Caprolactam

Caprolactam
Structuurformule en molecuulmodel
Structuurformule van caprolactam
Structuurformule van caprolactam
Algemeen
Molecuul­formule C6H11NO
IUPAC-naam azepaan-2-on
Andere namen ε-caprolactam, 1-aza-2-cycloheptanon, 2-azacycloheptanon, capron PK4, cyclohexanon iso-oxime, extrom 6N, hexahydro-2-azepinon, hexahydro-2H-azepin-2-on (9CI), hexanolactam, NCI-C50646, stilon
Molmassa 113,16 g/mol
SMILES
C1CC(NCCC1)=O
CAS-nummer 105-60-2
EG-nummer 203-313-2
Wikidata Q409397
Waarschuwingen en veiligheids­maatregelen
Schadelijk
Waarschuwing
H-zinnen H302 - H315 - H319 - H332 - H335
EUH-zinnen geen
P-zinnen P261 - P305+P351+P338
Hygroscopisch? ja
Opslag Stevig gesloten houden
LD50 (ratten) (oraal) 1210 mg/kg
(huid) > 2000 mg/kg
Fysische eigenschappen
Aggregatie­toestand vast
Kleur kleurloos
Dichtheid 1,01 g/cm³
Smeltpunt 68 °C
Kookpunt 270 °C
Vlampunt 125 °C
Oplosbaarheid in water 4560 g/L
Goed oplosbaar in water
Tenzij anders vermeld zijn standaardomstandigheden gebruikt (298,15 K of 25 °C, 1 bar).
Portaal  Portaalicoon   Scheikunde

Caprolactam is een organische verbinding met als brutoformule C6H11NO. De stof komt voor als een witte hygroscopische vaste stof, die zeer goed oplosbaar is in water. Het is de bekendste vertegenwoordiger van de lactamen en wordt onder meer gebruikt voor de productie van nylon 6.

Synthese

De uitgangsstoffen van de productie van caprolactam zijn cyclohexanon (1), dat bereid wordt door fenol te hydrogeneren met waterstofgas, en hydroxylamine, dat bereid wordt uit ammoniumnitriet en zwaveldioxide. De reactie tussen beide stoffen leidt tot vorming van cyclohexanonoxime (2) via een nucleofiele additie. Als nevenproduct ontstaat hierbij ammoniumsulfaat. Vervolgens wordt het cyclohexanonoxime omgelegd tot caprolactam (3). Oleum (100% zwavelzuur met daarin nog eens 28% zwaveltrioxide) is hierbij de katalysator die de omlegging van de cyclische verbinding mogelijk maakt. Deze reactie wordt de Beckmann-omlegging genoemd.

Synthese van caprolactam
Synthese van caprolactam

De belangrijkste producenten van caprolactam zijn Fibrant, Lanxess, BASF en AlliedSignal.

Toepassingen

Door toepassing van een ringopeningspolymerisatie wordt caprolactam vlot gepolymeriseerd tot nylon 6 (een polyamide dat vooral bekend staat onder de merknaam Perlon[1]). Hieruit worden bijvoorbeeld eenvoudige textielvezels en films gemaakt, maar ook hoogwaardige en resistente garens voor technische toepassingen. Kleinere hoeveelheden caprolacatam worden ook gebruikt voor chemische synthese. Het aminozuur lysine kan bijvoorbeeld via het aminocaprolactam-tussenproduct uit caprolactam worden geproduceerd. In eerste instantie wordt de ring geopend door hydrolyse, waardoor het corresponderende ω-carbonzuuramine gevormd wordt. Vervolgens kan deze lineaire verbinding de polymerisatie van het caprolactam induceren:

Polymerisatie van caprolactam
Polymerisatie van caprolactam