JP2003113165A - アルキルイミダゾリドン(メタ)アクリレートの調製方法 - Google Patents
アルキルイミダゾリドン(メタ)アクリレートの調製方法Info
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- C07D233/00—Heterocyclic compounds containing 1,3-diazole or hydrogenated 1,3-diazole rings, not condensed with other rings
- C07D233/04—Heterocyclic compounds containing 1,3-diazole or hydrogenated 1,3-diazole rings, not condensed with other rings having one double bond between ring members or between a ring member and a non-ring member
- C07D233/28—Heterocyclic compounds containing 1,3-diazole or hydrogenated 1,3-diazole rings, not condensed with other rings having one double bond between ring members or between a ring member and a non-ring member with hetero atoms or with carbon atoms having three bonds to hetero atoms with at the most one bond to halogen, e.g. ester or nitrile radicals, directly attached to ring carbon atoms
- C07D233/30—Oxygen or sulfur atoms
- C07D233/32—One oxygen atom
Abstract
(メタ)アクリレートを調製する。 【解決手段】 下記式の化合物(I)の調製方法であっ
て、 【化7】 下記式の少なくとも1つの(メタ)アクリレート(II)
を、 【化8】 下記式の複素環式アルコール(III)と、 【化9】 リチウム及び1,3−ジカルボニル化合物から形成され
たキレートである少なくとも1つの化合物(a)を含む
触媒の存在下で反応させることによる調製方法。本発明
は、化合物(I)の(メタ)アクリレート(II)中溶液
を含む組成物にも関する。本発明の主題は、紙及び織物
の処理におけるコーティング及び接着剤および皮革処理
のための薬剤として用いられ得るポリマーの調製におい
て、並びに高湿接着特性を備えた塗料の製造において上
述の組成物を使用することでもある。
Description
リドン(メタ)アクリレート類の調製方法に関する。
びアルキルイミダゾリドンメタクリレートは、紙及び織
物の処理においてコーティング剤及び接着剤として用い
られ得るポリマーの構成での役割や、皮革処理および乳
化塗料のための薬剤としての使用が知られている。
−ジケトン、特にアセチルアセトネートの金属キレート
となり得る、1,3−ジカルボニル化合物と組み合わさ
れたチタンアルコキシド、又はチタン、ジルコニウム、
鉄、若しくは亜鉛キレートである触媒の存在下で、アル
キル(メタ)アクリレートを複素環式アルコールと反応
させることによる、(メタ)アクリル酸のエステルの調
製に関する。
を生じるという重大な不都合を有する。欧州特許出願第
433135号は、酸化ジアルキルチン、ジアルキルチ
ンジアルコキシド、及びジアルキルチンジエステルから
選択される触媒の存在下で、アルキル(メタ)アクリレ
ートを複素環式アルコールと反応させるという、アルキ
ルイミダゾリン(メタ)アクリレートの合成方法に関す
る。
し、激しい重合を起こして非常に硬質の発泡ポリマーを
形成させることが多い。欧州特許出願第453638号
も、酸化ジアルキルチンの存在下でのアルキルイミダゾ
リン(メタ)アクリレートの合成に関する。
例えば酸化物型、アルコキシド型、アセテート型、塩化
物型、又は臭化物型のリチウム系触媒と、酸化カルシウ
ムなどのカルシウム系触媒とを組合わせた触媒系の存在
下で、アルキル(メタ)アクリレートを複素環式アルコ
ールによってエステル交換することによる、アルキルイ
ミダゾリン(メタ)アクリレートの調製方法である。
ウムアセチルアセトナートなどの、カルシウムと1,3
−ジカルボニル化合物とのキレートから選択される触媒
の存在下で、アルキル(メタ)アクリレートを複素環式
アルコールと反応させることによる、アルキルイミダゾ
リン(メタ)アクリレートの調製に関する。この文書に
記載された方法で得られる生成物は、非常に強い着色を
有する。
は、特にヒドロキシエチルオキサゾリジン及びメチルメ
タクリレートからのモノマーの調製において、リチウ
ム、炭酸リチウム、又は水酸化リチウムであり得る触媒
を使用することに言及している。
うな触媒系の使用は、以下の主な目的、すなわち、 ・複素環式アルコールの高率での転化、 ・副産物の低い含有量、 ・高い反応速度、 ・低い温度レベル、及び、 ・最終生成物のわずかな着色、 を同時に達成することができない。
は、上述の目的を達成することができる、アルキルイミ
ダゾリン(メタ)アクリレートの調製方法である。
記載の発明は、下記式の化合物の調製方法であって、
Bは、互いに独立して、2〜5個の炭素原子を有する直
鎖又は分枝鎖アルキレン基を表す) 下記式の少なくとも1つの(メタ)アクリレートを、
2は、1〜4個の炭素原子を有する直鎖又は分枝鎖アル
キル基である) 下記式の複素環式アルコール(III )と、
原子を有する直鎖又は分枝鎖アルキレン基を表す) リチウム及び1,3−ジカルボニル化合物から形成され
たキレートである少なくとも1つの化合物を含む触媒の
存在下で反応させることを要旨とする。請求項2に記載
の発明は、請求項1に記載の方法において、前記1,3
−ジカルボニル化合物が、アセチル酢酸エステルなどの
β−ケトン酸エステル、又は、アセチルアセトン、3−
メチルアセチルアセトン、ベンゾイルアセトン、ジベン
ゾイルメタン、2,4−ヘキサンジオン、3,5−ヘプ
タンジオン、3−フェニルアセチルアセトン、4,4,
4−トリフルオロ−1−フェニル−1,3−ブタンジオ
ン、2,2,6,6−テトラメチル−3,5−ヘプタン
ジオン、1,1,1−トリフルオロ−5,5−ジメチル
−2,4−ヘキサンジオン、及び1,1,1−トリフル
オロ−2,4−ペンタンジオンなどの1,3−ジケトン
である、ことを要旨とする。
の方法において、化合物が、リチウムアセチルアセトナ
ートであることを要旨とする。請求項4に記載の発明
は、請求項3に記載の方法において、試薬が、メチルア
クリレート又はメチルメタクリレートであり、試薬(II
I )が、1−(2−ヒドロキシエチル)イミダゾリジル
−2−オンであることを要旨とする。
のいずれか1項に記載の方法において、複素環式アルコ
ール(III )に対する化合物のモル比が、0.05〜
0.3%、好ましくは0.05〜0.15%であること
を要旨とする。
のいずれか1項に記載の方法において、前記触媒が、更
にマグネシウムアルコキシド類、ナトリウムアルコキシ
ド類、カルシウムアルコキシド類、カルシウムアセチル
アセトナート、酸化カルシウム、及び水酸化カルシウム
の内から選択される少なくとも1種の化合物を含むこと
を要旨とする。
の方法において、複素環式アルコール(III )に対する
化合物のモル比が、0.01〜0.1%、好ましくは
0.01〜0.05%であることを要旨とする。
のいずれか1項に記載の方法において、場合により金属
キレート化剤と組合わせた、フェノチアジン、ヒドロキ
ノン、ヒドロキノンのモノメチルエーテル、ジ−ter
t−ブチル−p−クレゾール、p−フェニレンジアミ
ン、TEMPO、及びジ−tert−ブチルカテコール
の内から選択される少なくとも1種の重合抑制剤の存在
下で実施されることを要旨とする。
の方法において、重合抑制剤の含有量が、複素環式アル
コール(III )の重量に対して0.05〜0.5重量%
であることを要旨とする。
9のいずれか1項に記載の方法において、無水媒体中で
実施されることを要旨とする。請求項11に記載の発明
は、請求項1乃至10のいずれか1項に記載の方法にお
いて、70〜120℃、好ましくは85〜100℃の温
度で実施されることを要旨とする。
11のいずれか1項に記載の方法において、0.3〜1
バールの圧力で実施されることを要旨とする。請求項1
3に記載の発明は、請求項12に記載の方法において、
エアバブリング下で実施されることを要旨とする。
13のいずれか1項に記載の方法において、過剰の試薬
又は試薬(III )の存在下で実施されることを要旨とす
る。
記載の方法において、複素環式アルコール(III )に対
する(メタ)アクリレートのモル比が、1を超える、好
ましくは1.1〜7、特に2〜5であることを要旨とす
る。
5のいずれか1項に記載の方法により得られる化合物の
(メタ)アクリレート中溶液を含む組成物において、こ
とを要旨とする。
記載の組成物において、着色が、100APHA未満で
あることを要旨とする。請求項18に記載の発明は、紙
及び織物の処理におけるコーティング剤及び接着剤およ
び皮革処理のための薬剤として用いられ得るポリマーの
調製、並びに高湿接着特性を備えた塗料の製造におい
て、請求項16又は17に記載の組成物、または請求項
1〜15の1項に記載の方法により得られる組成物を使
用することを要旨とする。
発明による調製方法は、リチウム及び1,3−ジカルボ
ニル化合物から形成されるキレートである少なくとも1
種の化合物(a)を含む触媒を使用する。
は、・アセチル酢酸エステルなどのβ−ケトン酸エステ
ル、・アセチルアセトン、3−メチルアセチルアセト
ン、ベンゾイルアセトン、ジベンゾイルメタン、2,4
−ヘキサンジオン、3,5−ヘプタンジオン、3−フェ
ニルアセチルアセトン、4,4,4−トリフルオロ−1
−フェニル−1,3−ブタンジオン、2,2,6,6−
テトラメチル−3,5−ヘプタンジオン、1,1,1−
トリフルオロ−5,5−ジメチル−2,4−ヘキサンジ
オン、及び1,1,1−トリフルオロ−2,4−ペンタ
ンジオンなどの1,3−ジケトンが挙げられる。
(a)として最も特別に好ましい。試薬(II)の例とし
ては、メチルアクリレート又はメタクリレート、エチル
アクリレート又はメタクリレート、n−プロピルアクリ
レート又はメタクリレート、イソプロピルアクリレート
又はメタクリレート、n−ブチルアクリレート又はメタ
クリレート、及びイソブチルアクリレート又はメタクリ
レートが挙げられる。
リレート又はメチルアクリレートである。試薬(III )
の例としては、1−(2−ヒドロキシエチル)イミダゾ
リジル−2−オンが挙げられる。
れる化合物(a)の量は、通常、複素環式アルコールの
量に対して定義される。従って、複素環式アルコール
(III )に対する化合物(a)のモル比は、一般に0.
05〜0.3%、好ましくは0.05〜0.15%であ
る。
触媒として化合物(a)を単独で用いるのではなく、マ
グネシウムアルコキシド類、ナトリウムアルコキシド
類、カルシウムアルコキシド類、カルシウムアセチルア
セトナート、酸化カルシウム、及び水酸化カルシウムか
ら選択され得る第2の化合物(b)との混合物の形態で
用いる。
エトキシド類、プロポキシド類、イソプロポキシド類、
ブトキシド類、及びイソブトキシド類が挙げられる。化
合物(b)の量に関しては、化合物(a)の量より少な
くてもよい。一般に化合物(b)の量は、複素環式アル
コール(III )に対する化合物(b)のモル比が、0.
01〜0.1%、好ましくは0.01〜0.05%とな
るよう選択される。
般にこれらの試薬のいずれかの過剰存在下で実施され
る。しかしながら、試薬(III )よりも試薬(II)を多
く使用することが好ましい。
する(メタ)アクリレート(II)のモル比が、1を超え
る、好ましくは1.1〜7、特に2〜5となることが望
ましい。
クリレート(II)中溶液、例えば、 ・1−エチルイミダゾリジル−2−オンアクリレートの
メチルアクリレート中溶液、又は、 ・1−エチルイミダゾリジル−2−オンアクリレートの
メチルメタクリレート中溶液を含む組成物が、反応の終
了時に得られる。
な組成物は、有利には高湿接着特性を備えたペイントの
製造、皮革処理、又はコーティング剤の製造など特定の
用途において直接用いられ得る。
ドロキノン、ヒドロキノンのモノメチルエーテル、ジ−
tert−ブチル−p−クレゾール、p−フェニレンジ
アミン、TEMPO(2,2,6,6−テトラメチル−
1−ピペリジニルオキシ)、及びジ−tert−ブチル
カテコールから選択され得る1種以上の重合抑制剤の存
在下で実施してもよい。
ュウ酸、又はVERSENEXの商標で販売されている製品など
の金属キレート化剤と組合わされてもよい。重合抑制剤
の含有量は、複素環式アルコール(III )の重量に対す
る抑制剤の(適切には併用するキレート化剤の重量を加
えた)重量として表現すると、一般に0.05〜0.5
%である。
液体媒体中で70〜120℃、好ましくは85〜100
℃の温度で実施される。圧力は一般に、高くても1バー
ルで、一般に0.3〜1バールである。有利には、上記
反応は、エアバブリング下で実施される。反応時間は、
操作条件及び触媒の活性に依存する。反応時間は一般
に、6〜11時間である。
避するために無水媒体中で実施される。試薬に存在する
水は、好ましくは(メタ)アクリレート(II)と水との
共沸混合物として蒸留により除去する。
85〜100℃に保持されるよう装置の圧力を調整しな
がら、試薬(II)及び(III )と抑制剤との混合物を還
流下で加熱する。蒸留塔の頂部において1種以上の重合
抑制剤を還流に導入することにより、蒸留塔を安定化さ
せる。
る水は、(メタ)アクリレート(II)との共沸混合物と
して留去される。その後、触媒を投入する。反応により
アルコールR2OHが生成する。そのアルコールは、エ
ステル交換反応の平衡を移行させるために、(メタ)ア
クリレート(II)との共沸混合物の形成により除去され
る。
合物(I)の形成の方向に移行する。反応時間を通して
反応器内部の温度が85〜100℃に保持されるよう、
圧力を調整する。
る。更なるアルコールR2OHが形成されなければ、反
応は完了したと考えられる。その後、得られた粗生成物
を冷却して、反応器から抽出する。該粗生成物は一般
に、透明で極わずかに着色した(100APHA未満の
色)液体の形態をとる。
ある化合物(I)を単離するために、いずれの過剰な
(メタ)アクリル酸も蒸発除去(いわゆるストリッピン
グ操作)してよい。こうして1−エチルイミダゾリジル
−2−オンアクリレートは、43℃の融点を有する白色
結晶固体となる。該1−エチルイミダゾリジル−2−オ
ンアクリレートは、ケトン、アルコール、芳香族炭化水
素および水には低温状態で可溶であり、飽和炭化水素に
は低温状態で不溶であり、0℃でエチルアクリレートか
ら沈殿する。1−エチルイミダゾリジル−2−オンメタ
クリレートは、47℃の融点を有する白色結晶固体であ
り、先の化合物と同様の溶解特性を有する。さらに、ス
トリッピング操作の終了時に、結晶固体生成物をメタノ
ールなどの低分子量アルコール、及び/又は石油エーテ
ルで洗浄し、続いて濾過及び乾燥することによって精製
してもよい。
リッピング、続いて十分に低温(好ましくは0℃以下)
で十分に長時間(最大で15時間であってもよい)の結
晶化させた後に濾過し、続いて上記精製工程を行うこと
により、化合物(I)を単離してもよい。
それを単離する別の方法は、水による抽出、続いてデカ
ンテーション、(メタ)アクリル酸のストリッピング、
及び上記の精製工程を実施することからなる。
囲を限定するものではない。実施例には以下の略語を用
いている。 MMA:メチルメタクリレート HEIO:1−(2−ヒドロキシエチル)イミダゾリジ
ル−2−オン EIOM:1−エチルイミダゾリジル−2−オンメタク
リレート MEHQ:ヒドロキノンのモノメチルエーテル PTZ:フェノチアジン Li(acac):リチウムアセチルアセトナート Ca(acac)2 :カルシウムアセチルアセトナート DBTO:酸化ジブチルチン
テンレス鋼反応器は機械的な攪拌器を装備している。そ
の反応器の上部には、PALLパッキングが充填されて
上部に還流ヘッドを備える蒸留塔(口径250mm、高
さ4m)が取り付けられている。該反応器に、HEIO
150kgと、MMA 461kgと、PTZ(重合
抑制剤) 0.2kgとを投入する。
流に導入することにより、塔を安定化させる。反応混合
物は、400mmHgの圧力下(塔頂の温度は77℃で
ある)で、試薬が含有する水を共沸蒸留することによ
り、乾燥される(MMAと水との間で共沸混合物が形成
される)。
MMA/EIOMモル比を初期値4/1に保持するため
に、追加のメチルメタクリレートを添加する。反応時間
を通して反応器内の温度が85℃に保持されるように、
圧力を調整する。
Aとの共沸混合物として除去される。塔頂の温度が全還
流において、操作圧で共沸混合物の温度に低下しなくな
れば、反応は完了している。
分析する。粗生成物の着色は、重要な要素である。それ
は、可能な限りわずかでなければならない。以下の表A
の実施例1〜3は全て、上記条件下で触媒の性質を変更
して実施した。触媒が化合物(a)を含有していない実
施例2は、本発明の範囲外であるが、比較のために実施
した。結果として、EIOMの収量が実施例1〜3に匹
敵することが分かる。それにも関わらず、比較実施例2
の触媒は、濃い色を有する最終生成物を生じる。
おり、上部にはガラス蒸留塔が取り付けられている。該
ガラス蒸留塔は「マルチニット」パッキング(理論段数
8の効率)を含んでおり、また還流ヘッドを備えてい
る。このような反応器で試験を実施した。
今回は(以前の4/1ではなく)3.5/1とすること
を唯一除けば、実施例1〜3の条件と同一である。実施
例5、6、及び7は、本発明の範囲外であるが比較のた
めに実施した。実施例5、6、及び7の触媒は、化合物
(a)を含有していない。
化合物(a)を含まない比較実施例5、6、及び7の触
媒が、濃く着色した最終生成物を生じることが分かる。
(メタ)アクリレートの調製において、着色がわずかで
ある最終生成物を得ることができる。
Claims (18)
- 【請求項1】 下記式の化合物(I)の調製方法であっ
て、 【化1】 (式中、R1は、水素原子又はメチル基であり、 A及びBは、互いに独立して、2〜5個の炭素原子を有
する直鎖又は分枝鎖アルキレン基を表す) 下記式の少なくとも1つの(メタ)アクリレート(II)
を、 【化2】 (式中、R1は、水素原子又はメチル基であり、 R2は、1〜4個の炭素原子を有する直鎖又は分枝鎖ア
ルキル基である) 下記式の複素環式アルコール(III )と、 【化3】 (式中、A及びBは、互いに独立して、2〜5個の炭素
原子を有する直鎖又は分枝鎖アルキレン基を表す) リチウム及び1,3−ジカルボニル化合物から形成され
たキレートである少なくとも1つの化合物(a)を含む
触媒の存在下で、反応させることによる調製方法。 - 【請求項2】 前記1,3−ジカルボニル化合物が、 アセチル酢酸エステルなどのβ−ケトン酸エステル、又
は、アセチルアセトン、3−メチルアセチルアセトン、
ベンゾイルアセトン、ジベンゾイルメタン、2,4−ヘ
キサンジオン、3,5−ヘプタンジオン、3−フェニル
アセチルアセトン、4,4,4−トリフルオロ−1−フ
ェニル−1,3−ブタンジオン、2,2,6,6−テト
ラメチル−3,5−ヘプタンジオン、1,1,1−トリ
フルオロ−5,5−ジメチル−2,4−ヘキサンジオ
ン、及び1,1,1−トリフルオロ−2,4−ペンタン
ジオンなどの1,3−ジケトンである、請求項1に記載
の方法。 - 【請求項3】 化合物(a)が、リチウムアセチルアセ
トナートであることを特徴とする、請求項2に記載の方
法。 - 【請求項4】 試薬(II)が、メチルアクリレート又は
メチルメタクリレートであり、試薬(III )が、1−
(2−ヒドロキシエチル)イミダゾリジル−2−オンで
あることを特徴とする、請求項3に記載の方法。 - 【請求項5】 複素環式アルコール(III )に対する化
合物(a)のモル比が、0.05〜0.3%、好ましく
は0.05〜0.15%であることを特徴とする、請求
項1乃至4のいずれか1項に記載の方法。 - 【請求項6】 前記触媒が、更にマグネシウムアルコキ
シド類、ナトリウムアルコキシド類、カルシウムアルコ
キシド類、カルシウムアセチルアセトナート、酸化カル
シウム、及び水酸化カルシウムの内から選択される少な
くとも1種の化合物(b)を含むことを特徴とする、請
求項1乃至5のいずれか1項に記載の方法。 - 【請求項7】 複素環式アルコール(III )に対する化
合物(b)のモル比が、0.01〜0.1%、好ましく
は0.01〜0.05%であることを特徴とする、請求
項6に記載の方法。 - 【請求項8】 場合により金属キレート化剤と組合わせ
た、フェノチアジン、ヒドロキノン、ヒドロキノンのモ
ノメチルエーテル、ジ−tert−ブチル−p−クレゾ
ール、p−フェニレンジアミン、TEMPO、及びジ−
tert−ブチルカテコールの内から選択される少なく
とも1種の重合抑制剤の存在下で実施されることを特徴
とする、請求項1乃至7のいずれか1項に記載の方法。 - 【請求項9】 重合抑制剤の含有量が、複素環式アルコ
ール(III )の重量に対して0.05〜0.5重量%で
あることを特徴とする、請求項8に記載の方法。 - 【請求項10】 無水媒体中で実施されることを特徴と
する、請求項1乃至9のいずれか1項に記載の方法。 - 【請求項11】 70〜120℃、好ましくは85〜1
00℃の温度で実施されることを特徴とする、請求項1
乃至10のいずれか1項に記載の方法。 - 【請求項12】 0.3〜1バールの圧力で実施される
ことを特徴とする、請求項1乃至11のいずれか1項に
記載の方法。 - 【請求項13】 エアバブリング下で実施されることを
特徴とする、請求項12に記載の方法。 - 【請求項14】 過剰の試薬(II)又は試薬(III )の
存在下で実施されることを特徴とする、請求項1乃至1
3のいずれか1項に記載の方法。 - 【請求項15】 複素環式アルコール(III )に対する
(メタ)アクリレート(II)のモル比が、1を超える、
好ましくは1.1〜7、特に2〜5であることを特徴と
する、請求項14に記載の方法。 - 【請求項16】 請求項1乃至15のいずれか1項に記
載の方法により得られる化合物(I)の(メタ)アクリ
レート(II)中溶液を含む組成物。 - 【請求項17】 着色が、100APHA未満であるこ
とを特徴とする、請求項16に記載の組成物。 - 【請求項18】 紙及び織物の処理におけるコーティン
グ剤及び接着剤および皮革処理のための薬剤として用い
られ得るポリマーの調製、並びに高湿接着特性を備えた
塗料の製造における、請求項16又は17に記載の組成
物、または請求項1乃至15のいずれか1項に記載の方
法により得られる組成物の使用。
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