硫酸の存在でニトリルをアミド化する方法
本発明は、反応をテイラー反応器中で実施する、硫酸の存在でニトリルのアミド化によるカルボン酸アミドの製造方法に関する。前記方法は、前記化合物の簡単でかつ低コストの製造を可能にする。更に、本発明は、本発明によるアミド化反応を有する、（メタ）アクリル酸アミド及びアルキル（メタ）アクリラートの製造方法を記載する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、硫酸の存在でニトリルをアミド化する方法に関する。更に、本発明はシアノヒドリンのアミド化を行う、（メタ）アクリル酸アミド及びアルキル（メタ）アクリラートの製造方法を記載する。
【０００２】
ニトリルのアミド化によるカルボン酸アミドの製造は、一般に適用された方法である。例えば、この種のアミド化は、ＡＣＨ法によるメチルメタクリラートの製造の際の重要な中間工程として行われ、その際、大量の硫酸が使用される。
【０００３】
先行技術
このようなプロセスの代表例は、例えば米国特許第４，５２９，８１６号明細書に記載された方法であり、この方法によりＡＣＨ−アミド化が約１００℃の温度で約１：１．３〜１：１．８のＡＣＨ：Ｈ2ＳＯ4のモル比で実施される。このプロセスのための重要なプロセス工程は：ａ）アミド化；ｂ）変換；及びｃ）エステル化である。
【０００４】
このアミド化において、この反応の主成分としてＳＩＢＡ＝スルホキシ−アルファ−ヒドロキシイソ酪酸アミド−硫酸水素塩及びＭＡＳＡ・Ｈ2ＳＯ4＝メタクリル酸アミド−硫酸水素塩が、過剰量の硫酸中の溶液として得られる。
【０００５】
更に、一般的なアミド化溶液中で、ＨＩＢＡ・Ｈ2ＳＯ4＝アルファ−ヒドロキシイソ酪酸アミド−硫酸水素塩もＡＣＨに対して＜５％の収率で得られる。程度に差はあるが完全なＡＣＨ転化の際に、約９６％〜９７％の収率（＝記載された中間体の合計）を有するそれ自体選択的なアミド化プロセスが進行する。
【０００６】
従って、この工程において副生成物として、既にかなりの量の一酸化炭素、アセトン、アセトンのスルホン化生成物及び多種の中間体とアセトンとの環式縮合生成物が形成される。
【０００７】
この変換の目的は、ＳＩＢＡ及びＨＩＢＡのできる限り完全なＭＡＳＡへの転化であり、この転化は硫酸（溶剤としての過剰量の硫酸中）のβ−脱離のもとで進行する。
【０００８】
この変換の方法工程において、ＨＩＢＡ、ＳＩＢＡ及びＭＡＳＡ（それぞれ硫酸水素塩として存在する）からなる硫酸性（水不含）溶液がいわゆる変換において１４０℃〜１６０℃の高温でかつ約１０分以下の短い滞留時間で転化される。
【０００９】
この方法の変換混合物は、高い過剰量の硫酸及び溶液中で約３０質量％〜３５質量％（使用された硫酸過剰量に応じて）の濃度の主成分のＭＡＳＡ・Ｈ2ＳＯ4の存在により特徴付けられる。
【００１０】
米国特許第４，５２９，８１６号明細書中に記載されたプロセスは、化学量論比をかなり上回る量の硫酸を使用しなければならないという欠点を有する。硫酸接触装置中で再生されるアンモニウム水素含有及び硫酸含有のプロセス酸から、更にタール状の固形の縮合生成物が分離し、この縮合生成物は前記プロセス酸の十分な供給を妨害し、かつ相当な手間をかけて取り除かなければならない。
【００１１】
米国特許第４，５２９，８１６号明細書からの上記の方法の場合のこの劇的な収率低下に基づき、ＡＣＨを水の存在でアミド化しかつ加水分解し、その際、この反応の最初の工程において少なくとも分子結合中のヒドロキシ官能基を維持するといういくつかの提案が存在する。
【００１２】
水の存在での代替のアミド化のためのこの提案は、メタノールの存在で又はメタノールなしで実施されるかどうかに応じて、ヒドロキシイソ酪酸メチルエステル（＝ＨＩＢＳＭ）が生じるか、又は２−ヒドロキシイソ酪酸（＝ＨＩＢＳ）が生じる。
【００１３】
ＡＣＨから出発して、アルファ−ヒドロキシイソ酪酸のエステル、特にアルファ−ヒドロキシイソ酪酸メチルエステルを製造するための他の代替法は、特開平４−１９３８４５号公報に記載されている。特開平４−１９３８４５号公報では、ＡＣＨを０．８〜１．２５当量の硫酸で０．８当量未満の水の存在で６０℃以下でまずアミド化し、引き続き（＞）５５℃より高い温度で１．２当量より多いアルコール、特にメタノールと反応させてＨＩＢＳＭ又は相応するエステルにしている。反応基材に対して安定性の粘度低下する媒体の存在について、ここでは取り上げられていない。
【００１４】
この方法の欠点及び問題は、反応の完了時の異常な粘度上昇による工業的反応である。
【００１５】
更に、アセトンシアノヒドリン（ＡＣＨ）から出発するヒドロキシイソ酪酸の製造のために、ニトリル官能基のけん化が鉱酸の存在で実施できることは公知である（US 222,989；参照J. Brit. Chem. Soc. (1930)；Chem. Ber. 72 (1939), 800）。
【００１６】
このようなプロセスの代表例は例えば特開昭６３−６１９３２号公報であり、ここではＡＣＨが二段階プロセスでヒドロキシイソ酪酸にけん化される。この場合、ＡＣＨをまず水０．２〜１．０ｍｏｌ及び硫酸０．５〜２当量の存在で反応させ、その際に相応するアミド塩が形成される。
【００１７】
この工程において既に、良好な収率、短い反応時間及びプロセス酸のわずかな廃棄量を達成するために必要である低い水濃度及び硫酸濃度の使用の際に、特に反応時間の完了時に反応バッチの高い粘度によるアミド化混合物の撹拌性を伴う大きな問題が生じる。
【００１８】
低い粘度を保証するために水のモル量を高める場合、前記反応は劇的に遅くなり、副反応、特にＡＣＨから出発物質のアセトンと青酸とへのフラグメンテーションが生じ、これらはこの反応条件下で更に反応して副生成物になる。
【００１９】
温度を高める場合でも、特開昭６３−６１９３２号公報の規定によると、反応混合物の粘度を制御でき、相応する反応バッチは低下した粘度により撹拌可能となるが、ここでは穏和な温度ですでに副反応が劇的に増加し、このことが最終的に平凡な収率に現れる（比較例参照）。
【００２０】
選択的反応実施を保証する低い温度＜５０℃で作業する場合、この反応時間の完了時に、反応条件下で難溶性のアミド塩の濃度が上昇することにより、まず撹拌が困難な懸濁液が形成され、最終的に反応バッチの完全な固化が生じる。
【００２１】
特開昭６３−６１９３２号公報の第２段階では、水をアミド化溶液に添加し、前記アミド化温度よりも高めた温度で加水分解させ、その際、アミド化の後に形成されたアミド塩から硫酸水素アンモニウムの遊離下にヒドロキシイソ酪酸を生じさせる。
【００２２】
工業プロセスの経済性について重要なのは、反応中での目的生成物ＨＩＢＳの選択的製造の他に、反応基材からの単離又は残留するプロセス酸からのＨＩＢＳの分離でもある。
【００２３】
特開昭５７−１３１７３６号公報の、アルファ−オキシイソ酪酸（＝ＨＩＢＳ）を単離する方法では、アセトンシアノヒドリン、硫酸及び水の間の反応の後に加水分解による分解により得られたアルファ−ヒドロキシイソ酪酸及び酸性硫酸水素アンモニウムを含む反応溶液を抽出剤で処理し、その際、前記ヒドロキシイソ酪酸を前記抽出剤中に移行させ、前記酸性硫酸アンモニウムを水相中に残すことにより、前記問題を扱っている。
【００２４】
この方法により、有機抽出相中へのＨＩＢＳの抽出度を高めるために、前記抽出の前に反応媒体中でなお遊離硫酸を、アルカリ性媒体で処理することにより中和する。
【００２５】
この必要な中和は、アミン性又は鉱物性の塩基に関するかなりの超過出費を伴い、ひいては環境的及び経済的に処分することができないかなりの廃棄量の相応する塩が生じる。
【００２６】
更に、文献DE 10 2004 006 826は、シアノヒドリンから出発するメタクリル酸及び相応するエステルの製造方法を記載する。
【００２７】
前記文献によると、アセトンシアノヒドリンを８０℃より低い温度で最大１．５当量の硫酸と、０．０５〜１．０当量の水の存在で、反応条件下で不活性の極性溶剤の存在で反応させて、不活性極性溶剤中の相応するアミド硫酸の良好に撹拌可能な溶液を生じさせる。引き続き、こうして得られた混合物に水を添加し、不活性溶剤を分離する。
【００２８】
引き続き、ヒドロキシイソ酪酸を、適当な抽出剤を用いた抽出により硫酸水素アンモニウム水溶液から分離する。
【００２９】
このDE 10 2004 006 826に記載された方法は、良好な収率を生じさせる。
【００３０】
もちろん多数の段階を必要とし、これは全体のプロセスの経済性に不利な影響を及ぼす。
【００３１】
課題及び解決手段
先行技術を考慮して、本発明の課題は、生成物を極めて経済的に得ることができる、硫酸の存在でニトリルのアミド化によるカルボン酸アミドの製造方法を提供することであった。特に、この方法はできる限りわずかな過剰量の硫酸を用いて実施できることが好ましい。更に、従って本発明の課題は、多量の不活性溶剤又は水を添加せずに実施することができる前記種類の方法を提供することであった。水又は他の溶剤は利用しない。更に、得られたカルボン酸アミドは極めて少量の副生成物を含有するだけであるのが好ましい。
【００３２】
本発明の他の課題は、カルボン酸アミドを極めて選択的に得ることができる方法を提供することであった。
【００３３】
更に、本発明の課題は、簡単でかつ低コストで実施することができる、硫酸の存在でニトリルのアミド化によるカルボン酸アミドの製造方法を提供することであった。この場合、生成物を、できる限り高い収率でかつ、全体としてみて低いエネルギー消費量で得られることが好ましい。
【００３４】
前記課題並びに他の明確に挙げられていなが、これまでに議論された関連から容易に導き出せるか又は推測できる課題は、請求項１記載の全ての特徴を有する方法により解決される。本発明による方法の有利な実施態様は、請求項１を引用する従属形式請求項において保護されている。
【００３５】
本発明の主題は、従って、反応をテイラー反応器（Taylorreaktor）中で実施することを特徴とする、硫酸の存在でニトリルのアミド化によるカルボン酸アミドの製造方法である。
【００３６】
それにより、予想外にも、生成物が極めて経済的に得られるカルボン酸アミドの製造方法を提供することに成功した。意外にも、得られた生成物は極めて少量の副生成物が含まれる。更に、本発明による方法は、特にカルボン酸アミドの選択的製造を可能にする。
【００３７】
更に、本発明による方法は簡単にかつ低コストで実施することができ、生成物は高い収率で、かつ全体としてみて低いエネルギー消費量で得ることができる。
【００３８】
更に、本発明による方法によって、特に生産装置の経済的運転方法を達成でき、生産条件、特に反応温度及び反応が行われるのに必要な圧力の手間のかかる調節なしに、それぞれ所望の目標量に生産量を簡単にかつ低コストで適合させることを達成でき、さらなる意外な利点を達成できる。
【００３９】
本発明による手段により、意外にも、テイラー反応器中で所定の値への迅速な熱調整と同時に出発混合物の特に簡単でかつ迅速な均質化を達成することに成功した。
【００４０】
本発明による方法は、カルボン酸アミドの効率的な製造を可能にする。この場合、特に、一般に式−ＣＮの基を有するニトリルが使用される。カルボン酸アミドは、少なくとも１つの式−ＣＯＮＨ2の基を有する。前記化合物は当該専門分野において公知であり、例えばRoempp Chemie Lexikon CD-ROM第２版に記載されている。
【００４１】
出発材料として、特に脂肪族又は環式脂肪族のニトリル、飽和又は不飽和ノニトリル並びに芳香族及び複素環式ニトリルが使用できる。出発材料として使用されるニトリルは、１つ、２つ又はそれ以上のニトリル基を有することができる。更に、芳香族基又は脂肪族基中にヘテロ原子、特にハロゲン原子、例えば塩素、臭素、フッ素、酸素原子、硫黄原子及び窒素原子を有するニトリルを使用することもできる。有利に、特に適したニトリルは、２〜１００個、有利に３〜２０個、特に有利に３〜５個の炭素原子を有する。
【００４２】
それぞれ飽和又は不飽和の炭化水素基を有する脂肪族ニトリルには、特に、アセトニトリル、プロピオニトリル、ブチロニトリル、イソブチロニトリル、バレロニトリル、イソバレロニトリル、カプロニトリル及び他の飽和モノニトリル；マロノニトリル、スクシノニトリル、グルタロニトリル、アジポニトリル及び他の飽和ジニトリル；α−アミノプロピオニトリル、α−アミノメチルチオブチロニトリル、α−アミノブチロニトリル、アミノアセトニトリル及び他のα−アミノニトリル；シアノ酢酸及びそれぞれ１つのカルボキシル基を有する他のニトリル；アミノ−３−プロピオニトリル及び他のｓ−アミノニトリル；アクリロニトリル、メタクリルニトリル、アリルシアニド、クロトンニトリル又は他の不飽和ニトリル並びにシクロペンタンカルボニトリル及びシクロヘキサンカルボニトリル又は他の非環式ニトリルが属する。
【００４３】
芳香族ニトリルには、特に、ベンゾニトリル、ｏ−，ｍ−及びｐ−クロロベンゾニトリル、ｏ−，ｍ−及びｐ−フルオロベンゾニトリル、ｏ−，ｍ−及びｐ−ニトロベンゾニトリル、ｐ−アミノベンゾニトリル、４−シアノフェノール、ｏ−，ｍ−及びｐ−トルニトリル、２，４−ジクロロベンゾニトリル、２，６−ジクロロベンゾニトリル、２，６−ジフルオロベンゾニトリル、アニソニトリル、ａ−ナフトニトリル、β−ナフトニトリル及び他の芳香族モノニトリル：フタロニトリル、イソフタロニトリル、テレフタロニトリル及び他の芳香族ジニトリル；ベンジルシアニド、シンナモイルニトリル、フェニルアセトニトリル、マンデロニトリル、ｐ−ヒドロキシフェニルアセトニトリル、ｐ−ヒドロキシフェニルプロピオニトリル、ｐ−メトキシフェニルアセトニトリル及びそれぞれ１つのアラルキル基を有する他のニトリルが属する。
【００４４】
複素環式ニトリルには、特に、５又は６員環を有しかつヘテロ原子として窒素原子、酸素原子及び硫黄原子からなるグループから選択される少なくとも１つの原子を有するそれぞれ少なくとも１つの複素環式基を有するニトリル化合物、例えば２−チオフェンカルボニトリル、２−フロニトリル及びヘテロ原子としてそれぞれ硫黄原子又は酸素原子を有する他のニトリル；２−シアノピリジン、３−シアノピリジン、４−シアノピリジン、シアノピラジン及びヘテロ原子としてそれぞれ窒素原子を有する他のニトリル；５−シアノインドール及び他の縮合されたヘテロサイクレン；シアノピペリジン、シアノピペラジン及び他の水素化された複素環式ニトリル並びに縮合された複素環式ニトリルが属する。
【００４５】
特に有利なニトリルには、特にα−ヒドロキシニトリル（シアノヒドリン）、例えば例えばヒドロキシアセトニトリル、２−ヒドロキシ−４−メチルチオ−ブチロニトリル、α−ヒドロキシ−γ−メチルチオブチロニトリル（４−メチルチオ−２−ヒドロキシブチロニトリル）、２−ヒドロキシプロピオニトリル（ラクトニトリル）及び２−ヒドロキシ−２−メチルプロピオニトリル（アセトンシアノヒドリン）が属し、その際、アセトシアノヒドリンが特に有利である。
【００４６】
特に重要なのは、殊にニトリル、特にアセトンシアノヒドリン（ＡＣＨ）を硫酸の過剰量で反応させる方法である。硫酸対ニトリルのモル比は、有利に１．２：１〜３：１の範囲内、特に有利に１．２：１〜１．８：１の範囲内であり、その際、前記反応は複数の工程で実施することもできる。この場合、前記モル比は個々の工程で変えることができる。例えばループ型反応器中での通常の反応と比べて、前記反応は、硫酸の著しく低い含有量で実施することができる。それにより、廃棄物（分解酸）は低減されるので、前記反応はより経済的でかつより環境に優しく行うことができる。
【００４７】
この記載は硫酸１００質量％に関し、その際、二硫酸（Ｈ2Ｓ2Ｏ7）を含むこともできる。少量の水が同様に前記反応混合物中に存在していてもよく、その際、しかしながら、９５質量％の、特に有利に９８質量％の、更に特に有利に１００％（発煙硫酸）の硫酸の最低含有量を有する濃縮された硫酸を使用する方法が有利である。
【００４８】
更に、前記反応混合物は、通常の添加物、例えばフェノチアジン又は他の安定剤を含有することができる。
【００４９】
テイラー渦流の条件下での材料の反応に用いられるテイラー反応器は公知である。前記テイラー反応器は、２つの同軸の同心に配置された円筒からなり、前記円筒は一般に外側が固定され、内側が回転する。反応室として、前記円筒の間隙によって形成される空間が用いられる。内側円筒の角速度ωが増大すると共に一連の多様な流動形が生じ、前記流動形は無次元数の、いわゆるテイラー数Ｔaによって特徴付けられる。前記テイラー数は、撹拌機の角速度に対して更に、次の式に従って、前記間隙中での流体の動粘度ν及び幾何学的パラメータの内側円筒の外半径ｒi、外側円筒の内半径ｒa及び両方の半径の差である間隙幅ｄにも依存する：
【数１】
【００５０】
式中、ｄは間隙幅（ｄ＝ｒa−ｒi）
ｒaは内側円筒の外半径
ｒiは外側円筒の内半径
νは間隙中での流体の動粘度
ωは撹拌機（内側円筒）の角速度ｓ(-1)
【００５１】
更に、軸方向のレイノルズ数Ｒｅaxは、テイラー反応器中での流動関係を表すために用いることができ、前記レイノルズ数は同様に無次元数である。前記軸方向のレイノルズ数Ｒｅaxは、次式から算出される：
【数２】
【００５２】
式中、ｄは間隙幅（ｄ＝ｒa−ｒi）
ｒaは内側円筒の外半径
ｒiは外側円筒の内半径
νは間隙中での流体の動粘度
Ｕax：軸方向の流動速度
【００５３】
本発明による方法の特別な実施態様の場合には、前記アミド化は１０〜３０００の範囲内の、特に有利に２０〜２５００の範囲内の、更に特に有利に５０〜２０００の範囲内のテイラー数で実施することができる。軸方向のレイノルズ数は、アミド化反応の場合に例えば０．１〜１００の範囲内、特に有利に１〜５０の範囲内にあることができる。
【００５４】
２つの同軸で同心に配置された円筒を有するテイラー反応器の他に、例えば外側の反応壁とその中に存在する同心に又は偏心に配置されたローターとを有する相応する反応器（これは例えばDE 199 60 389又はWO 2004/039491に記載されている）も使用することができる。
【００５５】
この反応器の場合には、前述の値は相応するテイラー数及び軸方向のレイノルズ数と見積もられ、その際前記テイラー反応器は両方の方向に貫流することができる。
【００５６】
この反応は、加圧又は減圧で行うことができる。本発明の特に有利な実施態様の場合に、前記アミド化は２００ｍｂａｒ〜５ｂａｒの範囲内、特に有利に５００ｍｂａｒ〜２ｂａｒの範囲内の圧力で実施することができる。
【００５７】
この反応温度は、特に圧力に依存して、同様に広い範囲にあることができる。本発明の有利な実施態様の場合に、前記アミド化は、有利に５０℃〜１５０℃の範囲内、特に有利に６０℃〜１４０℃の範囲内、更に特に有利に８０℃〜１００℃の範囲内の温度で行われる。
【００５８】
本発明による方法は、連続的に実施することができる。有利に、滞留時間は、一般に５０秒〜５時間、有利に５分〜３時間、更に特に有利に１５分〜２時間の範囲内であることができる。この場合、前記滞留時間は、反応器中の多様な箇所での供給及び排出により変えることができる。本発明のこの実施態様は、圧力及び温度を手間をかけて変化させる必要なく、生産量を所定の注文量に特に簡単でかつ有利に適合することを可能にする。
【００５９】
意外にも、本発明の手段により、高い粘度を有する反応混合物を用いても実施することができる方法を提供することに成功した。反応混合物の粘度は、有利に５〜１０００ｍＰａ・ｓ、特に有利に１０〜５００ｍＰａ・ｓ及び更に特に有利に２０〜２００ｍＰａ・ｓであることができる。
【００６０】
特にシアノヒドリン、例えばアセトンシアノヒドリンをアミド化できることが特に有利であり、その際、有利にスルホキシ−アルファ−ヒドロキシイソ酪酸アミド−硫酸水素塩（ＳＩＢＡ）及び／又はアルファ−ヒドロキシイソ酪酸アミド（ＨＩＢＡ）が得られ、これは特に（メタ）アクリル酸アミドの製造のために使用することができる。従って、本発明は、本発明によるテイラー反応器中でのアミド化を含む、（メタ）アクリル酸アミドの製造方法も提供する。
【００６１】
特別な利点は、意外にも、ヒドロキシカルボン酸アミドの（メタ）アクリル酸アミドへの反応をテイラー反応器中で実施することにより達成することができる。有利に、脱水は、例えば１００〜１００００の範囲内の、特に有利に５００〜５０００の範囲内でのテイラー数で実施することができる。ヒドロキシカルボン酸アミドの反応を実施する軸方向のレイノルズ数（axiale Reynoldszahl）は、有利に１０〜５００の範囲内、特に有利に１５〜３００の範囲内である。
【００６２】
ヒドロキシカルボン酸アミドの脱水を実施する圧力は、それ自体重要ではない。従って、この反応は、加圧又は減圧で実施することができる。一般に、前記脱水は、２００ｍｂａｒ〜５ｂａｒの範囲内、特に有利に５００ｍｂａｒ〜２ｂａｒの範囲内の圧力で行うことができる。
【００６３】
この反応温度は、特に圧力に依存して、同様に広い範囲にあることができる。本発明の有利な実施態様の場合に、前記脱水は、有利に５０℃〜２２０℃の範囲内、特に有利に７０℃〜２００℃の範囲内、更に特に有利に１２０℃〜１８０℃の範囲内の温度で行われる。
【００６４】
本発明による脱水法は、連続的に実施することができる。有利に、滞留時間は、一般に３０秒〜３時間の範囲内、有利に１分〜２時間の範囲内、特に有利に１０〜６０分の範囲内にあることができる。
【００６５】
テイラー反応器中での脱水法の実施は、意外な利点を可能にする。反応器中での多様な箇所での供給及び／又は排出により、圧力及び温度の手間のかかる最適化を必要とせずに、前記滞留時間を特に簡単に反応器容量によって変化させることができる。それにより、生成物量を、所定の目標量に簡単に適合することが可能である。更に、任意にスイッチオン又はスイッチオフされる多様な加熱帯域を選択することができる。このバリエーションにより収率を高める方法が生じる。
【００６６】
前述の化合物は、アルキル（メタ）アクリラートの製造のための中間体として多方面で利用される。従って、アルキル（メタ）アクリラートを製造する前述の方法工程が利用できるため、本発明はシアノヒドリンの本発明によるアミド化を有するアルキル（メタ）アクリラートの製造方法を提供する。
【００６７】
前記反応は、特にUS 4,529,816記載されており、その際、前記カルボン酸アミドは、有利に１〜１０個の炭素原子、特に有利に１〜５個の炭素原子を有するアルコールと反応させる。有利なアルコールは、特に、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、特にｎ−ブタノール及び２−メチル−１−プロパノール、ペンタノール、ヘキサノール、ヘプタノール、２−エチルヘキサノール、オクタノール、ノナノール及びデカノールである。
【００６８】
特に有利に、アルコールとして、メタノール及び／又はエタノールが使用され、その際、更にメタノールが特に有利である。カルボン酸エステルを得るためのカルボン酸アミドとアルコールとの反応は一般に公知である。有利にこの反応は硫酸の存在で行われる。
【００６９】
α−ヒドロキシカルボン酸アミド及び／又はメタクリル酸アミド対アルコールのモル比、例えばα−ヒドロキシイソ酪酸アミド及び／又はメタクリル酸アミド対メタノールのモル比は重要ではなく、これは有利に３：１〜１：２０の範囲内、特に有利に１：１０〜１：１の範囲内にある。
【００７０】
この反応温度は同様に広い範囲内にあることができ、その際、反応速度は温度の増加と共に一般に増大する。上限の温度は、一般に使用されたアルコールの沸点から生じる。
【００７１】
有利に、反応温度は４０℃〜２００℃、特に有利に１３０℃〜１８０℃の範囲内にある。この反応は、反応温度に応じて、減圧又は加圧で実施することができる。有利にこの反応は、２００ｍｂａｒ〜５ｂａｒの圧力範囲で、特に有利に５００ｍｂａｒ〜２ｂａｒの範囲内で実施される。
【００７２】
特別な実施態様の場合に、前記の反応、特に（メタ）アクリルアミドのアルキル（メタ）アクリラートへの反応は重合阻害剤の存在で実施することができる。この化合物、例えばヒドロキノン、ヒドロキノンエーテル、例えばヒドロキノンモノメチルエーテル又はジ−ｔｅｒｔ−ブチルピロカテキン、フェノチアジン、４−ヒドロキシ−２，２，６，６−テトラメチルピペリジン−１−オキシル、Ｎ，Ｎ′−ジフェニル−ｐ−フェニレンジアミン、メチレンブルー又は立体障害フェノールは、この専門分野において十分に公知である。前記化合物は、単独で又は混合物の形で使用することができ、一般に市場で入手可能である。安定剤の作用は、大抵は、重合の際に生じるフリーラジカルのためのラジカル捕捉剤として作用することにある。
【００７３】
さらなる詳細について、一般の専門文献、特にRoempp-Lexikon Chemie; 編者: J. Falbe, M. Regitz; Stuttgart, New York; 第１０版(1996);見出語「Antioxidantien（酸化防止剤）」及びそこに引用された文献が参照される。全体の反応混合物の質量に関して、単独で又は混合物としての前記阻害剤の割合は、一般に０．０１〜０．５％（ｗｔ／ｗｔ）であることができる。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、硫酸の存在でニトリルをアミド化する方法に関する。更に、本発明はシアノヒドリンのアミド化を行う、（メタ）アクリル酸アミド及びアルキル（メタ）アクリラートの製造方法を記載する。
【０００２】
ニトリルのアミド化によるカルボン酸アミドの製造は、一般に適用された方法である。例えば、この種のアミド化は、ＡＣＨ法によるメチルメタクリラートの製造の際の重要な中間工程として行われ、その際、大量の硫酸が使用される。
【０００３】
先行技術
このようなプロセスの代表例は、例えば米国特許第４，５２９，８１６号明細書に記載された方法であり、この方法によりＡＣＨ−アミド化が約１００℃の温度で約１：１．３〜１：１．８のＡＣＨ：Ｈ2ＳＯ4のモル比で実施される。このプロセスのための重要なプロセス工程は：ａ）アミド化；ｂ）変換；及びｃ）エステル化である。
【０００４】
このアミド化において、この反応の主成分としてＳＩＢＡ＝スルホキシ−アルファ−ヒドロキシイソ酪酸アミド−硫酸水素塩及びＭＡＳＡ・Ｈ2ＳＯ4＝メタクリル酸アミド−硫酸水素塩が、過剰量の硫酸中の溶液として得られる。
【０００５】
更に、一般的なアミド化溶液中で、ＨＩＢＡ・Ｈ2ＳＯ4＝アルファ−ヒドロキシイソ酪酸アミド−硫酸水素塩もＡＣＨに対して＜５％の収率で得られる。程度に差はあるが完全なＡＣＨ転化の際に、約９６％〜９７％の収率（＝記載された中間体の合計）を有するそれ自体選択的なアミド化プロセスが進行する。
【０００６】
従って、この工程において副生成物として、既にかなりの量の一酸化炭素、アセトン、アセトンのスルホン化生成物及び多種の中間体とアセトンとの環式縮合生成物が形成される。
【０００７】
この変換の目的は、ＳＩＢＡ及びＨＩＢＡのできる限り完全なＭＡＳＡへの転化であり、この転化は硫酸（溶剤としての過剰量の硫酸中）のβ−脱離のもとで進行する。
【０００８】
この変換の方法工程において、ＨＩＢＡ、ＳＩＢＡ及びＭＡＳＡ（それぞれ硫酸水素塩として存在する）からなる硫酸性（水不含）溶液がいわゆる変換において１４０℃〜１６０℃の高温でかつ約１０分以下の短い滞留時間で転化される。
【０００９】
この方法の変換混合物は、高い過剰量の硫酸及び溶液中で約３０質量％〜３５質量％（使用された硫酸過剰量に応じて）の濃度の主成分のＭＡＳＡ・Ｈ2ＳＯ4の存在により特徴付けられる。
【００１０】
米国特許第４，５２９，８１６号明細書中に記載されたプロセスは、化学量論比をかなり上回る量の硫酸を使用しなければならないという欠点を有する。硫酸接触装置中で再生されるアンモニウム水素含有及び硫酸含有のプロセス酸から、更にタール状の固形の縮合生成物が分離し、この縮合生成物は前記プロセス酸の十分な供給を妨害し、かつ相当な手間をかけて取り除かなければならない。
【００１１】
米国特許第４，５２９，８１６号明細書からの上記の方法の場合のこの劇的な収率低下に基づき、ＡＣＨを水の存在でアミド化しかつ加水分解し、その際、この反応の最初の工程において少なくとも分子結合中のヒドロキシ官能基を維持するといういくつかの提案が存在する。
【００１２】
水の存在での代替のアミド化のためのこの提案は、メタノールの存在で又はメタノールなしで実施されるかどうかに応じて、ヒドロキシイソ酪酸メチルエステル（＝ＨＩＢＳＭ）が生じるか、又は２−ヒドロキシイソ酪酸（＝ＨＩＢＳ）が生じる。
【００１３】
ＡＣＨから出発して、アルファ−ヒドロキシイソ酪酸のエステル、特にアルファ−ヒドロキシイソ酪酸メチルエステルを製造するための他の代替法は、特開平４−１９３８４５号公報に記載されている。特開平４−１９３８４５号公報では、ＡＣＨを０．８〜１．２５当量の硫酸で０．８当量未満の水の存在で６０℃以下でまずアミド化し、引き続き（＞）５５℃より高い温度で１．２当量より多いアルコール、特にメタノールと反応させてＨＩＢＳＭ又は相応するエステルにしている。反応基材に対して安定性の粘度低下する媒体の存在について、ここでは取り上げられていない。
【００１４】
この方法の欠点及び問題は、反応の完了時の異常な粘度上昇による工業的反応である。
【００１５】
更に、アセトンシアノヒドリン（ＡＣＨ）から出発するヒドロキシイソ酪酸の製造のために、ニトリル官能基のけん化が鉱酸の存在で実施できることは公知である（US 222,989；参照J. Brit. Chem. Soc. (1930)；Chem. Ber. 72 (1939), 800）。
【００１６】
このようなプロセスの代表例は例えば特開昭６３−６１９３２号公報であり、ここではＡＣＨが二段階プロセスでヒドロキシイソ酪酸にけん化される。この場合、ＡＣＨをまず水０．２〜１．０ｍｏｌ及び硫酸０．５〜２当量の存在で反応させ、その際に相応するアミド塩が形成される。
【００１７】
この工程において既に、良好な収率、短い反応時間及びプロセス酸のわずかな廃棄量を達成するために必要である低い水濃度及び硫酸濃度の使用の際に、特に反応時間の完了時に反応バッチの高い粘度によるアミド化混合物の撹拌性を伴う大きな問題が生じる。
【００１８】
低い粘度を保証するために水のモル量を高める場合、前記反応は劇的に遅くなり、副反応、特にＡＣＨから出発物質のアセトンと青酸とへのフラグメンテーションが生じ、これらはこの反応条件下で更に反応して副生成物になる。
【００１９】
温度を高める場合でも、特開昭６３−６１９３２号公報の規定によると、反応混合物の粘度を制御でき、相応する反応バッチは低下した粘度により撹拌可能となるが、ここでは穏和な温度ですでに副反応が劇的に増加し、このことが最終的に平凡な収率に現れる（比較例参照）。
【００２０】
選択的反応実施を保証する低い温度＜５０℃で作業する場合、この反応時間の完了時に、反応条件下で難溶性のアミド塩の濃度が上昇することにより、まず撹拌が困難な懸濁液が形成され、最終的に反応バッチの完全な固化が生じる。
【００２１】
特開昭６３−６１９３２号公報の第２段階では、水をアミド化溶液に添加し、前記アミド化温度よりも高めた温度で加水分解させ、その際、アミド化の後に形成されたアミド塩から硫酸水素アンモニウムの遊離下にヒドロキシイソ酪酸を生じさせる。
【００２２】
工業プロセスの経済性について重要なのは、反応中での目的生成物ＨＩＢＳの選択的製造の他に、反応基材からの単離又は残留するプロセス酸からのＨＩＢＳの分離でもある。
【００２３】
特開昭５７−１３１７３６号公報の、アルファ−オキシイソ酪酸（＝ＨＩＢＳ）を単離する方法では、アセトンシアノヒドリン、硫酸及び水の間の反応の後に加水分解による分解により得られたアルファ−ヒドロキシイソ酪酸及び酸性硫酸水素アンモニウムを含む反応溶液を抽出剤で処理し、その際、前記ヒドロキシイソ酪酸を前記抽出剤中に移行させ、前記酸性硫酸アンモニウムを水相中に残すことにより、前記問題を扱っている。
【００２４】
この方法により、有機抽出相中へのＨＩＢＳの抽出度を高めるために、前記抽出の前に反応媒体中でなお遊離硫酸を、アルカリ性媒体で処理することにより中和する。
【００２５】
この必要な中和は、アミン性又は鉱物性の塩基に関するかなりの超過出費を伴い、ひいては環境的及び経済的に処分することができないかなりの廃棄量の相応する塩が生じる。
【００２６】
更に、文献DE 10 2004 006 826は、シアノヒドリンから出発するメタクリル酸及び相応するエステルの製造方法を記載する。
【００２７】
前記文献によると、アセトンシアノヒドリンを８０℃より低い温度で最大１．５当量の硫酸と、０．０５〜１．０当量の水の存在で、反応条件下で不活性の極性溶剤の存在で反応させて、不活性極性溶剤中の相応するアミド硫酸の良好に撹拌可能な溶液を生じさせる。引き続き、こうして得られた混合物に水を添加し、不活性溶剤を分離する。
【００２８】
引き続き、ヒドロキシイソ酪酸を、適当な抽出剤を用いた抽出により硫酸水素アンモニウム水溶液から分離する。
【００２９】
このDE 10 2004 006 826に記載された方法は、良好な収率を生じさせる。
【００３０】
もちろん多数の段階を必要とし、これは全体のプロセスの経済性に不利な影響を及ぼす。
【００３１】
課題及び解決手段
先行技術を考慮して、本発明の課題は、生成物を極めて経済的に得ることができる、硫酸の存在でニトリルのアミド化によるカルボン酸アミドの製造方法を提供することであった。特に、この方法はできる限りわずかな過剰量の硫酸を用いて実施できることが好ましい。更に、従って本発明の課題は、多量の不活性溶剤又は水を添加せずに実施することができる前記種類の方法を提供することであった。水又は他の溶剤は利用しない。更に、得られたカルボン酸アミドは極めて少量の副生成物を含有するだけであるのが好ましい。
【００３２】
本発明の他の課題は、カルボン酸アミドを極めて選択的に得ることができる方法を提供することであった。
【００３３】
更に、本発明の課題は、簡単でかつ低コストで実施することができる、硫酸の存在でニトリルのアミド化によるカルボン酸アミドの製造方法を提供することであった。この場合、生成物を、できる限り高い収率でかつ、全体としてみて低いエネルギー消費量で得られることが好ましい。
【００３４】
前記課題並びに他の明確に挙げられていなが、これまでに議論された関連から容易に導き出せるか又は推測できる課題は、請求項１記載の全ての特徴を有する方法により解決される。本発明による方法の有利な実施態様は、請求項１を引用する従属形式請求項において保護されている。
【００３５】
本発明の主題は、従って、反応をテイラー反応器（Taylorreaktor）中で実施することを特徴とする、硫酸の存在でニトリルのアミド化によるカルボン酸アミドの製造方法である。
【００３６】
それにより、予想外にも、生成物が極めて経済的に得られるカルボン酸アミドの製造方法を提供することに成功した。意外にも、得られた生成物は極めて少量の副生成物が含まれる。更に、本発明による方法は、特にカルボン酸アミドの選択的製造を可能にする。
【００３７】
更に、本発明による方法は簡単にかつ低コストで実施することができ、生成物は高い収率で、かつ全体としてみて低いエネルギー消費量で得ることができる。
【００３８】
更に、本発明による方法によって、特に生産装置の経済的運転方法を達成でき、生産条件、特に反応温度及び反応が行われるのに必要な圧力の手間のかかる調節なしに、それぞれ所望の目標量に生産量を簡単にかつ低コストで適合させることを達成でき、さらなる意外な利点を達成できる。
【００３９】
本発明による手段により、意外にも、テイラー反応器中で所定の値への迅速な熱調整と同時に出発混合物の特に簡単でかつ迅速な均質化を達成することに成功した。
【００４０】
本発明による方法は、カルボン酸アミドの効率的な製造を可能にする。この場合、特に、一般に式−ＣＮの基を有するニトリルが使用される。カルボン酸アミドは、少なくとも１つの式−ＣＯＮＨ2の基を有する。前記化合物は当該専門分野において公知であり、例えばRoempp Chemie Lexikon CD-ROM第２版に記載されている。
【００４１】
出発材料として、特に脂肪族又は環式脂肪族のニトリル、飽和又は不飽和ノニトリル並びに芳香族及び複素環式ニトリルが使用できる。出発材料として使用されるニトリルは、１つ、２つ又はそれ以上のニトリル基を有することができる。更に、芳香族基又は脂肪族基中にヘテロ原子、特にハロゲン原子、例えば塩素、臭素、フッ素、酸素原子、硫黄原子及び窒素原子を有するニトリルを使用することもできる。有利に、特に適したニトリルは、２〜１００個、有利に３〜２０個、特に有利に３〜５個の炭素原子を有する。
【００４２】
それぞれ飽和又は不飽和の炭化水素基を有する脂肪族ニトリルには、特に、アセトニトリル、プロピオニトリル、ブチロニトリル、イソブチロニトリル、バレロニトリル、イソバレロニトリル、カプロニトリル及び他の飽和モノニトリル；マロノニトリル、スクシノニトリル、グルタロニトリル、アジポニトリル及び他の飽和ジニトリル；α−アミノプロピオニトリル、α−アミノメチルチオブチロニトリル、α−アミノブチロニトリル、アミノアセトニトリル及び他のα−アミノニトリル；シアノ酢酸及びそれぞれ１つのカルボキシル基を有する他のニトリル；アミノ−３−プロピオニトリル及び他のｓ−アミノニトリル；アクリロニトリル、メタクリルニトリル、アリルシアニド、クロトンニトリル又は他の不飽和ニトリル並びにシクロペンタンカルボニトリル及びシクロヘキサンカルボニトリル又は他の非環式ニトリルが属する。
【００４３】
芳香族ニトリルには、特に、ベンゾニトリル、ｏ−，ｍ−及びｐ−クロロベンゾニトリル、ｏ−，ｍ−及びｐ−フルオロベンゾニトリル、ｏ−，ｍ−及びｐ−ニトロベンゾニトリル、ｐ−アミノベンゾニトリル、４−シアノフェノール、ｏ−，ｍ−及びｐ−トルニトリル、２，４−ジクロロベンゾニトリル、２，６−ジクロロベンゾニトリル、２，６−ジフルオロベンゾニトリル、アニソニトリル、ａ−ナフトニトリル、β−ナフトニトリル及び他の芳香族モノニトリル：フタロニトリル、イソフタロニトリル、テレフタロニトリル及び他の芳香族ジニトリル；ベンジルシアニド、シンナモイルニトリル、フェニルアセトニトリル、マンデロニトリル、ｐ−ヒドロキシフェニルアセトニトリル、ｐ−ヒドロキシフェニルプロピオニトリル、ｐ−メトキシフェニルアセトニトリル及びそれぞれ１つのアラルキル基を有する他のニトリルが属する。
【００４４】
複素環式ニトリルには、特に、５又は６員環を有しかつヘテロ原子として窒素原子、酸素原子及び硫黄原子からなるグループから選択される少なくとも１つの原子を有するそれぞれ少なくとも１つの複素環式基を有するニトリル化合物、例えば２−チオフェンカルボニトリル、２−フロニトリル及びヘテロ原子としてそれぞれ硫黄原子又は酸素原子を有する他のニトリル；２−シアノピリジン、３−シアノピリジン、４−シアノピリジン、シアノピラジン及びヘテロ原子としてそれぞれ窒素原子を有する他のニトリル；５−シアノインドール及び他の縮合されたヘテロサイクレン；シアノピペリジン、シアノピペラジン及び他の水素化された複素環式ニトリル並びに縮合された複素環式ニトリルが属する。
【００４５】
特に有利なニトリルには、特にα−ヒドロキシニトリル（シアノヒドリン）、例えば例えばヒドロキシアセトニトリル、２−ヒドロキシ−４−メチルチオ−ブチロニトリル、α−ヒドロキシ−γ−メチルチオブチロニトリル（４−メチルチオ−２−ヒドロキシブチロニトリル）、２−ヒドロキシプロピオニトリル（ラクトニトリル）及び２−ヒドロキシ−２−メチルプロピオニトリル（アセトンシアノヒドリン）が属し、その際、アセトシアノヒドリンが特に有利である。
【００４６】
特に重要なのは、殊にニトリル、特にアセトンシアノヒドリン（ＡＣＨ）を硫酸の過剰量で反応させる方法である。硫酸対ニトリルのモル比は、有利に１．２：１〜３：１の範囲内、特に有利に１．２：１〜１．８：１の範囲内であり、その際、前記反応は複数の工程で実施することもできる。この場合、前記モル比は個々の工程で変えることができる。例えばループ型反応器中での通常の反応と比べて、前記反応は、硫酸の著しく低い含有量で実施することができる。それにより、廃棄物（分解酸）は低減されるので、前記反応はより経済的でかつより環境に優しく行うことができる。
【００４７】
この記載は硫酸１００質量％に関し、その際、二硫酸（Ｈ2Ｓ2Ｏ7）を含むこともできる。少量の水が同様に前記反応混合物中に存在していてもよく、その際、しかしながら、９５質量％の、特に有利に９８質量％の、更に特に有利に１００％（発煙硫酸）の硫酸の最低含有量を有する濃縮された硫酸を使用する方法が有利である。
【００４８】
更に、前記反応混合物は、通常の添加物、例えばフェノチアジン又は他の安定剤を含有することができる。
【００４９】
テイラー渦流の条件下での材料の反応に用いられるテイラー反応器は公知である。前記テイラー反応器は、２つの同軸の同心に配置された円筒からなり、前記円筒は一般に外側が固定され、内側が回転する。反応室として、前記円筒の間隙によって形成される空間が用いられる。内側円筒の角速度ωが増大すると共に一連の多様な流動形が生じ、前記流動形は無次元数の、いわゆるテイラー数Ｔaによって特徴付けられる。前記テイラー数は、撹拌機の角速度に対して更に、次の式に従って、前記間隙中での流体の動粘度ν及び幾何学的パラメータの内側円筒の外半径ｒi、外側円筒の内半径ｒa及び両方の半径の差である間隙幅ｄにも依存する：
【数１】
【００５０】
式中、ｄは間隙幅（ｄ＝ｒa−ｒi）
ｒaは内側円筒の外半径
ｒiは外側円筒の内半径
νは間隙中での流体の動粘度
ωは撹拌機（内側円筒）の角速度ｓ(-1)
【００５１】
更に、軸方向のレイノルズ数Ｒｅaxは、テイラー反応器中での流動関係を表すために用いることができ、前記レイノルズ数は同様に無次元数である。前記軸方向のレイノルズ数Ｒｅaxは、次式から算出される：
【数２】
【００５２】
式中、ｄは間隙幅（ｄ＝ｒa−ｒi）
ｒaは内側円筒の外半径
ｒiは外側円筒の内半径
νは間隙中での流体の動粘度
Ｕax：軸方向の流動速度
【００５３】
本発明による方法の特別な実施態様の場合には、前記アミド化は１０〜３０００の範囲内の、特に有利に２０〜２５００の範囲内の、更に特に有利に５０〜２０００の範囲内のテイラー数で実施することができる。軸方向のレイノルズ数は、アミド化反応の場合に例えば０．１〜１００の範囲内、特に有利に１〜５０の範囲内にあることができる。
【００５４】
２つの同軸で同心に配置された円筒を有するテイラー反応器の他に、例えば外側の反応壁とその中に存在する同心に又は偏心に配置されたローターとを有する相応する反応器（これは例えばDE 199 60 389又はWO 2004/039491に記載されている）も使用することができる。
【００５５】
この反応器の場合には、前述の値は相応するテイラー数及び軸方向のレイノルズ数と見積もられ、その際前記テイラー反応器は両方の方向に貫流することができる。
【００５６】
この反応は、加圧又は減圧で行うことができる。本発明の特に有利な実施態様の場合に、前記アミド化は２００ｍｂａｒ〜５ｂａｒの範囲内、特に有利に５００ｍｂａｒ〜２ｂａｒの範囲内の圧力で実施することができる。
【００５７】
この反応温度は、特に圧力に依存して、同様に広い範囲にあることができる。本発明の有利な実施態様の場合に、前記アミド化は、有利に５０℃〜１５０℃の範囲内、特に有利に６０℃〜１４０℃の範囲内、更に特に有利に８０℃〜１００℃の範囲内の温度で行われる。
【００５８】
本発明による方法は、連続的に実施することができる。有利に、滞留時間は、一般に５０秒〜５時間、有利に５分〜３時間、更に特に有利に１５分〜２時間の範囲内であることができる。この場合、前記滞留時間は、反応器中の多様な箇所での供給及び排出により変えることができる。本発明のこの実施態様は、圧力及び温度を手間をかけて変化させる必要なく、生産量を所定の注文量に特に簡単でかつ有利に適合することを可能にする。
【００５９】
意外にも、本発明の手段により、高い粘度を有する反応混合物を用いても実施することができる方法を提供することに成功した。反応混合物の粘度は、有利に５〜１０００ｍＰａ・ｓ、特に有利に１０〜５００ｍＰａ・ｓ及び更に特に有利に２０〜２００ｍＰａ・ｓであることができる。
【００６０】
特にシアノヒドリン、例えばアセトンシアノヒドリンをアミド化できることが特に有利であり、その際、有利にスルホキシ−アルファ−ヒドロキシイソ酪酸アミド−硫酸水素塩（ＳＩＢＡ）及び／又はアルファ−ヒドロキシイソ酪酸アミド（ＨＩＢＡ）が得られ、これは特に（メタ）アクリル酸アミドの製造のために使用することができる。従って、本発明は、本発明によるテイラー反応器中でのアミド化を含む、（メタ）アクリル酸アミドの製造方法も提供する。
【００６１】
特別な利点は、意外にも、ヒドロキシカルボン酸アミドの（メタ）アクリル酸アミドへの反応をテイラー反応器中で実施することにより達成することができる。有利に、脱水は、例えば１００〜１００００の範囲内の、特に有利に５００〜５０００の範囲内でのテイラー数で実施することができる。ヒドロキシカルボン酸アミドの反応を実施する軸方向のレイノルズ数（axiale Reynoldszahl）は、有利に１０〜５００の範囲内、特に有利に１５〜３００の範囲内である。
【００６２】
ヒドロキシカルボン酸アミドの脱水を実施する圧力は、それ自体重要ではない。従って、この反応は、加圧又は減圧で実施することができる。一般に、前記脱水は、２００ｍｂａｒ〜５ｂａｒの範囲内、特に有利に５００ｍｂａｒ〜２ｂａｒの範囲内の圧力で行うことができる。
【００６３】
この反応温度は、特に圧力に依存して、同様に広い範囲にあることができる。本発明の有利な実施態様の場合に、前記脱水は、有利に５０℃〜２２０℃の範囲内、特に有利に７０℃〜２００℃の範囲内、更に特に有利に１２０℃〜１８０℃の範囲内の温度で行われる。
【００６４】
本発明による脱水法は、連続的に実施することができる。有利に、滞留時間は、一般に３０秒〜３時間の範囲内、有利に１分〜２時間の範囲内、特に有利に１０〜６０分の範囲内にあることができる。
【００６５】
テイラー反応器中での脱水法の実施は、意外な利点を可能にする。反応器中での多様な箇所での供給及び／又は排出により、圧力及び温度の手間のかかる最適化を必要とせずに、前記滞留時間を特に簡単に反応器容量によって変化させることができる。それにより、生成物量を、所定の目標量に簡単に適合することが可能である。更に、任意にスイッチオン又はスイッチオフされる多様な加熱帯域を選択することができる。このバリエーションにより収率を高める方法が生じる。
【００６６】
前述の化合物は、アルキル（メタ）アクリラートの製造のための中間体として多方面で利用される。従って、アルキル（メタ）アクリラートを製造する前述の方法工程が利用できるため、本発明はシアノヒドリンの本発明によるアミド化を有するアルキル（メタ）アクリラートの製造方法を提供する。
【００６７】
前記反応は、特にUS 4,529,816記載されており、その際、前記カルボン酸アミドは、有利に１〜１０個の炭素原子、特に有利に１〜５個の炭素原子を有するアルコールと反応させる。有利なアルコールは、特に、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、特にｎ−ブタノール及び２−メチル−１−プロパノール、ペンタノール、ヘキサノール、ヘプタノール、２−エチルヘキサノール、オクタノール、ノナノール及びデカノールである。
【００６８】
特に有利に、アルコールとして、メタノール及び／又はエタノールが使用され、その際、更にメタノールが特に有利である。カルボン酸エステルを得るためのカルボン酸アミドとアルコールとの反応は一般に公知である。有利にこの反応は硫酸の存在で行われる。
【００６９】
α−ヒドロキシカルボン酸アミド及び／又はメタクリル酸アミド対アルコールのモル比、例えばα−ヒドロキシイソ酪酸アミド及び／又はメタクリル酸アミド対メタノールのモル比は重要ではなく、これは有利に３：１〜１：２０の範囲内、特に有利に１：１０〜１：１の範囲内にある。
【００７０】
この反応温度は同様に広い範囲内にあることができ、その際、反応速度は温度の増加と共に一般に増大する。上限の温度は、一般に使用されたアルコールの沸点から生じる。
【００７１】
有利に、反応温度は４０℃〜２００℃、特に有利に１３０℃〜１８０℃の範囲内にある。この反応は、反応温度に応じて、減圧又は加圧で実施することができる。有利にこの反応は、２００ｍｂａｒ〜５ｂａｒの圧力範囲で、特に有利に５００ｍｂａｒ〜２ｂａｒの範囲内で実施される。
【００７２】
特別な実施態様の場合に、前記の反応、特に（メタ）アクリルアミドのアルキル（メタ）アクリラートへの反応は重合阻害剤の存在で実施することができる。この化合物、例えばヒドロキノン、ヒドロキノンエーテル、例えばヒドロキノンモノメチルエーテル又はジ−ｔｅｒｔ−ブチルピロカテキン、フェノチアジン、４−ヒドロキシ−２，２，６，６−テトラメチルピペリジン−１−オキシル、Ｎ，Ｎ′−ジフェニル−ｐ−フェニレンジアミン、メチレンブルー又は立体障害フェノールは、この専門分野において十分に公知である。前記化合物は、単独で又は混合物の形で使用することができ、一般に市場で入手可能である。安定剤の作用は、大抵は、重合の際に生じるフリーラジカルのためのラジカル捕捉剤として作用することにある。
【００７３】
さらなる詳細について、一般の専門文献、特にRoempp-Lexikon Chemie; 編者: J. Falbe, M. Regitz; Stuttgart, New York; 第１０版(1996);見出語「Antioxidantien（酸化防止剤）」及びそこに引用された文献が参照される。全体の反応混合物の質量に関して、単独で又は混合物としての前記阻害剤の割合は、一般に０．０１〜０．５％（ｗｔ／ｗｔ）であることができる。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
硫酸の存在でニトリルをアミド化することによるカルボン酸アミドの製造方法において、前記反応をテイラー反応器中で実施することを特徴とする、カルボン酸アミドの製造方法。
【請求項２】
前記ニトリルはシアノヒドリンであることを特徴とする、請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記シアノヒドリンはアセトンシアノヒドリンであることを特徴とする、請求項２記載の方法。
【請求項４】
前記方法を１００〜１００００の範囲内のテイラー数で実施することを特徴とする、請求項１から３までのいずれか１項記載の方法。
【請求項５】
前記方法を５００〜５０００の範囲内のテイラー数で実施することを特徴とする、請求項４記載の方法。
【請求項６】
前記方法を０．１〜１００の範囲内の軸方向のレイノルズ数で実施することを特徴とする、請求項１から５までのいずれか１項記載の方法。
【請求項７】
硫酸対ニトリルのモル比が１．２：１〜３：１の範囲内にあることを特徴とする、請求項１から６までのいずれか１項記載の方法。
【請求項８】
前記方法を５０℃〜１５０℃の範囲内の温度で実施することを特徴とする、請求項１から７までのいずれか１項記載の方法。
【請求項９】
前記方法を連続的に実施することを特徴とする、請求項１から８までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１０】
滞留時間は５分〜３時間の範囲内にあることを特徴とする、請求項１から９までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１１】
反応混合物の粘度は、５ｍＰａ・ｓ〜１０００ｍＰａ・ｓの範囲内にあることを特徴とする、請求項１から１０までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１２】
（メタ）アクリル酸アミドの製造方法において、前記方法は請求項１から１１までのいずれか１項記載の方法によるシアノヒドリンのアミド化を有することを特徴とする、（メタ）アクリル酸アミドの製造方法。
【請求項１３】
カルボン酸アミドの（メタ）アクリル酸アミドへの反応をテイラー反応器中で実施することを特徴とする、請求項１２記載の方法。
【請求項１４】
前記方法を１００〜１００００の範囲内のテイラー数で実施することを特徴とする、請求項１３記載の方法。
【請求項１５】
前記方法を１０〜５００の範囲内の軸方向のレイノルズ数で実施することを特徴とする、請求項１３又は１４記載の方法。
【請求項１６】
スルホキシ−アルファ−ヒドロキシイソ酪酸アミド−硫酸水素塩（ＳＩＢＡ）をメタクリル酸アミドに反応させることを特徴とする、請求項１２から１５までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１７】
前記方法を７０℃〜１８０℃の範囲内の温度で実施することを特徴とする、請求項１２から１６までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１８】
前記方法を連続的に実施することを特徴とする、請求項１２から１７までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１９】
滞留時間は１分〜２時間の範囲内にあることを特徴とする、請求項１２から１８までのいずれか１項記載の方法。
【請求項２０】
アルキル（メタ）アクリラートの製造方法において、前記方法は、請求項１から１１までのいずれか１項記載の方法によるシアノヒドリンのアミド化を有するか又は請求項１２から１９までのいずれか１項記載の（メタ）アクリル酸アミドの製造を有することを特徴とする、アルキル（メタ）アクリラートの製造方法。
【請求項２１】
硫酸の存在でメタクリルアミドを１〜５個の炭素原子を有するアルコールと反応させることを特徴とする、請求項２０記載の方法。
【請求項２２】
メチルメタクリラートを製造することを特徴とする、請求項２０又は２１記載の方法。
【請求項１】
硫酸の存在でニトリルをアミド化することによるカルボン酸アミドの製造方法において、前記反応をテイラー反応器中で実施することを特徴とする、カルボン酸アミドの製造方法。
【請求項２】
前記ニトリルはシアノヒドリンであることを特徴とする、請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記シアノヒドリンはアセトンシアノヒドリンであることを特徴とする、請求項２記載の方法。
【請求項４】
前記方法を１００〜１００００の範囲内のテイラー数で実施することを特徴とする、請求項１から３までのいずれか１項記載の方法。
【請求項５】
前記方法を５００〜５０００の範囲内のテイラー数で実施することを特徴とする、請求項４記載の方法。
【請求項６】
前記方法を０．１〜１００の範囲内の軸方向のレイノルズ数で実施することを特徴とする、請求項１から５までのいずれか１項記載の方法。
【請求項７】
硫酸対ニトリルのモル比が１．２：１〜３：１の範囲内にあることを特徴とする、請求項１から６までのいずれか１項記載の方法。
【請求項８】
前記方法を５０℃〜１５０℃の範囲内の温度で実施することを特徴とする、請求項１から７までのいずれか１項記載の方法。
【請求項９】
前記方法を連続的に実施することを特徴とする、請求項１から８までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１０】
滞留時間は５分〜３時間の範囲内にあることを特徴とする、請求項１から９までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１１】
反応混合物の粘度は、５ｍＰａ・ｓ〜１０００ｍＰａ・ｓの範囲内にあることを特徴とする、請求項１から１０までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１２】
（メタ）アクリル酸アミドの製造方法において、前記方法は請求項１から１１までのいずれか１項記載の方法によるシアノヒドリンのアミド化を有することを特徴とする、（メタ）アクリル酸アミドの製造方法。
【請求項１３】
カルボン酸アミドの（メタ）アクリル酸アミドへの反応をテイラー反応器中で実施することを特徴とする、請求項１２記載の方法。
【請求項１４】
前記方法を１００〜１００００の範囲内のテイラー数で実施することを特徴とする、請求項１３記載の方法。
【請求項１５】
前記方法を１０〜５００の範囲内の軸方向のレイノルズ数で実施することを特徴とする、請求項１３又は１４記載の方法。
【請求項１６】
スルホキシ−アルファ−ヒドロキシイソ酪酸アミド−硫酸水素塩（ＳＩＢＡ）をメタクリル酸アミドに反応させることを特徴とする、請求項１２から１５までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１７】
前記方法を７０℃〜１８０℃の範囲内の温度で実施することを特徴とする、請求項１２から１６までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１８】
前記方法を連続的に実施することを特徴とする、請求項１２から１７までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１９】
滞留時間は１分〜２時間の範囲内にあることを特徴とする、請求項１２から１８までのいずれか１項記載の方法。
【請求項２０】
アルキル（メタ）アクリラートの製造方法において、前記方法は、請求項１から１１までのいずれか１項記載の方法によるシアノヒドリンのアミド化を有するか又は請求項１２から１９までのいずれか１項記載の（メタ）アクリル酸アミドの製造を有することを特徴とする、アルキル（メタ）アクリラートの製造方法。
【請求項２１】
硫酸の存在でメタクリルアミドを１〜５個の炭素原子を有するアルコールと反応させることを特徴とする、請求項２０記載の方法。
【請求項２２】
メチルメタクリラートを製造することを特徴とする、請求項２０又は２１記載の方法。
【公表番号】特表２０１１−５００６１８（Ｐ２０１１−５００６１８Ａ）
【公表日】平成２３年１月６日（２０１１．１．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−５２９３１１（Ｐ２０１０−５２９３１１）
【出願日】平成２０年８月１５日（２００８．８．１５）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＥＰ２００８／０６０７３１
【国際公開番号】ＷＯ２００９／０５３１２８
【国際公開日】平成２１年４月３０日（２００９．４．３０）
【出願人】（３９０００９１２８）エボニック レーム ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング (293)
【氏名又は名称原語表記】Ｅｖｏｎｉｋ Ｒｏｅｈｍ ＧｍｂＨ
【住所又は居所原語表記】Ｋｉｒｓｃｈｅｎａｌｌｅｅ，Ｄ−６４２９３ Ｄａｒｍｓｔａｄｔ，Ｇｅｒｍａｎｙ
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２３年１月６日（２０１１．１．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年８月１５日（２００８．８．１５）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＥＰ２００８／０６０７３１
【国際公開番号】ＷＯ２００９／０５３１２８
【国際公開日】平成２１年４月３０日（２００９．４．３０）
【出願人】（３９０００９１２８）エボニック レーム ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング (293)
【氏名又は名称原語表記】Ｅｖｏｎｉｋ Ｒｏｅｈｍ ＧｍｂＨ
【住所又は居所原語表記】Ｋｉｒｓｃｈｅｎａｌｌｅｅ，Ｄ−６４２９３ Ｄａｒｍｓｔａｄｔ，Ｇｅｒｍａｎｙ
【Ｆターム（参考）】
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