ε-カプロラクタム 化学特性,用途語,生産方法
外観
白色の結晶
性質
カプロラクタムは、白色の葉状結晶です。吸湿性・潮解性があります。水、エーテル、、、、ジメチルホルムアミドのような各種溶剤に可溶です。
加熱や燃焼によって分解し、窒素酸化物やアンモニアを生じます。強酸化剤と激しく反応し、加水分解によりε-アミノカプロン酸になります。融点は69℃、沸点は267℃であり、引火点は125°Cです。
溶解性
水, アルコール, エーテル, ベンゼンに可溶。水、エタノール及びアセトンに溶けやすい。
解説
カプロラクタムとは、ε-カプロラクタム (英: ε-カプロラクタム) の略称であり、ラクタムの一つです。
ラクタムとは環状アミドのことです。化学物質審査規制法 (化審法) でカプロラクタムは、優先評価化学物質に分類され、労働安全衛生法法、食品衛生法でも規制されています。そのほか、化学物質排出把握管理促進法 (化管法) で第1種指定化学物質、大気汚染防止法で有害大気汚染物質、海洋汚染防止法で有害液体物質Z類に分類されています。
用途
合成樹脂（6 - ナイロン）の原料、合成繊維の原料
用途
合成樹脂原料、合成繊維原料、ナイロン-6の原料
用途
合成繊維、樹脂原料(ナイロン6)。
構造
カプロラクタムの別称として、6-ヘキサンラクタム、6-ヘキサノラクタム、ε-アミノカプロン酸ラクタム、6-アミノカプロン酸ラクタム、6-アミノヘキサン酸ラクタム、シクロヘキサノンイソオキシム、2-オキソヘキサメチレンイミン、2-ケトヘキサメチレンイミンがあります。
カプロラクタムは、ε-アミノカプロン酸が閉環した構造を取っています。分子式はC6H11NO、分子量は113.16g/molで、密度は1.01g/cm3です。
合成法
図2. カプロラクタムの合成
カプロラクタムの種々の合成法が開発されています。一般的な製法は、ベンゼン、、のいずれかからを生成し、濃硫酸と加熱する方法です。シクロヘキサノンオキシムからカプロラクタムが生成する反応は、ベックマン転位と呼ばれています。
発煙硫酸を使用したベックマン転位では、反応に用いたをアンモニアで中和します。1トンのカプロラクタムに対して、副生されるの量はおよそ1.7トンです。
ベックマン転位によるカプロラクタムの合成:
発煙硫酸を使わないベックマン転位 (英: Beckmann rearrangement) として、ハイシリカMFIゼオライト触媒による気相ベックマン転位が開発されています。硫酸アンモニウムを副生しない触媒的な合成法です。ちなみにハイシリカゼオライトは、アルミナをほとんど含んでおらず、酸点を持っていません。その一方で、アルミナを多く含んだゼオライトは、あまり気相ベックマン転位には有効ではありません。
塩化シアヌル触媒を使用したベックマン転移も、発煙硫酸を用いない合成方法です。以前は有害な塩化ニトロシルを使用する必要があったため、生成したシクロヘキサノンオキシムが塩酸塩になり、効率が悪いとされていました。
塩化シアヌル触媒によるベックマン転移では、硫酸アンモニウムのような廃棄物がほぼ発生しません。シクロヘキサンからシクロヘキサノンオキシムを経由して、ベックマン転移によるカプロラクタムまで、ワンポットで合成できます。全収率は75%です。
説明
Caprolactam, CH2CH2CH2CH2CH2NHCO, is a solid material composed of white flakes. Caprolactam is soluble in water and has a specific gravity (in a 70% solution)of 1.05, which is heavier than water. It may also be encountered as a molten material. Caprolactam is toxic by inhalation, with a TLV of (vapor) 5 ppm in air and (dust) 1 mg/m3 of air. The primary uses are in the manufacture of synthetic fibers, plastics, film, coatings, and polyurethanes.
化学的特性
Caprolactum is a white crystalline combustible solid with an unpleasant odor. The Odor Threshold is
0.3 milligram per cubic meter.
物理的性質
Yellowish solid or white crystals or flakes; amine, spicy aroma. It is soluble in water, chlorinated solvents, petroleum hydrocarbons, cyclohexene, benzene, methanol, ethanol and ether.
使用
Monomer for manufacture of polycaprolactam
(Nylon 6) used in carpets, textiles,
clothing, and tires
製造方法
About 90% of the caprolactam is produced by the conventional cyclohexanone process. Cyclohexanone is obtained by catalytic oxidation of cyclohexane with air? or by hydrogenation of phenol and dehydrogenation of the cyclohexanol byproduct. The conversion of cyclohexanone to cyclohexanone oxime followed by Beckmann rearrangement gives caprolactam. About 10% of caprolactam is produced by photonitrosation of cyclohexane or by nitrosation of cyclohexanecarboxylic acid in the presence of sulfuric acid.
定義
ChEBI: A member of the class of caprolactams that is azepane substituted by an oxo group at position 2.
一般的な説明
Clear to milky white-colored solution with a mild, disagreeable odor. Contact may cause slight irritation to skin, eyes, and mucous membranes. May be mildly toxic by ingestion. The primary hazard is the threat to the environment. Immediate steps should be taken to limit its spread to the environment. As a liquid 2-Oxohexamethylenimine can easily penetrate the soil and contaminate groundwater and nearby streams. Used to make other chemicals.
空気と水の反応
Water soluble.
反応プロフィール
2-Oxohexamethylenimine is hygroscopic. 2-Oxohexamethylenimine can react with strong oxidizing agents and strong bases. 2-Oxohexamethylenimine can also react with chlorinated hydrocarbons and nitro compounds. A potentially explosive reaction occurs with acetic acid + dinitrogen trioxide.
危険性
Toxic by inhalation. Upper respiratory tract
irritant.
健康ハザード
Inhalation causes coughing or mild irritation. Contact with hot liquid will burn eyes and skin.
火災危険
Special Hazards of Combustion Products: Toxic oxides of nitrogen
使用用途
図1. カプロラクタムの開環重合
カプロラクタムを開環重合させて、繊維としたものがナイロン6です。そのため、合成樹脂・合成繊維の一つであるナイロン6の原料として、非常に大きな需要があります。
ナイロン6は、世界需要の約6割が繊維用途、約4割が樹脂用途です。繊維としての主な用途は、衣料、タイヤコード、カーペットがあります。樹脂用途としては、、フィルムがあります。
またカプロラクタムは、他のモノマーとの共重合によって共ポリアミド (アミドコポリマー) を合成する原料としても用いることが可能です。
安全性プロファイル
Moderately toxic by
ingestion, skin contact, intraperitoneal, and
subcutaneous routes. Human systemic
effects by inhalation: nose and throat
irritation, cough. Experimental reproductive
effects. A skin and eye irritant. Potentially
explosive reaction with acetic acid +
dinitrogen trioxide. When heated to
decomposition it emits toxic fumes of NOx
職業ばく露
Caprolactam is used in the manufacture of nylon, plastics, bristles, film, coatings, synthetic
leather, plasticizers, and paint vehicles; as a crossslinking
agent for curing polyurethanes; and in the synthesis of
lysine
発がん性
Caprolactam was not mutagenic in bacterial
assays or in in vivo rodent assays; it did
induce chromosomal aberrations and aneuploidy
in human lymphocytes in vitro.
輸送方法
UN2811 Toxic solids, organic, n.o.s., Hazard
Class: 6.1; Labels: 6.1-Poisonous materials, Technical
Name Required
純化方法
The lactam is distilled under reduced pressure, recrystallised from acetone or pet ether and redistilled. It can be pur
不和合性
Caprolactum decomposes on heating,
and on burning producing toxic fumes including nitrogen
oxides, ammonia. Reacts violently with strong oxidizers,
producing toxic fumes. Toxic decomposition above 400C
廃棄物の処理
Controlled incineration (oxides of nitrogen are removed from the effluent gas by scrubbers and/or thermal devices). Also, Caprolactam may be
recovered from Caprolactam still bottoms or nylon
waste
ε-カプロラクタム 上流と下流の製品情報
原材料
準備製品