(57)【要約】  混合液の温度上昇を抑制し、かつ配管腐食を防止しつつ、しかも追加の設備投資をすることなく、Ｎ−（α−アルコキシエチル）ホルムアミドを高収率で製造できる、Ｎ−（α−ヒドロキシエチル）ホルムアミドとアルコールとの混合開始後、混合開始から３時間以内に酸触媒を添加する、Ｎ−（α−アルコキシエチル）ホルムアミドの製造方法、及び、炭酸塩の濃度が低減されたＮ−（α−アルコキシエチル）ホルムアミドを製造できる、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において、二酸化炭素の脱気を行う、Ｎ−（α−アルコキシエチル）ホルムアミドの製造方法の提供。【特許請求の範囲】
【請求項１】
炭酸塩の存在下、ホルムアミドとアセトアルデヒドとを混合し、Ｎ−（α−ヒドロキシエチル）ホルムアミドを析出させることにより、Ｎ−（α−ヒドロキシエチル）ホルムアミドを製造し、
前記Ｎ−（α−ヒドロキシエチル）ホルムアミドとアルコールとを混合し、Ｎ−（α−アルコキシエチル）ホルムアミドを製造することを含む、Ｎ−（α−アルコキシエチル）ホルムアミドの製造方法であって、
前記Ｎ−（α−アルコキシエチル）ホルムアミドの製造を酸触媒の存在下で行い、
前記Ｎ−（α−アルコキシエチル）ホルムアミドの製造において、前記Ｎ−（α−ヒドロキシエチル）ホルムアミドと前記アルコールとの混合開始後、混合開始から３時間以内に、前記Ｎ−（α−ヒドロキシエチル）ホルムアミドと前記アルコールとを含む混合液に前記酸触媒を添加する、Ｎ−（α−アルコキシエチル）ホルムアミドの製造方法。
【請求項２】
前記Ｎ−（α−アルコキシエチル）ホルムアミドの製造において、前記Ｎ−（α−ヒドロキシエチル）ホルムアミドと前記アルコールとを混合開始後、混合開始から１分以上３時間以内に、前記Ｎ−（α−ヒドロキシエチル）ホルムアミドと前記アルコールとを含む前記混合液に前記酸触媒を添加する、請求項１に記載のＮ−（α−アルコキシエチル）ホルムアミドの製造方法。
【請求項３】
前記酸触媒の添加の直前の前記Ｎ−（α−ヒドロキシエチル）ホルムアミドと前記アルコールとを含む前記混合液の温度が３０℃以下である、請求項１又は２に記載のＮ−（α−アルコキシエチル）ホルムアミドの製造方法。
【請求項４】
前記酸触媒の添加の直前の前記Ｎ−（α−ヒドロキシエチル）ホルムアミドと前記アルコールとを含む前記混合液の温度が１０℃以下である、請求項３に記載のＮ−（α−アルコキシエチル）ホルムアミドの製造方法。
【請求項５】
炭酸塩の存在下、ホルムアミドとアセトアルデヒドとを混合し、Ｎ−（α−ヒドロキシエチル）ホルムアミドを析出させることにより、Ｎ−（α−ヒドロキシエチル）ホルムアミドを製造し、
前記Ｎ−（α−ヒドロキシエチル）ホルムアミドとアルコールとを混合し、Ｎ−（α−アルコキシエチル）ホルムアミドを製造することを含む、Ｎ−（α−アルコキシエチル）ホルムアミドの製造方法であって、
前記Ｎ−（α−アルコキシエチル）ホルムアミドの製造を、酸触媒の存在下で行い、
前記Ｎ−（α−アルコキシエチル）ホルムアミドの製造において、反応液中の二酸化炭素を脱気する、Ｎ−（α−アルコキシエチル）ホルムアミドの製造方法。
【請求項６】
炭酸塩の存在下、ホルムアミドとアセトアルデヒドとを混合し、Ｎ−（α−ヒドロキシエチル）ホルムアミドを析出させることにより、Ｎ−（α−ヒドロキシエチル）ホルムアミドを製造し、
前記Ｎ−（α−ヒドロキシエチル）ホルムアミドとアルコールとを混合し、Ｎ−（α−アルコキシエチル）ホルムアミドを製造することを含む、Ｎ−（α−アルコキシエチル）ホルムアミドの製造方法であって、
前記Ｎ−（α−アルコキシエチル）ホルムアミドの製造を、酸触媒の存在下で行い、
前記Ｎ−（α−アルコキシエチル）ホルムアミドの製造において得られた反応混合物を、塩基を用いて中和し、固液分離することにより得られるＮ−（α−アルコキシエチル）ホルムアミドを含む溶液中の炭酸イオン濃度が、５００ｐｐｍ以下である、Ｎ−（α−アルコキシエチル）ホルムアミドの製造方法。
【請求項７】
前記二酸化炭素の脱気が、前記反応液に対する不活性ガスの吹き込みにより行われる、請求項５に記載のＮ−（α−アルコキシエチル）ホルムアミドの製造方法。
【請求項８】
前記不活性ガスの吹き込みにおける不活性ガスの線速度が、０．１〜２０ｍ／ｈｒである、請求項７に記載のＮ−（α−アルコキシエチル）ホルムアミドの製造方法。
【請求項９】
前記不活性ガスの吹き込みを、前記反応液が酸性条件の下で行う、請求項７又は８に記載のＮ−（α−アルコキシエチル）ホルムアミドの製造方法。
【請求項１０】
前記Ｎ−（α−アルコキシエチル）ホルムアミドの製造において、反応液中の二酸化炭素を脱気する、請求項１に記載のＮ−（α−アルコキシエチル）ホルムアミドの製造方法。
【請求項１１】
前記Ｎ−（α−アルコキシエチル）ホルムアミドの製造において得られた反応混合物を、塩基を用いて中和し、固液分離することにより得られるＮ−（α−アルコキシエチル）ホルムアミドを含む溶液中の炭酸イオン濃度が、５００ｐｐｍ以下である、請求項１に記載のＮ−（α−アルコキシエチル）ホルムアミドの製造方法。
【請求項１２】
前記二酸化炭素の脱気が、前記反応液に対する不活性ガスの吹き込みにより行われる、請求項１０に記載のＮ−（α−アルコキシエチル）ホルムアミドの製造方法。
【請求項１３】
前記不活性ガスの吹き込みにおける不活性ガスの線速度が、０．１〜２０ｍ／ｈｒである、請求項１２に記載のＮ−（α−アルコキシエチル）ホルムアミドの製造方法。
【請求項１４】
前記不活性ガスの吹き込みを、前記反応液が酸性条件の下で行う、請求項１２又は１３に記載のＮ−（α−アルコキシエチル）ホルムアミドの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、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。
本願は、２０１６年８月１２日に日本に出願された特願２０１６−１５８６４５号、及び２０１６年８月１２日に日本に出願された特願２０１６−１５８６４６号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
【背景技術】
【０００２】
Ｎ−（α−アルコキシエチル）ホルムアミドは、Ｎ−ビニルホルムアミドの中間原料として重要な物質である。
Ｎ−（α−アルコキシエチル）ホルムアミドは、例えば、ホルムアミドとアセトアルデヒドとの反応物であるＮ−（α−ヒドロキシエチル）ホルムアミドを、酸触媒の存在下でアルコールと反応させることにより得られる（特許文献１参照）。
得られたＮ−（α−アルコキシエチル）ホルムアミドは、通常、蒸留などの精製処理が施され、不純物が除去される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平６−２９８７１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来のＮ−（α−アルコキシエチル）ホルムアミドの製造方法では、必ずしもＮ−（α−ヒドロキシエチル）ホルムアミドを、酸触媒の存在下でアルコールと反応させる際の収率を満足できなかった。【０００５】
本発明者らは鋭意検討した結果、Ｎ−（α−ヒドロキシエチル）ホルムアミドがアルコール中で不安定であり、ホルムアミドとアセトアルデヒドとに分解してしまうことが、Ｎ−（α−ヒドロキシエチル）ホルムアミドを、酸触媒の存在下でアルコールと反応させる際の収率の低下の原因であることを突き止めた。【０００６】
Ｎ−（α−ヒドロキシエチル）ホルムアミドの分解を抑制するには、速やかにアルコールと反応させればよい。アルコールとの反応を速やかに進行させるには、Ｎ−（α−ヒドロキシエチル）ホルムアミドに、アルコールと酸触媒とを同時に添加したり、予め酸触媒をアルコールに溶解しておき、この酸触媒のアルコール溶液をＮ−（α−ヒドロキシエチル）ホルムアミドに添加したりすればよい。【０００７】
しかし、Ｎ−（α−ヒドロキシエチル）ホルムアミドにアルコールと酸触媒とを同時に添加する方法では、混合液の温度が急激に上昇するため、副反応が促進される原因となる。
一方、Ｎ−（α−ヒドロキシエチル）ホルムアミドに酸触媒のアルコール溶液を添加する方法では、酸触媒のアルコール溶液を調製する槽を新たに設けるための設備投資が必要である。また、配管内でアルコールと酸触媒とを混合して酸触媒のアルコール溶液を調製する場合には、アルコールと酸触媒との混合部で急激な発熱が起こり、かつ配管が腐食しやすいという問題があった。【０００８】
このように、Ｎ−（α−ヒドロキシエチル）ホルムアミドへのアルコールと酸触媒の同時添加や、Ｎ−（α−ヒドロキシエチル）ホルムアミドへの酸触媒のアルコール溶液の添加では、混合液の温度上昇、追加の設備投資、配管腐食といった新たな問題が生じる。【０００９】
本発明のある態様は前記事情に鑑みてなされたもので、混合液の温度上昇を抑制し、かつ配管腐食を防止しつつ、しかも追加の設備投資をすることなく、Ｎ−（α−アルコキシエチル）ホルムアミドを高収率で製造できる、Ｎ−（α−アルコキシエチル）ホルムアミドの製造方法を提供することを目的とする。【００１０】
また、従来のＮ−（α−アルコキシエチル）ホルムアミドの製造方法では、得られたＮ−（α−アルコキシエチル）ホルムアミドを蒸留精製する際に、蒸留塔の塔底部の塔底液の粘度（以下、単に「塔底液粘度」とも言う。）が上昇することがあった。塔底液粘度が上昇すると、蒸留塔の塔底部から塔底液を抜き出すことが困難となり、蒸留運転に支障をきたす場合がある。【００１１】
本発明者らは鋭意検討した結果、塔底液粘度の上昇は、ホルムアミドとアセトアルデヒドとの反応に用いた炭酸塩が、Ｎ−（α−アルコキシエチル）ホルムアミドに残留してしまうことが原因であることを突き止めた。【００１２】
本発明のある態様は前記事情に鑑みてなされたもので、炭酸塩の濃度が低減されたＮ−（α−アルコキシエチル）ホルムアミドを製造できる、Ｎ−（α−アルコキシエチル）ホルムアミドの製造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】
【００１３】
［１］炭酸塩の存在下、ホルムアミドとアセトアルデヒドとを混合し、Ｎ−（α−ヒドロキシエチル）ホルムアミドを析出させることにより、Ｎ−（α−ヒドロキシエチル）ホルムアミドを製造し、
前記Ｎ−（α−ヒドロキシエチル）ホルムアミドとアルコールとを混合し、Ｎ−（α−アルコキシエチル）ホルムアミドを製造することを含む、Ｎ−（α−アルコキシエチル）ホルムアミドの製造方法であって、
前記Ｎ−（α−アルコキシエチル）ホルムアミドの製造を酸触媒の存在下で行い、
前記Ｎ−（α−アルコキシエチル）ホルムアミドの製造において、前記Ｎ−（α−ヒドロキシエチル）ホルムアミドと前記アルコールとの混合開始後、混合開始から３時間以内に、前記Ｎ−（α−ヒドロキシエチル）ホルムアミドと前記アルコールとを含む混合液に前記酸触媒を添加する、Ｎ−（α−アルコキシエチル）ホルムアミドの製造方法。
［２］前記Ｎ−（α−アルコキシエチル）ホルムアミドの製造において、前記Ｎ−（α−ヒドロキシエチル）ホルムアミドと前記アルコールとを混合開始後、混合開始から１分以上３時間以内に、前記Ｎ−（α−ヒドロキシエチル）ホルムアミドと前記アルコールとを含む前記混合液に前記酸触媒を添加する、［１］に記載のＮ−（α−アルコキシエチル）ホルムアミドの製造方法。
［３］前記酸触媒の添加の直前の前記Ｎ−（α−ヒドロキシエチル）ホルムアミドと前記アルコールとを含む前記混合液の温度が３０℃以下である、［１］又は［２］に記載のＮ−（α−アルコキシエチル）ホルムアミドの製造方法。
［４］前記酸触媒の添加の直前の前記Ｎ−（α−ヒドロキシエチル）ホルムアミドと前記アルコールとを含む前記混合液の温度が１０℃以下である、［３］に記載のＮ−（α−アルコキシエチル）ホルムアミドの製造方法。【００１４】
［５］炭酸塩の存在下、ホルムアミドとアセトアルデヒドとを混合し、Ｎ−（α−ヒドロキシエチル）ホルムアミドを析出させることにより、Ｎ−（α−ヒドロキシエチル）ホルムアミドを製造し、
前記Ｎ−（α−ヒドロキシエチル）ホルムアミドとアルコールとを混合し、Ｎ−（α−アルコキシエチル）ホルムアミドを製造することを含む、Ｎ−（α−アルコキシエチル）ホルムアミドの製造方法であって、
前記Ｎ−（α−アルコキシエチル）ホルムアミドの製造を、酸触媒の存在下で行い、
前記Ｎ−（α−アルコキシエチル）ホルムアミドの製造において、反応液中の二酸化炭素を脱気する、Ｎ−（α−アルコキシエチル）ホルムアミドの製造方法。
［６］炭酸塩の存在下、ホルムアミドとアセトアルデヒドとを混合し、Ｎ−（α−ヒドロキシエチル）ホルムアミドを析出させることにより、Ｎ−（α−ヒドロキシエチル）ホルムアミドを製造し、
前記Ｎ−（α−ヒドロキシエチル）ホルムアミドとアルコールとを混合し、Ｎ−（α−アルコキシエチル）ホルムアミドを製造することを含む、Ｎ−（α−アルコキシエチル）ホルムアミドの製造方法であって、
前記Ｎ−（α−アルコキシエチル）ホルムアミドの製造を、酸触媒の存在下で行い、
前記Ｎ−（α−アルコキシエチル）ホルムアミドの製造において得られた反応混合物を、塩基を用いて中和し、固液分離することにより得られるＮ−（α−アルコキシエチル）ホルムアミドを含む溶液中の炭酸イオン濃度が、５００ｐｐｍ以下である、Ｎ−（α−アルコキシエチル）ホルムアミドの製造方法。
［７］前記二酸化炭素の脱気が、前記反応液に対する不活性ガスの吹き込みにより行われる、［５］に記載のＮ−（α−アルコキシエチル）ホルムアミドの製造方法。
［８］前記不活性ガスの吹き込みにおける不活性ガスの線速度が、０．１〜２０ｍ／ｈｒである、［７］に記載のＮ−（α−アルコキシエチル）ホルムアミドの製造方法。
［９］前記不活性ガスの吹き込みを、前記反応液が酸性条件の下で行う、［７］又は［８］に記載のＮ−（α−アルコキシエチル）ホルムアミドの製造方法。【００１５】
［１０］前記Ｎ−（α−アルコキシエチル）ホルムアミドの製造において、反応液中の二酸化炭素を脱気する、［１］に記載のＮ−（α−アルコキシエチル）ホルムアミドの製造方法。
［１１］前記Ｎ−（α−アルコキシエチル）ホルムアミドの製造において得られた反応混合物を、塩基を用いて中和し、固液分離することにより得られるＮ−（α−アルコキシエチル）ホルムアミドを含む溶液中の炭酸イオン濃度が、５００ｐｐｍ以下である、［１］に記載のＮ−（α−アルコキシエチル）ホルムアミドの製造方法。
［１２］前記二酸化炭素の脱気が、前記反応液に対する不活性ガスの吹き込みにより行われる、［１０］に記載のＮ−（α−アルコキシエチル）ホルムアミドの製造方法。
［１３］前記不活性ガスの吹き込みにおける不活性ガスの線速度が、０．１〜２０ｍ／ｈｒである、［１２］に記載のＮ−（α−アルコキシエチル）ホルムアミドの製造方法。
［１４］前記不活性ガスの吹き込みを、前記反応液が酸性条件の下で行う、［１２］又は［１３］に記載のＮ−（α−アルコキシエチル）ホルムアミドの製造方法。
【発明の効果】
【００１６】
本発明のＮ−（α−アルコキシエチル）ホルムアミドの製造方法のいくつかの態様によれば、混合液の温度上昇を抑制し、かつ配管腐食を防止しつつ、しかも追加の設備投資をすることなく、Ｎ−（α−アルコキシエチル）ホルムアミドを高収率で製造できる。【００１７】
また、本発明のＮ−（α−アルコキシエチル）ホルムアミドの製造方法のいくつかの態様によれば、炭酸塩の濃度が低減されたＮ−（α−アルコキシエチル）ホルムアミドを製造できる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】実施例及び比較例で用いた、Ｎ−（α−アルコキシエチル）ホルムアミドの製造装置を示す概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明のＮ−（α−アルコキシエチル）ホルムアミドの製造方法は、下記工程（１）及び工程（２）を含む。
【００２０】
工程（１）：
炭酸塩の存在下、ホルムアミドとアセトアルデヒドとを混合し、Ｎ−（α−ヒドロキシエチル）ホルムアミドを析出させることにより、Ｎ−（α−ヒドロキシエチル）ホルムアミドを製造する工程。
工程（２）：
工程（１）で得られたＮ−（α−ヒドロキシエチル）ホルムアミドとアルコールとを混合し、Ｎ−（α−アルコキシエチル）ホルムアミドを製造する工程。
【００２１】
そして、工程（２）は、酸触媒の存在下で行う。
【００２２】
以下、各工程について、詳細に説明する。
【００２３】
工程（１）は、炭酸塩の存在下、ホルムアミドとアセトアルデヒドとを混合し、Ｎ−（α−ヒドロキシエチル）ホルムアミドを析出させることにより、Ｎ−（α−ヒドロキシエチル）ホルムアミドを製造する工程（以下、「ヒドロキシ化工程」とも言う。）である。
【００２４】
ヒドロキシ化工程で使用するホルムアミドとアセトアルデヒドとのモル比（ホルムアミド：アセトアルデヒド）は、１：１〜１：１０が好ましく、１：１〜１：５がより好ましい。
アセトアルデヒドのモル比を過剰にすることで、ホルムアミドの転化率を上げることができる。
【００２５】
ヒドロキシ化工程で使用する炭酸塩としては、アルカリ金属の炭酸塩が挙げられ、具体的には、例えば、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸水素カリウム、炭酸リチウム、炭酸水素リチウムが挙げられる。
これらの中でも、ホルムアミドとアセトアルデヒドとが反応する際に生じる、例えば、アセトアルデヒドのアルドール縮合物などの副生成物を低減できる観点から、炭酸水素カリウムが好ましい。
炭酸塩の使用量は、使用するホルムアミドのモル数（１００モル％）に対して０．０１〜１０モル％が好ましく、０．１〜２モル％がより好ましい。
炭酸塩の使用量が前記下限値以上であれば、十分にホルムアミドとアセトアルデヒドとが反応し、炭酸塩の使用量が前記上限値以下であれば、炭酸塩の過剰な残留が抑制できる。
【００２６】
ヒドロキシ化工程で使用する溶媒としては、具体的には、例えば、ヘキサン、ヘプタン、シクロヘキサンなどの脂肪族炭化水素；ベンゼン、トルエン、キシレンなどの芳香族炭化水素；塩化メチレン、クロロホルムなどのハロゲン化炭化水素；が挙げられる。
これらの溶媒は、得られるＮ−（α−ヒドロキシエチル）ホルムアミドを析出させやすい点で好ましい。
溶媒の使用量は、使用するホルムアミドの質量（１質量部）に対して０．２〜１０質量部が好ましい。
【００２７】
ヒドロキシ化工程における反応温度は特に制限されず、通常は−１０〜１００℃程度である。本工程における反応収率、及び生成したＮ−（α−ヒドロキシエチル）ホルムアミドを析出させる観点から０〜４０℃が好ましい。Ｎ−（α−ヒドロキシエチル）ホルムアミドを析出させ、反応系外へ除去することにより反応収率を向上させることができる。
ヒドロキシ化工程における反応温度の測定は熱電対温度計などの通常工業的に使用される温度計によって測定することできる。
【００２８】
ヒドロキシ化工程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、そこに炭酸塩を溶解したホルムアミドを滴下して行うことができる。
【００２９】
さらに、反応後、若しくは反応の途中の段階で、生成物であるＮ−（α−ヒドロキシエチル）ホルムアミドを析出させる方法、好ましくは結晶として析出させる方法が一般的である。この析出を円滑に進めるため、炭酸塩を溶解したホルムアミドの滴下の完了前に、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。
この場合に使用する種晶の量は、通常の結晶化操作において使用される種晶の量を採用することができる。
【００３０】
Ｎ−（α−ヒドロキシエチル）ホルムアミドを析出させることで、析出物を濾過などの方法で取り出すだけで、次の工程に供することができ、さらに大部分の溶媒を分離、回収することができる。また、ヒドロキシ化工程で得られた混合物から溶媒を分離、回収せず、そのまま、次の工程に供する方法も採用することができる。
ヒドロキシ化工程で得られた混合物には、ヒドロキシ化工程の目的生成物であるＮ−（α−ヒドロキシエチル）ホルムアミドの他、未反応のホルムアミドやアセトアルデヒド、副生成物であるアセトアルデヒドのアルドール縮合物、炭酸塩、溶媒などが含まれる。
【００３１】
工程（２）は、工程（１）で得られたＮ−（α−ヒドロキシエチル）ホルムアミドとアルコールとを混合し、Ｎ−（α−アルコキシエチル）ホルムアミドを製造する工程（以下、「アルコキシ化工程」とも言う。）である。
本工程は、酸触媒の存在下で行う。
【００３２】
ヒドロキシ化工程で得られたＮ−（α−ヒドロキシエチル）ホルムアミドとしては、ヒドロキシ化工程で得られた混合物を用いてもよいし、ヒドロキシ化工程で得られた混合物からＮ−（α−ヒドロキシエチル）ホルムアミドを単離して用いてもよい。
【００３３】
アルコキシ化工程では、アルコールとして、第１級又は第２級のアルコールが用いられる。
アルコキシ化工程における反応性、及び生成するＮ−（α−アルコキシエチル）ホルムアミドの取り扱い性の観点から、炭素数１〜８のアルコールが好ましく、炭素数１〜４のアルコールがより好ましい。
アルコキシ化工程で使用するアルコールとしては、具体的には、例えば、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、ｎ−ペンタノール、ｎ−ヘキサノール、ｎ−ヘプタノール、ｎ−オクタノール、ベンジルアルコール、２−メトキシエタノール、２−エトキシエタノール、２−プロポキシエタノール、２−ブトキシエタノール、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコール、プロピレングリコール、１，４−ブタンジオール、ジエチレングリコールが挙げられる。
これらの中でも、第１級アルコールが好ましく、原料及び生成物の沸点が低いメタノールが特に好ましい。
【００３４】
アルコキシ化工程においては、生成物の収率を高めるために過剰量のアルコールを使用することが好ましく、具体的には、使用するＮ−（α−アルコキシエチル）ホルムアミドのモル数に対して、１．１〜５０倍のモル数が好ましく、２．０〜３０倍のモル数がより好ましい。
なお、アルコキシ化工程におけるアルコールは、過剰量を用いることで、溶媒としても用いられる。
【００３５】
アルコキシ化工程で使用する酸触媒としては、例えば、鉱酸、有機酸、弱酸又は強酸性を示すイオン交換樹脂、固体酸触媒が挙げられる。
これらの中でも、強酸性の触媒が好ましく、具体的には、例えば、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が挙げられる。
【００３６】
アルコキシ化工程で使用する酸触媒の使用量は、Ｎ−（α−ヒドロキシエチル）ホルムアミドに含まれる、ヒドロキシ化工程で使用した炭酸塩を中和するのに必要な量と、アルコキシ化工程の反応を進めるのに必要な量の合計量が必要となる。これらの合計量として、アルコキシ化工程で使用する酸触媒の使用量は、Ｎ−（α−ヒドロキシエチル）ホルムアミドのモル数（１００モル％）に対して、０．００１〜１０モル％が好ましく、０．１〜５モル％がより好ましい。
【００３７】
Ｎ−（α−ヒドロキシエチル）ホルムアミドとアルコールと酸触媒とを混合した後の混合液の温度については特に制限されないが、アルコキシ化工程における反応性と、Ｎ−（α−ヒドロキシエチル）ホルムアミドの安定性の観点から、−１０〜６０℃が好ましく、０〜４０℃がより好ましく、５〜３０℃がさらに好ましい。
【００３８】
アルコキシ化工程の終了後は、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、特に、後述するアルコキシ化工程の第一の態様を採用した本発明の製造方法においては、アルコキシ化工程の終了後の中和処理そのものは必須の操作ではないが、生成物であるＮ−（α−アルコキシエチル）ホルムアミドは中性条件の方が安定であるので、Ｎ−（α−アルコキシエチル）ホルムアミドを精製、回収する工程におけるＮ−（α−アルコキシエチル）ホルムアミドの分解を最小限にするという観点から、アルコキシ化工程の終了後に中和処理を実施することが好ましい。
【００３９】
アルコキシ化工程において、Ｎ−（α−ヒドロキシエチル）ホルムアミドとして、ヒドロキシ化工程で得られた混合物を用いる場合など、アルコキシ化工程において用いられるＮ−（α−ヒドロキシエチル）ホルムアミドに炭酸塩が含まれる場合がある。その際、例えば、アルコキシ化工程において酸触媒として硫酸を用いると、硫酸と炭酸塩とが反応して硫酸ナトリウムや硫酸カリウムなどの硫酸塩が生成する。これらの硫酸塩はアルコキシ化工程の反応終了後の混合物に溶けにくいため、濾過器などを用いて、アルコキシ化工程の目的生成物であるＮ−（α−アルコキシエチル）ホルムアミドから、例えば、固液分離などの手段を用いて、好ましくは固液分離により分離することができる。
【００４０】
固液分離により分離されたＮ−（α−アルコキシエチル）ホルムアミドを含む溶液からは、蒸留精製によって不純物などを除去することができる。
【００４１】
本発明の製造方法においては、アルコキシ化工程において、Ｎ−（α−ヒドロキシエチル）ホルムアミドとアルコールとの混合開始後、混合開始から３時間以内に、Ｎ−（α−ヒドロキシエチル）ホルムアミドとアルコールを含む混合物に酸触媒を添加することができる。
【００４２】
以下、本発明のＮ−（α−アルコキシエチル）ホルムアミドの製造方法のアルコキシ化工程において、Ｎ−（α−ヒドロキシエチル）ホルムアミドとアルコールとの混合開始後、混合開始から３時間以内に、Ｎ−（α−ヒドロキシエチル）ホルムアミドとアルコールを含む混合物に酸触媒を添加することを含む態様を、アルコキシ化工程の第一の態様と言う。
【００４３】
アルコキシ化工程の第一の態様の具体的な手順は、以下の通りである。
【００４４】
まず、Ｎ−（α−ヒドロキシエチル）ホルムアミドとアルコールとを混合して、Ｎ−（α−ヒドロキシエチル）ホルムアミドとアルコールとを含む混合液を得る。
【００４５】
次いで、Ｎ−（α−ヒドロキシエチル）ホルムアミドとアルコールとを含む混合液に酸触媒を添加する。このとき、Ｎ−（α−ヒドロキシエチル）ホルムアミドとアルコールとの混合開始後、混合開始から３時間以内に酸触媒を混合液に添加する。
酸触媒の混合液に対する添加は、Ｎ−（α−ヒドロキシエチル）ホルムアミドと混合する全アルコールの１割以上、好ましくは３割以上、より好ましくは５割以上、さらに好ましくは８割以上、最も好ましくは１０割を混合した後に行うのが好ましい。
酸触媒の添加は、Ｎ−（α−ヒドロキシエチル）ホルムアミドとアルコールとの混合開始後、好ましくは混合開始から１分以上経過後、より好ましくは５分以上経過後であり、３時間以内、好ましくは２時間以内、より好ましくは１時間以内に行う。
中でも好ましい態様としては、酸触媒の添加の開始が、Ｎ−（α−ヒドロキシエチル）ホルムアミドとアルコールとの混合開始後、好ましくは混合開始から１分以上経過後、より好ましくは５分以上経過後であり、酸触媒の添加の完了が、混合開始から３時間以内、好ましくは２時間以内、より好ましくは１時間以内である。
Ｎ−（α−ヒドロキシエチル）ホルムアミドとアルコールとの混合開始後、混合開始から酸触媒を混合液に添加するまでの時間が前記範囲内であることにより、アルコール中におけるＮ−（α−ヒドロキシエチル）ホルムアミドの分解を抑制し、アルコキシ化工程における反応収率を高めることができる。しかも、Ｎ−（α−ヒドロキシエチル）ホルムアミドとアルコールとを混合した後に酸触媒を添加するため、混合液の急激な温度上昇も抑制できる。
本発明は、Ｎ−（α−アルコキシエチル）ホルムアミドを、例えば反応混合物又は反応槽の容積が１００Ｌ、好ましくは２００Ｌ、より好ましくは５００Ｌ以上の様な、工業的に大スケールで製造する際に特に顕著な効果が得られるものである。
【００４６】
アルコキシ化工程の第一の態様において、酸触媒の添加の直前の混合液の温度は、３０℃以下が好ましく、２０℃以下がより好ましく、１０℃以下がさらに好ましい。酸触媒の添加の直前の混合液の温度が前記上限値以下であれば、酸触媒を混合液に添加するまでの間のＮ−（α−ヒドロキシエチル）ホルムアミドのアルコール中における分解を抑制できる。
また、酸触媒の添加の直前の混合液の温度は、混合液が凍結しない限り低くてもよいが、酸触媒の混合液への添加後の反応温度が低くなりすぎないように、−２０℃以上が好ましく、−１５℃以上がより好ましく、−５℃以上がさらに好ましい。
例えば、アルコキシ化工程の第一の態様において、酸触媒の添加の直前の混合液の温度は、−２０〜３０℃が好ましく、−１５〜２０℃がより好ましく、−５〜１０℃がさらに好ましい。
【００４７】
アルコキシ化工程の第一の態様を採用した本発明の製造方法によれば、以下（１）〜（４）の効果を得ることができる。
（１）アルコキシ化工程において、アルコールと酸触媒とを時間差を設けて別々に添加することにより、上述した酸触媒のアルコール溶液を調製する槽を新たに設ける必要がなく、そのための設備投資も不要になる。
（２）配管内でアルコールと酸触媒とを混合して酸触媒のアルコール溶液を調製する必要もないので、アルコールと酸触媒との混合部での発熱や配管の腐食を防止できる。
【００４８】
（３）本発明の製造方法によれば、Ｎ−（α−ヒドロキシエチル）ホルムアミドとアルコールとの混合開始後、混合開始から３時間以内に酸触媒を添加するので、アルコキシ化工程の反応収率が高まる。
係る理由は以下のように考えられる。
上述したように、Ｎ−（α−ヒドロキシエチル）ホルムアミドはアルコール中で不安定であり、ホルムアミドとアセトアルデヒドとに分解してしまう。アルコールの添加後、３時間以内に酸触媒を添加することで、実質的にＮ−（α−ヒドロキシエチル）ホルムアミドの分解を抑制しながらアルコキシ化工程が行われる。その結果、アルコキシ化工程の反応収率が高まると考えられる。
【００４９】
（４）Ｎ−（α−ヒドロキシエチル）ホルムアミドにアルコールを添加した後に酸触媒を添加するため、混合液の急激な温度上昇も抑制できる。
【００５０】
係る理由は以下のように考えられる。
Ｎ−（α−ヒドロキシエチル）ホルムアミドにアルコールと酸触媒とを同時に添加した場合、混合液の温度が特に局所的に急激に上昇する。一方、アルコールを添加した後に酸触媒を添加した場合、多量のアルコールによってＮ−（α−ヒドロキシエチル）ホルムアミドが希釈される。このような希薄状態かつ多量のアルコール中に酸触媒を添加するので、混合液の温度上昇が抑制されると考えられる。
しかも、Ｎ−（α−ヒドロキシエチル）ホルムアミドがアルコールに溶解する際の吸熱反応により、酸触媒を添加する際の発熱が相殺されるため、混合液の温度上昇がさらに抑制されると考えられる。
【００５１】
このように、アルコキシ化工程の第一の態様を採用した本発明の製造方法によれば、混合液の温度上昇を抑制し、かつ配管腐食を防止しつつ、しかも酸触媒のアルコール溶液を調製する槽などの追加の設備投資をすることなく、Ｎ−（α−アルコキシエチル）ホルムアミドを高収率で製造できる。
【００５２】
本発明の製造方法においては、アルコキシ化工程において、二酸化炭素の脱気を行うことができる。
以下、本発明のＮ−（α−アルコキシエチル）ホルムアミドの製造方法のアルコキシ化工程において、反応液中の二酸化炭素の脱気を行うことを含む態様を、アルコキシ化工程の第二の態様と言う。
【００５３】
本発明のＮ−（α−アルコキシエチル）ホルムアミドの製造方法のアルコキシ化工程においては、上述のアルコキシ化工程の第一の態様と共にアルコキシ化工程の第二の態様を採用してもよいし、アルコキシ化工程の第一の態様を採用せずにアルコキシ化工程の第二の態様を採用してもよい。
なお、本明細書において、アルコキシ化工程の第一の態様を採用すると共に、アルコキシ化工程の第二の態様を採用する態様は、アルコキシ化工程の第二の態様とする。
【００５４】
アルコキシ化工程の第二の態様において、二酸化炭素の脱気以外は上述のアルコキシ化工程の第一の態様に対応する態様を採用することができる。
本発明のＮ−（α−アルコキシエチル）ホルムアミドの製造方法のアルコキシ化工程において、アルコキシ化工程の第二の態様を採用することにより、炭酸塩の濃度が低減されたＮ−（α−アルコキシエチル）ホルムアミドを製造できる。
【００５５】
本発明のＮ−（α−アルコキシエチル）ホルムアミドの製造方法のアルコキシ化工程において、アルコキシ化工程の第一の態様を採用せず、アルコキシ化工程において二酸化炭素の脱気を行う場合には、アルコキシ化工程における酸触媒の添加方法について特に制限はないが、例えば、Ｎ−（α−ヒドロキシエチル）ホルムアミドとアルコールとの混合液に酸触媒を添加すればよい。また、酸触媒をアルコールにあらかじめ溶解させて酸触媒のアルコール溶液を調製しておき、調製した酸触媒のアルコール溶液をＮ−（α−ヒドロキシエチル）ホルムアミドに添加してもよい。
【００５６】
アルコキシ化工程において、Ｎ−（α−ヒドロキシエチル）ホルムアミドとして、ヒドロキシ化工程で得られた混合物を用いる場合など、アルコキシ化工程において用いられるＮ−（α−ヒドロキシエチル）ホルムアミドに炭酸塩が含まれる場合がある。炭酸塩は、炭酸より強酸性の条件下で炭酸イオンや二酸化炭素となる。従って、アルコキシ化工程では炭酸より強酸性を示す酸触媒を使用することから、アルコキシ化工程での混合液のｐＨは酸性となり、炭酸塩を由来とする炭酸イオンや二酸化炭素が発生する。
アルコキシ化工程の終了後には、Ｎ−（α−アルコキシエチル）ホルムアミドの安定性を保つため塩基による中和操作を行う。この中和操作において二酸化炭素が残存していると、炭酸イオンは炭酸塩を再形成し、Ｎ−（α−アルコキシエチル）ホルムアミド中に含まれることとなる。
この炭酸塩が、Ｎ−（α−アルコキシエチル）ホルムアミドを蒸留精製する際の塔底液粘度の上昇の原因となると考えられる。従って、蒸留精製する際の塔底液粘度の上昇を抑制するためには、アルコキシ化工程において反応系中の二酸化炭素を除去することで、上記炭酸塩の再形成を抑制することが好ましい。
【００５７】
アルコキシ化工程の第二の態様では、アルコキシ化工程において反応液中の二酸化炭素を脱気し、二酸化炭素を強制的に反応系外に除去する。
本態様において、前記反応液は、少なくともＮ−（α−ヒドロキシエチル）ホルムアミドを含んでいればよい。脱気の対象である二酸化炭素はＮ−（α−ヒドロキシエチル）ホルムアミドに随伴する炭酸塩を由来とする場合があるためである。反応液は、反応基質であるＮ−（α−ヒドロキシエチル）ホルムアミドやアルコールだけでなく、反応生成物、触媒成分、及び原料由来の不純物、等のＮ−（α−ヒドロキシエチル）ホルムアミドとアルコール以外の成分を含んでもよい。
また、反応液から二酸化炭素を脱気する際に二酸化炭素以外の成分が脱気されても良い。
アルコキシ化工程において二酸化炭素の脱気を行うことで、炭酸塩の再形成が抑制される。その結果、炭酸塩の濃度が低減されたＮ−（α−アルコキシエチル）ホルムアミドが得られ、アルコキシ化工程の第二の態様を採用して得られるＮ−（α−アルコキシエチル）ホルムアミドを蒸留精製しても、塔底液粘度の上昇が起こりにくくなる。
【００５８】
アルコキシ化工程により得られた反応混合物を、塩基を用いて中和し、中和された反応混合物を固液分離することにより得られるＮ−（α−アルコキシエチル）ホルムアミドを含む溶液中の炭酸イオン濃度は、５００ｐｐｍ以下であることが好ましく、４００ｐｐｍ以下がより好ましい。
Ｎ−（α−アルコキシエチル）ホルムアミドを含む溶液中の炭酸イオン濃度は、イオンクロマトグラフィーや滴定のような、常用される炭酸イオン濃度の測定方法によって得られる炭酸イオン濃度で表される。
【００５９】
アルコキシ化工程により得られた反応混合物の中和に用いられる塩基としては、強塩基が好ましく、具体的には、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化リチウム、水酸化カルシウムが挙げられ、中でも水酸化ナトリウムが好ましい。
中和に用いられる塩基は１種を単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。
【００６０】
アルコキシ化工程により得られた反応混合物の中和は、アルコキシ化工程により得られた反応混合物の水素イオン濃度（ｐＨ）が５〜９になるまで塩基を添加することにより行うことができる。
【００６１】
中和された反応混合物の固液分離には、通常用いられる固液分離手段を用いうるが、例えば、金属フィルター式加圧濾過器、遠心分離機等が挙げられる。
【００６２】
アルコキシ化工程の第二態様における二酸化炭素の脱気の方法としては、反応液中の二酸化炭素が脱気され、反応系外に除去できる方法であれば特に制限されないが、前記反応液への不活性ガスの吹き込みにより行われることが好ましい。
【００６３】
不活性ガスとしては、窒素、アルゴン、ヘリウム、ネオン、クリプトン、キセノン、ラドンなどが挙げられる。
【００６４】
不活性ガスの吹き込みにおける不活性ガスの線速度は、反応槽の形式及び撹拌強度にもよるが、一般的に０．１〜２０ｍ／ｈｒが好ましく、０．５〜１０ｍ／ｈｒがより好ましく、１〜５ｍ／ｈｒがさらに好ましく、２〜４ｍ／ｈｒが特に好ましい。また別の態様としては、１〜２０ｍ／ｈｒが好ましく、２〜２０ｍ／ｈｒがさらに好ましく、さらに別の態様としては、１〜１０ｍ／ｈｒが好ましく、２〜１０ｍ／ｈｒがさらに好ましい。
不活性ガスの吹き込みにおける不活性ガスの線速度が前記下限値以上であれば、二酸化炭素を十分に除去でき、炭酸塩の濃度が十分に低減されたＮ−（α−アルコキシエチル）ホルムアミドが得られる。不活性ガスの吹き込みにおける不活性ガスの線速度は高くなるほど、二酸化炭素が除去されやすくなるが、不活性ガスの吹き込みにおける不活性ガスの線速度が前記上限値を超えても、その除去効果はほとんど変化しない。二酸化炭素の除去効果と、製造コストのバランスから、不活性ガスの吹き込みにおける不活性ガスの線速度は前記上限値以下が好ましい。
【００６５】
アルコキシ化工程の第二態様における二酸化炭素の脱気は、前記反応液が酸性条件の下で行うことが好ましい。酸性条件としてはｐＨ１〜５が好ましく、ｐＨ１〜３がより好ましい。
【００６６】
アルコキシ化工程の第二態様における二酸化炭素の脱気は、Ｎ−（α−ヒドロキシエチル）ホルムアミドにアルコール及び酸触媒を添加してから行ってもよいし、Ｎ−（α−ヒドロキシエチル）ホルムアミドにアルコールを添加する前から行ってもよい。
但し、上述したように、炭酸イオンや二酸化炭素は酸性条件下で発生することから、二酸化炭素の脱気は酸性条件の下で行う必要がある。そのため、二酸化炭素の脱気は、Ｎ−（α−ヒドロキシエチル）ホルムアミドに酸触媒の添加開始後、好ましくは酸触媒の添加完了後、アルコキシ化工程後の中和完了前、好ましくは中和開始前に行う。
また、Ｎ−（α−ヒドロキシエチル）ホルムアミドは、通常、固体状で得られることから、二酸化炭素の脱気の効率及びＮ−（α−ヒドロキシエチル）ホルムアミドの安定性を考慮すると、Ｎ−（α−ヒドロキシエチル）ホルムアミドをアルコールに溶解させた状態で二酸化炭素の脱気を行うことが好ましい。即ち、Ｎ−（α−ヒドロキシエチル）ホルムアミドにアルコール及び酸触媒を添加してから、アルコキシ化工程後の中和までの間に二酸化炭素の脱気を行うことが好ましい。
【００６７】
アルコキシ化工程の第二態様における二酸化炭素の脱気における温度は特に制限されないが、−２０〜３０℃が好ましく、−１０〜２５℃がより好ましく、０〜２０℃がさらに好ましい。また、別の態様として、−１０〜６０℃が好ましく、０〜４０℃がより好ましく、５〜３０℃がさらに好ましい。
アルコキシ化工程の第二態様における二酸化炭素の脱気における時間は、不活性ガスの線速度にもよるが、二酸化炭素が十分に除去されれば特に制限されず、かつ１〜６００分が好ましく、５〜３００分がより好ましい。
【００６８】
アルコキシ化工程の第二態様を採用した本発明の製造方法によれば、アルコキシ化工程において二酸化炭素の脱気を行うので、ヒドロキシ化工程に用いた炭酸塩のＮ−（α−アルコキシエチル）ホルムアミドへの残留が抑制され、炭酸塩の濃度が低減されたＮ−（α−アルコキシエチル）ホルムアミドが得られる。
このため、得られるＮ−（α−アルコキシエチル）ホルムアミドを蒸留精製しても、塔底液粘度の上昇が起こりにくい。
【００６９】
係る理由は以下のように考えられる。
上述したように、塔底液粘度の上昇は、ヒドロキシ化工程で使用する炭酸塩が、Ｎ−（α−アルコキシエチル）ホルムアミドに残留してしまうことが原因であると考えられる。残留した炭酸塩は、炭酸より強酸性の条件下で炭酸イオンと二酸化炭素を発生する。二酸化炭素が十分に除去されない場合には、アルコキシ化工程の終了後の中和時に炭酸イオンが炭酸塩を再形成し、これらの炭酸塩は濾過などにより容易に分離できないため、炭酸塩としてＮ−（α−アルコキシエチル）ホルムアミド中に含まれることとなる。
【００７０】
一方、残留した炭酸塩の分解物は、酸性下においてガス状の二酸化炭素として除去できる。従って、アルコキシ化工程において二酸化炭素の脱気を行えば、残留した炭酸塩の分解物をガス状の二酸化炭素として反応系外に除去でき、Ｎ−（α−アルコキシエチル）ホルムアミドから二酸化炭素を十分に除去できるため、炭酸塩の再形成が抑制される。
【００７１】
このように、アルコキシ化工程の第二の態様を採用した本発明の製造方法によれば、炭酸塩の濃度が十分に低減されたＮ−（α−アルコキシエチル）ホルムアミドが製造でき、そのため、得られるＮ−（α−アルコキシエチル）ホルムアミドを蒸留精製しても塔底液粘度の上昇が起こりにくいと考えられる。
【実施例】
【００７２】
以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
なお、特段の断りがない限り、「％」は、「質量％」を表す。【００７３】
実施例Ａ１
図１に示す製造装置を用いて、以下のようにしてＮ−（α−ヒドロキシエチル）ホルムアミドを製造し、引き続きＮ−（α−アルコキシエチル）ホルムアミドである、Ｎ−（α−メトキシエチル）ホルムアミドを製造した。【００７４】
図１に示す製造装置１は、塩基性触媒である炭酸塩のホルムアミド溶液を貯留する触媒溶解槽２０と、触媒溶解槽２０の下流に設けられた、ホルムアミドとアセトアルデヒドとを混合し、Ｎ−（α−ヒドロキシエチル）ホルムアミドを製造するヒドロキシ化反応槽４０と、ヒドロキシ化反応槽４０の下流に設けられた、ヒドロキシ化反応槽４０で製造されたＮ−（α−ヒドロキシエチル）ホルムアミドとアルコールとを混合し、Ｎ−（α−アルコキシエチル）ホルムアミドを製造するアルコキシ化反応槽５０と、アルコキシ化反応槽５０の下流に設けられた濾過器６０とを具備して構成されている。【００７５】
触媒溶解槽２０とヒドロキシ化反応槽４０とは、第一の供給配管２１によって接続されている。
ヒドロキシ化反応槽４０とアルコキシ化反応槽５０とは、第二の供給配管４１によって接続されている。
アルコキシ化反応槽５０と濾過器６０とは、第三の供給配管５１によって接続されている。【００７６】
＜Ｎ−（α−ヒドロキシエチル）ホルムアミドの製造＞
触媒溶解槽２０に、炭酸塩として炭酸水素カリウム１．６９ｋｇとホルムアミド９５．２ｋｇを加え、炭酸水素カリウムのホルムアミド溶液を調整した。
別途、撹拌機４２及び温度調節器（図示略）を備えたガラスライニング製のヒドロキシ化反応槽４０に工業用トルエン３８４ｋｇを仕込み、窒素ガスで脱気した後、アセトアルデヒド１０７ｋｇを加え、アセトアルデヒドのトルエン溶液とし、２０℃に温度を調整した。
次いで、前記ヒドロキシ化反応槽４０内のアセトアルデヒドのトルエン溶液に、触媒溶解槽２０内の炭酸水素カリウムのホルムアミド溶液の２０％量を１５分かけて加えた。その後、炭酸水素カリウムのホルムアミド溶液の残量を３時間かけてさらに添加し、１時間撹拌し、固体が析出したスラリー状混合物を得た。【００７７】
得られたスラリー状混合物を、撹拌機５２及び温度調節器（図示略）を備えたガラスライニング製のアルコキシ化反応槽５０に移し、濾過して溶媒のトルエンを分離した。【００７８】
濾別された固体成分混合物の一部を採取し、液体クロマトグラフィーにより下記条件にて分析したところ、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％、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％を含んでおり、ホルムアミドからＮ−（α−ヒドロキシエチル）ホルムアミドまでの反応収率は９７．０％であった。【００７９】
（液体クロマトグラフィー分析条件）
・カラム：ＭＣＩ−ＧＥＬ−ＯＤＳ  １ＨＵ（４．６ｍｍφ×２５０ｍｍ）。
・流量：１ｍＬ／ｍｉｎ。
・溶離液：０．０１Ｍ−ＮａＨ２ＰＯ３・２Ｈ２Ｏ。
・サンプル注入量：溶離液で１０００倍希釈したサンプル２０μＬ。【００８０】
＜Ｎ−（α−メトキシエチル）ホルムアミドの製造＞
アルコキシ化反応槽５０内のＮ−（α−ヒドロキシエチル）ホルムアミドを含む固体成分混合物と、アルコールとしてのメタノール２０３．１ｋｇとを混合した。【００８１】
次いで、混合液を５℃に保持し、酸触媒として９８％硫酸２．０５ｋｇを混合液に添加した。添加開始から６０分以内に添加を完了した。なお、酸触媒を添加する直前の混合液の温度を、表中、「温度Ｙ」と略す。
固体成分混合物にメタノールを添加してから硫酸の添加を開始するまでの時間（表中、「時間Ｚ」と略す。）は、１時間であった。【００８２】
その後、硫酸を添加した混合液を１５℃まで昇温し、１時間撹拌した。【００８３】
次いで、アルコキシ化工程終了後の反応混合物に、ｐＨ７になるまで２５％水酸化ナトリウム水溶液を添加し、酸触媒を中和した。
その後、炭酸水素カリウムと硫酸との反応物である硫酸カリウム（無機塩類）を濾過器６０としてＳＵＳ３０４製の金属フィルター式加圧濾過器（富士フィルター工業株式会社製、型式ＡＡＦ−５７３４）を用いて固液分離した。固液分離における分離性は良好であり、３０分で分離が完了した。【００８４】
固液分離により得られたＮ−（α−アルコキシエチル）ホルムアミドを含む溶液について、液体クロマトグラフィーにより上記条件にて分析したところ、Ｎ−（α−メトキシエチル）ホルムアミド（表中、「ＭＥＦ」と略す。）が４４．７％、ホルムアミド（表中、「ＦＡＭ」と略す。）が０．１７％、Ｎ−（α−ヒドロキシエチル）ホルムアミド（表中、「ＨＥＦ」と略す。）が１．０４％含まれていた。この時のホルムアミドの転化率（表中、「ＦＡＭ転化率」と略す。）は９９．２％、ホルムアミドからＮ−（α−メトキシエチル）ホルムアミドへの選択率（表中、「ＭＥＦ選択率」と略す。）は９７．４％であった。以上から、ホルムアミドからＮ−（α−メトキシエチル）ホルムアミドまでのトータル反応収率（表中、「トータル反応収率」と略す。）は９６．６％であった。
これらの結果を表１に示す。【００８５】
実施例Ａ２
実施例Ａ１と同様にしてＮ−（α−ヒドロキシエチル）ホルムアミドを製造した。
Ｎ−（α−メトキシエチル）ホルムアミドの製造において、硫酸を添加するまでの混合液の温度を３０℃に変更した以外は、実施例Ａ１と同様にしてＮ−（α−メトキシエチル）ホルムアミドを製造した。
結果を表１に示す。【００８６】
実施例Ａ３
実施例Ａ１と同様にしてＮ−（α−ヒドロキシエチル）ホルムアミドを製造した。
Ｎ−（α−メトキシエチル）ホルムアミドの製造において、硫酸を添加するまでの混合液の温度を３０℃に変更し、かつ固体成分混合物にメタノールを添加してから硫酸の添加を開始するまでの時間を３時間に変更した以外は、実施例Ａ１と同様にしてＮ−（α−メトキシエチル）ホルムアミドを製造した。
結果を表１に示す。【００８７】
比較例Ａ１
実施例Ａ１と同様にしてＮ−（α−ヒドロキシエチル）ホルムアミドを製造した。
Ｎ−（α−メトキシエチル）ホルムアミドの製造において、硫酸を添加するまでの混合液の温度を３０℃に変更し、かつ固体成分混合物にメタノールを添加してから硫酸の添加を開始するまでの時間を６時間に変更した以外は、実施例Ａ１と同様にしてＮ−（α−メトキシエチル）ホルムアミドを製造した。
結果を表１に示す。【００８８】
比較例Ａ２
実施例Ａ１と同様にしてＮ−（α−ヒドロキシエチル）ホルムアミドを製造した。
Ｎ−（α−メトキシエチル）ホルムアミドの製造において、硫酸を添加するまでの混合液の温度を２５℃に変更し、かつ固体成分混合物にメタノールを添加してから硫酸の添加を開始するまでの時間を２１時間に変更した以外は、実施例Ａ１と同様にしてＮ−（α−メトキシエチル）ホルムアミドを製造した。
結果を表１に示す。【００８９】
比較例Ａ３
実施例Ａ１と同様にしてＮ−（α−ヒドロキシエチル）ホルムアミドを製造した。
Ｎ−（α−メトキシエチル）ホルムアミドの製造において、硫酸を添加するまでの混合液の温度を３０℃に変更し、かつ固体成分混合物にメタノールを添加してから硫酸の添加を開始するまでの時間を２１時間に変更した以外は、実施例Ａ１と同様にしてＮ−（α−メトキシエチル）ホルムアミドを製造した。
結果を表１に示す。【００９０】
【表１】
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【００９１】
表１の結果から明らかなように、Ｎ−（α−ヒドロキシエチル）ホルムアミドにアルコールを添加した後、３時間以内にＮ−（α−ヒドロキシエチル）ホルムアミドとアルコールとを含む混合液に酸触媒を添加した各実施例では、高いトータル反応収率でＮ−（α−メトキシエチル）ホルムアミドを製造できた。特に、酸触媒を添加するまでの前記混合液の温度を５℃に保持した実施例１の場合、トータル反応収率がより高かった。【００９２】
一方、Ｎ−（α−ヒドロキシエチル）ホルムアミドにアルコールを添加した後、Ｎ−（α−ヒドロキシエチル）ホルムアミドとアルコールとを含む混合液に酸触媒を添加するまでの時間が３時間より長かった各比較例では、トータル反応収率が各実施例に比べて劣っていた。【００９３】
実施例Ｂ１
＜Ｎ−（α−ヒドロキシエチル）ホルムアミドの製造＞
実施例Ａ１と同様にしてＮ−（α−ヒドロキシエチル）ホルムアミドを製造した。【００９４】
＜Ｎ−（α−メトキシエチル）ホルムアミドの製造＞
アルコキシ化反応槽５０内のＮ−（α−ヒドロキシエチル）ホルムアミドを含む固体成分混合物と、アルコールとしてのメタノール２０３．１ｋｇとを混合し、酸触媒として９８％硫酸２．０５ｋｇを添加した。固体成分混合物にメタノールを添加してから硫酸の添加を開始するまでの時間は、１時間であった。【００９５】
次いで、アルコキシ化反応槽５０の下部より、不活性ガスとしての窒素を供給し（不活性ガスの吹き込み、線速度：３．９ｍ／ｈｒ、ｐＨ：１．８、１５℃、１１０分間）、二酸化炭素の脱気を行った後、窒素の供給を止め、さらに１５℃で１時間撹拌した。なお、窒素の供給における窒素の線速度は、アルコキシ化反応槽５０の内断面積２．８２ｍ２と窒素のフロート式流量計で測定した単位時間当たりの窒素供給量１１ｍ３／ｈｒから算出した。【００９６】
次いで、アルコキシ化工程終了後の反応混合物に、ｐＨ７になるまで２５％水酸化ナトリウム水溶液を添加し、酸触媒を中和した。
その後、炭酸水素カリウムと硫酸との反応物である硫酸カリウム（無機塩類）を濾過器６０としてＳＵＳ３０４製の金属フィルター式加圧濾過器（富士フィルター工業株式会社製、型式ＡＡＦ−５７３４）を用いて固液分離した。固液分離における分離性は良好であり、３０分で分離が完了した。
なお、固液分離に要した時間を、表中、「固液分離時間」と略す。
結果を表２に示す。【００９７】
固液分離により得られたＮ−（α−アルコキシエチル）ホルムアミドを含む溶液について、液体クロマトグラフィーにより上記条件にて分析したところ、Ｎ−（α−メトキシエチル）ホルムアミドが４５．５％、ホルムアミドが０．３０％、Ｎ−（α−ヒドロキシエチル）ホルムアミドが０．８０％含まれていた。この時のホルムアミドの転化率は９８．５％、ホルムアミドからＮ−（α−メトキシエチル）ホルムアミドへの選択率は９８．０％であった。以上から、ホルムアミドからＮ−（α−メトキシエチル）ホルムアミドまでのトータル反応収率は９６．６％であった。
結果を表２に示す。【００９８】
また、固液分離により得られたＮ−（α−アルコキシエチル）ホルムアミドを含む溶液について滴定法による炭酸塩の分析を行ったが、炭酸イオンは検出されなかった。
なお、得られたＮ−（α−メトキシエチル）ホルムアミドに含まれる炭酸塩濃度を、表中、「ＭＥＦ中炭酸イオン濃度」と略す。
結果を表２に示す。【００９９】
実施例Ｂ２
実施例Ａ１と同様にしてＮ−（α−ヒドロキシエチル）ホルムアミドを製造した。
Ｎ−（α−メトキシエチル）ホルムアミドの製造において、窒素の供給における線速度を２．１ｍ／ｈｒとした以外は、実施例Ｂ１と同様にしてＮ−（α−メトキシエチル）ホルムアミドを製造した。なお、窒素の供給における線速度は、アルコキシ化反応槽５０の内断面積２．８２ｍ２と窒素のフロート式流量計で測定した単位時間当たりの窒素供給量６ｍ３／ｈｒから算出した。
固液分離における分離性は良好であり、３０分で分離が完了した。また、固液分離により得られたＮ−（α−アルコキシエチル）ホルムアミドを含む溶液について滴定法による炭酸塩の分析を行ったが、炭酸イオンは検出されなかった。
結果を表２に示す。【０１００】
実施例Ｂ３
実施例Ａ１と同様にしてＮ−（α−ヒドロキシエチル）ホルムアミドを製造した。
Ｎ−（α−メトキシエチル）ホルムアミドの製造において、窒素の供給における線速度を１．１ｍ／ｈｒとした以外は、実施例Ｂ１と同様にしてＮ−（α−メトキシエチル）ホルムアミドを製造した。なお、窒素の供給における線速度は、アルコキシ化反応槽５０の内断面積２．８２ｍ２と窒素のフロート式流量計で測定した単位時間当たりの窒素供給量３ｍ３／ｈｒから算出した。
固液分離における分離性は良好であり、６０分で分離が完了した。また、固液分離により得られたＮ−（α−アルコキシエチル）ホルムアミドを含む溶液について滴定法による炭酸塩の分析を行ったところ、２８０ｐｐｍの炭酸イオンが検出された。
結果を表２に示す。【０１０１】
比較例Ｂ１
実施例Ａ１と同様にしてＮ−（α−ヒドロキシエチル）ホルムアミドを製造した。
Ｎ−（α−メトキシエチル）ホルムアミドの製造において、窒素の供給を行わなかった、即ち、二酸化炭素の脱気を行わなかった以外は、実施例Ｂ１と同様にしてＮ−（α−メトキシエチル）ホルムアミドを製造した。
固液分離における分離性は非常に悪く、分離の完了までに３００分を要した。また、固液分離により得られたＮ−（α−アルコキシエチル）ホルムアミドを含む溶液について滴定法による炭酸塩の分析を行ったところ、６２０ｐｐｍの炭酸イオンが検出された。
結果を表２に示す。【０１０２】
【表２】
2018030533.tif 000003
【０１０３】
表２の結果から明らかなように、二酸化炭素の脱気を行った各実施例では、得られた固液分離により得られたＮ−（α−アルコキシエチル）ホルムアミドを含む溶液における炭酸イオンの濃度は５００ｐｐｍ以下であった。【０１０４】
一方、二酸化炭素の脱気を行わなかった比較例Ｂ１では、酸触媒の中和後の固液分離における分離性が悪く、実施例Ｂ１では３０分で分離が完了したところ、比較例Ｂ１では分離の完了までに３００分もの長時間を要した。
また、二酸化炭素の脱気を行わなかった比較例Ｂ１では、固液分離により得られたＮ−（α−アルコキシエチル）ホルムアミドを含む溶液における炭酸イオンの濃度は６２０ｐｐｍであり、各実施例に比べて炭酸塩を高濃度に含んでいた。そのため、比較例Ｂ１で固液分離により得られたＮ−（α−アルコキシエチル）ホルムアミドを含む溶液を蒸留精製した場合には、塔底液粘度の上昇が懸念される。
【産業上の利用可能性】
【０１０５】
本発明のＮ−（α−アルコキシエチル）ホルムアミドの製造方法によれば、混合液の温度上昇を抑制し、かつ配管腐食を防止しつつ、しかも追加の設備投資をすることなく、高収率でＮ−（α−アルコキシエチル）ホルムアミドを製造できる。【０１０６】
また、本発明のＮ−（α−アルコキシエチル）ホルムアミドの製造方法のいくつかの態様によれば、炭酸塩の濃度が低減されたＮ−（α−アルコキシエチル）ホルムアミドを製造できる。
【符号の説明】
【０１０７】
１  製造装置
２０  触媒溶解槽
２１  第一の供給配管
４０  ヒドロキシ化反応槽
４１  第二の供給配管
４２  撹拌機
５０  アルコキシ化反応槽
５１  第三の供給配管
５２  撹拌機
６０  濾過器
【図１】
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【国際調査報告】
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