンをホウ酸の存在下で分子状酸素により液
相酸化した後、加水分解して水相を分離して得られた下
記組成(ガスクロマトグラフィーにて定量)
【0018】
【表1】 の酸化反応混合物100部/hrを、1.5重量%苛性
ソーダ水溶液20部/hrと混合して、撹拌下、85℃
の温度で平均滞留時間20分で連続的に混合処理を行
い、その後、処理後の混合物を静置分離することにより
油相と水相とに分液した。ここで回収した油相成分を分
析したところ、下記組成の通りであった。
【0019】
【表2】
【0020】該油相に苛性ソーダ200ppmを添加し
た後、第1蒸留塔に供給し、シクロヘキサンを留去した
(第1蒸留塔条件:塔底温度120℃、塔頂温度60
℃、塔頂圧力400Torr)。このとき、蒸留後の塔
底液中のヘキサヒドロベンズアルデヒドの量は1ppm
以下(検出限界以下)であった。次に、該塔底液を第2
蒸留塔に供給し、塔頂より精製シクロヘキサノンを留出
分離回収した。(第2蒸留塔条件:塔底温度110℃、
塔頂温度70℃、塔頂圧力50Torr)。
【0021】比較例1 実施例1で苛性ソーダを添加しなかった以外は実施例1
と同様に実施した。回収したシクロヘキサノン中にヘキ
サヒドロベンズアルデヒドが90ppm含まれていた。
【0022】参考例 実施例1及び比較例1より得られたシクロヘキサノンを
常法によりヒドロキシルアミン硫酸塩と反応させてシク
ロヘキサノンオキシムに変換し、次いで硫酸と接触反応
させ、ベックマン転位反応によりカプロラクタムを製造
した。得られたカプロラクタム製品中の揮発性塩基量
(VB量)は、実施例1のシクロヘキサノンを用いた場
合が5ppm、比較例1のシクロヘキサノンを用いた場
合が15ppmであった。なお、VB量は滴定法により
定量した。
【0023】
【発明の効果】本発明の方法により、不純物のひとつで
あるヘキサヒドロベンズアルデヒドの少ない高品質のシ
クロヘキサノンが得られる。該シクロヘキサノンは、高
品質のカプロラクタムの製造原料として好適である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 // C07B 61/00 300 C07B 61/00 300 C07C 27/12 310 C07C 27/12 310 (72)発明者 神田 有 福岡県北九州市八幡西区黒崎城石1番1 号 三菱化成株式会社黒崎工場内 (56)参考文献 特公 昭41−14906(JP,B1)

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 シクロヘキサンの酸化によって得られた
    シクロヘキサノール及びシクロヘキサノンを含む酸化反
    応混合物を、 アルカリ水溶液と混合し、1次アルカリ処理する工
    程、 1次アルカリ処理された混合物を油相と水相とに分液
    する工程、 油相に、該油相に対して20〜5000ppmのアル
    カリ化合物を添加し、60〜150℃の温度で2次アル
    カリ処理する工程、 2次アルカリ処理された油相よりシクロヘキサンを除
    去してシクロヘキサノンを蒸留分離する工程、 の各工程で処理することを特徴とするシクロヘキサノン
    の製造方法。
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