JP3319020B2 - Ｎ−（α−ヒドロキシエチル）ホルムアミド及びＮ−（α−アルコキシエチル）ホルムアミドの製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はＮ−（α−ヒドロキシエ
チル）ホルムアミド及びＮ−（α−アルコキシエチル）
ホルムアミドの製造方法に関する。これらのＮ−（α−
ヒドロキシエチル）ホルムアミドなどはＮ−ビニルホル
ムアミドを合成するための中間原料として有用な物質で
ある。

【０００２】

【従来の技術】特公平４−５６８２３号公報には、Ｎ−
（α−アルコキシエチル）ホルムアミドの製造方法とし
て、ホルムアミドとアセトアルデヒドを塩基性触媒の存
在下に反応させてＮ−（α−ヒドロキシエチル）ホルム
アミドとし、これを酸触媒の存在下、アルコールと反応
させてアルコキシ化する方法が開示されている。

【０００３】該公報には、第１段目のＮ−（α−ヒドロ
キシエチル）ホルムアミドを得る反応では、溶媒の不存
在下に実施することも可能であるが、無溶媒では生成物
が析出固化して塊状となりその取り出しが困難であるの
で、溶媒の存在下に反応を行うことがよい旨記載されて
いる。そして、溶媒としては、脂肪族炭化水素、芳香族
炭化水素等が例示されている。

【０００４】また、第１段目の反応後、生成物の回収率
を高く維持するため、生成物の結晶を溶媒を含む反応混
合物から単離することなく、第２段目のアルコキシ化の
反応に供する方法が好ましい旨の説明もなされている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】反応に使用した溶媒
は、工業的には回収して再使用できることが望ましい
が、上記の反応系においては反応後の溶媒中には種々の
不純物、特にアセトアルデヒド及びその誘導体が多く含
まれている。このような不純物を完全に除去するために
は、精密蒸留する方法が考えられるが、該方法では必ず
しも経済的ではなく、工業的には採用しがたい。

【０００６】一方、不純物を含んだままの回収溶媒をく
り返し反応に使用すれば、反応系中に不純物が蓄積し、
結果として製品の純度低下を招くことになる。特に、本
発明者等の検討によれば、上述のＮ−（α−アルコキシ
エチル）ホルムアミドを加熱分解して得られるＮ−ビニ
ルホルムアミドで重合反応を行う場合に、Ｎ−ビニルホ
ルムアミド中に不純物として取り込まれたアセトアルデ
ヒド誘導体が重合阻害要因として作用することを確認し
ている。

【０００７】以上のようなことから、ホルムアミドとア
セトアルデヒドよりＮ−（α−ヒドロキシエチル）ホル
ムアミドとし、更に、これをアルコキシ化する反応工程
で用いられる溶媒は、従来、使用した後はもっぱら廃棄
していた。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明者等は上記実状に
鑑み、Ｎ−（α−アルコキシエチル）ホルムアミドの製
造方法等につき種々検討した結果、反応混合物より分離
した溶媒を水で洗浄することにより不純物の大半は容易
に除去され、かつ、洗浄後の溶媒を反応に再使用しても
実質的に問題はないことを見い出し本発明に到達した。

【０００９】即ち、本発明の第１の態様は、ホルムアミ
ドとアセトアルデヒドを、水に不溶性の溶媒中、塩基性
触媒の存在下で反応させてＮ−（α−ヒドロキシエチ
ル）ホルムアミドを製造する方法において、反応混合物
よりＮ−（α−ヒドロキシエチル）ホルムアミドを分離
した後の溶媒を、水で洗浄し、前記反応に再使用するこ
とを特徴とするＮ−（α−ヒドロキシエチル）ホルムア
ミドの製造方法に関する。

【００１０】また、本発明の第２の態様は、ホルムアミ
ドとアセトアルデヒドを、水に不溶性の溶媒中、塩基性
触媒の存在下で反応させ、次いで、酸性触媒の存在下で
アルコールと反応させてＮ−（α−アルコキシエチル）
ホルムアミドを製造する方法において、Ｎ−（α−アル
コキシエチル）ホルムアミドを分離した後の溶媒を、酸
性の水で洗浄し、前記反応に再使用することを特徴とす
るＮ−（α−アルコキシエチル）ホルムアミドの製造方
法に関する。

【００１１】以下、本発明につき詳細に説明する。Ｎ−
（α−ヒドロキシエチル）ホルムアミドは、アセトアル
デヒドとホルムアミドを塩基性触媒の存在下、反応させ
て得る。この塩基性触媒としては、一般的な塩基性化合
物であれば特に制限はないが、好ましくは強塩基とｐＫ
ａ値が４〜１５の弱酸からなる弱塩基性塩であり、具体
的には、炭酸ナトリウム、重炭酸ナトリウム、リン酸カ
リウム、リン酸一水素カリウム、ピロリン酸ナトリウム
等が例示される。

【００１２】ホルムアミドとアセトアルデヒドとの反応
の触媒となる弱塩基性塩の使用割合は、ホルムアミドに
対し、通常０．０１〜１０モル％、好ましくは０．１〜
２モル％の範囲から適宜選択される。ホルムアミドとア
セトアルデヒドとの反応温度は、通常、−１０〜１００
℃の広い範囲から選択し得るが、アセトアルデヒドの選
択率の観点から０〜４０℃の範囲とするのが好ましい。
また、反応原料であるホルムアミドとアセトアルデヒド
との使用割合は、通常、１：１．０〜５．０（モル比）
の範囲から選択される。

【００１３】反応溶媒としては、水に不溶性の溶媒を使
用する。水に不溶性の溶媒とは、水に対して実質的に溶
解しないものであって、水と混合後、静置した場合に２
相に分離するような溶媒である。このような溶媒として
は、具体的にはヘキサン、ヘプタン、シクロヘキサン等
の脂肪族炭化水素、ベンゼン、トルエン、キシレン等の
芳香族炭化水素、塩化メチレン、クロロホルム等のハロ
ゲン化炭化水素などが挙げられる。溶媒の使用量は、通
常、ホルムアミドに対して０．２〜１０重量倍の範囲か
ら適宜選択される。

【００１４】反応の具体的な態様については特に制限は
ないが、アセトアルデヒドと溶媒の混合液を敷液し、そ
こに触媒を溶解したホルムアミドを滴下して反応を行う
のが好ましい。そして、反応後あるいは、反応の途中の
段階で生成物のＮ−（α−ヒドロキシエチル）ホルムア
ミドの結晶を析出させる方法が一般的である。また、こ
の結晶化を円滑に進めるため、滴下の途中でＮ−（α−
ヒドロキシエチル）ホルムアミドの結晶を種晶として少
量添加する操作を行ってもよい。

【００１５】上記の反応を終了させる場合、反応混合物
をろ過するなどの方法で大部分の反応溶媒を分離、回収
することができる。また、後述のように、反応混合物よ
りこの段階で溶媒を分離、回収せず、そのまま、次のア
ルコキシ化反応に供する方法も採用することができる。
アルコキシ化の反応は、上記の反応混合物にアルコール
と、前段の反応に用いた塩基性触媒を中和するための必
要量より過剰の酸性触媒を添加することにより行なわれ
る。この場合、アルコールとしては、通常、炭素原子数
１〜８、好ましくは１〜４の第１級または第２級のアル
コールが用いられる。具体的には、メタノール、エタノ
ール、ｎ−プロパノール、ｎ−ブタノール、イソブチル
アルコールなどが例示され、特にメタノールが好まし
い。アルコールは、生成物の収率を高めるために過剰量
使用されることが好ましくＮ−（α−アルコキシエチ
ル）ホルムアミドに対して、通常１．１〜５０倍モル
量、好ましくは２．０〜３０倍モル量である。

【００１６】アルコキシ化反応に用いられる触媒として
は、一般的の酸触媒のいずれもが使用することができ
る。鉱酸、有機酸、弱酸及び強酸性を示すイオン交換樹
脂、固体酸触媒などであるが、好ましくは強酸性の物質
が用いられる。好ましい酸触媒の例としては硫酸、塩
酸、硝酸、スルファミン酸、メタンスルホン酸、架橋ポ
リスチレンスルホン酸などが挙げられる。酸触媒の使用
量はＮ−（α−ヒドロキシエチル）ホルムアミドに対
し、通常０．００１〜１０モル％、好ましくは０．１〜
５モル％の範囲である。

【００１７】Ｎ−（α−ヒドロキシエチル）ホルムアミ
ドとアルコールとの反応（アルコキシ化反応）は、両者
の混合物に酸触媒を添加するか、接触させることにより
容易に達成される。また、酸触媒のアルコール溶液と、
Ｎ−（α−ヒドロキシエチル）ホルムアミドを添加混合
する方法でもよい。反応温度は反応性とＮ−（α−ヒド
ロキシエチル）ホルムアミドの安定性の面から、通常、
−１０〜６０℃、好ましくは０〜４０℃である。

【００１８】反応終了後は、通常、酸触媒をアルカリ化
合物で中和するか、あるいは酸触媒がイオン交換樹脂な
どのような固体状である場合にはろ過分離する。なお、
中和処理そのものは必須の操作ではないが、生成物は中
性条件の方が安定であるので、精製回収工程における分
解を最小限にするという観点から実施することが好まし
い。

【００１９】次に、酸触媒を中和あるいはろ過分離した
後の反応混合物は、特に水に不溶性の非極性溶媒と水溶
性のアルコールを使用した反応系においては、静置する
と残存するアルコールの大部分と、反応で生成した水な
どを含む生成物であるＮ−（α−アルコキシエチル）ホ
ルムアミド相と溶媒相の２相に分離してくるので、溶媒
相のみを分離、回収することが可能である。また、２相
系にならず均一相系になる場合でも、蒸留により溶媒を
含む留分を留去して回収すればよい。

【００２０】本発明の方法においては、以上説明したＮ
−（α−ヒドロキシエチル）ホルムアミド及びＮ−（α
−アルコキシエチル）ホルムアミドの製造方法において
使用し、回収した溶媒を水洗浄し、再使用する点に特徴
を有する。水洗浄の具体的方法は、回収した溶媒に水を
接触させ、通常、混合し、水相中に不純物を抽出させ、
分液して溶媒を回収する方法である。

【００２１】Ｎ−（α−ヒドロキシエチル）ホルムアミ
ドを含む反応混合物より回収した溶媒中には、通常、不
純物として未反応過剰分のアセトアルデヒド及びそのア
ルドール縮合物が多く含まれる。また、Ｎ−（α−アル
コキシエチル）ホルムアミドを含む反応混合物より回収
した溶媒中には、Ｎ−（α−ヒドロキシエチル）ホルム
アミド中に含まれる不純物に加えて、アセトアルデヒド
及びその誘導体がアルコールと反応することにより生成
するアセタール化合物が、通常、多く含まれている。

【００２２】そこで、これらの不純物を水により洗浄除
去する。不純物中、アセトアルデヒド及びアルドール縮
合物の多くは、通常の純水を用いるだけで充分に抽出す
ることが可能であるが、酸性の水で洗浄すると更に効果
的である。また、アセタール化合物については、比較
的、疎水性が高く、中性あるいはアルカリ性の水には抽
出されにくく、通常、ｐＨが５以下の酸性の水で洗浄す
る必要がある。酸性の水での洗浄が効果的である理由と
しては、溶媒中のアルドールあるいはアセタール化合物
が酸により加水分解されることにより、より水相に抽出
されやすくなっているものと推定される。なお、酸性の
水は、純水に、硫酸、硝酸、塩酸、スルファミン酸、パ
ラトルエンスルホン酸等の酸性化合物を、通常０．０１
〜１０重量％添加したものを使用すればよい。また、酸
性の水で洗浄後、中性の純水で洗浄する方法も、溶媒中
の微量酸成分を完全に除く点より好ましい。

【００２３】洗浄に用いられる水の量は、溶媒に対し
て、通常０．１〜５重量倍量であり、洗浄は１回のみで
もよいし、複数回、くり返して行ってもよい。また、回
分法による洗浄抽出に限らず、連続法も採用できる。洗
浄方法としては、例えば、０．１〜３ｋＷ／ｍ³ の動力
量で、０．０１〜１時間程度、混合し、その後、静置
し、分液後、溶媒を回収するなどの方法が例示される。

【００２４】上述のように水で洗浄した回収溶媒は、ア
セトアルデヒド及びその誘導体などの不純物が充分に除
去されるので、そのまま、反応溶媒として再使用するこ
とができる。反応溶媒としては、通常、Ｎ−（α−ヒド
ロキシエチル）ホルムアミドの生成反応系に用いられる
が、Ｎ−（α−アルコキシエチル）ホルムアミドの生成
反応系に溶媒として追加する場合も考えられる。また、
場合によっては、水洗浄した回収溶媒を、更に蒸留、イ
オン交換樹脂あるいは活性炭による処理などの簡易な精
製工程を付加してもよい。

【００２５】

【実施例】以下に実施例を通じて本発明をさらに詳細に
述べるが、本発明はその要旨を超えない限り、本実施例
に制約されるものではない。なお、反応混合物などにつ
いてはガスクロマトグラフィーにより分析を行った。ま
た、実施例において、「％」とは「重量％」を意味す
る。

【００２６】実施例１ （Ｎ−（α−ヒドロキシエチル）ホルムアミドの製造） 撹拌機及び温度調節器を有する２Ｌガラス製反応器に工
業用トルエン８００ｇを仕込み、窒素ガスで脱気した
後、アセトアルデヒド２３５ｇを加え、２０℃に温度を
調整した。次に、ホルムアミド２００ｇに重炭酸カリウ
ム１．３３ｇ（対ホルムアミド０．３モル％）を溶解さ
せたホルムアミド溶液を調製し、その２０％を３０分か
けて加えた。その後３０分熟成した後、Ｎ−（α−ヒド
ロキシエチル）ホルムアミドの結晶０．５ｇを種晶とし
て加え、Ｎ−（α−ヒドロキシエチル）ホルムアミドの
結晶を析出させた。この操作を実施した後、更に３０分
熟成した。次に、残りのホルムアミド溶液を２．５時間
かけて加えた後、１時間熟成を行った。この反応スラリ
ーをろ過し、溶媒のトルエンを分離した。分離したトル
エン中にはアセトアルデヒド３．５％、アセトアルデヒ
ドのアルドール縮合物０．５％が含まれていた。

【００２７】また、この際、ろ別された固体成分につい
て、分析したところ、Ｎ−（α−ヒドロキシエチル）ホ
ルムアミド６４．３％、ホルムアミド０．７％、トルエ
ン３３．４％、アセトアルデヒド１．４％、アセトアル
デヒドのアルドール縮合物０．２％の組成であった。上
記の不純物を含有したトルエンに、１％硫酸水８００ｇ
を添加し、３０分間、混合、撹拌した。その後、３０分
静置した後、分液した。更に、水８００ｇをトルエン相
に加え、同様の洗浄操作を２回行った。以上の洗浄後、
トルエン相について分析を行ったが、アセトアルデヒド
及びその誘導体は検出されなかった。

【００２８】洗浄回収したトルエンを用いてＮ−（α−
ヒドロキシエチル）ホルムアミドの製造反応を前記方法
と同様に行ったところ、ろ別後の固体成分中には、Ｎ−
（α−ヒドロキシエチル）ホルムアミド６４．２重量
％、アセトアルデヒド１．４重量％、アセトアルデヒド
のアルドール縮合物０．２重量％、が含まれ、初めの工
業用トルエンを用いた場合とほとんど差がなかった。

【００２９】比較例１ 実施例１と同様の反応を行い、反応混合物をろ過し、分
離回収したトルエンを水洗浄することなく、再度、同じ
反応を行った。反応後にろ別された固体成分について分
析したところ、Ｎ−（α−ヒドロキシエチル）ホルムア
ミド６４．０％、アセトアルデヒド３．０％、アセトア
ルデヒドのアルドール縮合物０．４％が含まれていた。

【００３０】実施例２ （Ｎ−（α−アルコキシエチル）ホルムアミドの製造） 撹拌機及び温度調節器を有する２Ｌガラス製反応器に工
業用ヘキサン６００ｇを仕込み、窒素ガスで脱気した
後、アセトアルデヒド２３５ｇを加え５〜１０℃に温度
を調整した。次にホルムアミド２００ｇに炭酸カリウム
１．１ｇ（対ホルムアミド０．１８モル％）を溶解した
ホルムアミド溶液を調整し、その２０％を３０分かけて
加えた。その後３０分熟成した後Ｎ−（α−ヒドロキシ
エチル）ホルムアミドの結晶０．５ｇを種晶として加え
Ｎ−（α−ヒドロキシエチル）ホルムアミドの結果を析
出させた。この操作を実施した後、更に３０分熟成し
た。次に、残りのホルムアミド溶液を２．５時間かけて
加えた後、１時間熟成を行った。このスラリーのまま、
つぎのアルコキシ化反応を行った。

【００３１】上記スラリーにメタノール４２７ｇ、９８
％硫酸３ｇを添加し、１５℃で１時間反応させた。次い
で、ｐＨ７になるまで２５％カセイソーダ水溶液を添加
して触媒を中和した。その後、液を静置すると２液相に
分離した。下相がＮ−（α−メトキシエチル）ホルムア
ミドを含む相で、上相がヘキサン相であった。これらに
ついて分析したところ、上相には、アセトアルデヒド
０．０３％、アセトアルデヒドジメチルアセタール３．
７％、Ｎ−（α−メトキシエチル）ホルムアミド０．２
％が含まれていた。また、下相には、Ｎ−（α−メトキ
シエチル）ホルムアミド５０％、ホルムアミド１％、Ｎ
−（α−ヒドロキシエチル）ホルムアミド１％、メタノ
ール３１％、水１０％、ノルマルヘキサン１％およびア
セトアルデヒド２．９％、アセトアルデヒドジメチルア
セタール３．０％が含まれていた。

【００３２】上記のヘキサンを含有する上相を分液回収
し、これに、１％硫酸水６００ｇを添加し、３０分間、
混合、撹拌した。その後３０分静置した後、分液した。
さらに水６００ｇをヘキサン相に加え、同様の洗浄操作
を２回行った。以上の洗浄後、ヘキサン相について分析
を行ったが、アセトアルデヒド、アセトアルデヒドジメ
チルアセタール、Ｎ−（α−メトキシエチル）ホルムア
ミドは検出されなかった。

【００３３】洗浄回収したヘキサンを用いて、前記方法
と同様にＮ−（α−アルコキシエチル）ホルムアミドの
製造反応を行ったところ、反応後、分離した２液相の下
相中には、Ｎ−（α−アルコキシエチル）ホルムアミド
５１重量％、アセトアルデヒド２．５％、アセトアルデ
ヒドジメチルアセタール３．０％が含まれ、初めの工業
用ヘキサンを用いた場合とほとんど差がなかった。

【００３４】比較例２ 実施例２と同様の反応を行い、ヘキサン溶媒の水洗浄す
ることなく、再度、同じ反応を行った。その結果、反応
混合物の下相には、Ｎ−（α−ヒドロキシエチル）ホル
ムアミド４７％、アセトアルデヒドジメチルアセタール
５．５％、アセトアルデヒド６％が含まれていた。

【００３５】

【発明の効果】本発明によれば、Ｎ−（α−ヒドロキシ
エチル）ホルムアミド及びＮ−（α−アルコキシエチ
ル）ホルムアミドの製造において使用する溶媒を簡便に
回収して再使用することができる。該方法では、反応系
での不純物の蓄積がなく、製品の純度が維持される。ま
た、上記の物質より誘導されるＮ−ビニルホルムアミド
の重合活性の低下の問題も回避することができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−149551（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−286356（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−14761（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−193953（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−100515（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C07C 233/18 C07C 231/08 - 231/14

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ホルムアミドとアセトアルデヒドを、水
   に不溶性の溶媒中、塩基性触媒の存在下で反応させてＮ
   −（α−ヒドロキシエチル）ホルムアミドを製造する方
   法において、反応混合物よりＮ−（α−ヒドロキシエチ
   ル）ホルムアミドを分離した後の溶媒を、水で洗浄し、
   前記反応に再使用することを特徴とするＮ−（α−ヒド
   ロキシエチル）ホルムアミドの製造方法。
2. 【請求項２】 溶媒が脂肪族炭化水素、芳香族炭化水素
   及びハロゲン化炭化水素のいずれかであることを特徴と
   する請求項１の製造方法。
3. 【請求項３】 酸性の水で洗浄することを特徴とする請
   求項１の製造方法。
4. 【請求項４】 ホルムアミドとアセトアルデヒドを、水
   に不溶性の溶媒中、塩基性触媒の存在下で反応させ、次
   いで、酸性触媒の存在下でアルコールと反応させてＮ−
   （α−アルコキシエチル）ホルムアミドを製造する方法
   において、Ｎ−（α−アルコキシエチル）ホルムアミド
   を分離した後の溶媒を、酸性の水で洗浄し、前記反応に
   再使用することを特徴とするＮ−（α−アルコキシエチ
   ル）ホルムアミドの製造方法。
5. 【請求項５】 溶媒が脂肪族炭化水素、芳香族炭化水素
   及びハロゲン化炭化水素のいずれかであることを特徴と
   する請求項４の製造方法。