FR2748745A1

FR2748745A1 - Procede de fabrication de chlorure de (trimethylammoniumethyl)methacrylate (tmac)

Info

Publication number: FR2748745A1
Application number: FR9706035A
Authority: FR
Inventors: Peter Joseph Arndt; Werner Ude; Klaus Gottman; Thomas Kehr
Original assignee: Roehm GmbH Darmstadt
Current assignee: Roehm GmbH Darmstadt
Priority date: 1996-05-17
Filing date: 1997-05-16
Publication date: 1997-11-21
Anticipated expiration: 2017-05-16
Also published as: GB2313120B; GB9709383D0; FR2748745B1; US5849946A; GB2313120A; JPH1045691A; DE19620036A1; DE19620036C2

Abstract

Procédé de fabrication de chlorure de (triméthylammoniuméthyl)méthacrylate (TMAC), caractérisé en ce qu'en partant d'une solution aqueuse de TMAC, les étapes de procédé sont effectuées: a) mise en circulation azéotrope avec un (méth)acrylate d'alkyle, et b) filtration de la suspension résultante.

Description

I

Description.

L'invention concerne un procédé amélioré de fa-

brication de chlorure de [2-triméthylammoniuméthyl)méthacry-

late] (TMAC) anhydre à partir d'une solution aqueuse.

s Etat de la technique.

Le TMAC a une importance comme monomère fonction-

nel pour des revêtements de médicaments polymères ou il est employé comme comonomère avec du méthacrylate de méthyle et

de l'acrylate d'éthyle (voir par exemple DE-1 617 751).

Il L'utilisation pour la polymérisation, s'effectue en solution

organique, de préférence dans le méthanol.

Le TMAC peut être obtenu par quaternisation de méthacrylate de 2diméthylaminoéthyle avec le chlorure de mé-

thyle en présence d'acétone (document JP-A-75 43 393 (voir15 Chemical Abstracts 86 73373j). Après addition d'eau et de to-

luène on sépare en premier lieu la phase toluénique. Les ré-

sidus de toluène sont éliminés sous vide. On obtient une

solution aqueuse de TMAC.

Le brevet US-4 239 876 décrit la production de

2n TMAC par quaternisation de méthacrylate de diméthylami-

noéthyle avec du chlorure de méthyle en présence d'acrylamide, en l'absence d'eau. Le procédé convient pour éviter les réactions secondaires d'hydrolyse qui surviennent au cours de la production en présence d'eau. Le produit de

fusion obtenu peut être utilisé pour l'obtention de polyméri-

sats mixtes d'acrylamide qui servent comme agent de flocula-

tion.

Le brevet US-4 517 380 décrit un procédé de puri-

fication de chlorure de méthacrylamidopropyltriméthylammonium ( et des composés apparentés, entre autres TMAC, au moyen d'une extraction par le dichlorométhane. Grâce à l'extraction on peut éliminer des impuretés à bas poids moléculaire qui sont

introduites par entraînement à partir du méthacrylate de di-

méthylaminoéthyle mis en oeuvre en vue de la quaternisation.

Le TMAC obtenu peut être utilisé pour la production d'agents

de floculation.

Le document DE-2 537 378 décrit la production de

TMAC pour l'utilisation comme monomère pour agent de flocula-

tion. Après quaternisation du méthacrylate de diméthylami-

noéthyle en solution aqueuse à 75 % avec du chlorure de mé-

thyle, on obtient le TMAC.

Dans une étape de lavage on ajoute du benzène et ensuite on décante. Les restes de benzène sont séparés sous vide. Le TMAC obtenu est transformé ultérieurement au moyen d'une polymérisation aux UV. Le procédé a l'inconvénient que

l'on utilise du benzène qui est hautement toxique.

Le document JP-A 77 57 050 (Chemical Abstracts 1) 90: 169291 décrit la stabilisation d'une solution aqueuse de TMAC par addition de benzophénones, comme par exemple la 2,2'-dihydroxy-4-méthoxybenzophénone. Le document JP-A-57 049 (voir Chemical Abstracts 90: 152828) décrit la stabilisation d'une solution aqueuse de TMAC avec des dérivés nitrosés

comme par exemple la Nitroso-N-méthylaniline à une concentra-

tion de 200 ppm. Le document JP-A-77 62193 (voir Chemical Abstracts 90: 151610) décrit la stabilisation d'une solution

aqueuse de TMAC avec des dérivés d'urée ou des dérivés thio.

Dans les modes des procédés cités, le TMAC stabilisé demeure 2( aussi après stockage pendant un mois, dépourvu de polymérisat

et peut être polymérisé ensuite par ajout de promoteurs.

Problème et solution.

Le problème de la formation de polymérisat au cours du stockage d'une solution aqueuse de TMAC est résolu

2i par l'addition d'agents stabilisants qui inhibent la polymé-

risation. Il persiste cependant le problème supplémentaire de rendre disponible un TMAC anhydre suffisamment pur, pour la

copolymérisation avec le méthacrylate de méthyle et l'acry-

late d'éthyle. En règle générale, le TMAC renferme aussi tou-

i jours du TMAC polymère comme impureté gênante ou sous produit

non désiré. Ce TMAC polymère se forme apparemment par autopo-

lymérisation après la réaction de quaternisation, pendant l'élimination du solvant, l'eau, et pendant le stockage de TMAC sous forme solide. Lors de la transformation ultérieure en agents de floculation cette impureté gène moins que lors de la production de revêtements de médicaments polymères, car

des exigences de qualité plus élevées sont demandées.

Jusqu'ici, on n'est pas parvenu à obtenir du TMAC

suffisamment dépourvu de polymérisat en partant d'une solu-

tion aqueuse. En permanence le TMAC anhydre renferme, en dé-

pit de l'addition d'agents stabilisants, aussi une faible quantité de polymère, qui précipite facilement lors de la

transformation ultérieure en vue de la production des polymè-

res de médicament mentionnés et conduit à des difficultés dans la production. Les précipitations peuvent être définies comme collantes et adhèrent d'une manière intensive sur les

I surfaces de tout type. Ainsi, on arrive toujours à un bou-

chage des appareils de filtration. Sur les parois du réser-

voir du récipient de réaction on arrive à la formation de précipités difficilement éliminables et à des troubles qui ne

sont pas acceptables, des polymérisats désirés.

On peut s'opposer à la tendance à la polymérisa-

tion de TMAC par l'ajout d'agents stabilisants qui inhibent la polymérisation. Un ajout de quantités très élevées d'agents stabilisants qui inhiberont la tendance non désirée

à la polymérisation pendant l'élimination de l'eau, est ce-

21) pendant non désiré car il peut exercer une influence défavo-

rable au cours de la polymérisation ultérieure.

Le problème de la présente invention est de ren-

dre disponible un procédé de production, en vue de la trans-

formation de TMAC dissout d'une manière aqueuse, provenant de la réaction de quaternisation en la substance dépourvue d'eau, dans lequel la formation de polymères de TMAC n'a pas lieu ou est fortement diminuée et n'est pas mis en oeuvre ou ne progresse autant que possible pendant le stockage du TMAC solide. Le problème est résolu par un procédé de fabrication 3() de chlorure de triméthylammoniumméthacrylate de méthyle (TMAC) caractérisé en ce qu'en partant d'une solution aqueuse de TMAC on effectue les étapes de procédé: a) mise en circulation azéotrope avec un (méth)acrylate d'alkyle et,

5 b) filtration de la suspension résultante.

Par l'utilisation du procédé conforme à l'inven-

tion on obtient d'une manière surprenante du TMAC qui est le

plus largement possible ou aussi complètement dépourvu de po-

lymérisat. Egalement, pendant le stockage il ne se produit aucune formation de polymérisat détectable. Il n'est donc

plus nécessaire de transporter ou de conserver le TMAC en so-

lution aqueuse. La nécessité d'un stockage au froid de la so-

lution aqueuse ou de l'addition de quantités d'agent stabilisant élevées est évitée. Le TMAC ainsi obtenu, humide

de monomère, ou aussi séché peut être repris en vue de la co-

polymérisation avec le méthacrylate de méthyle et le métha-

crylate d'éthyle directement dans le méthanol. Les problèmes techniques mentionnés, bouchage des appareils de filtration,

dépôt sur les parois de récipient, ne surviennent pratique-

ment plus.

On suppose que l'effet technique de l'invention

repose sur le fait qu'on arrive difficilement à la polyméri-

sation du TMAC en raison des conditions douces de procédé. Au cas o cependant des polymères se seraient formés en faible

proportion, il pourrait s'agir de polymères TMAC/(méth)-

acrylate qui ne gênent pratiquement pas, lors de la produc-

tion de revêtements polymères de médicament par polymérisa-

2( tion radicalaire d'acrylate d'éthyle de méthacrylate de méthyle et de TMAC, car ils possèdent une solubilité certaine

dans ce mélange. Développement de l'invention.

Le procédé conforme à l'invention part d'une so-

lution aqueuse de TMAC comme elle se présente par exemple après quaternisation de méthacrylate de diméthylaminoéthyle avec du chlorure de méthyle en présence d'eau. Celle-ci peut

renfermer par exemple de 20 à 90 % en poids de TMAC. Les so-

lutions aqueuses commerciales de TMAC renferment la plupart

3( du temps des agents stabilisant qui inhibent la polymérisa-

tion. L'étape de procédé a) (circulation d'azéotrope) avec un (méth)acrylate d'alkyle, peut être effectuée comme suit. En partant de la solution aqueuse de TMAC on verse en premier lieu un (méth)acrylate d'alkyle d'une manière plus favorable en quantité pondérale environ une à deux fois,

grâce à quoi un mélange azéotrope se forme. Les (méth)acry-

lates d'alkyle préférés sont le méthacrylate de méthyle ou l'acrylate d'éthyle. Le méthacrylate de méthyle est tout à fait particulièrement préféré. Il est favorable d'ajouter en

petites quantités un agent stabilisant qui inhibe la polymé-

risation par exemple le 4-hydroxy-2,2,6,6-tétraméthyl-

piperidinooxyl(Tempol), en faibles quantités par exemple de 0,01 à 0,001 % en poids. A une pression d'environ 230 mbars on peut éliminer en ajoutant en supplément de l'air pour la stabilisation à des températures d'environ 40-70 C, l'eau par ébullition au reflux par l'intermédiaire d'un séparateur

d'eau. Cette étape peut durer environ 2 à 10 heures.

Il s'y rattache l'étape de procédé b) " filtra-

tion de la suspension résultante ". La suspension de TMAC/(méth)acrylate d'alkyle est filtrée alors en vue de la séparation du (méth)acrylate. Le gâteau de filtre peut être 1 lavé encore une fois d'une manière favorable, par addition du (méth)acrylate d'alkyle et filtration renouvelée. De cette façon, on peut évacuer des impuretés à bas poids moléculaire éventuellement présentes et aussi de l'agent stabilisant

éventuellement utilisé.

C'est essentiel pour le résultat que l'utilisa-

tion d'un (méth)acrylate d'alkyle par exemple le méthacrylate de méthyle. On obtient un TMAC humide de monomère ayant une

teneur en (méth)acrylate de par exemple 20 à 50 t en poids.

Ce TMAC est le plus largement possible ou complètement dé-

pourvu de polymérisat, ce qui peut en cela être contrôlé par exemple en ce qu'une solution méthanolique après addition d'acrylate d'éthyle et de méthacrylate de méthyle demeure limpide. Pour la transformation ultérieure le TMAC humide de monomère peut être repris directement dans le méthanol ou en

premier lieu séché et ensuite être conserve.

Au cas o un séchage est prévu, celui-ci s'effectue de préférence dans des conditions douces. Ici il

est favorable avant tout de ne laisser agir aucune tempéra-

ture trop élevée. Ceci est par exemple le cas lorsqu'environ C ne sont pas dépassés. Des températures inférieures par exemple, environ 30 C sont préférées. Le processus de séchage

peut durer par exemple de 1 à 8 heures.

Le TMAC solide obtenu est d'autre part de la ma-

nière la plus extensive dépourvu de polymérisat, ce qui appa-

raît en ce qu'une solution méthanolique après addition d'acrylate d'éthyle et de méthacrylate de méthyle demeure limpide. Cet effet persiste aussi après stockage prolongé. La substance solide peut être reprise dans le méthanol et être

utilisée pour la production de revêtements pour médicaments.

Des salissures d'installation, la formation de dépôt dans les récipients ou des turbidités du polymérisat ne se produisent

1 pratiquement plus.

Exemple.

Dans un réservoir de réaction de 360 1 avec une

colonne de 4 m en acier V4A ayant un diamètre de 20 cm, rem-

pli avec des anneaux de Raschig en céramique (20x20 mm) on a introduit 94,3 Kg de méthacrylate de méthyle et 20 g de

2,2,6,6-tétraméthylpiperidinooxyle (Tempol) 66 Kg d'une solu-

tion aqueuse à 75 % de TMAC ont été ajoutés, qui est stabili-

sée avec environ 600 ppm de monométhyléther d'hydroquinone.

La déshydratation s'effectue en environ 4 heures

à environ 230 mbars sous amenée d'air de 100 1/h par ébulli-

tion au reflux par l'intermédiaire d'un séparateur d'eau. La température de pot s'élève à 52-62 C, la température de tête

à 48-52 C.

La suspension de TMAC/méthacrylate de méthyle ob-

tenue a été filtrée sur un filtre à pression, par exemple un dessiccateur à filtre, à environ 30 C et lavée avec au total

66 Kg de méthacrylate de méthyle. Un séchage s'effectue pen-

dant environ 4 heures à 50 mbars et à environ 30 C. Un échan-

tillon de substance séchée est vérifiée en ce qui concerne

3u0 l'absence de polymérisat et la stabilité au stockage.

L'absence de polymérisat est vérifiée dans laquelle 2,5 g de matière solide a été dissoute dans 2,5 g de méthanol. Ensuite, on ajoute 7 g d'acrylate d'éthyle et 13 g de méthacrylate de méthyle. Il se forme une solution limpide (lors de la présence de TMAC polymère il se produit dans ce

test une turbidité).

Pour la vérification de la stabilité au stockage on conserve une fraction aliquote pendant 7 jours à 50 C dans une armoire à séchage. Ensuite, on répète le test d'absence

de polymérisat. Aussi ici il ne survient aucune turbidité.

R E V E ND I C A T I ON S

1 ) Procédé de d'obtention de chlorure de (triméthylammo-

niuméthyl)méthacrylate (TMAC), caractérisé en ce qu'

en partant d'une solution aqueuse de TMAC, les étapes de pro-

cédé sont effectuées: a) mise en circulation azéotrope avec un (méth)acrylate

d'alkyle, et b) filtration de la suspension résultante.

2 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le (méth)acrylate d'alkyle est l'acrylate d'éthyle ou le mé- thacrylate de méthyle.15 3 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'étape de procédé a) est effectuée en ajoutant la quantité une ou deux fois pondérale de méthacrylate de méthyle à la

2t solution de chlorure de (2-triméthylammoniuméthyl)métha-

crylate.

4 ) Procédé selon l'une ou plusieurs des revendications 1 à

3, caractérisé en ce qu' après l'étape de procédé b) on effectue un séchage dans des

conditions douces.