本发明涉及ε-己内酰胺的纯化方法。
ε-己内酰胺是生产聚酰胺(尼龙6)的重要原料,它在工业上有各 种各样的生产方法,最普遍选用的是环己酮肟的贝克曼(Beckmann) 重排(K.Weissermel,H.J.Arpe,Indutrielle Organische Chemie,4th edition,pp.272),另外选用的一种方法是,由甲苯经过苯甲酸制得的 环己烷酸与亚硝酰基磺酸进行重排形成ε-己内酰胺。其它方法是基于ω -氨基己酸衍生物,在适当的催化剂的存在下,一般为酸性催化剂,进 行环化形成ε-己内酰胺,例如,6-氨基己酸酯(EP-A 376123)或6- 氨基己腈(EP 569741)。
所有ε-己内酰胺生产方法都有副产物的形成,其种类和数量依赖于 方法的原理、原料的质量和方法的过程参数。而另一方面,ε-己内酰胺 必须达到高的纯度要求,特别是在纤维制造方面。由于这一原因,每种 生产方法都要求有它自己的完善的纯化工艺。例如,Process Economic Program No.41B,Caprolactam and Nylon 6,March 1988,pp.69列举 了各种不同的纯化方法。
这些纯化方法通常是萃取、蒸馏和/或结晶工艺的组合,高度沾污 的己内酰胺馏分,如己内酰胺纯化残留物,经常进行催化氢化处理,一 般在去除催化剂之后,是馏出物的分离净化或者回到纯化循环。用瑞尼 镍(Raney Nickel)对粗制的ε-己内酰胺进行悬浮催化氢化的情形 (EP-A-138241,JP-A-60-21145),其催化剂的去除存在问题;ε-己内 酰胺在催化剂固定床上进行氢化的情形,催化剂的中毒或活性降低问题 很可能一直悬而未决。
本发明的目的是提供一种低消耗的可通用的ε-己内酰胺纯化方 法,我们发现,使用铝或硼的氢化物配合物意想不到地达到了这一目 的。
据此本发明提供的纯化ε-己内酰胺的方法包括使粗制的ε-己内酰胺 与铝或硼的氢化物配合物反应。
适宜于本发明方法的铝或硼的氢化物配合物优选硼氢化钠、硼氢化 锂、硼氢化钾、硼氢化钙、氰基硼氢化钠、甲氧基乙氧基氢化铝钠、三 叔丁氧基氢化铝锂。
所用氢化物形式的氢的量当然取决于ε-己内酰胺中杂质的浓度,根 据所要还原的杂质,保持存在过量的氢化物形式的氢。根据化学计算所 需要的氢化物形式的氢,优选过量1.5-5倍。通常,所用氢化物形式 的氢的量,基于所要纯化的ε-己内酰胺的量,为2-20mol%。
据发现,在本发明的纯化ε-己内酰胺方法中,使用硼氢化物时,要获 得足够的反应速度,须加入基于粗制ε-己内酰胺10-50%重量份的水。
在优选的实施方案中,反应进行时,依据粗制ε-己内酰胺的量,加 入0.5-5mol%,特别优选1-4mol%的NaBH4和10-50%重量份的水。 硼氢化钠可以使用固体形式或市场买得到的水溶液形式。
反应需要在10-150℃温度范围内进行,特别优选20-100℃。反 应时间范围是0.5-200h,优选1-100h。
反应结束后,水和已被还原的杂质经轻度减压蒸馏除去,甚至也可 以在反应中间,利用轻度减压将水和杂质连续蒸馏掉。其后,反应混合 物进行常规的减压蒸馏(0.5-8mmHg),得到纯ε-己内酰胺馏分,其 UV数(见下文)小于10。
本发明的方法适用于纯化任何常规生产方法生产的ε-己内酰胺,本 方法特别适合于纯化从ω-氨基己酸衍生物制备的ε-己内酰胺,例如, 从ω-氨基己酸、ω-氨基己酰胺、ω-氨基己酸酯和ω-氨基己腈。
实施例 由ω-氨基己酸衍生物环化制备的ε-己内酰胺的纯化
ε-己内酰胺的纯度按照UV数确定。使用径厚度d=5cm的液槽, 对50%重量浓度的己内酰胺水溶液在280-400nm波长范围内,每隔 10nm测定一次吸收强度,所有吸收强度的总和定义为UV数,纯化的 ε-己内酰胺的UV数不应超过10。
实施例1 按照DE-A 4339648制备ε-己内酰胺
100重量份的ω-氨基己腈溶于1000重量份的乙醇和30重量份的 水中,在220℃、保留时间为12min的条件下,通过二氧化钛(脱钛矿) 固定床,将溶剂蒸馏掉,由此达到的粗制己内酰胺用于随后的纯化工 序。 粗制ε-己内酰胺的纯化
将70重量份的粗制己内酰胺和30重量份的水置于装有蒸馏接头的 搅拌釜中,与1%重量份(按粗制己内酰胺计)的硼氢化钠混合,100 h后,将反应混合物进行分馏处理,ε-己内酰胺在119℃(2mbar)馏 出,其UV数是3.1。
实施例2
通过贝克曼重排(参见Process Economic Program(SRI Report)No. 41B,Caprolactam and Nylon 6,March 1988)制备的粗制己内酰胺, 在0.4%重量份的NaBH4存在下,按照实施例1的方法进行反应,24h 后,将反应混合物进行分馏处理,ε-己内酰胺在125℃(3mbar)馏出, 其UV数是3.5.