JP2010202541A - Method for producing ethylene glycol (meth)acrylate - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a new method for producing ethylene glycol (meth)acrylate, by which the ethylene glycol (meth)acrylate can be produced in a short reaction time and in high selectivity, instead of a conventional method for producing the ethylene glycol (meth)acrylate by the ester exchange reaction of ethylene glycol with (meth)acrylate, wherein the ethylene glycol (meth)acrylate includes ethylene glycol diacrylate, ethylene glycol-1-acrylate-2-methacrylate, ethylene glycol-1-methacrylate-2-acrylate and ethylene glycol dimethacrylate. <P>SOLUTION: This method for producing the ethylene glycol (meth)acrylate is characterized by subjecting methyl (meth)acrylate and hydroxyethyl (meth)acrylate, instead of ethylene glycol and (meth)acrylate of a conventional method as starting raw materials, to an ester exchange reaction in the presence of a tin-based catalyst and a polymerization inhibitor. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明はエチレングリコール(メタ)アクリレートの製造方法に関し、詳しくはメチル(メタ)アクリレートとヒドロキシエチル(メタ)アクリレートとのエステル交換反応によりエチレングリコール(メタ)アクリレートを製造する方法に関する。なお、(メタ)アクレートとは、アクリレートとメタクリレートとを意味する。   The present invention relates to a method for producing ethylene glycol (meth) acrylate, and more particularly to a method for producing ethylene glycol (meth) acrylate by transesterification of methyl (meth) acrylate and hydroxyethyl (meth) acrylate. (Meth) acrylate means acrylate and methacrylate.

エチレングリコール(メタ)アクリレートは、接着剤、塗料などの各種工業分野に広く用いられている。そして、その製造方法としては、直接エステル化法やエステル交換法などが知られている。   Ethylene glycol (meth) acrylate is widely used in various industrial fields such as adhesives and paints. And as the manufacturing method, the direct esterification method, the transesterification method, etc. are known.

エステル交換法によりエチレングリコール(メタ)アクリレートを製造するものとして、例えば、特許文献1(特開平7−188108号公報)には、触媒として有機媒体中で50〜150℃で加熱処理を施した有機スズ化合物を用い、この触媒の存在下に、二価のアルコール化合物と不飽和低級カルボン酸エステルとをエステル交換させて対応するジ(メタ)アクリレートを製造する方法が提案されている。   As an example of producing ethylene glycol (meth) acrylate by a transesterification method, for example, in Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 7-188108), an organic material subjected to heat treatment at 50 to 150 ° C. in an organic medium as a catalyst. A method of producing a corresponding di (meth) acrylate by transesterifying a divalent alcohol compound and an unsaturated lower carboxylic acid ester in the presence of this catalyst using a tin compound has been proposed.

また、特許文献2(再公表特許WO2004/069783)には、還流条件下に副生するメタノールをメタクリル酸メチルとの共沸混合物として系外に除去しながら、メタクリル酸メチルとアルコールまたはフェノール類とのエステル交換反応を行うことにより対応するメタクリレートを製造する方法が記載されている。   Patent Document 2 (Republished Patent WO2004 / 069783) discloses that methanol produced as a by-product under reflux conditions is removed from the system as an azeotrope with methyl methacrylate, while methyl methacrylate and alcohol or phenols. A process for producing the corresponding methacrylates by carrying out a transesterification reaction is described.

特開平7−188108号公報JP 7-188108 A 再公表特許WO2004/069783Republished patent WO2004 / 069783

エステル交換法によりエチレングリコール(メタ)アクリレートを製造する従来の方法はいずれも、出発原料として、エチレングリコールおよびこのエチレングリコール1モルに対し通常3倍モル以上の(メタ)アクリレートを用い、これらを有機金属化合物触媒の存在下で加熱してエステル交換反応を行っている。   All of the conventional methods for producing ethylene glycol (meth) acrylate by the transesterification method use, as starting materials, ethylene glycol and usually 3 or more moles of (meth) acrylate per mole of ethylene glycol, and these are organic Transesterification is carried out by heating in the presence of a metal compound catalyst.

しかし、上記従来方法による場合、工業的規模での生産という観点からみて、十分満足できるものでなかった。すなわち、反応性が低く、反応終了までに時間を要し、また、目的とするエチレングリコール(メタ)アクリレートの選択率が低く、結果として、その収率が低いという問題があった。   However, in the case of the above conventional method, it was not satisfactory from the viewpoint of production on an industrial scale. That is, there is a problem that the reactivity is low, it takes time to complete the reaction, and the selectivity of the target ethylene glycol (meth) acrylate is low, resulting in a low yield.

本発明の目的は、上記従来方法の問題を解決し、エチレングリコール(メタ)アクリレートを工業的により有利に製造する方法、すなわち、反応時間の短縮、選択率の向上を可能とする新規なエチレングリコール(メタ)アクリレートの製造方法を提供しようとするものである。   The object of the present invention is to solve the problems of the conventional methods described above and to produce ethylene glycol (meth) acrylate more advantageously industrially, that is, a novel ethylene glycol capable of shortening the reaction time and improving the selectivity. An object of the present invention is to provide a method for producing (meth) acrylate.

本発明者らの研究によれば、出発原料として、従来方法のエチレングリコールおよび(メタ)アクリレートに替えて、メチル(メタ)アクリレートおよびヒドロキシエチル(メタ)アクリレートを用い、これらをエステル交換反応に供することにより上記目的が達成できることがわかった。本発明は、このような知見に基づいて完成されたものである。   According to the study by the present inventors, methyl (meth) acrylate and hydroxyethyl (meth) acrylate are used as starting materials instead of ethylene glycol and (meth) acrylate of the conventional method, and these are subjected to a transesterification reaction. It was found that the above-mentioned purpose can be achieved. The present invention has been completed based on such findings.

すなわち、本発明は、メチル(メタ)アクリレートとヒドロキシエチル(メタ)アクリレートとをエステル交換反応させることを特徴とするエチレングリコール(メタ)アクリレートの製造方法である。   That is, this invention is a manufacturing method of ethylene glycol (meth) acrylate characterized by carrying out transesterification of methyl (meth) acrylate and hydroxyethyl (meth) acrylate.

本発明の方法によれば、エステル交換反応の反応性が高く、反応時間の短縮が達成される。また、エチレングリコール(メタ)アクリレートの選択率が高く、高収率でエチレングリコール(メタ)アクリレートを製造することができる。   According to the method of the present invention, the transesterification reaction is highly reactive and the reaction time is shortened. Moreover, the selectivity of ethylene glycol (meth) acrylate is high, and ethylene glycol (meth) acrylate can be produced in a high yield.

本発明のメチル(メタ)アクリレートとヒドロキシエチル(メタ)アクリレートとのエステル交換反応により得られるエチレングリコール(メタ)アクリレートには、メチルアクリレートとヒドロキシエチルアクリレートとからのエチレングリコールジアクリレート、メチルアクリレートとヒドロキシエチルメタクリレートとからのエチレングリコール−1−アクリレート−2−メタクリレート、メチルメタクリレートとヒドロキシエチルアクリレートとからのエチレングリコール−1−アクリレート−2−メタクリレート、それにメチルメタクリレートとヒドロキシエチルメタクリレートとからのエチレングリコールジメタクリレートが含まれる。   The ethylene glycol (meth) acrylate obtained by transesterification of methyl (meth) acrylate and hydroxyethyl (meth) acrylate of the present invention includes ethylene glycol diacrylate, methyl acrylate and hydroxy from methyl acrylate and hydroxyethyl acrylate. Ethylene glycol-1-acrylate-2-methacrylate from ethyl methacrylate, ethylene glycol-1-acrylate-2-methacrylate from methyl methacrylate and hydroxyethyl acrylate, and ethylene glycol dimethacrylate from methyl methacrylate and hydroxyethyl methacrylate Is included.

上記エステル交換反応に用いる触媒、重合防止剤などについては特に制限はなく、エステル交換反応に一般に用いられている、例えば、従来方法のエチレングリコールと(メタ)アクリレートとのエステル交換反応によりエチレングリコール(メタ)アクリレートを製造する際に一般に用いられているような、触媒、重合防止剤などを用いて実施することができる。   There are no particular restrictions on the catalyst, polymerization inhibitor, etc. used in the transesterification reaction, which are generally used in transesterification reactions. For example, ethylene glycol (by the transesterification reaction between ethylene glycol and (meth) acrylates in the conventional method) It can carry out using a catalyst, a polymerization inhibitor, etc. which are generally used when manufacturing a (meth) acrylate.

触媒としては、例えば、有機スズ化合物、具体的には、ギ酸第一スズ、酢酸第一スズ、プロピオン酸第一スズ、酪酸第一スズ、吉草酸第一スズ、カプロン酸第一スズ、カプリル酸第一スズ、カプリン酸第一スズ、ラウリル酸第一スズ、安息香酸第一スズ、マレイン酸第一スズ、フマル酸第一スズ、メトキシ第一スズ、エトキシ第一スズ、プロポキシ第一スズ、ブトキシ第一スズ、ペンタオキシ第一スズ、ヘキサオキシ第一スズ、フェノキシ第一スズ、ベンジルオキシ第一スズなどの第一スズ化合物や、ヂメチル酸化第二スズ、ジブチル酸化第二スズ、ジヘキシル酸化第二スズ、ジオクチル酸化第二スズ、トリブチル水酸化第二スズ、トオリオクチル水酸化第二スズ、ジブチル塩化第二スズ、ジオクチル塩化第二スズ、トリオクチル塩化第二スズ、酢酸ジブチルスズ、酢酸ジオクチルスズ、酪酸ジブチルスズ、酪酸ジオクチルスズ、ラウリン酸ジブチルスズ、ラウリン酸ジオクチルスズ、安息香酸ジブチルスズ、安息香酸ジオクチルスズ、サリチル酸ジブチルスズ、マレイン酸ジオクチルスズ、メトキシジブチルスズ、メトキシジオクチルスズ、エトキシジブチルスズ、プロポキシジオクチルスズ、ブトキシジブチルスズ、ブトキシジオクチルスズ、フェノキシジブチルスズ、ベンジルオキシジオクチルスズなどの第二スズ化合物を用いることができる。これらは単独でも、あるいは2種以上を組み合わせて使用することができる。なかでも、ジブチル酸化第二スズ(ジブチルスズオキシド(DBTO))が好適に用いられる。   Examples of the catalyst include organic tin compounds, specifically stannous formate, stannous acetate, stannous propionate, stannous butyrate, stannous valerate, stannous caproate, caprylic acid. Stannous, stannous caprate, stannous laurate, stannous benzoate, stannous maleate, stannous fumarate, stannous methoxy, stannous ethoxy, stannous propoxy, butoxy Stannous compounds such as stannous, pentaoxystannic, hexaoxystannic, phenoxystannic, benzyloxystannic, dimethyl stannic oxide, dibutyl stannic oxide, dihexyl stannic oxide, Dioctyl stannic oxide, tributyl stannic hydroxide, triooctyl stannic hydroxide, dibutyl stannic chloride, dioctyl stannic chloride, trioctyl stannic chloride , Dibutyltin acetate, dioctyltin acetate, dibutyltin butyrate, dioctyltin butyrate, dibutyltin laurate, dioctyltin laurate, dibutyltin benzoate, dioctyltin benzoate, dibutyltin salicylate, dioctyltin maleate, methoxydibutyltin, methoxydioctyltin, ethoxydibutyltin Stannic compounds such as propoxydioctyltin, butoxydibutyltin, butoxydioctyltin, phenoxydibutyltin, and benzyloxydioctyltin can be used. These can be used alone or in combination of two or more. Of these, dibutyl stannic oxide (dibutyltin oxide (DBTO)) is preferably used.

触媒の使用量については、エステル化反応が達成されるに十分な量であればよく、通常、ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート1モル当たり0.001〜1モル、好ましくは0.001〜0.1モルである。   The catalyst may be used in an amount sufficient to achieve the esterification reaction, and is usually 0.001 to 1 mol, preferably 0.001 to 0.1 mol per mol of hydroxyethyl (meth) acrylate. Is a mole.

重合防止剤としては、メチル(メタ)アクリレートなどの重合防止効果を有する化合物であればいずれでもよく、例えば、ハイドロキノン、パラメトキシフェノールなどのフェノール系化合物、フェノチアジン、ハイドロキノン、N−フェニル−N’−イソプロピルパラフェニレンジアミン、N,N’−ジ−2−ナフチルパラフェニレンジアミン、N−フェニル−N’−(1,3−ジメチルブチル)パラフェニレンジアミンなどのアミン系化合物、4−ヒドロキシ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン−N−オキシル、4−ベンゾイルオキシ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン−N−オキシル、4−アセチルアミノ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン−N−オキシルなどのオキシル系化合物を用いることができる。これらは単独でも、あるいは2種以上を組み合わせて使用することができる。なかでも、4−ヒドロキシ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン−N−オキシル(4H−TEMPO)が好適に用いられる。   The polymerization inhibitor may be any compound as long as it has a polymerization-inhibiting effect such as methyl (meth) acrylate, and examples thereof include phenolic compounds such as hydroquinone and paramethoxyphenol, phenothiazine, hydroquinone, N-phenyl-N′-. Amine compounds such as isopropylparaphenylenediamine, N, N′-di-2-naphthylparaphenylenediamine, N-phenyl-N ′-(1,3-dimethylbutyl) paraphenylenediamine, 4-hydroxy-2,2 , 6,6-tetramethylpiperidine-N-oxyl, 4-benzoyloxy-2,2,6,6-tetramethylpiperidine-N-oxyl, 4-acetylamino-2,2,6,6-tetramethylpiperidine An oxyl compound such as -N-oxyl can be used. These can be used alone or in combination of two or more. Of these, 4-hydroxy-2,2,6,6-tetramethylpiperidine-N-oxyl (4H-TEMPO) is preferably used.

重合防止剤の使用量は重合防止効果が得られる範囲で適宜決定されるが、通常、ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート1モル当たり0.00001〜1モル、好ましくは0.00001〜0.1モルである。   The amount of the polymerization inhibitor used is appropriately determined within a range in which the polymerization prevention effect is obtained, but is usually 0.00001 to 1 mol, preferably 0.00001 to 0.1 mol per mol of hydroxyethyl (meth) acrylate. is there.

本発明のメチル(メタ)アクリレートとヒドロキシエチル(メタ)アクリレートとのエステル交換反応は、平衡反応であり、従来方法のエチレングリコールと(メタ)アクリレートとのエステル交換反応と同様にして実施することができる。例えば、蒸留塔を備えた反応装置を用い、還流条件下に、副生するメタノールをメチル(メタ)アクリレートとの共沸混合物として蒸留塔頂部から系外に抜き出しながらエステル交換反応を進行させる(バッチ式反応蒸留)。蒸留塔から反応釜に戻る還流液にメタノールが含まれると反応速度が低下するので、この反応性に影響がないように、蒸留塔の段数、還流比などを適宜決定するのが望ましい。   The transesterification reaction between methyl (meth) acrylate and hydroxyethyl (meth) acrylate according to the present invention is an equilibrium reaction and can be carried out in the same manner as the transesterification reaction between ethylene glycol and (meth) acrylate in the conventional method. it can. For example, using a reaction apparatus equipped with a distillation column, a transesterification reaction proceeds under reflux conditions while extracting by-product methanol as an azeotrope with methyl (meth) acrylate from the top of the distillation column outside the system (batch). Formula reactive distillation). If methanol is contained in the reflux liquid returning from the distillation column to the reaction kettle, the reaction rate decreases. Therefore, it is desirable to appropriately determine the number of distillation column stages, the reflux ratio, and the like so as not to affect the reactivity.

上記蒸留塔としては、特に特定されるものではなく、この種のエステル交換反応に一般に用いられている蒸留塔を用いることができる。   The distillation column is not particularly specified, and a distillation column generally used for this type of transesterification reaction can be used.

反応温度は、反応蒸留であるため、反応液中に含まれるメチル(メタ)アクリレート濃度やメタノール濃度によって決まる。例えば、常圧では、80〜180℃、好ましくは100〜150℃である。80℃未満では大過剰にメチル(メタ)アクリレートが存在しているため生産性が低くなり、また、反応後に大過剰のメチル(メタ)アクリレートを除去する必要があるため経済的でない。一方、180℃を超えると重合が起こりやすくなり好ましくない。   Since the reaction temperature is reactive distillation, it is determined by the methyl (meth) acrylate concentration and methanol concentration contained in the reaction solution. For example, at normal pressure, it is 80 to 180 ° C, preferably 100 to 150 ° C. If it is less than 80 ° C., the methyl (meth) acrylate is present in a large excess, resulting in low productivity, and it is not economical because it is necessary to remove the excessive methyl (meth) acrylate after the reaction. On the other hand, if it exceeds 180 ° C., polymerization tends to occur, which is not preferable.

エステル交換反応に必要な、メチル(メタ)アクリレートとヒドロキシエチル(メタ)アクリレートとの割合については、例えば、メチル(メタ)アクリレートがヒドロキシエチル(メタ)アクリレート1モル当たり0.8〜1.2モル、好ましくは1〜1.1モルの割合で存在していればよい。   Regarding the ratio of methyl (meth) acrylate and hydroxyethyl (meth) acrylate necessary for the transesterification reaction, for example, methyl (meth) acrylate is 0.8 to 1.2 mol per mol of hydroxyethyl (meth) acrylate. , Preferably it should just exist in the ratio of 1-1.1 mol.

なお、上述したように、本発明の方法においても副生するメタノールは、メチル(メタ)アクリレートとの共沸混合物として蒸留塔から抜き出すことが好ましく、この共沸溶剤としてのメチル(メタ)アクリレートを予め反応系に仕込むのが好適である。この際のメチル(メタ)アクリレートの量は、特に限定されるものではないが、ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート1モル当たり0.1〜1、好ましくは0.1〜0.5モルである。   In addition, as mentioned above, it is preferable that methanol produced as a by-product in the method of the present invention is extracted from the distillation tower as an azeotropic mixture with methyl (meth) acrylate, and methyl (meth) acrylate as this azeotropic solvent is used. It is preferable to charge the reaction system in advance. The amount of methyl (meth) acrylate at this time is not particularly limited, but is 0.1 to 1, preferably 0.1 to 0.5 mol per mol of hydroxyethyl (meth) acrylate.

また、共沸蒸留の進行とともに反応系内のメチル(メタ)アクリレートの量が減少するので、このメチル(メタ)アクリレートの減量を補うように、必要量のメチル(メタ)アクリレートを反応系内に供給するのが望ましい。この(メタ)アクリレートの供給量は、蒸留条件による留出抜き出し量や反応時間などを考慮して適宜決定することができる。   Also, as the amount of methyl (meth) acrylate in the reaction system decreases with the progress of azeotropic distillation, the required amount of methyl (meth) acrylate is added to the reaction system to compensate for this decrease in methyl (meth) acrylate. It is desirable to supply. The supply amount of (meth) acrylate can be appropriately determined in consideration of the amount of distillate extracted and the reaction time depending on the distillation conditions.

触媒や重合防止剤は出発原料であるメチル(メタ)アクリレートやヒドロキシエチル(メタ)アクリレートに溶解して使用するのが一般的であるが、有機溶媒中で触媒および重合防止剤の存在下にメチル(メタ)アクリレートとヒドロキシエチル(メタ)アクリレートとのエステル交換反応を行ってもよい。この有機溶媒としては、ベンゼン、ヘキサン、トルエンなどが用いられる。   Catalysts and polymerization inhibitors are generally used by dissolving them in the starting materials, methyl (meth) acrylate and hydroxyethyl (meth) acrylate, but in an organic solvent, methylation is carried out in the presence of the catalyst and polymerization inhibitor. You may perform transesterification with (meth) acrylate and hydroxyethyl (meth) acrylate. As this organic solvent, benzene, hexane, toluene and the like are used.

以下、実施例を挙げて本発明を更に具体的に説明する。
(実施例1)
反応装置として、有堰20段、塔内径25mmのオールダーショウ蒸留塔を備えた2L(リットル)の4つ口フラスコを使用した。この装置は、加熱することにより蒸留塔に上がった蒸気がコンデンサーで冷却されて還流ラインにより蒸留塔最上段に戻るように構成されている。
Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples.
Example 1
As a reaction apparatus, a 2 L (liter) four-necked flask equipped with an old show distillation tower having 20 stages of weirs and a tower inner diameter of 25 mm was used. This apparatus is configured such that the steam that has been heated to the distillation column is cooled by a condenser and returned to the uppermost stage of the distillation column by a reflux line.

フラスコに純度99.9質量%のメチルメタクリレート(MMA)582g(5.8モル)、純度97.5質量%(ジエチレングルコールモノメタクリレート(DEGMMA)2.3質量%含有)のヒドロキシエチルメタクリレート(HEMA)540g(4.2モル)(HEMA:4.1モル、DEGMMA:0.1モル)、それに触媒としてジブチルスズオキシド(DBTO)5.4g、重合防止剤として4−ヒドロキシ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン−N−オキシル(4H−TEMPO)0.5gを仕込み、さらに蒸留塔の最上段から4H−TEMPOをMMAに溶解させて0.2質量%の濃度とした溶液を連続的に2ml/hrで供給し、反応液中には空気を3ml/minで導入しながら、常圧にてエステル交換反応を行った。反応液の昇温はフラスコをオイルバスに浸漬することで加熱した。反応温度は110〜140℃に維持して反応させ、経時的にフラスコ内の反応液をサンプリングしてガスクロマトグラフィーで分析し、未反応HEMAを測定した。   Hydroxyethyl methacrylate (HEMA) having a purity of 99.9% by mass of methyl methacrylate (MMA) (582 g, 5.8 mol) and a purity of 97.5% by mass (containing 2.3% by mass of diethylene glycol monomethacrylate (DEGMMA)) in the flask. 540 g (4.2 mol) (HEMA: 4.1 mol, DEGMMA: 0.1 mol), 5.4 g of dibutyltin oxide (DBTO) as a catalyst, and 4-hydroxy-2,2,6, as a polymerization inhibitor A solution in which 0.5 g of 6-tetramethylpiperidine-N-oxyl (4H-TEMPO) is charged and 4H-TEMPO is dissolved in MMA from the top of the distillation column to a concentration of 0.2% by mass is continuously added. Feeding at 2 ml / hr and transesterification at normal pressure while introducing air into the reaction solution at 3 ml / min I went. The reaction solution was heated by immersing the flask in an oil bath. The reaction temperature was maintained at 110 to 140 ° C. for reaction, and the reaction solution in the flask was sampled over time and analyzed by gas chromatography to measure unreacted HEMA.

反応開始当初は全還流とし、蒸留塔最上段の温度が65℃になってからメタノール/MMAの共沸混合物の系外への抜き出しを開始した。抜き出し速度は50g/hrとし、フラスコ内の反応液減量を補うようにMMAを50g/hrで供給した。その後は、HEMAの反応転化率が95%以上に達するまで、フラスコ内の反応液温度に対してオイルバス温度を+15℃にすることで蒸留塔に上がる蒸気量をコントロールし、還流比2〜10の範囲で反応を行った。   At the beginning of the reaction, total reflux was performed, and the extraction of the methanol / MMA azeotrope out of the system was started after the temperature at the top of the distillation column reached 65 ° C. The extraction rate was 50 g / hr, and MMA was supplied at 50 g / hr so as to compensate for the reaction solution loss in the flask. Thereafter, until the reaction conversion rate of HEMA reaches 95% or more, the amount of steam rising to the distillation column is controlled by setting the oil bath temperature to + 15 ° C. with respect to the reaction liquid temperature in the flask, and the reflux ratio is 2 to 10%. The reaction was conducted in the range of.

メタノール/MMAの共沸混合物の系外への抜き出しを開始してから12時間後、反応液中の未反応HEMA濃度が2.5質量%以下(HEMA反応転化率が95%以上)となったので反応液を冷却することで反応を停止した。   After 12 hours from the start of extraction of the methanol / MMA azeotrope to the outside of the system, the unreacted HEMA concentration in the reaction solution became 2.5% by mass or less (conversion rate of HEMA reaction was 95% or more). Therefore, the reaction was stopped by cooling the reaction solution.

得られた反応液1150gをガスクロマトグラフィーで分析したところ、結果は次のとおりであった。エチレングリコールジメタクリレート(EGDMA)質量69%、MMA質量26%、HEMA質量2%、ジエチレングリコールジメタクリレート(DEGDMA)1質量%、触媒成分を含むその他の不純物合計1質量%。   When 1150 g of the obtained reaction solution was analyzed by gas chromatography, the results were as follows. Ethylene glycol dimethacrylate (EGDMA) mass 69%, MMA mass 26%, HEMA mass 2%, diethylene glycol dimethacrylate (DEGDMA) 1 mass%, and other impurities including catalyst components in total 1 mass%.

したがって、EGDMA選択率(原料HEMA基準)は97%、DEGDMA選択率(原料HEMA基準)は2%であった。また、原料HEMAに含まれるDEGMMAからDEGDMAへの選択率が2%であるので、実質EGDMA選択率は99%以上であった。
(比較例1)
反応装置として、ディーンスターク脱水装置、コンデンサーおよび真空装置を備え付け、空気導入管、温度計および攪拌機を取り付けた2Lのガラス製4つ口フラスコに、純度99.9質量%のエチレングリコール(EG)200g(3.2モル)、純度99.9質量%のメタクリル酸(MAA)555g(6.5モル)、硫酸22g、ハイドロキノン3.5g、溶媒としてトルエン260gをそれぞれ仕込んだ。次にフラスコ内に空気を吹き込みながらフラスコ内を攪拌し、真空装置で730hPaまで減圧して直接エステル化反応を行った。
Therefore, the EGDMA selectivity (raw material HEMA standard) was 97%, and the DEGDMA selectivity (raw material HEMA standard) was 2%. Further, since the selectivity from DEGMMA to DEGDMA contained in the raw material HEMA is 2%, the actual EGDMA selectivity was 99% or more.
(Comparative Example 1)
As a reaction apparatus, a 2 L glass four-necked flask equipped with a Dean-Stark dehydration apparatus, a condenser and a vacuum apparatus and equipped with an air introduction tube, a thermometer and a stirrer was charged with 200 g of ethylene glycol (EG) having a purity of 99.9% by mass. (3.2 mol), 555 g (6.5 mol) of methacrylic acid (MAA) having a purity of 99.9% by mass, 22 g of sulfuric acid, 3.5 g of hydroquinone, and 260 g of toluene as a solvent were charged. Next, the inside of the flask was stirred while air was blown into the flask, and the pressure was reduced to 730 hPa with a vacuum apparatus to perform the esterification reaction directly.

反応液の昇温はフラスコをオイルバスに浸漬することで行った。蒸留塔に上がるトルエン蒸気量のコントロールは、フラスコ内の反応液温度に対してオイルバス温度を+30℃にすることで反応温度を100〜130℃に維持した。反応温度100℃程度でトルエンの還流が始まり、脱水装置に留出する生成水量を確認した。   The temperature of the reaction solution was increased by immersing the flask in an oil bath. To control the amount of toluene vapor rising to the distillation column, the reaction temperature was maintained at 100 to 130 ° C. by setting the oil bath temperature to + 30 ° C. with respect to the reaction liquid temperature in the flask. At a reaction temperature of about 100 ° C., toluene began to reflux, and the amount of produced water distilled into the dehydrator was confirmed.

反応開始から4時間で105mLの生成水が流出したが、その後1時間は生成水の留出が見られないため反応終了とし、反応液を直ちに室温まで冷却した(EGが反応転化率100%となる生成水量は116g(6.5モル))。   In 4 hours from the start of the reaction, 105 mL of generated water flowed out, but since the distillation of the generated water was not observed for 1 hour, the reaction was terminated, and the reaction solution was immediately cooled to room temperature (EG had a reaction conversion rate of 100%). The amount of produced water is 116 g (6.5 mol)).

得られた反応液930gをガスクロマトグラフィーで分析したところ、EG0.1質量%以下(反応転化率:100%)、MAA11質量%、不純物としてジエチレングリコールジメタクリレートを含むその他の不純物がトータル11質量%、エチレングリコールジメタクリレート(EGDMA)43質量%であり、EG基準のEGMA選択率は63%であった。
(比較例2)
実施例1において、原料としてHEMAの代わりに純度99.9質量%のEG250g(4.0モル)を用い、また、純度99.9質量%のMMAの仕込み量を872g(8.7モル)に変更した以外は実施例1と同様の反応操作を行った。なお、この比較例2は、特許文献1(特開平7−188108号公報)の比較例2に準じたものである。
When 930 g of the obtained reaction liquid was analyzed by gas chromatography, EG was 0.1% by mass or less (reaction conversion rate: 100%), MAA was 11% by mass, and other impurities including diethylene glycol dimethacrylate as impurities were 11% by mass in total, The ethylene glycol dimethacrylate (EGDMA) was 43% by mass, and the EGMA selectivity based on EG was 63%.
(Comparative Example 2)
In Example 1, 250 g (4.0 mol) of EG having a purity of 99.9% by mass was used instead of HEMA as a raw material, and the amount of MMA having a purity of 99.9% by mass was adjusted to 872 g (8.7 mol). The same reaction operation as in Example 1 was performed except that the change was made. In addition, this comparative example 2 is based on the comparative example 2 of patent document 1 (Unexamined-Japanese-Patent No. 7-188108).

蒸留塔最上段の温度は95℃程度にしか低下しなかったため全還流を1時間とし、メタノール/MMAの共沸混合物の系外へ抜き出しを開始した。   Since the temperature of the uppermost stage of the distillation column only decreased to about 95 ° C., the total reflux was set to 1 hour, and extraction of the methanol / MMA azeotrope was started out of the system.

このメタノール/MMAの共沸混合物の系外への抜き出しを開始してから5時間経過しても反応液のEG反応転化率が4%(未反応EG濃度が21%)であったため反応液を確認したところ、反応液はEGとMMAとの2層に分離していた。また、若干ポリマーが発生していた。   Since the EG reaction conversion rate of the reaction solution was 4% (unreacted EG concentration was 21%) even after 5 hours had passed since the start of the extraction of the methanol / MMA azeotrope to the outside of the system, the reaction solution was As a result of confirmation, the reaction solution was separated into two layers of EG and MMA. Some polymer was also generated.

Claims (2)

メチル(メタ)アクリレートとヒドロキシエチル(メタ)アクリレートとをエステル交換反応させることを特徴とするエチレングリコール(メタ)アクリレートの製造方法。 A process for producing ethylene glycol (meth) acrylate, comprising transesterifying methyl (meth) acrylate and hydroxyethyl (meth) acrylate. エステル交換反応を、触媒としてジブチル酸化第二スズを、また、重合防止剤として4−ヒドロキシ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン−N−オキシルを用いて行う請求項1記載のエチレングリコール(メタ)アクリレートの製造方法。 The ethylene glycol according to claim 1, wherein the transesterification reaction is carried out using dibutyl stannic oxide as a catalyst and 4-hydroxy-2,2,6,6-tetramethylpiperidine-N-oxyl as a polymerization inhibitor. A method for producing (meth) acrylate.
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