JP2004506035A - (メタ)アクリロイルオキシエチルベンジルジメチル塩化アンモニウム水溶液の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】完全攪拌反応器の技術で動作する反応器中で反応を連続的に行う。
Description
【発明の分野】
本発明は、水の存在下で、四級化剤としての塩化ベンジルとN,N−ジメチルアミノエチルアクリレート(ADAME)およびN,N−ジメチルアミノエチルメタクリレート(MADAME)とをそれぞれを反応させて、アクリロイルオキシエチルベンジルジメチル塩化アンモニウム水溶液(ADAMEQUAT BZ)およびメタクリロイルオキシエチルベンジルジメチル塩化アンモニウム水溶液(MADAMEQUAT BZ)を製造する方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
上記四級塩の水溶液(一般に80重量%の活性物質を含む)は水処理用カチオン凝集剤として使用されるポリマーの製造で用いられる。
【特許文献1】欧州特許第EP−B−250,325号公報
上記文献にはADAMEQUAT BZおよびMADAMEQUAT BZの四級塩を含む水溶液の製造方法が開示されている。この方法は少なくとも1種の重合抑止剤の存在下で、
第1段階(a)でM(ADAME)を反応に必要な四級化剤の5〜20重量%と反応させるか、変形例(a’)として、M(ADAME)をM(ADAME)の重量に対して5〜20重量%の第四級アンモにウム塩の水溶液(50〜85重量%の四級塩を含む)と反応させ、
第2段階(b)で所望の水中濃度の四級塩が得られるまで水と四級化剤とを連続的に添加する。
段階(a)および段階(b)の間、温度を30〜60℃に保つ。また、段階(a)および段階(b)の間、特に反応の終点近くで反応器の入口から導入する酸素流に対する反応器出口から排出される全ガス量の容積比(流量比)が100以下となるように反応混合物中に酸素含有ガス流を維持する。
この方法では室温で1年以上安定な四級塩の水溶液が製造できるが、得られた水溶液中に不純物、特に[化1]、[化2]:
【0003】
【化1】
【0004】
【化2】
【0005】
が高い含有率で含まれるという欠点がある。さらに、この方法は反応時間が長いため、経済的に不利である。
【0006】
【特許文献2】国際出願第WO89/07,588号公報
上記文献には、上記の第四級化反応での不純物の生成量を減らす方法が提案されている。この方法は反応を10〜80℃の温度で行い、
(a)第1段階で反応に必要な四級化剤(反応条件下で液体状態にある)の全てまたは一部を反応器に導入し、
(b)次に、M(ADAME)を添加し、
(c)M(ADAME)の化学量論量の0〜30%を反応器に導入したときに、四級化剤の残部とM(ADAME)の残部と所望濃度の四級塩が得られるまでの水とを同時に連続的に添加し、
(d)四級化剤を反応温度でガス状態で導入する場合は、酸素の存在下で反応を行い、四級化剤が反応温度で液体状態になるように圧力を加え、反応終了時には、圧力を徐々に減圧して大気圧にし、同時に反応器の入口から導入される酸素の流量に対する反応器出口から排出される全ガス量の流量比を100以下にする。
【0007】
この国際特許WO89/07,588号の方法はEP−B−250,325号の方法に比べて大幅に改良されるが、得られる四級塩の純度はまだ不十分である。すなわち、この方法によって、M(ADAME)の加水分解で生じる(メタ)アクリル酸の含有率を大幅に減らすことはできるが、一方で多量のベンジルアルコール(500〜2600ppm)を含む(M)ADAMQUAT BZが生じ、このベンジルアルコールは塩化ベンジルの加水分解で不純物として生じるため、(M)ADAMQUAT BZは重合で用いるのに適していない。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
本出願人は、上記不純物量を最小限に抑えて、分析品質が非常に高い上記塩の水溶液を得ることができ、しかも、反応時間が短縮する、ADAMEQUAT BZおよびMADAMEQUAT BZの水溶液の製造条件を見出した。
【0009】
【課題を解決する手段】
本発明の対象は、完全攪拌反応器の技術(Techniques de l’Ingenieur, Volume J3 Genie des procedes _ Reacteurs − Procedes Industriels参照)で動作する反応器で反応を連続的に行うことを特徴とする新規な方法にある。
完全攪拌反応器の技術に関しては「Techniques de l’Ingenieur, Volume J3 Genie des procedes _ Reacteurs − Procedes Industriels」を参照されたい。
本発明方法は公知の回分法に比較して生産高を向上させることができ、反応量を減らすことができ、従って、安全性が高く、しかも、均質な製品が得られるという利点がある。
【0010】
【実施の態様】
本発明反応は一般に塩化ベンジルに対する(M)ADAMEのモル比を1〜1.1、特に1.02から1.05にして行う。塩化ベンジル/水の導入流量比は一般に1.8〜2.5、特に2〜2.2にする。
本発明反応は一般に滞留時間を1〜8時間、特に2〜6時間にして行う。温度は一般に25〜55℃、特に35〜50℃にする。本発明方法は一般に大気圧下で行う。
特に好ましい実施例では、反応器に最初に75〜80重量%の(メタ)アクリロイルオキシエチルベンジルジメチル塩化アンモニウム水溶液を導入し、次いで、水、(M)ADAMEおよび塩化ベンジルを同時に導入する。
【0011】
本発明方法はさらに、3,5−ジ(tert−ブチル)−4−ヒドロキシトルエン、ハイドロキノンメチルエーテル、ハイドロキノン、カテコール、tert−ブチルカテコール、フェノチアジンおよびこれらの混合物からなる群の中から選択される少なくとも1種の安定化剤の存在下で行うことができる。この安定化剤の含有率は(メタ)アクリロイルオキシエチルベンジルジメチル塩化アンモニウム水溶液に対して20〜2000ppm、好ましくは100〜1200ppmである。
【0012】
本発明方法はさらに材料に対する少なくとも1種の金属イオン封鎖剤の存在下で行うことができる。金属イオン封鎖剤はジエチレントリアミン五酢酸、ジエチレントリアミン五酢酸五ナトリウム塩、N−(ヒドロキシエチル)−エチレンジアミン三酢酸およびN−(ヒドロキシエチル)エチレンジアミン三酢酸三ナトリウム塩からなる群の中から選択される。この金属イオン封鎖剤の含有率は(メタ)アクリロイルオキシエチルベンジルジメチル塩化アンモニウム水溶液に対して1〜100ppm、好ましくは 5〜30ppmである。
一般に金属イオン封鎖剤は水溶液で入手できるので、一般にそのままの状態で添加する。商品名バースネックス(Versenex)80で市販のジエチレントリアミン五酢酸五ナトリウム塩は約40重量%水溶液の形をしている。
下記〔表1〕に示すように、本発明方法では50〜85重量%濃度の(M)ADAMQUAT BZで不純物量が非常に少ない水溶液を製造することができる。
以下、本発明の実施例を説明するが、本発明が下記実施例に限定されるものではない。
【0013】
【実施例】
実施例1
ADAMQUAT BZ の製造
完全攪拌反応器の技術に従って動作する1リットル容の反応器に700gのADAMQUAT BZ 80を導入し、攪拌しながら38℃に加熱し、空気を送って攪拌する。続いて、ADAME(800ppmのHQMEで安定化)と、水と、塩化ベンジルとをそれぞれ75.7g/時(0.529mol/時)、31.5 g/時、65.65 g/時(0.518mol/時)の流量で同時に導入する。すなわち、ADAME/塩化ベンジルモル比は1.02であり、塩化ベンジル/水重量比は2.084である。
オーバーフローによる目的化合物の抜出流量は171.7 g/時である。すなわち、全滞留時間は4時間である。
6時間に設定した任意運転時間(従って、滞留時間は1.5時間)後に得られた化合物をHPLCで分析し、下記の特徴を有することを確認した。
【0014】
【表1】
Claims (9)
- 水の存在下でN,N−ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート((M)ADAME)と塩化ベンジルとを反応させて(メタ)アクリロイルオキシエチルベンジルジメチル塩化アンモニウム水溶液((M)ADAMEQUAT BZ)を製造する方法において、
完全攪拌反応器の技術で動作する反応器中で反応を連続的に行うことを特徴とする方法。 - 塩化ベンジルに対する(M)ADAMEのモル比を1〜1.1、特に1.02から1.05にして反応させる請求項1に記載の方法。
- 塩化ベンジル/水の導入流量比を1.8〜2.5、特に2〜2.2にして反応させる請求項1または2に記載の方法。
- 滞留時間を1〜8時間、特に2〜6時間にして反応させる請求項1〜3のいずれか一項に記載の方法。
- 反応を25〜55℃、特に35〜50℃の温度で行う請求項1〜4のいずれか一項に記載の方法。
- 反応を大気圧で行う請求項1〜5のいずれか一項に記載の方法。
- 反応器に75〜80重量%の(メタ)アクリロイルオキシエチルベンジルジメチル塩化アンモニウム水溶液を入れ、次いで、水と、M)ADAMEと塩化ベンジルとを同時に導入する請求項1〜6のいずれか一項に記載の方法。
- 反応を3,5−ジ(tert−ブチル)−4−ヒドロキシトルエン、ハイドロキノンメチルエーテル、ハイドロキノン、カテコール、tert−ブチルカテコール、フェノチアジンおよびこれらの混合物からなる群の中から選択される少なくとも1種の安定化剤の存在下で行い、安定化剤の含有率を(メタ)アクリロイルオキシエチルベンジルジメチル塩化アンモニウム水溶液に対して20〜2000ppm、好ましくは100〜1200ppmにする請求項1〜7のいずれか一項に記載の方法。
- 反応をジエチレントリアミン五酢酸、ジエチレントリアミン五酢酸五ナトリウム塩、N−(ヒドロキシエチル)−エチレンジアミン三酢酸およびN−(ヒドロキシエチル)エチレンジアミン三酢酸三ナトリウム塩からなる群の中から選択される少なくとも1種の金属イオン封鎖剤の存在下で行い、金属イオン封鎖剤の含有率を(メタ)アクリロイルオキシエチルベンジルジメチル塩化アンモニウム水溶液に対して1〜100ppm、好ましくは 5〜30ppmにする請求項1〜8のいずれか一項に記載の方法。
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