JP2005272344A - Method for producing isobornyl acrylamide - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、インキ、塗料、接着剤などの原料として有用なイソボルニルアクリルアミドの製造法に関する。 The present invention relates to a process for producing isobornylacrylamide useful as a raw material for inks, paints, adhesives and the like.
従来より、アクリロニトリルとオレフィンあるいはアルコールを濃硫酸、ルイス酸等の存在下反応してN−置換アクリルアミドを製造することは公知であり、種々の化合物が報告されている(例えば特許文献1)。イソボルニルアクリルアミドについても、非特許文献1には、酢酸溶媒中濃硫酸の存在下、アクリロニトリルとカンフェンとを反応し、収率49%で目的物が得られたことが開示されている。しかしながら、これら濃硫酸等を使用する方法は、中和処理等を必要とし、目的物の単離に煩雑な操作が必要となるばかりでなく、オレフィン、アルコールの種類によっては目的物の収率も十分に満足すべきものではなかった。 Conventionally, it has been known to produce N-substituted acrylamide by reacting acrylonitrile with an olefin or alcohol in the presence of concentrated sulfuric acid, Lewis acid or the like, and various compounds have been reported (for example, Patent Document 1). Regarding isobornylacrylamide, Non-Patent Document 1 discloses that acrylonitrile and camphene were reacted in the presence of concentrated sulfuric acid in an acetic acid solvent, and the target product was obtained in a yield of 49%. However, these methods using concentrated sulfuric acid require a neutralization treatment and the like, which not only requires complicated operations for isolation of the target product, but also the yield of the target product depending on the type of olefin and alcohol. It was not satisfactory enough.
そこで、濃硫酸、ルイス酸等に代えて、固体触媒、特に強酸性陽イオン交換樹脂を使用する方法が検討され、特許文献2には、アクリロニトリルとアルコールからN−置換アクリルアミドが製造できることが記載されている。この方法によると、反応終了後、触媒を濾過により除去し、濾液を蒸留あるいは結晶化して目的物を単離できるので極めて簡便な製法である。しかしながらこれら報告では、使用されるアルコールとしては比較的反応性の高い2級あるいは3級アルコールに限られており、オレフィンの使用については全く検討されていない。 Then, it replaced with concentrated sulfuric acid, Lewis acid, etc., the method of using a solid catalyst, especially a strong acidic cation exchange resin was examined, and patent document 2 describes that N-substituted acrylamide can be manufactured from acrylonitrile and alcohol. ing. According to this method, after completion of the reaction, the catalyst is removed by filtration, and the filtrate can be distilled or crystallized to isolate the target product, which is an extremely simple production method. However, in these reports, the alcohols used are limited to secondary or tertiary alcohols with relatively high reactivity, and the use of olefins is not studied at all.
一方、カンフェンを強酸性陽イオン交換樹脂を用いてイソボルニル誘導体に変換した例も報告があり、例えば、特許文献3には、カンフェンとアクリル酸とからイソボルニルアクリレートを合成した例が記載されている。しかしながら、酸にかえてニトリルが使用できることについては全く開示がない。
従って、本発明は、濃硫酸等の使用やその中和による塩排水の発生などに伴う大量の廃棄物処理対策を必要としない、高収率で簡便な、イソボルニル(メタ)アクリルアミドの工業的に有利な製造法を提供することを課題とする。 Therefore, the present invention does not require a large amount of waste disposal measures associated with the use of concentrated sulfuric acid or the like, or the generation of salt drainage due to its neutralization, and the industrial production of isobornyl (meth) acrylamide that is simple and high yield. It is an object to provide an advantageous production method.
本発明は、強酸性陽イオン交換樹脂と水の存在下で反応を実施することを最も主要な特徴とする。
すなわち本発明は、
(1)アクリロニトリルとカンフェンとを、強酸性陽イオン交換樹脂と水の存在下で反応させることを特徴とするイソボルニルアクリルアミドの製造法、
(2)カンフェンと水のモル比が0.8〜1.2である、上記(1)記載のイソボルニルアクリルアミドの製造法、
を提供するものである。
The main feature of the present invention is that the reaction is carried out in the presence of a strongly acidic cation exchange resin and water.
That is, the present invention
(1) A process for producing isobornylacrylamide, characterized by reacting acrylonitrile and camphene in the presence of a strongly acidic cation exchange resin and water,
(2) The process for producing isobornylacrylamide according to (1) above, wherein the molar ratio of camphene to water is 0.8 to 1.2,
Is to provide.
本発明によると、大量の廃棄物が発生することなく、高収率で簡便に、イソボルニルアクリルアミドを製造できる。 According to the present invention, isobornyl acrylamide can be easily produced in a high yield without generating a large amount of waste.
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明において、アクリロニトリルとカンフェンとの反応は、強酸性陽イオン交換樹脂及び水の存在下実施される。
アクリロニトリルとカンフェンのモル比は、アクリロニトリル1.0モルに対して、カンフェンは0.1〜1.0モル程度が好ましい。カンフェンのモル比が0.1以下では生産性が低下し、1.0を超えると不純物の増加を招く。
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
In the present invention, the reaction between acrylonitrile and camphene is carried out in the presence of a strongly acidic cation exchange resin and water.
The molar ratio of acrylonitrile and camphene is preferably about 0.1 to 1.0 mol with respect to 1.0 mol of acrylonitrile. When the molar ratio of camphene is 0.1 or less, the productivity is lowered, and when it exceeds 1.0, impurities are increased.
本発明で使用される強酸性陽イオン交換樹脂は、スルホン酸基を有するスチレン、ジビニルベンゼン共重合体からなり、ポーラス型、ゲル型の何れでも良く、一般に市販されているものから任意に選ぶことができる。具体的には商品名アンバーリスト(ローム・アンド・ハース製)、商品名ダイヤイオン(三菱化学製)、商品名ダウエックス(ダウケミカル製)等を例示することができるが、これらに限定されるものではない。またイオン交換基であるスルホン酸基がアルカリ塩型、例えばナトリウム塩型の場合は公知の方法で酸型にする必要がある。 The strongly acidic cation exchange resin used in the present invention is composed of a styrene group having a sulfonic acid group and a divinylbenzene copolymer, and may be either a porous type or a gel type. Can do. Specific examples include trade name Amberlist (Rohm & Haas), trade name Diaion (Mitsubishi Chemical), trade name Dowex (Dow Chemical) and the like. It is not a thing. Further, when the sulfonic acid group which is an ion exchange group is an alkali salt type, for example, a sodium salt type, it is necessary to make it an acid type by a known method.
強酸性陽イオン交換樹脂の使用量は、アクリロニトリル1.0モルに対して、5〜25g(乾燥重量)が好ましい。強酸性陽イオン交換樹脂の使用量が5gより少ないと十分な反応速度を得ることができず、一方、25gより多いと攪拌が困難になり、また樹脂中への吸着により収率の低下を招くので好ましくない。 The amount of the strongly acidic cation exchange resin used is preferably 5 to 25 g (dry weight) with respect to 1.0 mol of acrylonitrile. If the amount of strongly acidic cation exchange resin used is less than 5 g, a sufficient reaction rate cannot be obtained. On the other hand, if it exceeds 25 g, stirring becomes difficult, and the yield decreases due to adsorption into the resin. Therefore, it is not preferable.
一方、水は、アクリロニトリル1.0モルに対して0.08〜1.2モルが好ましいが、特に、カンフェン1.0モルに対して0.8〜1.2モルの範囲で使用することが望ましく、最も好ましくは等モルである。水の使用は必須であり、水を添加しないと目的物は生成せず、アクリロニトリルの重合物を主として与える。
水の比率が0.8より小さいと選択率の低下が顕著となり不純物の増加を招き、1.2より多いと十分な反応速度を得ることができない。
On the other hand, the water is preferably 0.08 to 1.2 mol with respect to 1.0 mol of acrylonitrile, and in particular, it may be used in the range of 0.8 to 1.2 mol with respect to 1.0 mol of camphene. Desirable, most preferably equimolar. The use of water is indispensable. If water is not added, the target product is not formed, and a polymer of acrylonitrile is mainly given.
When the water ratio is less than 0.8, the selectivity is significantly lowered, resulting in an increase in impurities, and when it is more than 1.2, a sufficient reaction rate cannot be obtained.
反応条件はアクリロニトリル、カンフェン、強酸性陽イオン交換樹脂及び水の比率等により異なるが、概ね、反応温度110〜160℃、反応時間1〜24時間の範囲が好ましい。
反応温度が110℃以下では反応が進行せず、160℃を超えるとアクリロニトリルの重合等の不純物の増加が顕著となる。
The reaction conditions vary depending on the ratio of acrylonitrile, camphene, strongly acidic cation exchange resin and water, but generally a reaction temperature of 110 to 160 ° C. and a reaction time of 1 to 24 hours are preferable.
When the reaction temperature is 110 ° C. or lower, the reaction does not proceed.
反応は、通常オートクレーブが使用される。また、重合禁止剤の使用は必須ではないが、公知の重合禁止剤を少量使用することが望ましい。 For the reaction, an autoclave is usually used. The use of a polymerization inhibitor is not essential, but it is desirable to use a small amount of a known polymerization inhibitor.
反応終了後、目的物は、触媒を濾過等で除去し反応液を減圧濃縮して得られた粗結晶を、有機溶媒、例えばシクロヘキサン等、で再結晶することにより、容易に単離される。 After completion of the reaction, the desired product is easily isolated by recrystallizing a crude crystal obtained by removing the catalyst by filtration and concentrating the reaction solution under reduced pressure with an organic solvent such as cyclohexane.
以下、実施例を挙げて本発明を詳細に説明する。
実施例1
容量300mlステンレス製オートクレーブにアクリロニトリル53.1g(1.0mol)、カンフェン34.06g(0.25mol)、イオン交換水4.5g(0.25mol)、アンバーリスト15E(ローム・アンド・ハース製、乾燥)12.5g、フェノチアジン0.04gを加え、140℃で12時間攪拌下反応した。反応終了後、反応液を濾過することによりアンバーリストを濾別し、さらに樹脂を少量のメタノールで洗浄した。濾液および洗浄液を併せてガスクロマトグラフィー(パックドカラム、PEG−20M ジーエルサイエンス製)で分析することにより、カンフェン転化率及びイソボルニルアクリルアミド生成率(カンフェンベース)を求めた。
結果を表1に記載する。
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to examples.
Example 1
Acrylonitrile 53.1 g (1.0 mol), camphene 34.06 g (0.25 mol), ion-exchanged water 4.5 g (0.25 mol), Amberlyst 15E (Rohm and Haas, dried) in a 300 ml stainless steel autoclave ) 12.5 g and phenothiazine 0.04 g were added and reacted at 140 ° C. with stirring for 12 hours. After completion of the reaction, the reaction solution was filtered to separate Amberlyst, and the resin was further washed with a small amount of methanol. The filtrate and the washing solution were combined and analyzed by gas chromatography (packed column, PEG-20M manufactured by GL Sciences) to obtain camphene conversion and isobornylacrylamide production rate (camphene base).
The results are listed in Table 1.
また、濾液および洗浄液をエバポレーターで減圧留去し過剰のアクリロニトリルとメタノールを除去することにより、粗イソボルニルアクリルアミド43.6gを得た。これをシクロヘキサンで再結晶し、白色針状のイソボルニルアクリルアミドを得た(収率76.3%)。
融点:135−137℃
標品との質量分析計および赤外線吸収スペクトルの比較により、その構造を確認した。
Moreover, 43.6 g of crude isobornyl acrylamides were obtained by distilling off the filtrate and the washing solution under reduced pressure with an evaporator to remove excess acrylonitrile and methanol. This was recrystallized from cyclohexane to obtain white needle-shaped isobornylacrylamide (yield 76.3%).
Melting point: 135-137 ° C
The structure was confirmed by comparison with a standard mass spectrometer and an infrared absorption spectrum.
実施例2〜5
表1に記載の条件で、実施例1と同様に反応を実施し(強酸性陽イオン交換樹脂:アンバーリスト15E)、ガスクロマトグラフィーで転化率、生成率を測定した。
結果を表1に示す
Examples 2-5
The reaction was carried out in the same manner as in Example 1 under the conditions described in Table 1 (strongly acidic cation exchange resin: Amberlyst 15E), and the conversion and production rate were measured by gas chromatography.
The results are shown in Table 1.
実施例6
強酸性陽イオン交換樹脂をダイヤイオンRCP160H(三菱化学製、乾燥)に変更した以外はすべて実施例1と同様に反応を実施し、ガスクロマトグラフィーで転化率、生成率を測定した。
その結果、カンフェンの転化率は99.2%、イソボルニルアクリルアミドの生成率は86.5%であった。
Example 6
The reaction was carried out in the same manner as in Example 1 except that the strongly acidic cation exchange resin was changed to Diaion RCP160H (Mitsubishi Chemical Co., Ltd., dried), and the conversion and production rate were measured by gas chromatography.
As a result, the conversion rate of camphene was 99.2%, and the production rate of isobornylacrylamide was 86.5%.
以上説明してきたように、本発明によると、インキ、塗料、接着剤などの原料として有用なイソボルニルアクリルアミドが、簡便に、かつ高収率で製造できる。 As described above, according to the present invention, isobornyl acrylamide useful as a raw material for inks, paints, adhesives and the like can be produced simply and in high yield.
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CN109810011A (en) * | 2019-03-29 | 2019-05-28 | 南京林业大学 | A kind of preparation method of N- isobornyl amide |
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2004
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CN109810011B (en) * | 2019-03-29 | 2021-09-28 | 南京林业大学 | Preparation method of N-isobornyl acrylamide |
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