Caprolactam wurde erstmals Ende des 19. Jahrhunderts beschrieben, als es durch die Zyklisierung von ε-Aminocapronsäure, dem Produkt der Hydrolyse von Caprolactam, hergestellt wurde. Die weltweite Nachfrage nach Caprolactam wurde für das Jahr 2015 auf fünf Millionen Tonnen pro Jahr geschätzt. 90 % der Caprolactam-Produktion wird für die Herstellung von Filamenten und Fasern verwendet, 10 % für Kunststoffe, und eine geringe Menge wird als chemisches Zwischenprodukt eingesetzt. Aufgrund seiner wirtschaftlichen Bedeutung wurden viele Verfahren zur Herstellung von Caprolactam entwickelt. Man schätzt, dass 90 % des gesamten Caprolactams aus Cyclohexanon (1) synthetisiert werden, das zunächst in sein Oxim (2) umgewandelt wird. Die Behandlung dieses Oxims mit Säure löst die Beckmann-Umlagerung aus, die zu Caprolactam (3) führt:
Das unmittelbare Produkt der säureinduzierten Umlagerung ist das Bisulfatsalz von Caprolactam. Dieses Salz wird mit Ammoniak neutralisiert, um das freie Lactam freizusetzen und Ammoniumsulfat zu erzeugen. Bei der Optimierung der industriellen Verfahren wird darauf geachtet, die Produktion von Ammoniumsalzen zu minimieren.
Der andere wichtige industrielle Weg ist die Bildung des Oxims aus Cyclohexan unter Verwendung von Nitrosylchlorid, und diese Methode macht 10 % der Weltproduktion aus. Der Vorteil dieser Methode ist, dass Cyclohexan weniger teuer ist als Cyclohexanon.
Andere Wege zu Caprolactam sind die Depolymerisation von Nylon 6-Abfällen und die Reaktion von Caprolacton mit Ammoniak. Im Labormaßstab wurde über die Reaktion von Cyclohexanon mit Hydrozoesäure zu Caprolactam in der Schmidt-Reaktion berichtet.
