(57)【要約】要約  バイオマス資源として好適である３−オキソアジピン酸から、ε−カプロラクタムを製造する方法が開示されている。ε−カプロラクタムの製造方法は、３−オキソアジピン酸及びその塩からなる群から選ばれる少なくとも1種を、水素存在下において触媒および溶媒と混合して３−ヒドロキシアジピン酸を生成させる工程である工程１と、工程１の生成物である３−ヒドロキシアジピン酸、その塩若しくはカルボン酸誘導体又はこれらの混合物を水素およびアンモニアと反応させる工程である工程２とを含む。【特許請求の範囲】
【請求項１】
３−オキソアジピン酸及びその塩からなる群から選ばれる少なくとも1種を、水素存在下において触媒および溶媒と混合して３−ヒドロキシアジピン酸を生成させる工程である工程１と、工程１の生成物である３−ヒドロキシアジピン酸、その塩若しくはカルボン酸誘導体又はこれらの混合物を水素およびアンモニアと反応させる工程である工程２とを含む、ε−カプロラクタムの製造方法。
【請求項２】
前記溶媒が、水系溶媒または極性値０以上０．３以下の有機溶媒である、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記溶媒が、エーテル系溶媒およびエステル系溶媒からなる群から選ばれる少なくとも１種を主として含む有機溶媒である、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記溶媒が、テトラヒドロフラン、ジオキサン、１，２−ジメトキシエタン、ジグリム、酢酸エチルから選ばれる少なくとも１種を主として含む有機溶媒である、請求項１から３のいずれかに１項に記載の方法。
【請求項５】
前記工程１を、下記（i）または（ii）に示す条件下で行う、請求項１から４のいずれか１項に記載の方法。
（i）水系溶媒中、反応温度０℃以上５０℃以下
（ii）極性値０以上０．３以下の有機溶媒中、反応温度０℃以上７５℃未満
【請求項６】
前記工程２を触媒の存在下で行う、請求項１から５のいずれかに１項に記載の方法。
【請求項７】
前記工程１および／または２の触媒が、パラジウム、白金、ルテニウム、ロジウム、レニウム、ニッケル、イリジウム、オスミウム、銅およびクロムからなる群から選ばれる１種または２種以上の金属を含む、請求項１から６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
前記金属が、アルミナ、炭素、シリカ、チタニア、ジルコニア、酸化タンタル、酸化ニオブ、およびゼオライトからなる群より選ばれる少なくとも１種の担体に担持されている、請求項７に記載の製造方法。
【請求項９】
前記工程１および工程２の水素の分圧が、常温、ゲージ圧で０．１ＭＰａ以上１０ＭＰａ以下である、請求項１から８のいずれか１項に記載の製造方法。
【請求項１０】
前記工程２の反応温度が、１５０℃以上２８０℃以下である、請求項１から９のいずれか１項に記載の製造方法。
【請求項１１】
３−オキソアジピン酸及びその塩からなる群から選ばれる少なくとも1種を、水素存在下、下記（i）または（ii）に示す条件において、触媒と混合することによる、３−ヒドロキシアジピン酸の製造方法。
（i）水系溶媒中、反応温度０℃以上５０℃以下
（ii）極性値０以上０．３以下の有機溶媒中、反応温度０℃以上７５℃未満
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ポリアミドの原料となるε−カプロラクタムの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ε−カプロラクタムは、ポリアミドなどの原料となる重要な化学原料であり、世界中で工業的に生産され、そのほとんどがポリアミドであるナイロン６の原料として使用されている。【０００３】
ε−カプロラクタムの工業的製法としては、シクロヘキサノンオキシムから発煙硫酸によるベックマン転位反応を用いる製造方法が広く採用されている。この製法では原油が大元の原料であるが、将来的な化石資源の枯渇懸念や、化石資源の採掘と使用により排出される温室効果ガスによる地球温暖化の問題から、代替の原料を使用するε−カプロラクタムの製造方法の開発が必要である。なかでも、再生可能資源であるバイオマス、あるいはバイオマス資源から誘導可能な物質からε−カプロラクタムを製造する方法の開発が求められている。【０００４】
特許文献１には、不均一系触媒およびｔｅｒｔ−ブタノールの存在下、アジピン酸を水素およびアンモニアと反応させて、ε−カプロラクタムを製造する方法が開示されている。特許文献２、非特許文献１に開示されているように、アジピン酸は糖から発酵生産することができる、バイオマス資源から誘導可能な物質である。【０００５】
また、特許文献３には、触媒の存在下、ムコン酸を水素およびアンモニアと反応させて、ε−カプロラクタムを製造する方法が開示されている。特許文献４に開示されているように、ムコン酸はグルコースから発酵生産することができる、バイオマス資源から誘導可能な物質である。【０００６】
３−オキソアジピン酸はカルボニル基を有する炭素数６のジカルボン酸である。特許文献５には、プロトカテク酸またはバニリン酸から３−オキソアジピン酸を発酵生産する方法が開示されている。非特許文献２には、植物の主成分であるリグニンの分解によりプロトカテク酸およびバニリン酸を得られることが示されている。また、非特許文献３にはグルコースからプロトカテク酸を発酵生産する方法が開示されている。これらのことから、３−オキソアジピン酸は、リグニンや糖からも誘導可能であるといえる。【０００７】
特許文献６には、触媒および溶媒の存在下、３−オキソアジピン酸を水素と反応させて、３−ヒドロキシアジピン酸を製造する方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】国際公開第２０１３／１２６２５０号
【特許文献２】特表２０１１−５１５１１１号公報
【特許文献３】国際公開第２０１２／１４１９９７号
【特許文献４】米国特許出願公開２０１３／００３０２１５号明細書
【特許文献５】特開２０１２−５９号公報
【特許文献６】国際公開第２０１４／０４３１８２号
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  ａｎｄ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ、１１１巻、ｐ．２５８０−２５８６（２０１１年）
【非特許文献２】Ｎａｔｕｒａｌ  Ｐｒｏｄｕｃｔ  Ｒｅｐｏｒｔｓ、２８巻、ｐ．１８８３−１８９６（２０１１年）
【非特許文献３】Ｊｏｕｎｒａｌ  ｏｆ  ｔｈｅ  Ａｍｅｒｉｃａｎ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｓｏｃｉｅｔｙ、１１７巻、ｐ．２３９５−２４００（１９９５年）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
特許文献１に開示されている方法により、アジピン酸からε−カプロラクタムを製造することができる。しかし、アジピン酸はバイオマス資源から誘導する際の効率が低いと考えられ、バイオマス資源のε−カプロラクタム原料として好適とはいえない。例えば、特許文献２には、グルコースからアジピン酸を発酵生産するための方法が開示されているが、アジピン酸を実際に製造した例は記載されておらず、アジピン酸を実際に製造できるかは不明である。一般に、微生物を用いて物質生産を行う場合、細胞内のＮＡＤＨとＮＡＤ＋の比によって決定される酸化還元バランスが維持されることが望ましいとされるところ、本文献の記載によれば酸化還元バランスが維持されないと考えられることから、この方法でアジピン酸を製造することは困難であると推測される。また、非特許文献１に開示されている方法では、グルコースを基準としたアジピン酸の収率は０．００８モル％と低い。【００１１】
特許文献３に開示されている方法では、ムコン酸からε−カプロラクタムを製造することができる。しかし、ムコン酸はバイオマス資源から誘導する際の効率が低く、ε−カプロラクタム原料として好適とはいえない。特許文献４には開示されている方法では、グルコースを基準としたムコン酸の収率は３０モル％と低く、十分に満足できる値ではない。【００１２】
一方、３−オキソアジピン酸はバイオマス資源から高い効率で誘導することが可能である。特許文献５に開示されている方法によれば、リグニン分解物であるプロトカテク酸またはバニリン酸を基準とした３−オキソアジピン酸の収率は１００モル％である。非特許文献３に開示されている方法では、グルコースを基準としたプロトカテク酸の収率は５０モル％である。以上のことから、３−オキソアジピン酸は、リグニン分解物またはグルコースから高い効率で誘導することが可能な物質であり、バイオマス資源から誘導可能なε−カプロラクタムの原料として好適であると思われる。【００１３】
しかし、３−オキソアジピン酸をε−カプロラクタムに変換する方法についてはこれまで報告がない。３−オキソアジピン酸は、アジピン酸、ムコン酸と類似した炭素数６のジカルボン酸を基本構造とする化合物であるが、本願明細書の比較例１に示すように、特許文献３に記載の方法を３−オキソアジピン酸にそのまま適用したが、ε−カプロラクタムは全く生成しないことが分かった。つまり、ムコン酸をε−カプロラクタムに変換する方法が、３−オキソアジピン酸にそのまま適用できるわけではないことが明らかになった。【００１４】
本発明は、バイオマス資源として好適である３−オキソアジピン酸から、ε−カプロラクタムを製造する方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明者らは、上記課題を解決するため鋭意研究を行った結果、スキーム１に示すように３−オキソアジピン酸を、水素存在下において触媒および溶媒と混合する工程（工程１）と、工程１の生成物を水素およびアンモニアと反応させる工程（工程２）を順に実施することにより、ε−カプロラクタムを製造できることを見出し、発明を完成するに至った。【００１６】
【化１】
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【００１７】
すなわち、本発明は、次の（１）〜（１１）を提供する。
（１）３−オキソアジピン酸及びその塩からなる群から選ばれる少なくとも1種を、水素存在下において触媒および溶媒と混合して３−ヒドロキシアジピン酸を生成させる工程である工程１と、工程１の生成物である３−ヒドロキシアジピン酸、その塩若しくはカルボン酸誘導体又はこれらの混合物を水素およびアンモニアと反応させる工程である工程２とを含む、ε−カプロラクタムの製造方法。
（２）前記溶媒が、水系溶媒または極性値０以上０．３以下の有機溶媒である、（１）に記載の方法。
（３）前記溶媒が、エーテル系溶媒およびエステル系溶媒からなる群から選ばれる少なくとも１種を主として含む有機溶媒である、（１）または（２）に記載の方法。
（４）前記溶媒が、テトラヒドロフラン、ジオキサン、１，２−ジメトキシエタン、ジグリム、酢酸エチルから選ばれる少なくとも１種を主として含む有機溶媒である、（１）から（３）のいずれかに１項に記載の方法。
（５）前記工程１を、下記（i）または（ii）に示す条件下で行う、（１）から（４）のいずれか１項に記載の方法。
（i）水系溶媒中、反応温度０℃以上５０℃以下
（ii）極性値０以上０．３以下の有機溶媒中、反応温度０℃以上７５℃未満
（６）前記工程２を触媒の存在下で行う、（１）から（５）のいずれかに１項に記載の方法。
（７）前記工程１および／または２の触媒が、パラジウム、白金、ルテニウム、ロジウム、レニウム、ニッケル、イリジウム、オスミウム、銅およびクロムからなる群から選ばれる１種または２種以上の金属を含む、（１）から（６）のいずれか１項に記載の方法。
（８）前記金属が、アルミナ、炭素、シリカ、チタニア、ジルコニア、酸化タンタル、酸化ニオブ、およびゼオライトからなる群より選ばれる少なくとも１種の担体に担持されている、（７）に記載の製造方法。
（９）前記工程１および工程２の水素の分圧が、常温、ゲージ圧で０．１ＭＰａ以上１０ＭＰａ以下である、（１）から（８）のいずれか１項に記載の製造方法。
（１０）前記工程２の反応温度が、１５０℃以上２８０℃以下である、（１）から（９）のいずれか１項に記載の製造方法。
（１１）３−オキソアジピン酸及びその塩からなる群から選ばれる少なくとも1種を、水素存在下、下記（i）または（ii）に示す条件において、触媒と混合することによる、３−ヒドロキシアジピン酸の製造方法。
（i）水系溶媒中、反応温度０℃以上５０℃以下
（ii）極性値０以上０．３以下の有機溶媒中、反応温度０℃以上７５℃未満
【発明の効果】
【００１８】
本発明により、バイオマス資源から高い効率で誘導することが可能な３−オキソアジピン酸から、ε−カプロラクタムを製造することができる。３−オキソアジピン酸は、様々なバイオマス資源（リグニンや糖）から誘導することができるため、本発明は、バイオマス資源由来のε−カプロラクタムの安定な生産に有用である。【００１９】
また、本発明によれば、３−オキソアジピン酸から３−ヒドロキシアジピン酸を、レブリン酸の副生を抑制しつつ、短い工程で製造することができる。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明をより詳細に説明する。
【００２１】
本発明において、バイオマス資源とは、再生可能な生物由来の有機性資源を意味し、植物が太陽エネルギーを用いて二酸化炭素を固定化して生成した有機物からなる資源を指す。具体的には、トウモロコシ、サトウキビ、イモ類、小麦、米、大豆、パルプ、ケナフ、稲わら、麦わら、バガス、コーンストーバー、スイッチグラス、雑草、古紙、木材、木炭、天然ゴム、綿花、大豆油、パーム油、サフラワー油、ヒマシ油などが挙げられる。
【００２２】
本発明において、バイオマス資源から誘導可能な物質とは、上記のバイオマス資源から発酵や化学変換等により誘導される物質、誘導され得る物質または誘導された物質を意味する。
【００２３】
本発明で用いられる３−オキソアジピン酸は、上述のようにバイオマス資源から誘導可能な物質である。具体的には、スキーム２に示すように、リグニンまたはグルコースから誘導される、プロトカテク酸またはバニリン酸から３−オキソアジピン酸を発酵生産する方法を例示することができる。例えば、非特許文献２に記載のように、Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ  ｐａｕｃｉｍｏｂｉｌｉｓやＳｐｈｉｎｇｏｍｏｎａｓ  ｐａｕｃｉｍｏｂｉｌｉｓなどを用いてリグニンを分解することにより、プロトカテク酸またはバニリン酸を製造することができる。また、非特許文献３に記載のように、Ｋｌｅｂｓｉｅｌｌａ  ｐｎｅｕｍｏｎｉａｅのａｒｏＺ遺伝子を導入したＥｓｃｈｅｒｉｃｈｉａ  ｃｏｌｉを用いて、グルコースからプロトカテク酸を５０モル％の発酵生産することができる。このようにして得られるプロトカテク酸またはバニリン酸から、特許文献５に記載のように、遺伝子組換えしたＰｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ  ｐｕｔｉｄａを用いて、３−オキソアジピン酸を１００モル％の収率で発酵生産することができる。
【００２４】
【化２】
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【００２５】
本発明は、バイオマス資源から誘導可能な３−オキソアジピン酸を原料として用いることができることを特徴とするが、石油等の化石資源に由来する３−オキソアジピン酸も原料として用いることができる。
【００２６】
本発明で用いられる３−オキソアジピン酸は、フリー体でも塩の状態でも、あるいはフリー体と塩の混合物でも使用できる。塩は１価の塩でも２価の塩でもよく、１価の塩としては、例えば、３−オキソアジピン酸モノアンモニウム塩、３−オキソアジピン酸モノリチウム塩、３−オキソアジピン酸モノナトリウム塩、３−オキソアジピン酸モノカリウム塩などが挙げられ、２価の塩としては、例えば、３−オキソアジピン酸ジアンモニウム塩、３−オキソアジピン酸ジリチウム塩、３−オキソアジピン酸ジナトリウム塩、３−オキソアジピン酸ジカリウム塩、３−オキソアジピン酸マグネシウム塩、３−オキソアジピン酸カルシウム塩が挙げられる。これらの異なる塩の混合物であっても使用できる。
【００２７】
本発明のε−カプロラクタムの製造方法は、３−オキソアジピン酸を、水素存在下、触媒および溶媒と混合する工程である工程１と、工程１の生成物を水素およびアンモニアと反応させる工程である工程２とを含むことを特徴とする。
【００２８】
工程１において使用される溶媒は限定されないが、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノールなどのアルコール系溶媒、四塩化炭素、ジクロロメタン、クロロホルムなどのハロゲン系溶媒、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、デカンなどの脂肪族炭化水素系溶媒、ベンゼン、トルエン、キシレンなどの芳香族炭化水素系溶媒、ジメチルエーテル、ジエチルエーテル、１，２−ジメトキシエタン、ジグリム、テトラヒドロフラン、ジオキサンなどのエーテル系溶媒、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ｎ−プロピル、酢酸ｎ−ブチルなどのエステル系溶媒、γ−ブチロラクトン、Ｎ−メチルピロリドン、ジメチルスルホキシドなどの有機溶媒、水または水を主体として（すなわち、５０体積％超、好ましくは９０体積％以上）水に可溶な有機溶媒を任意の比率で混合させている混合溶媒などの水系溶媒が使用でき、これらのうち２種類以上の混合溶媒を用いてもよい。
【００２９】
工程１は、触媒の存在下、３−オキソアジピン酸と水素を反応させる工程であるため、３−オキソアジピン酸を溶解させることができ、かつ、工程１の反応条件において水素化されない溶媒を用いることが、反応時間の短縮および副生成物の抑制の観点から好ましく、このような溶媒としては、水系溶媒または極性値０以上０．３以下の有機溶媒を好ましく用いることができる。
【００３０】
ここで、本明細書における極性値とは、一般的にＥＴＮ値として知られ、ピリジニウム−Ｎ−フェノキシドベタイン誘導体の吸収スペクトルの極大波長が溶媒の極性により著しく変化する現象を利用して定められた溶媒の極性パラメータであり、水（１．０００）とテトラメチルシラン（０．０００）が基準溶媒に用いられている（化学便覧基礎編Ｉ、改訂５版、７７０頁；日本化学会編、丸善出版株式会社、２００４年）。様々な溶媒の極性値は、例えば「Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｒｅｖｉｅｗｓ、９４巻、８号、２３１９−２３５８（１９９４年）」を参考とすることができるし、極性値未知の溶媒および混合溶媒の極性値は、該文献に記載の方法により測定することができる。
【００３１】
極性値０以上０．３以下の有機溶媒としては、ｎ−ペンタン（０．００６）、ｎ−ヘキサン（０．００９）、ｎ−ヘプタン（０．０１２）、ｎ−オクタン（０．０１２）、ｎ−ノナン（０．００９）、ｎ−デカン（０．００９）、ｎ−ドデカン（０．０１２）、シクロヘキサン（０．００６）、クロロホルム（０．２５９）、ブロモホルム（０．２１６）、ベンゼン（０．１１１）、トルエン（０．０９９）、ｐ−キシレン（０．０７４）、３−エチル−３−ペンタノール（０．２４１）、２，４−ジメチル−３−ペンタノール（０．２９０）、３−エチルー２，４−ジメチルー３−ペンタノール（０．２２２）、ジメチルエーテル（＜０．２）、ジエチルエーテル（０．１１７）、エチルビニルエーテル（０．１７０）、ジ−ｎ−プロピルエーテル（０．１０２）、ジ−ｎ−ブチルエーテル（０．０７１）、ｔｅｒｔ−ブチルメチルエーテル（０．１２４）、ジメトキシメタン（０．１５７）、ジエトキシメタン（０．０９９）、１，２−ジメトキシエタン（０．２３１）、ジグリム（０．２４４）、ジエチレングリコールジエチルエーテル（０．２１０）、トリグリム（０．２５３）、フラン（０．１６４）、テトラヒドロフラン（０．２０７）、チオフェン（０．１４５）、テトラヒドロチオフェン（０．１８５）、テトラヒドロピラン（０．１７０）、１，４−ジオキサン（０．１６４）、アニソール（０．１９８）、ジベンジルエーテル（０．１７３）、ジフェニルエーテル（０．１４２）、３−ペンタノン（０．２６５）、２−ヘキサノン（０．２９０）、イソブチルメチルケトン（０．２６９）、ｔｅｒｔ−ブチルメチルケトン（０．２５６）ジイソプロピルケトン（０．２４７）、ジ−ｎ−ブチルケトン（０．２１０）、シクロペンタノン（０．２６９）、シクロヘキサノン（０．２８１）、酢酸メチル（０．２５３）、酢酸エチル（０．２２８）、酢酸ビニル（０．２２５）酢酸ｎ−プロピル（０．２１０）、酢酸ｎ―ブチル（０．２４１）、アクリル酸メチル（０．２５０）、メタクリル酸メチル（０．２２２）、炭酸ジメチル（０．２３２）、炭酸ジエチル（０．１８５）、ｔｅｒｔ−ブチルアミン（０．１７９）、ジエチルアミン（０．１４５）、トリエチルアミン（０．０４３）、トリスｎ−ブチルアミン（０．０４３）、ピロリジン（０．２５９）ピペリジン（０．１４８）、二硫化炭素（０．０６５）などがある。括弧内の数値は極性値を示す。
【００３２】
極性値０以上０．３以下の有機溶媒の中でもジメチルエーテル、ジエチルエーテル、１，２−ジメトキシエタン、ジグリム、テトラヒドロフラン、ジオキサンなどのエーテル系溶媒、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ｎ−プロピル、酢酸ｎ−ブチルなどのエステル系溶媒を主として含む溶媒を好ましく用いることができ、特に、テトラヒドロフラン、ジオキサン、１，２−ジメトキシエタン、ジグリム、酢酸エチルを主として含む溶媒をさらに好ましく用いることができる。ここで、「主として含む」は、５０体積％超の濃度、好ましくは９０体積％以上の濃度、さらに好ましくは１００体積％の濃度で含むことを意味する。
【００３３】
本明細書中の実施例において用いている極性値０以上０．３以下ではない有機溶媒の極性値はそれぞれ、メタノール（０．７６２）、イソプロパノール（０．５４６）、ｔｅｒｔ−ブタノール（０．３８９）である。括弧内の数値は極性値を示す。
【００３４】
工程１の反応温度は限定されないが、好ましくは０℃以上１００℃以下である。また、水系溶媒を溶媒に用いる場合は反応温度０℃以上５０℃以下が好ましく、極性値０以上０．３以下の有機溶媒を溶媒に用いる場合は、反応温度０℃以上７５℃未満が好ましい。いずれの溶媒の場合も、さらに好ましくは反応温度１０℃以上４０℃以下である。反応温度を上げると３−オキソアジピン酸が熱分解する傾向にある一方、反応温度が低すぎると反応速度が低下する傾向にある。特に、昇温または冷却用の装置や操作が不要な常温下において行うのが簡便である。
【００３５】
工程１に使用する触媒に含まれる金属としては、遷移金属が好ましく、具体的には、パラジウム、白金、ルテニウム、ロジウム、レニウム、ニッケル、イリジウム、オスミウム、銅およびクロムからなる群から選ばれる１種また２種以上を含んでいることが好ましい。
【００３６】
工程１に使用する触媒に含まれる金属は、使用する金属量の節約や、触媒活性の増加の観点から、担体に担持してもよい。担体としては、例えば、アルミナ、炭素、シリカ、チタニア、ジルコニア、酸化タンタル、酸化ニオブ、ゼオライト、酸化タングステン、マグネシアなどの金属酸化物や、これらの金属酸化物の複合酸化物であるシリカアルミナ、シリカチタニア、シリカマグネシア、アルミナジルコニアなどが挙げられる。担体に担持された金属と担体の合計重量に対する金属重量の割合としては、通常０．１から１０重量％である。
【００３７】
上記の金属担持触媒を用いる場合、反応前に窒素、ヘリウム、アルゴンなどの不活性ガスまたは水素雰囲気下で加熱処理して、活性化してから使用する方が好ましい。
【００３８】
また、上記の金属担持触媒を用いる場合、反応終了後、触媒を固液分離により容易に回収することができる。回収した触媒は繰り返し使用してもよく、窒素、ヘリウム、アルゴンなどの不活性ガスまたは水素雰囲気下で、加熱処理することで再活性化する方が好ましい。
【００３９】
工程１における水素の分圧は特に限定されないが、水素の分圧が低すぎると反応時間が長くなる一方、水素の分圧が高すぎると設備安全上望ましくないため、常温で０．１ＭＰａ以上１０ＭＰａ以下（ゲージ圧）が好ましく、より好ましくは０．５ＭＰａ以上３ＭＰａ以下（ゲージ圧）である。使用する水素は、窒素、ヘリウム、アルゴン等の不活性ガスとの混合ガスでもよい。
【００４０】
工程１の開始時における反応混合物中の３−オキソアジピン酸及びその塩からなる群から選ばれる少なくとも1種の含有量は特に限定されないが、通常、溶媒１００重量部に対して０．１〜５０重量部程度、好ましくは、１〜１０重量部程度である。
【００４１】
工程１の反応は、回分式または連続式のいずれの方法によっても実施することができる。
【００４２】
３−ヒドロキシアジピン酸は、工程１および工程２を含む本発明のε−カプロラクタムの製造方法において、反応中間体である。すなわち、スキーム３に示すように、本発明では、工程１において、３−オキソアジピン酸から３−ヒドロキシアジピン酸を含む生成物が得られ、工程２で３−ヒドロキシアジピン酸からε−カプロラクタムが生成する。
【００４３】
【化３】
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【００４４】
本発明の製造方法では、工程１と工程２を独立して順に行うことにより、工程１の生成物として、一旦３−ヒドロキシアジピン酸を得ることが重要である。ここで、特許文献３に記載の方法を３−オキソアジピン酸に適用する場合は、３−オキソアジピン酸が、水素およびアンモニアと反応当初から共存する条件に供されることになるが、この場合、後述の比較例１、２に示すように、目的とするε−カプロラクタムを得ることは困難である。これは、３−オキソアジピン酸が熱またはアンモニアに対して不安定であるためと考えられる。本発明の方法は、最初の工程１においてアンモニアが存在していない点で、特許文献３に記載の方法と異なるものである。すなわち、工程１は、アンモニアの実質的な非存在下で行うことが好ましい。ここで「実質的な非存在下」とは、アンモニア濃度が１００ｐｐｍ以下、好ましくは、１０ｐｐｍ以下、最も好ましくは０ｐｐｍであることを意味する。
【００４５】
工程１の実施により、３−ヒドロキシアジピン酸のほか、副生成物、溶媒、触媒等を含む未精製生成物が得られる。この未精製生成物は、分離や精製の操作を全く行うことなく工程２を実施してもよい。また、触媒および／または溶媒を粗く除去して３−ヒドロキシアジピン酸を含む粗精製生成物を得て、これを工程２に供してもよい。また、３−ヒドロキシアジピン酸を上記粗精製生成物から単離精製し、これを工程２に供してもよい。
【００４６】
触媒の除去は、抽出、吸着、濾過、沈殿、遠心分離など通常の単位操作により実施することができる。不均一系触媒は、濾過、沈殿、遠心分離など簡易な固液分離操作により反応液から除去できるため、３−ヒドロキシアジピン酸を工程１の後に分離精製する場合は、不均一系触媒を用いることが分離の容易さの観点から好ましい。
【００４７】
溶媒の除去は、蒸発、乾燥、蒸留、抽出など通常の単位操作により実施することができる。除去した溶媒はリサイクルして工程１に用いることができる。
【００４８】
３−ヒドロキシアジピン酸を粗精製生成物から単離・精製する方法としては、抽出、膜分離、カラムクロマトグラフィー、イオン交換樹脂処理、晶析、再結晶など、通常の方法を使用することができる。
【００４９】
工程１で得られた３−ヒドロキシアジピン酸は、フリー体、塩の状態において、またはカルボン酸誘導体（酸無水物、エステル、アミド）に変換して、あるいはそれらの混合物として工程２で使用できる。３−ヒドロキシアジピン酸の塩やカルボン酸誘導体としては、３−ヒドロキシアジピン酸モノアンモニウム塩、３−ヒドロキシアジピン酸モノリチウム塩、３−ヒドロキシアジピン酸モノナトリウム塩、３−ヒドロキシアジピン酸モノカリウム塩、３−ヒドロキシアジピン酸ジアンモニウム塩、３−ヒドロキシアジピン酸ジリチウム塩、３−ヒドロキシアジピン酸ジナトリウム塩、３−ヒドロキシアジピン酸ジカリウム塩、３−ヒドロキシアジピン酸マグネシウム塩、３−ヒドロキシアジピン酸カルシウム塩、３−ヒドロキシアジピン酸無水物、３−ヒドロキシアジピン酸モノメチル、３−ヒドロキシアジピン酸ジメチル、３−ヒドロキシアジピン酸モノエチル、３−ヒドロキシアジピン酸ジエチル、３−ヒドロキシアジピン酸モノアミド、３−ヒドロキシアジピン酸ジアミド等が例示的に挙げられる。
【００５０】
本発明の製造方法では、１段階の前記工程１により、３−オキソアジピン酸から３−ヒドロキシアジピン酸を製造することができる。３−オキソアジピン酸から３−ヒドロキシアジピン酸を製造する場合の触媒、溶媒は前記工程１のものが用いられるが、反応時間の短縮および副生成物の抑制の観点から溶媒は前述の水系溶媒または極性値０以上０．３以下の有機溶媒を用いることが好ましい。また、反応温度は水系溶媒を溶媒に用いる場合は反応温度０℃以上５０℃以下が好ましく、極性値０以上０．３以下の有機溶媒を溶媒に用いる場合は、反応温度０℃以上７５℃未満が好ましい。
【００５１】
次に工程２について説明する。工程２では工程１の生成物である３−ヒドロキシアジピン酸、又はその塩若しくはそのカルボン酸誘導体、又は３−ヒドロキシアジピン酸、その塩及びカルボン酸誘導体からなる群から選ばれる少なくとも１種を水素およびアンモニアと反応させる。
【００５２】
工程２では、触媒の存在下で反応を行うことで、反応を促進することができる。触媒は、均一系触媒または不均一系触媒のいずれも使用することができる。
【００５３】
触媒に含まれる金属としては、遷移金属が好ましく、具体的には、パラジウム、白金、ルテニウム、ロジウム、レニウム、ニッケル、イリジウム、オスミウム、銅およびクロムからなる群から選ばれる１種または２種以上を含んでいることが好ましい。
【００５４】
工程２に使用する触媒に含まれる金属は、使用する金属量の節約や、触媒活性の増加の観点から、担体に担持してもよい。担体としては、例えば、アルミナ、炭素、シリカ、チタニア、ジルコニア、酸化タンタル、酸化ニオブ、ゼオライト、酸化タングステン、マグネシアなどの金属酸化物や、これらの金属酸化物の複合酸化物（例えばシリカアルミナ、シリカチタニア、シリカマグネシア、アルミナジルコニア）が挙げられる。担体に担持された金属と担体の合計重量に対する金属重量の割合としては、通常０．１から１０重量％である。
【００５５】
上記の金属担持触媒を用いる場合、反応前に窒素、ヘリウム、アルゴンなどの不活性ガスまたは水素雰囲気下で加熱処理して、活性化してから使用する方が好ましい。
【００５６】
また上記の金属担持触媒を用いる場合、反応終了後、触媒を固液分離により容易に回収することができる。回収した触媒は繰り返し使用してもよく、窒素、ヘリウム、アルゴンなどの不活性ガスまたは水素雰囲気下で、加熱処理することで再活性化する方が好ましい。
【００５７】
工程２における水素の分圧は特に限定されないが、水素の分圧が低すぎると反応時間が長くなる一方、水素の分圧が高すぎると設備安全上好ましくないため、常温で０．１ＭＰａ以上１０ＭＰａ以下（ゲージ圧）が好ましく、より好ましくは常温で０．５ＭＰａ以上３ＭＰａ以下（ゲージ圧）である。使用する水素は、窒素、ヘリウム、アルゴン等の不活性ガスとの混合ガスでもよい。
【００５８】
使用するアンモニアは、気体状態、液体状態のいずれの状態で反応容器に添加してもよい。液体状態で反応容器に添加する場合は、液体アンモニアやアンモニアが溶解している溶液を用いることができる。例えば、アンモニア水溶液、アンモニアジオキサン溶液、アンモニアクロロホルム溶液、アンモニアエーテル溶液、アンモニアアルコール溶液等を使用できる。気体状態のアンモニアを使用する場合、その分圧は特に限定されないが、低すぎると反応時間が長くなるため、常温で０．１ＭＰａ以上５ＭＰａ以下（ゲージ圧）が好ましく、より好ましくは常温で０．１ＭＰａ以上１ＭＰａ以下（ゲージ圧）である。
【００５９】
水素およびアンモニアはそれぞれ単独で反応容器に添加してもよいし、あらかじめ調製した水素／アンモニア混合ガスとして添加してもよい。また、水素およびアンモニアを添加する順番は特に限定されない。
【００６０】
工程２の反応温度は限定されないが、好ましくは１００℃以上３５０℃以下であり、さらに好ましくは１５０℃以上２８０℃以下である。反応温度が低いと反応が十分に進行しない傾向にある一方、反応温度が高すぎると目的物であるε−カプロラクタム以外の化合物の副生が促進され、十分な収率が得られなくなる可能性がある。
【００６１】
工程２において使用される溶媒は限定されないが、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノールなどのアルコール系溶媒、四塩化炭素、ジクロロメタン、クロロホルムなどのハロゲン系溶媒、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、デカンなどの脂肪族炭化水素系溶媒、ベンゼン、トルエン、キシレンなどの芳香族炭化水素系溶媒、ジメチルエーテル、ジエチルエーテル、１，２−ジメトキシエタン、ジグリム、テトラヒドロフラン、ジオキサンなどのエーテル系溶媒、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ｎ−プロピル、酢酸ｎ−ブチルなどのエステル系溶媒、γ−ブチロラクトン、Ｎ−メチルピロリドン、ジメチルスルホキシド、水などを使用することができ、これらのうち２種類以上の混合溶媒でもよい。好ましくは、ジオキサン、ジグリム、テトラヒドロフラン等の非プロトン性溶媒が使用される。
【００６２】
工程２の開始時における反応混合物中の３−ヒドロキシアジピン酸、その塩若しくはカルボン酸誘導体又はこれらの混合物の含有量は特に限定されないが、通常、溶媒１００重量部に対して０．１〜１０重量部程度、好ましくは、１〜５重量部程度である。
【００６３】
工程２の反応は、回分式および連続式のいずれの方法によっても実施することができる。
【００６４】
工程１および工程２は連続して同一の反応器（ワンポット：ｏｎｅ−ｐｏｔ）で実施することができる。同一の反応器で反応を行うことは、設備上の観点から好ましい。
【００６５】
工程１および工程２を連続して同一の反応器でおこなう場合、工程１で使用した触媒は反応器から取り出すことなく、そのまま工程２を行うことができる。また、工程１で使用した触媒に別の触媒を加えてもよいし、工程１で使用した触媒を除去して別の触媒に置換してもよい。このうち、工程１で使用した触媒を取り出すことなく工程２でも用いることが簡便かつ経済的である。
【００６６】
工程１および工程２を連続して同一の反応器でおこなう場合、工程１で使用した溶媒は取り出すことなく工程２を行うことができる。また、工程１で使用した溶媒に別の溶媒を加えてもよいし、工程１で使用した溶媒を除去して別の溶媒に置換してもよい。このうち、工程１で使用した溶媒を取り出すことなく工程２でも用いることが簡便かつ経済的である。
【００６７】
工程１および工程２を連続して同一の反応器でおこなう場合、工程１の終了後に反応器に残存する水素は反応器外に放出することなく、アンモニアを添加して工程２を行うことができる。また、工程１で反応器に残存している水素は、反応器外に放出してから、新たに水素およびアンモニアを添加して工程２を行ってもよいし、窒素、ヘリウム、アルゴン等の不活性に置換してから、新たに水素およびアンモニアを添加して工程２を行ってもよい。
【００６８】
本発明のε−カプロラクタムの製造方法では、工程２の終了後に濾過、抽出、蒸留など通常の分離精製操作によりε−カプロラクタムを回収することができる。水素とアンモニアは反応系にリサイクルすることができる。
【００６９】
本発明のε−カプロラクタムの製造方法で得られるε−カプロラクタムは、これを原料としてポリアミドの製造に使用することが出来る。ポリアミドの製造方法としては、ε−カプロラクタムを開環重合させる公知の方法を適用できる（福本修編、「ポリアミド樹脂ハンドブック」日刊工業出版社（１９９８年１月）参照）。
【実施例】
【００７０】
以下、実施例により本発明を詳細に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。【００７１】
実施例１−８、比較例１および２において、反応成績である生成物収率は、下記の式（１）によって求めた。また、原料とは３−オキソアジピン酸を意味する。
式（１）  生成物収率（モル％）＝  生成物の収量（モル）／原料の仕込み量（モル）×１００。【００７２】
実施例９−２４において、反応成績である原料転化率、生成物選択率は、それぞれ下記の式（２）、式（３）によって求めた。また、原料とは３−オキソアジピン酸を意味する。
式（２）  原料転化率（モル％）＝  原料の消費量（モル）／原料の仕込み量（モル）×１００。
式（３）  生成物選択率（モル％）＝  生成物の収量（モル）／原料の消費量（モル）×１００。【００７３】
反応溶液は、ガスクロマトグラフィー（ＧＣ）および高速液体クロマトグラフィー（ＨＰＬＣ）により分析した。生成物の定量は標品を用いて作成した絶対検量線により行った。ε−カプロラクタムの定量分析はＧＣで行い、3−オキソアジピン酸、３−ヒドロキシアジピン酸、レブリン酸の定量分析はＨＰＬＣで行った。ＧＣおよびＨＰＬＣの分析条件を以下に示す。【００７４】
ＧＣ分析条件
ＧＣ装置：ＧＣ２０１０  ｐｌｕｓ（島津製作所社製）
カラム：ＩｎｅｒｔＣａｐ  ｆｏｒ  ａｍｉｎｅｓ、長さ３０ｍ、内径０．３２ｍｍ（ＧＬサイエンス社製）
キャリアガス：ヘリウム、線速度一定（４０．０ｃｍ／秒）
気化室温度：２５０℃
検出器温度：２５０℃
カラムオーブン温度：１００℃→（１０℃／分）→２３０℃  ３分（計１６分）
検出器：ＦＩＤ。【００７５】
ＨＰＬＣ分析条件
ＨＰＬＣ装置：Ｐｒｏｍｉｎｅｎｃｅ（島津製作所社製）
カラム：Ｓｙｎｅｒｇｉ  ｈｙｄｒｏ−ＲＰ（Ｐｈｅｎｏｍｅｎｅｘ社製）、長さ２５０ｍｍ、内径４．６０ｍｍ、粒径４μｍ
移動相：０．１重量％リン酸水溶液／アセトニトリル＝９５／５（体積比）        
流速：１．０ｍＬ／分
検出器：ＵＶ（２１０ｎｍ）
カラム温度：４０℃。【００７６】
参考例１    ３−オキソアジピン酸の準備
本発明で使用した３−オキソアジピン酸は化学合成により準備した。【００７７】
まず、コハク酸モノメチルエステル１３．２ｇ（０．１ｍｏｌ）（和光純薬社製）に超脱水テトラヒドロフラン１．５Ｌ（和光純薬社製）を加え、攪拌しながらカルボニルジイミダゾール１６．２ｇ（０．１ｍｏｌ）（和光純薬社製）添加し、窒素雰囲気下１時間室温で攪拌した。この懸濁液にマロン酸モノメチルエステルカリウム塩１５．６ｇ（０．１ｍｏｌ）および塩化マグネシウム９．５ｇ（０．１ｍｏｌ）を添加し、窒素雰囲気下１時間室温で攪拌した後、４０℃で１２時間攪拌した。反応終了後、室温下、１ｍｏｌ／Ｌ塩酸を０．０５Ｌ加え、酢酸エチルにより抽出し、シリカゲルカラムクロマトグラフィー（ヘキサン：酢酸エチル＝１：５）で分離精製することで、純粋な３−オキソヘキサンジカルボン酸ジメチルエステル１３．１ｇを得た。収率７０％。【００７８】
得られた３−オキソヘキサンジカルボン酸ジメチルエステル５ｇ（０．０２６ｍｏｌ）にメタノール２６ｍＬ（国産化学社製）を加え、攪拌しながら５ｍｏｌ／Ｌの水酸化ナトリウム水溶液１２ｍＬを添加し、室温で一晩攪拌した。反応終了後、５ｍｏｌ／Ｌの塩酸１２ｍＬを添加し、酢酸エチル１００ｍＬ（和光純薬社製）により抽出した。ロータリーエバポレーターで濃縮後、アセトン／石油エーテルで再結晶することで、純粋な３−オキソアジピン酸２ｇを得た。収率４７％。【００７９】
実施例１
３−オキソアジピン酸を、水素存在下において触媒および溶媒と混合する工程（工程１）と、工程１の生成物を水素およびアンモニアと反応させる工程（工程２）の２つの工程を順に実施することによる、ε−カプロラクタムの製造
工程１
内容量０．１Ｌのステンレス製オートクレーブ（耐圧ガラス工業社製）に、参考例で合成した３−オキソアジピン酸０．１５ｇ、ジオキサン５０ｍＬ（和光純薬社製）、Ｐａｌｌａｄｉｕｍ，５％  ｏｎ  ｇａｍｍａ  ａｌｕｍｉｎａ  ｐｏｗｄｅｒ，ｒｅｄｕｃｅｄ（Ａｌｆａ  Ａｅｓａｒ社製）０．０５ｇおよび５％Ｐｔアルミナ粉末（エヌ・イー  ケムキャット社製）０．２ｇを添加した。オートクレーブ内を窒素でパージしたのち、水素ガスをオートクレーブの内圧が０．９ＭＰａ（ゲージ圧）となるように添加した後、室温下、５００ｒｐｍで２４時間攪拌した。オートクレーブ内のガスを放出して常圧に戻した。反応溶液の一部をサンプリングし、ＨＰＬＣにより分析した。結果を表１に示す。【００８０】
工程２
工程１の後、アンモニアガスをオートクレーブの内圧が０．１８ＭＰａ（ゲージ圧）となるよう添加した後、室温下、５００ｒｐｍで４５分間攪拌した。攪拌を継続しながら水素を添加し、オートクレーブの内圧を水素の分圧換算で０．７２ＭＰａ（ゲージ圧）となるよう調節した（全圧（ゲージ圧）：０．９ＭＰａ）。次いで、オートクレーブ内の温度を１５分かけて２５０℃に昇温した。７時間２５０℃で保持した後、室温まで放冷し、オートクレーブ内のガスを放出して常圧に戻した後、反応溶液を回収した。水５０ｍＬを添加して混合してから遠心分離により触媒を除去し、上清をＧＣおよびＨＰＬＣにより分析した。結果を表１に示す。【００８１】
比較例１
特許文献３に開示されている方法による、３−オキソアジピン酸と水素およびアンモニアの反応
内容量０．１Ｌのステンレス製オートクレーブ（耐圧ガラス工業社製）に、参考例１で合成した３−オキソアジピン酸０．１５ｇとジオキサン５０ｍＬ（和光純薬社製）とＰａｌｌａｄｉｕｍ，５％  ｏｎ  ｇａｍｍａ  ａｌｕｍｉｎａ  ｐｏｗｄｅｒ，ｒｅｄｕｃｅｄ（Ａｌｆａ  ａｅｓａｒ社製）０．０５ｇを添加した。オートクレーブ内を窒素でパージしたのち、アンモニアガスを添加し、オートクレーブの内圧を０．１８ＭＰａ（ゲージ圧）となるよう調節した後、室温下、５００ｒｐｍで４５分間攪拌した。攪拌を継続しながら水素を添加し、オートクレーブの内圧を水素の分圧換算で０．７２ＭＰａ（ゲージ圧）となるよう調節した（全圧（ゲージ圧）：０．９０ＭＰａ）。次いで、オートクレーブ内の温度を１時間かけて２５０℃に昇温した。３時間２５０℃で保持した後、室温まで放冷し、オートクレーブ内のガスを放出して常圧に戻した後、反応溶液を回収した。水５０ｍＬを添加して混合してから遠心分離により触媒を除去し、上清をＧＣおよびＨＰＬＣにより分析した。結果を表１に示す。【００８２】
比較例２
実施例１と同じ原料、溶媒、触媒を用いて、比較例１と同様に反応操作することによる、３−オキソアジピン酸と水素およびアンモニアの反応
内容量０．１Ｌのステンレス製オートクレーブ（耐圧ガラス工業社製）に、参考例１で合成した３−オキソアジピン酸０．１５ｇ、ジオキサン５０ｍＬ（和光純薬社製）、５％Ｐｄアルミナ粉末（Ｐａｌｌａｄｉｕｍ，５％  ｏｎ  ｇａｍｍａ  ａｌｕｍｉｎａ  ｐｏｗｄｅｒ，ｒｅｄｕｃｅｄ（Ａｌｆａ  ａｅｓａｒ社製））０．０５ｇおよび５％Ｐｔアルミナ粉末（エヌイーケムキャット社製）０．２ｇを添加した。オートクレーブ内を窒素でパージしたのち、アンモニアガスを添加し、オートクレーブの内圧を０．１８ＭＰａ（ゲージ圧）となるよう調節した後、室温下、５００ｒｐｍで４５分間攪拌した。攪拌を継続しながら水素を添加し、オートクレーブの内圧を水素の分圧換算で０．７２ＭＰａ（ゲージ圧）となるよう調節した（全圧（ゲージ圧）：０．９ＭＰａ）。次いで、オートクレーブ内の温度を１５分かけて２５０℃に昇温した。６時間２５０℃で保持した後、室温まで放冷し、オートクレーブ内のガスを放出して常圧に戻した後、反応溶液を回収した。水５０ｍＬを添加して混合してから遠心分離により触媒を除去し、上清をＧＣおよびＨＰＬＣにより分析した。結果を表１に示す。【００８３】
参考例２
触媒の準備
硝酸パラジウム（Ｐｄ（ＮＯ３）２・２Ｈ２Ｏ（０．１３ｇ）を水１０ｍＬに溶解した水溶液に、酸化ニオブ（Ｎｂ２Ｏ５、和光純薬社製）１ｇを添加し、室温で３時間撹拌した。エバポレーターを用いて２０ｍｍＨｇ、４０℃で水分を蒸発させ、得られた粉末を１１０℃で一晩乾燥したのち、空気流通下、５００℃で４時間焼成した。続いて該粉末を、水素流通下、４００℃で２時間処理することにより、５％Ｐｄ担持酸化ニオブ（Ｐｄ／Ｎｂ２Ｏ５）を得た。ここで５％とは、原料仕込み時において、Ｐｄと担体の重量の和に対するＰｄの割合が５重量％であることを意味する。同様に、担体に酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５、和光純薬社製）、ジルコニア（ＺｒＯ２、ＪＲＣ−ＺＲＯ−３、触媒学会参照触媒）を用いて、５％Ｐｄ担持酸化タンタル（Ｐｄ／Ｔａ２Ｏ５）、５％Ｐｄ担持ジルコニア（Ｐｄ／ＺｒＯ２）を調製した。【００８４】
実施例２
触媒に参考例２で調製した５％Ｐｄ担持酸化ニオブ０．１ｇおよび５％Ｐｔ担持炭素（Ｐｌａｔｉｎｕｍ  ｏｎ  ｃａｒｂｏｎ，５ｗｔ．％  ｌｏａｄｉｎｇ，ｍａｔｒｉｘ  ａｃｔｉｖａｔｅｄ  ｃａｒｂｏｎ  ｓｕｐｐｏｒｔ；シグマーアルドリッチ社製）０．０３ｇを用いて、工程１の反応温度を３０℃、反応時間を１４．５時間にして、工程２で６時間２５０℃で保持した以外は実施例１と同様な方法で反応を行った。結果を表１に示す。【００８５】
実施例３
触媒に参考例２で調製した５％Ｐｄ担持酸化タンタル０．１ｇおよび５％Ｐｔ担持炭素０．０２５ｇを用いて、工程１の反応時間を１９時間にして、工程２で４時間２５０℃で保持した以外は実施例２と同様な方法で反応を行った。結果を表１に示す。【００８６】
実施例４
５％Ｐｄ担持酸化ニオブの代わりに参考例２で調製した５％Ｐｄ担持ジルコニア０．１ｇを用いて、溶媒にジオキサンの代わりに１，２−ジメトキシエタン（和光純薬社製）を用いて、工程１の反応時間を１８時間にして、工程２で５時間２５０℃で保持した以外は実施例２と同様な方法で反応を行った。結果を表１に示す。【００８７】
実施例５
触媒にＰａｌｌａｄｉｕｍ，５％  ｏｎ  ｇａｍｍａ  ａｌｕｍｉｎａ  ｐｏｗｄｅｒ，ｒｅｄｕｃｅｄ（Ａｌｆａ  ａｅｓａｒ社製）０．１ｇおよび５％Ｐｔ担持炭素０．０５ｇを用いて、工程１の反応時間を１４．５時間にして、工程２でオートクレーブ内の温度を１５分かけて１８０℃まで昇温して１時間保持した後、８分かけて２５０℃まで昇温し、４．７時間２５０℃で保持した以外は実施例２と同様な方法で反応を行った。結果を表１に示す。【００８８】
実施例６
触媒に５％Ｐｄ担持酸化ニオブ０．２ｇおよび５％Ｐｔ担持炭素０．０５ｇを用いて、工程１の反応時間を１６時間にして、工程２でオートクレーブ内の温度を１５分かけて１８０℃まで昇温して２時間保持した後、８分かけて２５０℃まで昇温し、８時間２５０℃で保持した以外は実施例２と同様な方法で反応を行った。結果を表１に示す。【００８９】
実施例７
工程２でオートクレーブ内の温度を１０分かけて１５０℃まで昇温して１時間保持した後、８分かけて２００℃まで昇温して１時間保持した後、８分かけて２５０℃まで昇温し、２０時間２５０℃で保持した以外は実施例６と同様な方法で反応を行った。結果を表１に示す。【００９０】
実施例８
内容量０．２Ｌのステンレス製オートクレーブ（耐圧ガラス工業社製）、３−オキソアジピン酸０．３ｇ、ジオキサン１００ｍＬ（関東化学社製）、Ｐａｌｌａｄｉｕｍ，５％  ｏｎ  ｇａｍｍａ  ａｌｕｍｉｎａ  ｐｏｗｄｅｒ，ｒｅｄｕｃｅｄ（Ａｌｆａ  Ａｅｓａｒ社製）０．１ｇおよび５％Ｐｔ担持炭素０．１ｇ（エヌ・イー  ケムキャット社製）０．２ｇを用いて、工程１において、水素ガス内圧を１．４５ＭＰａ（ゲージ圧）、３０℃において、１０００ｒｐｍで７時間攪拌したことと、工程２においてアンモニアガス内圧を０．０５ＭＰａ（ゲージ圧）とし、撹拌速度を１０００ｒｐｍとし、水素分圧１．４５ＭＰａ（ゲージ圧）とし（全圧（ゲージ圧）：１．５ＭＰａ）、オートクレーブ内の温度を１時間かけて２５０℃に昇温し、３時間２５０℃で保持した以外は実施例１と同様に反応を行った。結果を表１に示す。【００９１】
実施例９
３−オキソアジピン酸を、水素存在下において触媒および溶媒と混合することによる、３−ヒドロキシアジピン酸の製造
内容量３０ｍＬのステンレス製オートクレーブ（耐圧ガラス工業社製）に、参考例で合成した３−オキソアジピン酸１６ｍｇ、水１０ｍＬ、５％Ｐｔ担持炭素（Ｐｌａｔｉｎｕｍ  ｏｎ  ｃａｒｂｏｎ，５ｗｔ．％  ｌｏａｄｉｎｇ，ｍａｔｒｉｘ  ａｃｔｉｖａｔｅｄ  ｃａｒｂｏｎ  ｓｕｐｐｏｒｔ；シグマーアルドリッチ社製）１０ｍｇを添加した。オートクレーブ内を窒素でパージしたのち、水素ガスをオートクレーブの内圧が０．９ＭＰａ（ゲージ圧）となるように添加した後、室温下、５００ｒｐｍで１時間攪拌することにより反応を行った。オートクレーブ内のガスを放出して常圧に戻した。反応溶液をＨＰＬＣにより分析した。結果を表２に示す。【００９２】
実施例１０
反応温度を４０℃にした以外は、実施例９と同様に反応を行った。結果を表２に示す。【００９３】
実施例１１
反応温度を６０℃にした以外は、実施例９と同様に反応を行った。結果を表２に示す。【００９４】
実施例１２
反応温度を８０℃にした以外は、実施例９と同様に反応を行った。結果を表２に示す。【００９５】
実施例１３
触媒に５％Ｐｔ担持アルミナ（エヌ・イー  ケムキャット社製）を用いて、反応時間を２４時間にした以外は、実施例９と同様に反応を行った。結果を表２に示す。【００９６】
実施例１４
溶媒をジオキサン（和光純薬社製）にした以外は、実施例９と同様に反応を行った。結果を表２に示す。【００９７】
実施例１５
反応温度を４０℃にした以外は、実施例１４と同様に反応を行った。結果を表２に示す。【００９８】
実施例１６
反応温度を６０℃にした以外は、実施例１４と同様に反応を行った。結果を表２に示す。【００９９】
実施例１７
反応温度を８０℃にした以外は、実施例１４と同様に反応を行った。結果を表２に示す。【０１００】
実施例１８
反応温度を１２０℃にした以外は、実施例１４と同様に反応を行った。結果を表２に示す。【０１０１】
実施例１９
溶媒をテトラヒドロフラン（和光純薬社製）にした以外は、実施例９と同様に反応を行った。結果を表２に示す。【０１０２】
実施例２０
溶媒を酢酸エチル（和光純薬社製）にした以外は、実施例９と同様に反応を行った。結果を表２に示す。【０１０３】
実施例２１
溶媒をメタノール（国産化学社製）にした以外は、実施例９と同様に反応を行った。結果を表２に示す。【０１０４】
実施例２２
溶媒をイソプロパノール（和光純薬社製）にした以外は、実施例９と同様に反応を行った。結果を表２に示す。【０１０５】
実施例２３
溶媒をｔｅｒｔ−ブチルアルコール（和光純薬社製）にした以外は、実施例９と同様に反応を行った。結果を表２に示す。【０１０６】
実施例２４
触媒に５％Ｒｈ担持炭素（Ｒｈｏｄｉｕｍ  ｏｎ  ｃａｒｂｏｎ，５ｗｔ．％  ｌｏａｄｉｎｇ；シグマーアルドリッチ社製）を用いた以外は、実施例１４と同様に反応を行った。結果を表２に示す。【０１０７】
【表１】
2017043560.tif 000005
【０１０８】
【表２】
2017043560.tif 000006
【０１０９】
実施例１−８では、３−オキソアジピン酸を水素存在下において触媒および溶媒と混合する工程（工程１）と、工程１の生成物を水素およびアンモニアと反応させる工程（工程２）を実施することにより、３−オキソアジピン酸からε−カプロラクタムを得ることができた。また、工程１により、３−オキソアジピン酸から３−ヒドロキシアジピン酸が得られ、工程２において３−ヒドロキシアジピン酸が消費されてε−カプロラクタムが得られたことから、３−ヒドロキシアジピン酸が本発明の製造方法における中間体であることが分かった。【０１１０】
一方、比較例１では、特許文献３に記載の方法のように、３−オキソアジピン酸を最初からアンモニアが共存する条件で水素と反応させたが、ε−カプロラクタムは生成しなかった。【０１１１】
また、比較例２より、実施例１と同じ触媒、溶媒を用いても、特許文献３に記載の方法と同様に３−オキソアジピン酸を最初からアンモニアが共存する条件で水素と反応させた場合には、ε−カプロラクタムが生成しなかった【０１１２】
以上のことから、３−オキソアジピン酸を原料として用いる場合、アンモニアが共存しない条件である工程１を行い、中間体として３−ヒドロキシアジピン酸を得た後に、アンモニアが共存する条件である工程２を実施することが重要であることが示された。【０１１３】
実施例９−２４より、３−オキソアジピン酸を、水素存在下において、触媒および溶媒と混合することにより、３−ヒドロキシアジピン酸を製造できることが示された。【０１１４】
実施例９−１２より、３−オキソアジピン酸を、水素存在下、水系溶媒中、反応温度０℃以上５０℃以下の条件において触媒と混合することにより、レブリン酸の副生を抑制しつつ、３−ヒドロキシアジピン酸を製造できることが示された。【０１１５】
実施例１３−１６、１９および２０より、３−オキソアジピン酸を、水素存在下、極性値０以上０．３以下の有機溶媒中、反応温度０℃以上７５℃未満の条件において触媒と混合することにより、レブリン酸の副生を抑制しつつ、３−ヒドロキシアジピン酸を製造できることが示された。
【国際調査報告】
2017043560.tif 000007
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2017043560.tif 000009
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