JPH049378A - ε―カプロラクトンの製造法 - Google Patents
ε―カプロラクトンの製造法Info
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- JPH049378A JPH049378A JP2107674A JP10767490A JPH049378A JP H049378 A JPH049378 A JP H049378A JP 2107674 A JP2107674 A JP 2107674A JP 10767490 A JP10767490 A JP 10767490A JP H049378 A JPH049378 A JP H049378A
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
- C07D315/00—Heterocyclic compounds containing rings having one oxygen atom as the only ring hetero atom according to more than one of groups C07D303/00 - C07D313/00
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
- C07C407/00—Preparation of peroxy compounds
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
- C07C407/00—Preparation of peroxy compounds
- C07C407/003—Separation; Purification; Stabilisation; Use of additives
- C07C407/006—Stabilisation; Use of additives
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Pyrane Compounds (AREA)
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
- Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)
- Nitrogen And Oxygen Or Sulfur-Condensed Heterocyclic Ring Systems (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
[産業上の利用分野〕
この発明は、有機カルボン酸類を有機溶媒中で過酸化水
素及びホウ酸触媒の存在下に酸化して得られた過カルボ
ン酸溶液と、シクロヘキサノンとを、過酸化水素及びホ
ウ酸触媒が少ない配合割合となるように反応系へ供給し
て、反応系内のシクロヘサノンと過カルボン酸とを酸化
反応させて、副生成物の生成を実質的に抑えなからε−
カプロラクトンを効率的に(高収率で)生成させる方法
に係わる。
素及びホウ酸触媒の存在下に酸化して得られた過カルボ
ン酸溶液と、シクロヘキサノンとを、過酸化水素及びホ
ウ酸触媒が少ない配合割合となるように反応系へ供給し
て、反応系内のシクロヘサノンと過カルボン酸とを酸化
反応させて、副生成物の生成を実質的に抑えなからε−
カプロラクトンを効率的に(高収率で)生成させる方法
に係わる。
前述のようにして得られたε−カプロラクトンを含有す
る反応液は、分離精製が困難である副生成物を実質的に
含有していないので、蒸留法などの通常の精製法によっ
て、高い純度のε−カプロラクトンを容易に得ることが
できる。
る反応液は、分離精製が困難である副生成物を実質的に
含有していないので、蒸留法などの通常の精製法によっ
て、高い純度のε−カプロラクトンを容易に得ることが
できる。
[従来技術の説明〕
従来、ε−カプロラクトンは、過酢酸、過プロピオン酸
などの過カルボン酸とシクロヘキサノンとの反応(バイ
ヤー−ビリガー酸化反応)により製造されることが知ら
れているが、その公知の製法では、アジピン酸、5−ヘ
キセン酸などの種々の副生成物が生成するので、ε−カ
プロラクトン含有反応液から、高い純度のε−カプロラ
クトンを単離するための精製が極めて困難であり、そし
て、そのような副生成物が含有されたε−カブロラクト
ンは、ポリエステルオール、ポリウレタンなどのポリマ
ーの製造に悪影響を与えていたのである。
などの過カルボン酸とシクロヘキサノンとの反応(バイ
ヤー−ビリガー酸化反応)により製造されることが知ら
れているが、その公知の製法では、アジピン酸、5−ヘ
キセン酸などの種々の副生成物が生成するので、ε−カ
プロラクトン含有反応液から、高い純度のε−カプロラ
クトンを単離するための精製が極めて困難であり、そし
て、そのような副生成物が含有されたε−カブロラクト
ンは、ポリエステルオール、ポリウレタンなどのポリマ
ーの製造に悪影響を与えていたのである。
前述の製法などによって得られたε−カプロラクトン含
有反応液からε−カプロラクトンを単離する精製法とし
ては、例えば、 (1)シクロヘキサノンと過カルボン酸の溶液と反応さ
せることで製造される粗製ε−カプロラクトンを、まず
第一の蒸留装置で低沸分を留去し、ついで第二の蒸留装
置で製品を留出させる方法(特開昭56−34677号
公報、特開昭57−42684号公報)、 (2)シクロヘキサノンを酸化して得た反応混合物から
蒸留により低沸分を除去したのち、第2の蒸留塔の凝縮
器にイナートガスを導入して水の凝縮を防ぐことによる
方法(特公昭60−59238号公報)、 (3)粗ε−カプロラクトンを酸性亜硫酸型陰イオン交
換樹脂にて処理する方法(特公昭60−16437号公
報)などの種々の手段が提案されているが、それぞれ複
雑な精製工程が必要であったり、前述の製法において蒸
留操作などの精製操作で分離できない副生成物(不純物
)が生成することが多いのでそのような不純物を含有す
るε−カプロラクトン含有反応液に適用できないなどの
問題があった。
有反応液からε−カプロラクトンを単離する精製法とし
ては、例えば、 (1)シクロヘキサノンと過カルボン酸の溶液と反応さ
せることで製造される粗製ε−カプロラクトンを、まず
第一の蒸留装置で低沸分を留去し、ついで第二の蒸留装
置で製品を留出させる方法(特開昭56−34677号
公報、特開昭57−42684号公報)、 (2)シクロヘキサノンを酸化して得た反応混合物から
蒸留により低沸分を除去したのち、第2の蒸留塔の凝縮
器にイナートガスを導入して水の凝縮を防ぐことによる
方法(特公昭60−59238号公報)、 (3)粗ε−カプロラクトンを酸性亜硫酸型陰イオン交
換樹脂にて処理する方法(特公昭60−16437号公
報)などの種々の手段が提案されているが、それぞれ複
雑な精製工程が必要であったり、前述の製法において蒸
留操作などの精製操作で分離できない副生成物(不純物
)が生成することが多いのでそのような不純物を含有す
るε−カプロラクトン含有反応液に適用できないなどの
問題があった。
最近、シクロヘキサノンの酸化反応に使用する過カルボ
ン酸を製造するに際し、硫酸などの強酸触媒の代わりに
、ε−カプロラクトンの製造において副生成物の生成が
少ないような、ホウ酸触媒を使用して過カルボン酸を製
造し、そして、その結果得られた過カルボン酸溶液をそ
のままε−カプロラクトンの製造に使用する方法が提案
されている。すなわち、特開昭57−150681号公
報、特開昭58−124781号公報には、シクロヘキ
サノンを炭素数2〜4個の過カルボン酸により酸化して
安定なε−カプロラクトンを製造するにあたり、対応す
るカルボン酸と過酸化水素とを、ホウ酸触媒の存在下、
かつ、水を共沸条件下により連続的に除去しながら反応
させて得られる「過カルボン酸の粗溶液」の形で使用す
ることで、安定なε−カプロラクトン溶液を製造する方
法が提案されている。この公知の方法は、ホウ酸のよう
な弱酸を使用するため、強酸触媒を使用する場合よりも
、ε−カプロラクトンの製造において、副反応生成物を
生成することが少なくなるけれども、依然として、オキ
シカプロン酸などの低沸成分ヤ、1.4−カプロラクト
ンのオリゴマー、5−ヘキセン酸、プロピオン酸オキシ
カプロン酸エチル、オキシカプロン酸エチルなどの高沸
成分ががなり副生じ、必ずしも充分に満足すべきもので
はなかった。
ン酸を製造するに際し、硫酸などの強酸触媒の代わりに
、ε−カプロラクトンの製造において副生成物の生成が
少ないような、ホウ酸触媒を使用して過カルボン酸を製
造し、そして、その結果得られた過カルボン酸溶液をそ
のままε−カプロラクトンの製造に使用する方法が提案
されている。すなわち、特開昭57−150681号公
報、特開昭58−124781号公報には、シクロヘキ
サノンを炭素数2〜4個の過カルボン酸により酸化して
安定なε−カプロラクトンを製造するにあたり、対応す
るカルボン酸と過酸化水素とを、ホウ酸触媒の存在下、
かつ、水を共沸条件下により連続的に除去しながら反応
させて得られる「過カルボン酸の粗溶液」の形で使用す
ることで、安定なε−カプロラクトン溶液を製造する方
法が提案されている。この公知の方法は、ホウ酸のよう
な弱酸を使用するため、強酸触媒を使用する場合よりも
、ε−カプロラクトンの製造において、副反応生成物を
生成することが少なくなるけれども、依然として、オキ
シカプロン酸などの低沸成分ヤ、1.4−カプロラクト
ンのオリゴマー、5−ヘキセン酸、プロピオン酸オキシ
カプロン酸エチル、オキシカプロン酸エチルなどの高沸
成分ががなり副生じ、必ずしも充分に満足すべきもので
はなかった。
[解決すべき問題点]
従って、過カルボン酸とシクロヘキサノンとを使用して
ε−カプロラクトンを工業的に製造するにあたっては、
精製などに望ましくない副生成物(前述の低沸成分や高
沸成分の不純物)の生成量を実質的に充分に抑えること
ができる製法が、極めて期待されているのである。
ε−カプロラクトンを工業的に製造するにあたっては、
精製などに望ましくない副生成物(前述の低沸成分や高
沸成分の不純物)の生成量を実質的に充分に抑えること
ができる製法が、極めて期待されているのである。
この発明の目的は、蒸留などの精製で分離が難しい副生
成物(不純物)が生成しないような、εカプロラクトン
を高収率で製造できる工業的な方法を提供することであ
る。
成物(不純物)が生成しないような、εカプロラクトン
を高収率で製造できる工業的な方法を提供することであ
る。
この発明は、有機カルボン酸を有機溶媒中で過酸化水素
及びホウ酸触媒の存在下に酸化して得られた過カルボン
酸溶液とシクロヘキサノンとを使用して、シクロへキサ
ノン1モルに対して、過カルボン酸1〜1.5モル、過
酸化水素0.01モル以下、及び、ホウ酸触媒0.02
モル以下の割合となるようにシクロヘキサノンの酸化反
応系へ供給して、その反応系内のシクロヘキサノンと前
記通力/l、[ン酸とを反応させてε−カブロラクトン
ヲ生成させることを特徴とするε−カプロラクトンの製
造法に関する。
及びホウ酸触媒の存在下に酸化して得られた過カルボン
酸溶液とシクロヘキサノンとを使用して、シクロへキサ
ノン1モルに対して、過カルボン酸1〜1.5モル、過
酸化水素0.01モル以下、及び、ホウ酸触媒0.02
モル以下の割合となるようにシクロヘキサノンの酸化反
応系へ供給して、その反応系内のシクロヘキサノンと前
記通力/l、[ン酸とを反応させてε−カブロラクトン
ヲ生成させることを特徴とするε−カプロラクトンの製
造法に関する。
以下、この発明の各要件について、詳しく説明する。
この発明の製造法では、まず、前述の過カルボン酸溶液
とシクロヘキサノンとを使用して、(a) 過カルボ
ン酸が前記シクロヘキサノン1モルに対して、1〜1.
5モル、好ましくは1.05〜1.4モル程度、特に1
.1〜1.3モル程度の使用割合となっており、そして
、 (b) 過酸化水素が前記シクロへキサノン1モルに
対して0.012モル以下(好ましくは0.001〜0
.011モル程)の低い使用割合であって、(C)
ホウ酸触媒(オルトホウ酸に換算して)が、前記シクロ
へキサノン1モルに対して0.04モル以下(好ましく
はO,OOL〜0.03モル、さらに好ましくは0.0
05〜0.018モル)の低G)使用割合となるように
、 過カルボン酸溶液とシクロヘキサノンとをrシクロヘキ
サノンの酸化反応系Jへ供給するのである。
とシクロヘキサノンとを使用して、(a) 過カルボ
ン酸が前記シクロヘキサノン1モルに対して、1〜1.
5モル、好ましくは1.05〜1.4モル程度、特に1
.1〜1.3モル程度の使用割合となっており、そして
、 (b) 過酸化水素が前記シクロへキサノン1モルに
対して0.012モル以下(好ましくは0.001〜0
.011モル程)の低い使用割合であって、(C)
ホウ酸触媒(オルトホウ酸に換算して)が、前記シクロ
へキサノン1モルに対して0.04モル以下(好ましく
はO,OOL〜0.03モル、さらに好ましくは0.0
05〜0.018モル)の低G)使用割合となるように
、 過カルボン酸溶液とシクロヘキサノンとをrシクロヘキ
サノンの酸化反応系Jへ供給するのである。
この発明の製造法において使用される「シクロヘキサノ
ンjは、ε−カプロラクトンの精製において分離が困難
である不純物、または、その前駆体を実質的に含まない
ものであって、シクロヘキサノンを95重量%以上、特
に98重量%以上含有する高い純度のものであることが
好ましく1゜この発明の製造法においては、「シクロヘ
キサノンの酸化反応系」には、微量金属による過カルボ
ン酸の分解による損失を抑えることができる、燐酸塩、
燐酸エステル、ピコリン酸、ジピコ+J 7酸、また、
ピコリン、ルチジン等のピリジン誘導体などの安定側が
、少量含有されていることが好ましい。
ンjは、ε−カプロラクトンの精製において分離が困難
である不純物、または、その前駆体を実質的に含まない
ものであって、シクロヘキサノンを95重量%以上、特
に98重量%以上含有する高い純度のものであることが
好ましく1゜この発明の製造法においては、「シクロヘ
キサノンの酸化反応系」には、微量金属による過カルボ
ン酸の分解による損失を抑えることができる、燐酸塩、
燐酸エステル、ピコリン酸、ジピコ+J 7酸、また、
ピコリン、ルチジン等のピリジン誘導体などの安定側が
、少量含有されていることが好ましい。
この発明の製造法で使用する前記「過カルボン酸溶液J
は、有機カルボン酸を有機溶媒中で過酸化水素及びホウ
酸触媒の存在下に酸化して得られた、過酢酸、過プロピ
オン酸、過酷酸などの過カルボン酸の溶液である。
は、有機カルボン酸を有機溶媒中で過酸化水素及びホウ
酸触媒の存在下に酸化して得られた、過酢酸、過プロピ
オン酸、過酷酸などの過カルボン酸の溶液である。
前記の過カルボン酸溶液は、酢酸、プロピオン酸、酪酸
などの有機カルボン酸の酸化によって生成した過カルボ
ン酸が5〜40重置%、特に10〜30重量%の割合で
含有されており、そして、過酸過水素が前記過カルボン
酸1モルに対して、約0.01モル以下、特に0.00
1〜0.008モル程度の低い含有割合であり、さらに
、ホウ酸触媒(オルトホウ酸に換算して)が前記過カル
ボン酸1モルに対して、0.03モル以下、特にG、
O05〜0.022モル程の低い含有割合であることが
、前述の各成分の混合割合となるように混合することが
でき、シクロヘキサノンの酸化反応用の混合液を容易に
調製できるので好ましい。
などの有機カルボン酸の酸化によって生成した過カルボ
ン酸が5〜40重置%、特に10〜30重量%の割合で
含有されており、そして、過酸過水素が前記過カルボン
酸1モルに対して、約0.01モル以下、特に0.00
1〜0.008モル程度の低い含有割合であり、さらに
、ホウ酸触媒(オルトホウ酸に換算して)が前記過カル
ボン酸1モルに対して、0.03モル以下、特にG、
O05〜0.022モル程の低い含有割合であることが
、前述の各成分の混合割合となるように混合することが
でき、シクロヘキサノンの酸化反応用の混合液を容易に
調製できるので好ましい。
また、前記の過カルボン酸溶液は、有機カルボン酸を1
0〜70重量%、特に20〜65重量%の範囲で含有し
ていてもよく、さらに、有機溶媒を5〜60重量%、特
に10〜55重量%の範囲で含有されていてもよい。
0〜70重量%、特に20〜65重量%の範囲で含有し
ていてもよく、さらに、有機溶媒を5〜60重量%、特
に10〜55重量%の範囲で含有されていてもよい。
前記有機カルボン酸は、脂肪族カルボン酸が好ましいが
、特に、シクロヘキサノンの酸化に好適に使用される過
プロピオン酸が得られるプロピオン酸が最適である。
、特に、シクロヘキサノンの酸化に好適に使用される過
プロピオン酸が得られるプロピオン酸が最適である。
前記の有機溶媒としては、メタノール、エタノール、1
=プロパツール、1so−プロパツール、l−フタノー
ル、1so−ブタノール、1−ペンタノールなどの炭素
数1〜5の飽和脂肪族−価アルコールと、酢酸、プロピ
オン酸、酪酸などの脂肪族カルボン酸とから誘導される
脂肪族カルボン酸低級アルキルエステルを挙げることが
でき、特に、炭素数1〜3の低級アルコールとプロピオ
ン酸とから誘導されるプロピオン酸低級アルキルエステ
ル(例えば、プロピオン酸エチルエステル)を好適に挙
げることができる。
=プロパツール、1so−プロパツール、l−フタノー
ル、1so−ブタノール、1−ペンタノールなどの炭素
数1〜5の飽和脂肪族−価アルコールと、酢酸、プロピ
オン酸、酪酸などの脂肪族カルボン酸とから誘導される
脂肪族カルボン酸低級アルキルエステルを挙げることが
でき、特に、炭素数1〜3の低級アルコールとプロピオ
ン酸とから誘導されるプロピオン酸低級アルキルエステ
ル(例えば、プロピオン酸エチルエステル)を好適に挙
げることができる。
前記のホウ酸触媒としては、オルトホウ酸、メタホウ酸
などを挙げることができる。
などを挙げることができる。
この発明の製造法に使用される前記の過カルボン酸溶液
の製法としては、例えば、水と不均質な共沸物を形成し
うるようなプロピオン酸低級アルキルエステルなどの有
機溶媒中で、オルトホウ酸、メタホウ酸などのホウ酸触
媒の存在下に、プロピオン酸などの有機カルボン酸と過
酸化水素とを30〜100°C1特に50〜80°Cの
範囲の温度で反応させ、また、反応の進行中に過酸化水
素と共に導入した水および反応中に生成する反応水を、
コンデンサーとデカンタ−とを備えた共沸薫留塔を使用
する共沸薫留などにより連続的に除去しながら、過プロ
ピオン酸などの過カルボン酸を生成させることによって
、工業的に製造されたr前述の組成を有する過カルボン
酸溶液1であることが好ましい。
の製法としては、例えば、水と不均質な共沸物を形成し
うるようなプロピオン酸低級アルキルエステルなどの有
機溶媒中で、オルトホウ酸、メタホウ酸などのホウ酸触
媒の存在下に、プロピオン酸などの有機カルボン酸と過
酸化水素とを30〜100°C1特に50〜80°Cの
範囲の温度で反応させ、また、反応の進行中に過酸化水
素と共に導入した水および反応中に生成する反応水を、
コンデンサーとデカンタ−とを備えた共沸薫留塔を使用
する共沸薫留などにより連続的に除去しながら、過プロ
ピオン酸などの過カルボン酸を生成させることによって
、工業的に製造されたr前述の組成を有する過カルボン
酸溶液1であることが好ましい。
前述のようにして、この発明の製造法において好適に使
用することができる「過酸化水素及びホウ酸の含有量が
少ない過カルボン酸溶液」を容易に得ることができ、特
に過カルボン酸溶液の精製などを行うことなく、過プロ
ピオン酸を含有する反応液を、そのまま、次のシクロヘ
キサノンの酸化反応に使用することができる。
用することができる「過酸化水素及びホウ酸の含有量が
少ない過カルボン酸溶液」を容易に得ることができ、特
に過カルボン酸溶液の精製などを行うことなく、過プロ
ピオン酸を含有する反応液を、そのまま、次のシクロヘ
キサノンの酸化反応に使用することができる。
前記の過カルボン酸溶液の製造において、過酸化水素は
、30〜70重量%である過酸化水素の水溶液で供給さ
れることが好ましく、そして、有機カルボン酸の使用量
と過酸化水素の使用量とのモル比は特に限定されないが
、過酸化水素を効率よく反応させるには、最初に使用さ
れる有機カルボン酸と過酸化水素とのモル比(有機カル
ボン酸/過酸化水素)が、1.4〜6、特に1.5〜5
であることが望ましく、さらに、触媒の添加量は、最初
に反応系に供給された過酸化水素1モル当たり0.03
モル以下、特に0.005〜0.02モル程度であるこ
とが望ましい。
、30〜70重量%である過酸化水素の水溶液で供給さ
れることが好ましく、そして、有機カルボン酸の使用量
と過酸化水素の使用量とのモル比は特に限定されないが
、過酸化水素を効率よく反応させるには、最初に使用さ
れる有機カルボン酸と過酸化水素とのモル比(有機カル
ボン酸/過酸化水素)が、1.4〜6、特に1.5〜5
であることが望ましく、さらに、触媒の添加量は、最初
に反応系に供給された過酸化水素1モル当たり0.03
モル以下、特に0.005〜0.02モル程度であるこ
とが望ましい。
そして、前記の過カルボン酸溶液の製造5二おいて、カ
ルボン酸アルキルエステルなどの有機溶媒の使用量は、
過酸化水素と共に導入する水と反応中に性成する水との
総和に対して0.3〜15重量倍の有機溶媒を使用する
ことが、反応系に存在する水を効率良く共沸蒸留するた
めに望ましい。
ルボン酸アルキルエステルなどの有機溶媒の使用量は、
過酸化水素と共に導入する水と反応中に性成する水との
総和に対して0.3〜15重量倍の有機溶媒を使用する
ことが、反応系に存在する水を効率良く共沸蒸留するた
めに望ましい。
また、前記の過カルボン酸溶液の製造において、反応水
などを除去する方法としては、例えば、コンデンサーと
デカンタ−とを備えた共沸蒸留塔において、前記反応有
機溶削と水とを共沸蒸留させ、コンデンサーで凝縮した
留出液をデカンタ−に導き、傾瀉により有機相と水性相
とに分離した後、有機相のみを共沸蒸留塔へ還流させ、
水性相は連続的に抜き出し、前記デカンタ−に導かれた
留出液が有機相と水性相とに実質的に分液しなくなるま
で共沸脱水を続けることによる方法を挙げることができ
る。
などを除去する方法としては、例えば、コンデンサーと
デカンタ−とを備えた共沸蒸留塔において、前記反応有
機溶削と水とを共沸蒸留させ、コンデンサーで凝縮した
留出液をデカンタ−に導き、傾瀉により有機相と水性相
とに分離した後、有機相のみを共沸蒸留塔へ還流させ、
水性相は連続的に抜き出し、前記デカンタ−に導かれた
留出液が有機相と水性相とに実質的に分液しなくなるま
で共沸脱水を続けることによる方法を挙げることができ
る。
前記の過カルボン酸溶液の製造において、反応圧力は反
応系組成および選択した温度に応して異なる圧力下で行
われ得るが、10〜300mmHgの減圧下で行うこと
が好ましい。
応系組成および選択した温度に応して異なる圧力下で行
われ得るが、10〜300mmHgの減圧下で行うこと
が好ましい。
この発明の製造法では、前述のようにして調製されたシ
クロヘキサノンの酸化反応用の混合液を使用して、30
〜80℃、特に好ましくは40〜70°Cの範囲の反応
温度、および、1〜8時間、特に好ましくは2〜5時間
の範囲の反応時間で、その混合液中のシクロヘキサノン
を前記過カルボン酸で酸化して、ε−カプロラクトンを
生成させることによって、ε−カプロラクトンを効率的
に製造することが好ましい。
クロヘキサノンの酸化反応用の混合液を使用して、30
〜80℃、特に好ましくは40〜70°Cの範囲の反応
温度、および、1〜8時間、特に好ましくは2〜5時間
の範囲の反応時間で、その混合液中のシクロヘキサノン
を前記過カルボン酸で酸化して、ε−カプロラクトンを
生成させることによって、ε−カプロラクトンを効率的
に製造することが好ましい。
前記の反応時間が長すぎる場合、ε−カプロラクトンの
精製などにおいて望ましくない副生成物が生成する反応
が無視できないほどに起こり、ε−カプロラクトンの収
率の悪化、不純物の生成の増加をもたらすので好ましく
ない。
精製などにおいて望ましくない副生成物が生成する反応
が無視できないほどに起こり、ε−カプロラクトンの収
率の悪化、不純物の生成の増加をもたらすので好ましく
ない。
この発明の製造法によれば、酸化反応に使用されたシク
ロヘキサノンに対して97%以上の転化率、消費された
シクロヘキサノンに対して99%以上の選択率、及び、
消費された過カルボン酸に対して99.5%以上の選択
率という高収率でε−カプロラクトンを再現性よく製造
でき、副生成物(不純物)の生成が極めて少ないものを
得ることができる。
ロヘキサノンに対して97%以上の転化率、消費された
シクロヘキサノンに対して99%以上の選択率、及び、
消費された過カルボン酸に対して99.5%以上の選択
率という高収率でε−カプロラクトンを再現性よく製造
でき、副生成物(不純物)の生成が極めて少ないものを
得ることができる。
この発明の製造法によって得られた酸化反応液からε−
カプロラクトンを単離するための精製工程は、前記rシ
クロヘキサノンの酸化工程Jがら得られた「粗ε−カプ
ロラクトン溶液(酸化反応液)」を、常法の蒸留法によ
って行うことができる。
カプロラクトンを単離するための精製工程は、前記rシ
クロヘキサノンの酸化工程Jがら得られた「粗ε−カプ
ロラクトン溶液(酸化反応液)」を、常法の蒸留法によ
って行うことができる。
前記の蒸留法としては、例えば、まず、過カルボン酸、
カルボン酸、カルボン酸アルキルエステル等の低沸分を
除去した後、さらに、第2の蒸留塔でε−カプロラクト
ンを留出させることによって行うことができる。この際
、過酸化物の分解による損失を軽減し、かつε−カプロ
ラクトンの熱分解を抑えるために1〜100mmHg程
度の減圧下で行われることが好ましい。また、前記の蒸
留法では、蒸発器として、薄膜式蒸発機や流下膜式蒸発
器など、熱に対して敏感な物質を葎留するのに適した型
式のものを用いることが望ましい。
カルボン酸、カルボン酸アルキルエステル等の低沸分を
除去した後、さらに、第2の蒸留塔でε−カプロラクト
ンを留出させることによって行うことができる。この際
、過酸化物の分解による損失を軽減し、かつε−カプロ
ラクトンの熱分解を抑えるために1〜100mmHg程
度の減圧下で行われることが好ましい。また、前記の蒸
留法では、蒸発器として、薄膜式蒸発機や流下膜式蒸発
器など、熱に対して敏感な物質を葎留するのに適した型
式のものを用いることが望ましい。
このようにして、この発明の製造法によって得られた酸
化反応液は、酸化反応の副生成物が極めて少ないので、
その酸化反応液を、前述の減圧下での蒸留法で精製する
ことによって、蒸留での分解を実質的に起こさずに、高
純度のε−カプロラクトンを容易に得ることができる。
化反応液は、酸化反応の副生成物が極めて少ないので、
その酸化反応液を、前述の減圧下での蒸留法で精製する
ことによって、蒸留での分解を実質的に起こさずに、高
純度のε−カプロラクトンを容易に得ることができる。
なお、この発明の製造法においては、連続式でも回分式
でも、ε−カプロラクトンを製造することが可能である
。
でも、ε−カプロラクトンを製造することが可能である
。
以下、実施例および比較例を挙げて、この発明をさらに
詳しく説明する。
詳しく説明する。
各実施例および比較例において、過酸化水素および過プ
ロピオン酸の濃度は、それぞれ、「硫酸セリウム滴定法
j及びr千オ硫酸滴定法Jにより求め、ε−カプロラク
トン、プロピオン酸、プロピオン酸エチルの量は、ガス
クロマトグラフィーにより定量分析した。
ロピオン酸の濃度は、それぞれ、「硫酸セリウム滴定法
j及びr千オ硫酸滴定法Jにより求め、ε−カプロラク
トン、プロピオン酸、プロピオン酸エチルの量は、ガス
クロマトグラフィーにより定量分析した。
実施例1
概略、第1図に示すような製造フローに従って、ε−カ
プロラクトンを製造した。
プロラクトンを製造した。
〔過プロピオン酸溶液の製造]
20枚のオルダーショー板付きの蒸留塔Aとセトラー付
還流コンデンサーBとを備えた容量21のガラス製反応
器1に、供給ライン3から、プロピオン酸
;504g プロピオン酸エチル ;126g オルトホウ酸 ;1.6g 2−ピコリン(安定剤)io、6g とからなる溶液を装入した。
還流コンデンサーBとを備えた容量21のガラス製反応
器1に、供給ライン3から、プロピオン酸
;504g プロピオン酸エチル ;126g オルトホウ酸 ;1.6g 2−ピコリン(安定剤)io、6g とからなる溶液を装入した。
次に、反応器1をオイルバス中に浸して100“Cに加
熱することにより、この溶液を60tamHgの減圧下
に還流し、攪拌しながら沸点に加熱し、供給ライン4か
ら30分間にわたって60重量%の過酸化水素を合計1
07.4 g加えた。反応器1の温度は約65°Cであ
り、ヘテロ共沸物の凝縮した有機相をセトラー付還流コ
ンデンサーBから再循環させて還流が生起するのを確保
した。一方、凝縮した水性相をセトラー付還流コンデン
サーBの抜き出しライン5からから連続して抜き出した
。
熱することにより、この溶液を60tamHgの減圧下
に還流し、攪拌しながら沸点に加熱し、供給ライン4か
ら30分間にわたって60重量%の過酸化水素を合計1
07.4 g加えた。反応器1の温度は約65°Cであ
り、ヘテロ共沸物の凝縮した有機相をセトラー付還流コ
ンデンサーBから再循環させて還流が生起するのを確保
した。一方、凝縮した水性相をセトラー付還流コンデン
サーBの抜き出しライン5からから連続して抜き出した
。
以上のようにして、セトラー付還流コンデンサーBで水
性相が実質的に分離しなくなるまでプロピオン酸と過酸
化水素とを反応させた後、反応器1の加熱を止め反応を
停止し、過プロピオン酸溶液を686.7 g製造した
。反応時間は、過酸化水素の添加開始から4時間を要し
た。
性相が実質的に分離しなくなるまでプロピオン酸と過酸
化水素とを反応させた後、反応器1の加熱を止め反応を
停止し、過プロピオン酸溶液を686.7 g製造した
。反応時間は、過酸化水素の添加開始から4時間を要し
た。
反応器lの底部から得られた過プロピオン酸溶液は、次
のような組成(重量%)を有していた。
のような組成(重量%)を有していた。
プロピオン酸エチル;1B、4 %
プロピオン酸 、 57.7 %過プロピオン
酸 ・23.5 % 過酸化水素 ・ 0.05% オルトホウ酸 ;0.23% 過酸化水素の転化率は99.5%であり、過プロピオン
酸への選択率は95.0%であった。
酸 ・23.5 % 過酸化水素 ・ 0.05% オルトホウ酸 ;0.23% 過酸化水素の転化率は99.5%であり、過プロピオン
酸への選択率は95.0%であった。
次いで、還流コンデンサーを備え、反応液の温度を制御
できるように工夫された熱媒循環槽(図示せず)につな
がれたジャケット付の容量1!ガラス製反応器2に、前
述のようにして得られた過カルボン酸溶液550g (
過プロピオン酸1,70モル)を供給ライン6経出で装
入した。
できるように工夫された熱媒循環槽(図示せず)につな
がれたジャケット付の容量1!ガラス製反応器2に、前
述のようにして得られた過カルボン酸溶液550g (
過プロピオン酸1,70モル)を供給ライン6経出で装
入した。
次に、この反応器2中の過プロピオン酸溶液を攪拌しな
がら50“Cに加熱し、供給ライン7から約30分間に
わたってシクロヘキサノンを合計量138.7 g (
1,414モル)加えて、この混合液をそのまま50°
Cの温度を保ちながらシクロヘキサノンの添加開始から
3時間反応させた後、室温まで冷却し、786.3 g
の粗ε−カプロラクトン溶液を製造した。
がら50“Cに加熱し、供給ライン7から約30分間に
わたってシクロヘキサノンを合計量138.7 g (
1,414モル)加えて、この混合液をそのまま50°
Cの温度を保ちながらシクロヘキサノンの添加開始から
3時間反応させた後、室温まで冷却し、786.3 g
の粗ε−カプロラクトン溶液を製造した。
得られた粗ε−カプロラクトン溶液は、次のような組成
(重量%)を有していた。
(重量%)を有していた。
プロピオン酸エチル;15.1 %
プロピオン酸 ;60.7 %
ε−カプロラクトン;20.1 %
過プロピオン酸 ;3.5 %
過酸化水素 0.01%
シクロヘキサノン 、 0.33%オルトホウ酸
、 0.16%シクロヘキサノンの転化率は9
8.1%であり、ε−カプロラクトンへの選択率は99
.8%であった。また、過プロピオン酸の転化率は82
.1%であり、ε−カプロラクトンへの選択率は99.
5%であった。
、 0.16%シクロヘキサノンの転化率は9
8.1%であり、ε−カプロラクトンへの選択率は99
.8%であった。また、過プロピオン酸の転化率は82
.1%であり、ε−カプロラクトンへの選択率は99.
5%であった。
この粗ε−カプロラクトン溶液を、10mmHgの圧力
下で操作されており、リボイラー9として薄膜式蒸発機
を備えている蒸留塔C(充填物の高さ;495mm)に
、260 g/時の割合で、供給ライン8経出で、連続
的に装入した。
下で操作されており、リボイラー9として薄膜式蒸発機
を備えている蒸留塔C(充填物の高さ;495mm)に
、260 g/時の割合で、供給ライン8経出で、連続
的に装入した。
軽沸分を、還流比0.25の割合で還流しながら207
.1g/時の割合で蒸留塔Cの抜き出しライン10から
抜き出し、濃縮された粗ε−カプロラクトンを、蒸留塔
Cの底部から52.9g/時の割合で、抜き出した。
.1g/時の割合で蒸留塔Cの抜き出しライン10から
抜き出し、濃縮された粗ε−カプロラクトンを、蒸留塔
Cの底部から52.9g/時の割合で、抜き出した。
さらに、この粗ε−カプロラクトンを、10IIIll
Hgの圧力下で操作されており、リボイラー12として
薄膜式蒸発機を備えている蒸留塔D(10枚のオルダー
ショー板付き)に、75g/時の割合で、供給ライン1
1から連続的に装入した。
Hgの圧力下で操作されており、リボイラー12として
薄膜式蒸発機を備えている蒸留塔D(10枚のオルダー
ショー板付き)に、75g/時の割合で、供給ライン1
1から連続的に装入した。
蒸留塔りにおいて、ε−カブロラクI・ンを、還流比0
.2の割合で還流させながら72.0g/時の割合で連
続的に抜き出しライン13から抜き出し、高沸分をリボ
イラー12の低部の抜き出しライン14から抜き出した
。
.2の割合で還流させながら72.0g/時の割合で連
続的に抜き出しライン13から抜き出し、高沸分をリボ
イラー12の低部の抜き出しライン14から抜き出した
。
この操作で得られたε−カプロラクトンの純度は99.
9重量%(δ−バレロラクトン、オキシカプロン酸など
の低沸成分の総量、 0.04重量%以下、5−ヘキセ
ン酸、プロピオン酸オキシカプロン酸エチル、オキシカ
プロン酸エチルなどの高沸成分の総量; 0.05重量
%以下)であり、製品純度として満足すべきものであっ
た。
9重量%(δ−バレロラクトン、オキシカプロン酸など
の低沸成分の総量、 0.04重量%以下、5−ヘキセ
ン酸、プロピオン酸オキシカプロン酸エチル、オキシカ
プロン酸エチルなどの高沸成分の総量; 0.05重量
%以下)であり、製品純度として満足すべきものであっ
た。
実施例2(比較例1)
オルトはう酸を1.6gに代えて6.4g使用した以外
は、実施例1と同様な方法で過プロピオン酸溶液6を6
70.4 g製造した。反応時間は過酸化水素の添加開
始から2.5時間を要した。
は、実施例1と同様な方法で過プロピオン酸溶液6を6
70.4 g製造した。反応時間は過酸化水素の添加開
始から2.5時間を要した。
得られた過プロピオン酸溶液は、次のような組成(重置
%)を有していた。
%)を有していた。
プロピオン酸エチル、19.8 %
プロピオン酸 ;54.7 %過プロピオン酸
;24.2 % 過酸化水素 ・ 0.10% オルトホウ酸 ・ 0.95% 過酸化水素の転化率は99゜0%であり、過プロピオン
酸への選択率は96.0%であった。
;24.2 % 過酸化水素 ・ 0.10% オルトホウ酸 ・ 0.95% 過酸化水素の転化率は99゜0%であり、過プロピオン
酸への選択率は96.0%であった。
次いで、得られた過カルボン酸溶液を632.8g(過
プロピオン酸1.70モル)、シクロへキサノン139
.0g(1,417モル)使用した以外は、実施例1と
同様な方法で粗ε−カプロラクトン溶液を製造した。得
られた粗ε−カプロラクトン溶液の重量は767.1
gであり、次のような組成(重量%)を有していた。
プロピオン酸1.70モル)、シクロへキサノン139
.0g(1,417モル)使用した以外は、実施例1と
同様な方法で粗ε−カプロラクトン溶液を製造した。得
られた粗ε−カプロラクトン溶液の重量は767.1
gであり、次のような組成(重量%)を有していた。
プロピオン酸エチル;16.4 %
プロピオン酸 1 58.6 %ε−カプロラク
トン;19.5 % 過プロピオン酸 ;3.6 % 過酸化水素 ・ 0.01% シクロヘキサノン ; 0.36%オルトホウ酸
・ 0.79% シクロヘキサノンの転化率は98.0%であり、ε−カ
プロラクトンへの選択率は94.6%であった。また、
過プロピオン酸の転化率は81.8%であり、ε−カプ
ロラクトンへの選択率は94.2%であった。
トン;19.5 % 過プロピオン酸 ;3.6 % 過酸化水素 ・ 0.01% シクロヘキサノン ; 0.36%オルトホウ酸
・ 0.79% シクロヘキサノンの転化率は98.0%であり、ε−カ
プロラクトンへの選択率は94.6%であった。また、
過プロピオン酸の転化率は81.8%であり、ε−カプ
ロラクトンへの選択率は94.2%であった。
さらに、この粗ε−カプロラクトン溶液を実施例1と同
様な精製方法でε−カプロラクトンを得た。
様な精製方法でε−カプロラクトンを得た。
ε−カプロラクトンの純度は99.6重量%(低沸成分
; O,OS重量%程度、高沸成分; 0.25重量%
程度)であり、製品純度としてあまり満足できるもので
なかった。
; O,OS重量%程度、高沸成分; 0.25重量%
程度)であり、製品純度としてあまり満足できるもので
なかった。
実施例3(比較例2)
過プロピオン酸溶液の製造における反応時間を3時間1
5分で停止した以外は、実施例1と同様な方法で過プロ
ピオン酸溶液を680.1 g製造した。前記の反応の
停止した時点で、セトラー付還流コンデンサーBでは水
性相がわずかづつであるが抜き出しライン5から分離し
ていた。
5分で停止した以外は、実施例1と同様な方法で過プロ
ピオン酸溶液を680.1 g製造した。前記の反応の
停止した時点で、セトラー付還流コンデンサーBでは水
性相がわずかづつであるが抜き出しライン5から分離し
ていた。
反応器1の底部から得られた過プロピオン酸溶液は、次
のような組成(重量%)を有していた。
のような組成(重量%)を有していた。
プロピオン酸エチル;1B、4 %
プロピオン酸 ;57.7 %
過プロピオン酸 ;22.8 %
過酸化水素 、 0.43%オルトホウ酸
・ 0.24% 過酸化水素の転化率は95.5%であり、過プロピオン
酸への選択率は95.3%であった。
・ 0.24% 過酸化水素の転化率は95.5%であり、過プロピオン
酸への選択率は95.3%であった。
次いで、前記の過カルボン酸溶液を651.9 g(過
プロピオン酸1.65モル)、シクロへキサノン134
.9g (1,375モル)使用した以外は、実施例1
と同様な方法で粗ε−カプロラクトン溶液を製造した。
プロピオン酸1.65モル)、シクロへキサノン134
.9g (1,375モル)使用した以外は、実施例1
と同様な方法で粗ε−カプロラクトン溶液を製造した。
得られた粗ε−カプロラクトン溶液の重量は783.3
gであり、次のような組成(重量%)を有していた。
gであり、次のような組成(重量%)を有していた。
プロピオン酸エチル
プロピオン酸
ε−カプロラクトン
過プロピオン酸
過酸化水素
16.4 %
58.6 %
18.9 %
4.5 %
0.03%
シクロへキサノン ; 0.17%オルトホウ酸
; 0.19%シクロヘキサノンの転化率は9
9.0%であり、ε−カプロラクトンへの選択率は95
.3%であった。また、過プロピオン酸の転化率は76
.3%であった。
; 0.19%シクロヘキサノンの転化率は9
9.0%であり、ε−カプロラクトンへの選択率は95
.3%であった。また、過プロピオン酸の転化率は76
.3%であった。
さらに、この粗ε−カプロラクトン溶液を実施例1と同
様な精製方法でε−カプロラクトンを得た。ε−カプロ
ラクトンの純度は99゜2重量%(低沸成分; 0.3
5重量%、高沸成分; 0.35重量%程度)であり、
製品純度としては満足すべきものでなかった。
様な精製方法でε−カプロラクトンを得た。ε−カプロ
ラクトンの純度は99゜2重量%(低沸成分; 0.3
5重量%、高沸成分; 0.35重量%程度)であり、
製品純度としては満足すべきものでなかった。
以上述べた如く、この発明の製造法では、シクロヘキサ
ンに対する過カルボン酸の混合割合を特定の範囲内とし
、そして、シクロヘキサンに対する過酸化水素の混合割
合およびホウ酸触媒の混合割合を少なくなるように制限
して、シクロヘキサノンと過カルボン酸溶液とを混合し
て、反応用の混合液を調製して、その混合液中のシクロ
ヘキサノンと過カルボン酸とを反応させることにより、
精製などので問題となる副生成物(不純物)の生成を抑
えながら、ε−カプロラクトンを高収率で生成すること
ができる、優れたε−カプロラクトンの工業的な製法で
あり、その結果得られた酸化反応液から、少なくとも9
9.8重量%以上の純度のε−カプロラクトンを容易に
得ることができる。
ンに対する過カルボン酸の混合割合を特定の範囲内とし
、そして、シクロヘキサンに対する過酸化水素の混合割
合およびホウ酸触媒の混合割合を少なくなるように制限
して、シクロヘキサノンと過カルボン酸溶液とを混合し
て、反応用の混合液を調製して、その混合液中のシクロ
ヘキサノンと過カルボン酸とを反応させることにより、
精製などので問題となる副生成物(不純物)の生成を抑
えながら、ε−カプロラクトンを高収率で生成すること
ができる、優れたε−カプロラクトンの工業的な製法で
あり、その結果得られた酸化反応液から、少なくとも9
9.8重量%以上の純度のε−カプロラクトンを容易に
得ることができる。
第1図は、この発明を実施するために使用されうる、過
カルボン酸溶液の製造工程、ε−カプロラクトンの生成
工程(粗ε−カプロラクトン溶液の製造工程)、および
、粗ε−カプロラクトン溶液の精製工程からなる製造フ
ローの一例を示す。 1ニガラス製反応器、2:反応器、9:リボイラ−12
:リボイラー。 A:蒸留塔、B:セトラー付還流コンデンサーC:蒸留
塔、D=蒸留塔。
カルボン酸溶液の製造工程、ε−カプロラクトンの生成
工程(粗ε−カプロラクトン溶液の製造工程)、および
、粗ε−カプロラクトン溶液の精製工程からなる製造フ
ローの一例を示す。 1ニガラス製反応器、2:反応器、9:リボイラ−12
:リボイラー。 A:蒸留塔、B:セトラー付還流コンデンサーC:蒸留
塔、D=蒸留塔。
Claims (1)
- 有機カルボン酸を有機溶媒中で過酸化水素及びホウ酸触
媒の存在下に酸化して得られた過カルボン酸溶液と、シ
クロヘキサノンとを使用して、シクロヘキサノン1モル
に対して、過カルボン酸1〜1.5モル、過酸化水素0
.012モル以下、及び、ホウ酸触媒0.04モル以下
の割合となるように反応系へ供給して、前記シクロヘキ
サノンと前記過カルボン酸とを反応させてε−カプロラ
クトンを生成させることを特徴とするε−カプロラクト
ンの製造法。
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US07/689,151 US5250707A (en) | 1990-04-25 | 1991-04-22 | Process for preparing ε-caprolactone |
EP91303594A EP0454397B1 (en) | 1990-04-25 | 1991-04-22 | Process for preparing epsilon-caprolactone |
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JP2005139110A (ja) * | 2003-11-06 | 2005-06-02 | Ecology Maximum Co Ltd | ε−カプロラクトンの製造方法、並びに、ε−カプロラクトンを用いたポリカプロラクトンの製造方法 |
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JP2004143047A (ja) * | 2002-10-22 | 2004-05-20 | Daicel Chem Ind Ltd | ε−カプロラクトンの製造方法 |
US8809392B2 (en) | 2008-03-28 | 2014-08-19 | Ecolab Usa Inc. | Sulfoperoxycarboxylic acids, their preparation and methods of use as bleaching and antimicrobial agents |
US8871807B2 (en) | 2008-03-28 | 2014-10-28 | Ecolab Usa Inc. | Detergents capable of cleaning, bleaching, sanitizing and/or disinfecting textiles including sulfoperoxycarboxylic acids |
AU2009230713C1 (en) | 2008-03-28 | 2018-08-02 | Ecolab Inc. | Sulfoperoxycarboxylic acids, their preparation and methods of use as bleaching and antimicrobial agents |
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BR112014020748B1 (pt) | 2012-03-30 | 2021-02-23 | Ecolab Usa Inc. | método de tratamento de águas, método de tratamento de uma fonte de água e composição aquosa de tratamento de água com atividade antimicrobiana |
US20140256811A1 (en) | 2013-03-05 | 2014-09-11 | Ecolab Usa Inc. | Efficient stabilizer in controlling self accelerated decomposition temperature of peroxycarboxylic acid compositions with mineral acids |
CN104003972A (zh) * | 2014-04-28 | 2014-08-27 | 安徽红太阳新材料有限公司 | 一种制备己内酯的方法 |
CN104130234A (zh) * | 2014-07-25 | 2014-11-05 | 南京红太阳新材料有限公司 | 一种制备己内酯的方法 |
US10172351B2 (en) | 2015-09-04 | 2019-01-08 | Ecolab Usa Inc. | Performic acid on-site generator and formulator |
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GB2548138A (en) * | 2016-03-09 | 2017-09-13 | Perstorp Ab | Production equipment (II) for production of a caprolactone |
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CN111763192B (zh) * | 2020-07-14 | 2023-09-12 | 湖南瑞源石化股份有限公司 | 一种ε-己内酯的制备方法及其装置 |
CN115490623A (zh) * | 2021-06-18 | 2022-12-20 | 中国石油化工股份有限公司 | 合成无水过氧有机酸的方法和合成ε-己内酯的方法 |
CN114835669A (zh) * | 2022-03-23 | 2022-08-02 | 华东理工大学 | 高纯度ε-己内酯的微流控合成方法 |
CN115812713B (zh) * | 2022-11-29 | 2024-03-29 | 湖南聚仁新材料股份公司 | 消毒剂和己内酯生产过程中联产过氧羧酸消毒剂的方法 |
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-
1990
- 1990-04-25 JP JP2107674A patent/JPH0798816B2/ja not_active Expired - Fee Related
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1991
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