JP2013234144A - Process for producing 4-hydroxybutyl (meth)acrylate - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、４−ヒドロキシブチル（メタ）アクリレートの製造方法に関する。さらに詳しくは、本発明は、自動車用塗料、建材用塗料、電子材料用コーティング剤、感光性樹脂組成物などの原料として有用な４−ヒドロキシブチル（メタ）アクリレートの製造方法に関する。 The present invention relates to a method for producing 4-hydroxybutyl (meth) acrylate. More specifically, the present invention relates to a method for producing 4-hydroxybutyl (meth) acrylate useful as a raw material for automobile paints, building material paints, electronic material coating agents, photosensitive resin compositions, and the like.
なお、本明細書において、「（メタ）アクリル酸」は、（メタ）アクリル酸および／またはメタクリル酸を意味する。また、（メタ）アクリレートは、アクリレートおよび／またはメタクリレートを意味する。 In the present specification, “(meth) acrylic acid” means (meth) acrylic acid and / or methacrylic acid. (Meth) acrylate means acrylate and / or methacrylate.
４−ヒドロキシブチルアクリレートを製造する方法として、硫酸、パラトルエンスルホン酸などの触媒を用いて１，４−ブタンジオールとアクリル酸とを脱水エステル化反応させることによって４−ヒドロキシブチルアクリレートを製造する方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。しかし、前記方法には、副反応生成物の生成量が多く、さらに触媒として酸が使用されているため、煩雑な中和工程を必要とするとともに、中和によって生成した多量の塩が廃棄物となるという欠点がある。 As a method for producing 4-hydroxybutyl acrylate, a method for producing 4-hydroxybutyl acrylate by dehydrating esterification of 1,4-butanediol and acrylic acid using a catalyst such as sulfuric acid and paratoluenesulfonic acid. Is known (see, for example, Patent Document 1). However, in the above method, a large amount of side reaction products are produced and an acid is used as a catalyst. Therefore, a complicated neutralization step is required, and a large amount of salt produced by the neutralization is a waste product. There is a drawback of becoming.
そこで、前記方法が有する技術的課題を解決する方法として、触媒としてジスタノキサンまたはスタノキサンを用いて１，４−ブタンジオールとアクリル酸メチルとをエステル交換反応させることによって４−ヒドロキシブチルアクリレートを製造する方法が提案されている（例えば、特許文献２〜５参照）。しかし、触媒として用いられるジスタノキサンおよびスタノキサンは、いずれも高価であるとともに工業的に入手が困難である。 Therefore, as a method for solving the technical problem of the above method, a method for producing 4-hydroxybutyl acrylate by transesterifying 1,4-butanediol and methyl acrylate using distanoxane or stannoxane as a catalyst Has been proposed (see, for example, Patent Documents 2 to 5). However, distannoxane and stannoxane used as catalysts are both expensive and difficult to obtain industrially.
また、エステル交換触媒としてジブチル錫オキシド、ジｎ−ブチル錫酸化物などのジアルキル錫酸化物を用いることが知られている（例えば、特許文献３の段落［０００４］、特許文献６の特許請求の範囲第１項参照）。当該ジアルキル錫酸化物は、その使用量が少量であっても触媒活性に優れており、比較的安価であることから、魅力のある触媒である。しかし、１，４−ブタンジオールと（メタ）アクリル酸メチルとをエステル交換反応させることによって４−ヒドロキシブチル（メタ）アクリレートを調製する際に、触媒としてジアルキル錫酸化物を用いた場合には、抽出操作によってジアルキル錫酸化物を分離することが困難であるため、当該ジアルキル錫酸化物を触媒として使用することが困難とされている（例えば、特許文献２の段落［００７９］および特許文献３の段落[０００７]参照）。 In addition, it is known to use dialkyltin oxides such as dibutyltin oxide and di-n-butyltin oxide as the transesterification catalyst (for example, paragraph [0004] of Patent Document 3 and claim of Patent Document 6). (See range 1). The dialkyl tin oxide is an attractive catalyst because it is excellent in catalytic activity even if the amount used is small, and is relatively inexpensive. However, when 4-hydroxybutyl (meth) acrylate is prepared by transesterifying 1,4-butanediol and methyl (meth) acrylate, when a dialkyltin oxide is used as a catalyst, Since it is difficult to separate the dialkyltin oxide by the extraction operation, it is difficult to use the dialkyltin oxide as a catalyst (for example, paragraph [0079] of Patent Document 2 and Patent Document 3). Paragraph [0007]).
本発明は、前記従来技術に鑑みてなされたものであり、１，４−ブタンジオールと（メタ）アクリル酸アルキルエステルとをエステル交換反応させることにより、４−ヒドロキシブチル（メタ）アクリレートを効率よく製造することができ、しかも当該エステル交換反応の際に使用されるエステル交換触媒を効率よく回収し、再利用することができる４−ヒドロキシブチル（メタ）アクリレートの製造方法を提供することを課題とする。 This invention is made | formed in view of the said prior art, and makes 4-hydroxybutyl (meth) acrylate efficiently by transesterifying 1,4-butanediol and the (meth) acrylic-acid alkylester. An object of the present invention is to provide a method for producing 4-hydroxybutyl (meth) acrylate, which can be produced, and can efficiently recover and reuse the transesterification catalyst used in the transesterification reaction. To do.
すなわち、本発明は、
（１） １，４−ブタンジオールと（メタ）アクリル酸アルキルエステルとをエステル交換反応させることによって４−ヒドロキシブチル（メタ）アクリレートを製造する方法であって、式(I):
That is, the present invention
(1) A process for producing 4-hydroxybutyl (meth) acrylate by transesterification of 1,4-butanediol and (meth) acrylic acid alkyl ester, which comprises the formula (I):
（式中、Ｒ1およびＲ2は、それぞれ独立して、炭素数１〜１８のアルキル基、炭素数６〜１２のアリール基または炭素数７〜１２のアラルキル基、Ｘはアルカリ金属原子またはアルカリ土類金属原子、ｎはＸの原子価を表わす数を示す）
で表されるエステル交換触媒の存在下で１，４−ブタンジオールと（メタ）アクリル酸アルキルエステルとをエステル交換反応させることを特徴とする４−ヒドロキシブチル（メタ）アクリレートの製造方法、
（２） （メタ）アクリル酸１モルあたりの式(I)で表わされるエステル交換触媒の量が０．００００１〜０．０１モルである前記（１）に記載の４−ヒドロキシブチル（メタ）アクリレートの製造方法、
（３） １，４−ブタンジオールと（メタ）アクリル酸アルキルエステルとをエステル交換反応させることによって得られた反応混合物と水および脂肪族炭化水素化合物を含有する抽出溶媒とを混合し、４−ヒドロキシブチル（メタ）アクリレートを水層に抽出させた後、当該水層と芳香族炭化水素化合物を含有する抽出溶媒とを混合し、当該水層に含まれている４−ヒドロキシブチル（メタ）アクリレートを芳香族炭化水素化合物に抽出させることにより、４−ヒドロキシブチル（メタ）アクリレートを回収する前記（１）または（２）に記載の４−ヒドロキシブチル（メタ）アクリレートの製造方法、
（４） １，４−ブタンジオールと（メタ）アクリル酸アルキルエステルとをエステル交換反応させることによって得られた４−ヒドロキシブチル（メタ）アクリレートを含有する反応混合物から式(I)で表わされるエステル交換触媒を回収し、当該回収された式(I)で表わされるエステル交換触媒を１，４−ブタンジオールと（メタ）アクリル酸アルキルエステルとをエステル交換反応させる際にエステル交換触媒として再利用する前記（１）〜（３）のいずれかに記載の４−ヒドロキシブチル（メタ）アクリレートの製造方法、
（５） （メタ）アクリル酸アルキルエステルが式(II):
Wherein R 1 and R 2 are each independently an alkyl group having 1 to 18 carbon atoms, an aryl group having 6 to 12 carbon atoms or an aralkyl group having 7 to 12 carbon atoms, X is an alkali metal atom or an alkali Earth metal atom, n is a number representing the valence of X)
1,4-butanediol and (meth) acrylic acid alkyl ester are transesterified in the presence of a transesterification catalyst represented by the formula:
(2) The 4-hydroxybutyl (meth) acrylate according to the above (1), wherein the amount of the transesterification catalyst represented by the formula (I) per mol of (meth) acrylic acid is 0.00001 to 0.01 mol. Manufacturing method,
(3) A reaction mixture obtained by transesterifying 1,4-butanediol and an alkyl (meth) acrylate is mixed with an extraction solvent containing water and an aliphatic hydrocarbon compound, After extracting hydroxybutyl (meth) acrylate into the aqueous layer, the aqueous layer and an extraction solvent containing an aromatic hydrocarbon compound are mixed, and 4-hydroxybutyl (meth) acrylate contained in the aqueous layer The method for producing 4-hydroxybutyl (meth) acrylate according to the above (1) or (2), wherein 4-hydroxybutyl (meth) acrylate is recovered by extracting the product into an aromatic hydrocarbon compound,
(4) An ester represented by the formula (I) from a reaction mixture containing 4-hydroxybutyl (meth) acrylate obtained by transesterifying 1,4-butanediol with an alkyl (meth) acrylate. The exchange catalyst is recovered, and the recovered transesterification catalyst represented by the formula (I) is reused as the transesterification catalyst when the 1,4-butanediol and the (meth) acrylic acid alkyl ester are transesterified. The method for producing 4-hydroxybutyl (meth) acrylate according to any one of (1) to (3),
(5) The (meth) acrylic acid alkyl ester has the formula (II):
（式中、Ｒ3は水素原子またはメチル基、Ｒ4は炭素数１〜４のアルキル基を示す）
で表わされる（メタ）アクリル酸アルキルエステルである前記（１）〜（４）のいずれかに記載の４−ヒドロキシブチル（メタ）アクリレートの製造方法
に関する。
(Wherein R 3 represents a hydrogen atom or a methyl group, and R 4 represents an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms)
It is related with the manufacturing method of 4-hydroxybutyl (meth) acrylate in any one of said (1)-(4) which is (meth) acrylic-acid alkylester represented by these.
本発明の４−ヒドロキシブチル（メタ）アクリレートの製造方法によれば、１，４−ブタンジオールと（メタ）アクリル酸アルキルエステルとをエステル交換反応させることにより、４−ヒドロキシブチル（メタ）アクリレートを効率よく製造することができ、しかも当該エステル交換反応の際に使用されるエステル交換触媒を効率よく回収し、再利用することができるという優れた効果が奏される。 According to the method for producing 4-hydroxybutyl (meth) acrylate of the present invention, 1,4-butanediol and (meth) acrylic acid alkyl ester are transesterified to produce 4-hydroxybutyl (meth) acrylate. It is possible to produce efficiently, and there is an excellent effect that the transesterification catalyst used in the transesterification reaction can be efficiently recovered and reused.
本発明の４−ヒドロキシブチル（メタ）アクリレートの製造方法は、前記したように、１，４−ブタンジオールと（メタ）アクリル酸アルキルエステルとをエステル交換反応させることによって４−ヒドロキシブチル（メタ）アクリレートを製造する方法であり、式(I): As described above, the method for producing 4-hydroxybutyl (meth) acrylate of the present invention comprises 4-hydroxybutyl (meth) by transesterifying 1,4-butanediol and (meth) acrylic acid alkyl ester. A process for producing an acrylate, wherein formula (I):
（式中、Ｒ1およびＲ2は、それぞれ独立して、炭素数１〜１８のアルキル基、炭素数６〜１２のアリール基または炭素数７〜１２のアラルキル基、Ｘはアルカリ金属原子またはアルカリ土類金属原子、ｎはＸの原子価を表わす数を示す）
で表されるエステル交換触媒の存在下で１，４−ブタンジオールと（メタ）アクリル酸アルキルエステルとをエステル交換反応させることを特徴とする。
Wherein R 1 and R 2 are each independently an alkyl group having 1 to 18 carbon atoms, an aryl group having 6 to 12 carbon atoms or an aralkyl group having 7 to 12 carbon atoms, X is an alkali metal atom or an alkali Earth metal atom, n is a number representing the valence of X)
1,4-butanediol and (meth) acrylic acid alkyl ester are transesterified in the presence of a transesterification catalyst represented by:
本発明においては、まず、１，４−ブタンジオールと（メタ）アクリル酸アルキルエステルとをエステル交換反応させる。 In the present invention, first, 1,4-butanediol and a (meth) acrylic acid alkyl ester are transesterified.
（メタ）アクリル酸アルキルエステルとしては、例えば、（メタ）アクリル酸メチル、（メタ）アクリル酸エチル、（メタ）アクリル酸プロピル、（メタ）アクリル酸ｎ−ブチル、（メタ）アクリル酸イソブチル、（メタ）アクリル酸ｔｅｒｔ−ブチルなどが挙げられ、これらの（メタ）アクリル酸アルキルエステルは、それぞれ単独で用いてもよく、２種類以上を併用してもよい。（メタ）アクリル酸アルキルエステルのなかでは、生成する４−ヒドロキシブチル（メタ）アクリレートと（メタ）アクリル酸アルキルエステルとを効率よく分離する観点から、式(II): Examples of the (meth) acrylic acid alkyl ester include, for example, methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, propyl (meth) acrylate, n-butyl (meth) acrylate, isobutyl (meth) acrylate, ( Examples thereof include tert-butyl (meth) acrylate, and these (meth) acrylic acid alkyl esters may be used alone or in combination of two or more. Among the (meth) acrylic acid alkyl esters, from the viewpoint of efficiently separating the produced 4-hydroxybutyl (meth) acrylate and (meth) acrylic acid alkyl ester, the formula (II):
（式中、Ｒ3は水素原子またはメチル基、Ｒ4は炭素数１〜４のアルキル基を示す）
で表わされる（メタ）アクリル酸アルキルエステルが好ましく、式(II)において、Ｒ3が水素原子またはメチル基であり、Ｒ4が炭素数１〜３のアルキル基である（メタ）アクリル酸アルキルエステルがより好ましく、（メタ）アクリル酸メチルがさらに好ましい。
(Wherein R 3 represents a hydrogen atom or a methyl group, and R 4 represents an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms)
(Meth) acrylic acid alkyl ester represented by formula (II), wherein R 3 is a hydrogen atom or a methyl group, and R 4 is an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms. Is more preferable, and methyl (meth) acrylate is more preferable.
１，４−ブタンジオール１モルあたりの（メタ）アクリル酸アルキルエステルの量は、反応速度を高める観点から、好ましくは０．５モル以上であり、未反応の（メタ）アクリル酸アルキルエステルの量を低減させる観点から、好ましくは５モル以下、より好ましくは３モル以下である。 The amount of (meth) acrylic acid alkyl ester per mole of 1,4-butanediol is preferably 0.5 mol or more from the viewpoint of increasing the reaction rate, and the amount of unreacted (meth) acrylic acid alkyl ester. From the viewpoint of reducing the amount, it is preferably 5 mol or less, more preferably 3 mol or less.
１，４−ブタンジオールと（メタ）アクリル酸アルキルエステルとをエステル交換反応させる際に、式(I)で表わされるエステル交換触媒が用いられる。本発明においては、このように式(I)で表わされるエステル交換触媒が用いられる点に１つの大きな特徴がある。 When transesterifying 1,4-butanediol and (meth) acrylic acid alkyl ester, a transesterification catalyst represented by the formula (I) is used. The present invention has one major feature in that the transesterification catalyst represented by the formula (I) is used as described above.
式(I)で表わされるエステル交換触媒を用いた場合には、４−ヒドロキシブチル（メタ）アクリレートを効率よく製造することができ、しかも当該エステル交換反応の際に使用されるエステル交換触媒を効率よく回収し、再利用することができるという優れた効果が発現される。 When the transesterification catalyst represented by the formula (I) is used, 4-hydroxybutyl (meth) acrylate can be efficiently produced, and the transesterification catalyst used in the transesterification reaction is efficiently used. The excellent effect of being able to be collected and reused well is exhibited.
式(I)で表わされるエステル交換触媒において、Ｒ1およびＲ2は、触媒活性を持続させる観点およびエステル交換反応によって得られる４−ヒドロキシブチル（メタ）アクリレートの収率を高める観点から、それぞれ独立して、炭素数１〜１８のアルキル基、炭素数６〜１２のアリール基または炭素数７〜１２のアラルキル基である。なお、式(I)で表わされるエステル交換触媒の製造の容易さの観点から、Ｒ1およびＲ2は、それぞれ同一であることが好ましい。 In the transesterification catalyst represented by the formula (I), R 1 and R 2 are each independently from the viewpoint of maintaining the catalytic activity and increasing the yield of 4-hydroxybutyl (meth) acrylate obtained by the transesterification reaction. And an alkyl group having 1 to 18 carbon atoms, an aryl group having 6 to 12 carbon atoms, or an aralkyl group having 7 to 12 carbon atoms. In view of ease of production of the transesterification catalyst represented by the formula (I), R 1 and R 2 are preferably the same.
炭素数１〜１８のアルキル基のなかでは、触媒活性を持続させる観点および４−ヒドロキシブチル（メタ）アクリレートの収率を高める観点から、炭素数１〜１２のアルキル基が好ましく、炭素数１〜８のアルキル基がより好ましく、４−ヒドロキシブチル（メタ）アクリレートを製造した後に水洗によって当該エステル交換触媒を容易に除去することができる観点から、炭素数１〜４のアルキル基がさらに好ましい。炭素数１〜４のアルキル基としては、メチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、イソプロピル基、ｎ−ブチル基、イソブチル基およびｔｅｒｔ−ブチル基が挙げられる。 Among the alkyl groups having 1 to 18 carbon atoms, an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms is preferable from the viewpoint of maintaining catalytic activity and increasing the yield of 4-hydroxybutyl (meth) acrylate. From the viewpoint that the transesterification catalyst can be easily removed by washing with water after producing 4-hydroxybutyl (meth) acrylate, an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms is more preferable. Examples of the alkyl group having 1 to 4 carbon atoms include methyl group, ethyl group, n-propyl group, isopropyl group, n-butyl group, isobutyl group and tert-butyl group.
炭素数６〜１２のアリール基としては、例えば、フェニル基、トリル基、キシリル基、ビフェニル基、ナフチル基、アントリル基、フェナントリル基などが挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。 Examples of the aryl group having 6 to 12 carbon atoms include a phenyl group, a tolyl group, a xylyl group, a biphenyl group, a naphthyl group, an anthryl group, and a phenanthryl group, but the present invention is limited only to such examples. It is not a thing.
炭素数７〜１２のアラルキル基としては、例えば、ベンジル基、フェニルエチル基、メチルベンジル基、ナフチルメチル基などが挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。 Examples of the aralkyl group having 7 to 12 carbon atoms include a benzyl group, a phenylethyl group, a methylbenzyl group, and a naphthylmethyl group, but the present invention is not limited only to such examples.
式(I)において、Ｘは、アルカリ金属原子またはアルカリ土類金属原子である。アルカリ金属原子としては、例えば、リチウム、ナトリウム、カリウムなどが挙げられる。アルカリ土類金属原子としては、例えば、マグネシウム、カルシウム、バリウムなどが挙げられる。Ｘのなかでは、触媒活性を持続させる観点および４−ヒドロキシブチル（メタ）アクリレートの収率を高める観点から、ナトリウム、カリウム、マグネシウムおよびカルシウムが好ましく、ナトリウム、カリウムおよびマグネシウムがより好ましく、ナトリウムおよびカリウムがさらに好ましい。 In the formula (I), X is an alkali metal atom or an alkaline earth metal atom. Examples of the alkali metal atom include lithium, sodium, potassium, and the like. Examples of the alkaline earth metal atom include magnesium, calcium, barium and the like. Among X, sodium, potassium, magnesium and calcium are preferable, sodium, potassium and magnesium are more preferable, and sodium and potassium are preferable from the viewpoint of maintaining the catalytic activity and increasing the yield of 4-hydroxybutyl (meth) acrylate. Is more preferable.
式(I)において、ｎは、Ｘの原子価を表わす数である。したがって、Ｘがアルカリ金属である場合、ｎは１であり、Ｘがアルカリ土類金属原子である場合、ｎは２である。 In the formula (I), n is a number representing the valence of X. Therefore, when X is an alkali metal, n is 1, and when X is an alkaline earth metal atom, n is 2.
式(I)で表わされるエステル交換触媒の具体例としては、ジメチルジチオカルバミン酸ナトリウム、ジエチルジチオカルバミン酸ナトリウム、ジプロピルジチオカルバミン酸ナトリウム、ジブチルジチオカルバミン酸ナトリウム、ジメチルジチオカルバミン酸カリウム、ジエチルジチオカルバミン酸カリウム、ジプロピルジチオカルバミン酸カリウム、ジブチルジチオカルバミン酸カリウム、メチルエチルジチオカルバミン酸ナトリウム、メチルプロピルジチオカルバミン酸ナトリウム、エチルプロピルジチオカルバミン酸ナトリウム、メチルブチルジチオカルバミン酸ナトリウム、メチルエチルジチオカルバミン酸カリウム、メチルプロピルジチオカルバミン酸カリウム、エチルプロピルジチオカルバミン酸カリウム、メチルブチルジチオカルバミン酸カリウム、ジフェニルジチオカルバミン酸ナトリウム、ジトリルジチオカルバミン酸ナトリウム、ジキシリルジチオカルバミン酸ナトリウム、ジビフェニルジチオカルバミン酸ナトリウム、ジナフチルジチオカルバミン酸ナトリウム、ジアントリルジチオカルバミン酸ナトリウム、ジフェナントリルジチオカルバミン酸ナトリウム、ジフェニルジチオカルバミン酸カリウム、ジトリルジチオカルバミン酸カリウム、ジキシリルジチオカルバミン酸カリウム、ジビフェニルジチオカルバミン酸カリウム、ジナフチルジチオカルバミン酸カリウム、ジアントリルジチオカルバミン酸カリウム、ジフェナントリルジチオカルバミン酸カリウム、ジベンジルジチオカルバミン酸ナトリウム、ジフェニルエチルジチオカルバミン酸ナトリウム、ジメチルベンジルジチオカルバミン酸ナトリウム、ジナフチルメチルジチオカルバミン酸ナトリウム、ジベンジルジチオカルバミン酸カリウム、ジフェニルエチルジチオカルバミン酸カリウム、ジメチルベンジルジチオカルバミン酸カリウム、ジナフチルメチルジチオカルバミン酸カリウムなどのジチオカルバミン酸アルカリ金属塩；およびジメチルジチオカルバミン酸マグネシウム、ジエチルジチオカルバミン酸マグネシウム、ジプロピルジチオカルバミン酸マグネシウム、ジブチルジチオカルバミン酸マグネシウム、ジメチルジチオカルバミン酸カルシウム、ジエチルジチオカルバミン酸カルシウム、ジプロピルジチオカルバミン酸カルシウム、ジブチルジチオカルバミン酸カルシウム、メチルエチルジチオカルバミン酸マグネシウム、メチルプロピルジチオカルバミン酸マグネシウム、エチルプロピルジチオカルバミン酸マグネシウム、メチルブチルジチオカルバミン酸マグネシウム、メチルエチルジチオカルバミン酸カルシウム、メチルプロピルジチオカルバミン酸カルシウム、エチルプロピルジチオカルバミン酸カルシウム、メチルブチルジチオカルバミン酸カルシウム、ジフェニルジチオカルバミン酸マグネシウム、ジトリルジチオカルバミン酸マグネシウム、ジキシリルジチオカルバミン酸マグネシウム、ジビフェニルジチオカルバミン酸マグネシウム、ジナフチルジチオカルバミン酸マグネシウム、ジアントリルジチオカルバミン酸マグネシウム、ジフェナントリルジチオカルバミン酸マグネシウム、ジフェニルジチオカルバミン酸カルシウム、ジトリルジチオカルバミン酸カルシウム、ジキシリルジチオカルバミン酸カルシウム、ジビフェニルジチオカルバミン酸カルシウム、ジナフチルジチオカルバミン酸カルシウム、ジアントリルジチオカルバミン酸カルシウム、ジフェナントリルジチオカルバミン酸カルシウム、ジベンジルジチオカルバミン酸マグネシウム、ジフェニルエチルジチオカルバミン酸マグネシウム、ジメチルベンジルジチオカルバミン酸マグネシウム、ジナフチルメチルジチオカルバミン酸マグネシウム、ジベンジルジチオカルバミン酸カルシウム、ジフェニルエチルジチオカルバミン酸カルシウム、ジメチルベンジルジチオカルバミン酸カルシウム、ジナフチルメチルジチオカルバミン酸カルシウムなどのジチオカルバミン酸アルカリ土類金属塩が挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。 Specific examples of the transesterification catalyst represented by the formula (I) include sodium dimethyldithiocarbamate, sodium diethyldithiocarbamate, sodium dipropyldithiocarbamate, sodium dibutyldithiocarbamate, potassium dimethyldithiocarbamate, potassium diethyldithiocarbamate, dipropyldithiocarbamine Potassium acid, potassium dibutyldithiocarbamate, sodium methylethyldithiocarbamate, sodium methylpropyldithiocarbamate, sodium ethylpropyldithiocarbamate, sodium methylbutyldithiocarbamate, potassium methylethyldithiocarbamate, potassium methylpropyldithiocarbamate, potassium ethylpropyldithiocarbamate, Methyl butyl dithioca Potassium bamate, sodium diphenyldithiocarbamate, sodium ditolyldithiocarbamate, sodium dixylyldithiocarbamate, sodium dibiphenyldithiocarbamate, sodium dinaphthyldithiocarbamate, sodium dianthryldithiocarbamate, sodium diphenanthryldithiocarbamate, diphenyldithiocarbamate Potassium, potassium ditolyldithiocarbamate, potassium dixylyldithiocarbamate, potassium dibiphenyldithiocarbamate, potassium dinaphthyldithiocarbamate, potassium dianthryldithiocarbamate, potassium diphenanthryldithiocarbamate, sodium dibenzyldithiocarbamate, diphenylethyldithiocarbamate sodium Dithiocarbamic acid alkali metal salts such as sodium dimethylbenzyldithiocarbamate, sodium dinaphthylmethyldithiocarbamate, potassium dibenzyldithiocarbamate, potassium diphenylethyldithiocarbamate, potassium dimethylbenzyldithiocarbamate, potassium dinaphthylmethyldithiocarbamate; and magnesium dimethyldithiocarbamate , Magnesium diethyldithiocarbamate, magnesium dipropyldithiocarbamate, magnesium dibutyldithiocarbamate, calcium dimethyldithiocarbamate, calcium diethyldithiocarbamate, calcium dipropyldithiocarbamate, calcium dibutyldithiocarbamate, magnesium methylethyldithiocarbamate, Magnesium methylpropyldithiocarbamate, magnesium ethylpropyldithiocarbamate, magnesium methylbutyldithiocarbamate, calcium methylethyldithiocarbamate, calcium methylpropyldithiocarbamate, calcium ethylpropyldithiocarbamate, calcium methylbutyldithiocarbamate, magnesium diphenyldithiocarbamate, ditolyldithiocarbamine Magnesium oxide, magnesium dixylyl dithiocarbamate, magnesium dibiphenyldithiocarbamate, magnesium dinaphthyldithiocarbamate, magnesium dianthryldithiocarbamate, magnesium diphenanthryldithiocarbamate, calcium diphenyldithiocarbamate, ditolyldithioca Calcium vamate, calcium dixyldithiocarbamate, calcium dibiphenyldithiocarbamate, calcium dinaphthyldithiocarbamate, calcium dianthryldithiocarbamate, calcium diphenanthryldithiocarbamate, magnesium dibenzyldithiocarbamate, magnesium diphenylethyldithiocarbamate, dimethylbenzyl Although dithiocarbamate, dinaphthylmethyl dithiocarbamate, dibenzyldithiocarbamate, diphenylethyldithiocarbamate, calcium dimethylbenzyldithiocarbamate, dinaphthylmethyldithiocarbamate, etc. Invention It is not limited only to the examples.
式(I)で表わされるエステル交換触媒のなかでは、エステル交換反応後に水洗によって分離させて回収し、再利用することができることから、アルキル基の炭素数が１〜４のジアルキルジチオカルバミン酸塩が好ましく、アルキル基の炭素数が１〜４のジアルキルジチオカルバミン酸アルカリ金属塩がより好ましく、ジメチルジチオカルバミン酸ナトリウム、ジエチルジチオカルバミン酸ナトリウム、ジプロピルジチオカルバミン酸ナトリウム、ジブチルジチオカルバミン酸ナトリウム、ジメチルジチオカルバミン酸カリウム、ジエチルジチオカルバミン酸カリウム、ジプロピルジチオカルバミン酸カリウムおよびジブチルジチオカルバミン酸カリウムがさらに好ましい。 Among the transesterification catalysts represented by the formula (I), dialkyldithiocarbamate having 1 to 4 carbon atoms in the alkyl group is preferable because it can be separated and recovered by water washing after the transesterification reaction and reused. Dialkyldithiocarbamic acid alkali metal salt having 1 to 4 carbon atoms in the alkyl group is more preferable, sodium dimethyldithiocarbamate, sodium diethyldithiocarbamate, sodium dipropyldithiocarbamate, sodium dibutyldithiocarbamate, potassium dimethyldithiocarbamate, diethyldithiocarbamate More preferred are potassium, potassium dipropyldithiocarbamate and potassium dibutyldithiocarbamate.
式(I)で表わされるエステル交換触媒は、その１種類だけで用いてもよく、２種類以上を併用してもよい。 The transesterification catalyst represented by the formula (I) may be used alone or in combination of two or more.
本発明において、式(I)で表わされるエステル交換触媒が用いられるが、本発明の目的が阻害されない範囲内であれば、他のエステル交換触媒が併用されていてもよい。他のエステル交換触媒としては、例えば、特開２００２−３２６９７３号公報の段落［００４３］に記載のものなどが挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。 In the present invention, the transesterification catalyst represented by the formula (I) is used, but other transesterification catalysts may be used in combination as long as the object of the present invention is not impaired. Examples of other transesterification catalysts include those described in paragraph [0043] of JP-A No. 2002-326973, but the present invention is not limited to such examples.
式(I)で表わされるエステル交換触媒の量は、エステル交換に供される原料の（メタ）アクリル酸エステルの種類などによって異なるので一概には決定することができない。通常、式(I)で表わされるエステル交換触媒の量は、１，４−ブタンジオールと（メタ）アクリル酸アルキルエステルとのエステル交換反応を促進させる観点から、原料の（メタ）アクリル酸エステル１モルあたり、好ましくは０．００００１〜０．０１モル、より好ましくは０．０００１〜０．００５モルである。 Since the amount of the transesterification catalyst represented by the formula (I) varies depending on the kind of (meth) acrylic acid ester used as a raw material for the transesterification, it cannot be determined unconditionally. Usually, the amount of the transesterification catalyst represented by the formula (I) is the raw material (meth) acrylic acid ester 1 from the viewpoint of promoting the transesterification reaction between 1,4-butanediol and the (meth) acrylic acid alkyl ester. Preferably it is 0.00001-0.01 mol, More preferably, it is 0.0001-0.005 mol per mol.
１，４−ブタンジオールと（メタ）アクリル酸アルキルエステルとを反応させる際には、（メタ）アクリル酸アルキルエステルが重合することを抑制する観点から、重合防止剤の存在下で１，４−ブタンジオールと（メタ）アクリル酸アルキルエステルとを反応させることが好ましい。 When reacting 1,4-butanediol and (meth) acrylic acid alkyl ester, 1,4-butanediol is reacted in the presence of a polymerization inhibitor from the viewpoint of suppressing polymerization of (meth) acrylic acid alkyl ester. It is preferable to react butanediol with an alkyl (meth) acrylate.
重合防止剤としては、例えば、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−アセトアミノ−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−オキソ−２，２，６，６−テトラメチルピペリジン−Ｎ−オキシル、２，２，６，６−テトラメチルピペリジン−Ｎ−オキシルなどのＮ−オキシラジカル系化合物；パラメトキシフェノール、２，２’−メチレンビス（４−エチル−６−ｔｅｒｔ−ブチルフェノール）、２，６−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−４−メチルフェノール、２，６−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノ−ｐ−クレゾール、２，４−ジメチル−６−ｔｅｒｔ−ブチルフェノール、４−ｔｅｒｔ−ブチルカテコール、４，４’−チオ−ビス（３−メチル−６−ｔｅｒｔ−ブチルフェノール）、４，４’−ブチリデン−ビス（３−メチル−６−ｔｅｒｔ−ブチルフェノール）などのフェノール系化合物；メトキノン、ハイドロキノン、２，５−ジ−ｔｅｒｔ−ブチルハイドロキノン、２，６−ジ−ｔｅｒｔ−ブチルハイドロキノン、ベンゾキノンなどのキノン系化合物；塩化第一銅；ジメチルジチオカルバミン酸銅などのジアルキルジチオカルバミン酸銅；フェノチアジン、Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−ｐ−フェニレンジアミン、フェニル−β−ナフチルアミン，Ｎ，Ｎ’−ジ−β−ナフチル−ｐ−フェニレンジアミン、Ｎ−フェニル−Ｎ’−イソプロピル−ｐ−フェニレンジアミンなどのアミノ化合物；１，４−ジヒドロキシ−２，２，６，６−テトラメチルピペリジン、１−ヒドロキシ−２，２，６，６−テトラメチルピペリジン、４−ヒドロキシ−２，２，６，６−テトラメチルピペリジンなどのヒドロキシアミン系化合物などが挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。これらの重合禁止剤は、それぞれ単独で用いてもよく、２種類以上を併用してもよい。 Examples of the polymerization inhibitor include 4-hydroxy-2,2,6,6-tetramethylpiperidine-N-oxyl, 4-acetamino-2,2,6,6-tetramethylpiperidine-N-oxyl, 4- Benzoyloxy-2,2,6,6-tetramethylpiperidine-N-oxyl, 4-oxo-2,2,6,6-tetramethylpiperidine-N-oxyl, 2,2,6,6-tetramethylpiperidine N-oxy radical compounds such as -N-oxyl; paramethoxyphenol, 2,2'-methylenebis (4-ethyl-6-tert-butylphenol), 2,6-di-tert-butyl-4-methylphenol, 2,6-di-tert-butyl-N, N-dimethylamino-p-cresol, 2,4-dimethyl-6-tert-butylphenol, 4 phenolic compounds such as tert-butylcatechol, 4,4′-thio-bis (3-methyl-6-tert-butylphenol), 4,4′-butylidene-bis (3-methyl-6-tert-butylphenol); Quinone compounds such as methoquinone, hydroquinone, 2,5-di-tert-butylhydroquinone, 2,6-di-tert-butylhydroquinone, benzoquinone; cuprous chloride; copper dialkyldithiocarbamate such as copper dimethyldithiocarbamate; phenothiazine N, N′-diphenyl-p-phenylenediamine, phenyl-β-naphthylamine, N, N′-di-β-naphthyl-p-phenylenediamine, N-phenyl-N′-isopropyl-p-phenylenediamine, etc. Amino compounds; 1,4-dihydroxy-2 Examples include hydroxyamine compounds such as 2,6,6-tetramethylpiperidine, 1-hydroxy-2,2,6,6-tetramethylpiperidine, 4-hydroxy-2,2,6,6-tetramethylpiperidine. However, the present invention is not limited to such examples. These polymerization inhibitors may be used alone or in combination of two or more.
（メタ）アクリル酸アルキルエステル１００質量部あたりの重合防止剤の量は、（メタ）アクリル酸アルキルエステルの重合を抑制する観点から、好ましくは０．００１質量部以上、より好ましくは０．００５質量部以上、さらに好ましくは０．０１質量部以上であり、４−ヒドロキシブチル（メタ）アクリレートの純度を高める観点から、好ましくは５質量部以下、より好ましくは３質量部以下、さらに好ましくは１質量部以下である。 The amount of the polymerization inhibitor per 100 parts by mass of the (meth) acrylic acid alkyl ester is preferably 0.001 part by mass or more, more preferably 0.005 mass, from the viewpoint of suppressing the polymerization of the (meth) acrylic acid alkyl ester. Part or more, more preferably 0.01 part by weight or more, and from the viewpoint of increasing the purity of 4-hydroxybutyl (meth) acrylate, preferably 5 parts by weight or less, more preferably 3 parts by weight or less, and even more preferably 1 part by weight. Or less.
なお、１，４−ブタンジオールと（メタ）アクリル酸アルキルエステルとをエステル交換反応させる際には、有機溶媒を用いることができる。 When 1,4-butanediol and (meth) acrylic acid alkyl ester are transesterified, an organic solvent can be used.
有機溶媒は、エステル交換反応の反応系内で不活性な有機溶媒であることが好ましい。好適な有機溶媒としては、例えば、ｎ−ヘキサン、ｎ−ヘプタン、ｎ−オクタンなどの脂肪族炭化水素化合物、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサンなどの脂環式炭化水素化合物、ベンゼン、トルエン、キシレンなどの芳香族炭化水素化合物、テトラヒドロフランなどのエーテル化合物、ジクロロメタン、１，１−ジクロロエタンなどの有機塩素化合物、ニトロベンゼンなどの芳香族ニトロ化合物、トリエチルホスフェートなどの有機リン化合物、ジメチルスルホキシドなどの有機硫黄化合物などが挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。これらの有機溶媒は、それぞれ単独で用いてもよく、２種類以上を併用してもよい。 The organic solvent is preferably an organic solvent that is inert in the reaction system of the transesterification reaction. Suitable organic solvents include, for example, aliphatic hydrocarbon compounds such as n-hexane, n-heptane and n-octane, alicyclic hydrocarbon compounds such as cyclohexane and methylcyclohexane, and aromatics such as benzene, toluene and xylene. Examples include hydrocarbon compounds, ether compounds such as tetrahydrofuran, organic chlorine compounds such as dichloromethane and 1,1-dichloroethane, aromatic nitro compounds such as nitrobenzene, organic phosphorus compounds such as triethyl phosphate, and organic sulfur compounds such as dimethyl sulfoxide. However, the present invention is not limited to such examples. These organic solvents may be used alone or in combination of two or more.
有機溶媒の量は、特に限定されないが、通常、１，４−ブタンジオールと（メタ）アクリル酸アルキルエステルとの合計量１００質量部あたり５〜２００質量部程度であればよい。 Although the quantity of an organic solvent is not specifically limited, Usually, what is necessary is just about 5-200 mass parts per 100 mass parts of total amounts of 1, 4- butanediol and (meth) acrylic-acid alkylester.
１，４−ブタンジオールと（メタ）アクリル酸アルキルエステルとのエステル交換反応を行なう際の反応温度は、反応速度を高める観点から、好ましくは３０℃以上、より好ましくは５０℃以上であり、生成する４−ヒドロキシブチル（メタ）アクリレートの重合を防止する観点から、好ましくは１５０℃以下である。 From the viewpoint of increasing the reaction rate, the reaction temperature when the transesterification reaction between 1,4-butanediol and (meth) acrylic acid alkyl ester is preferably 30 ° C. or higher, more preferably 50 ° C. or higher. From the viewpoint of preventing polymerization of 4-hydroxybutyl (meth) acrylate, the temperature is preferably 150 ° C. or lower.
１，４−ブタンジオールと（メタ）アクリル酸アルキルエステルとのエステル交換反応を行なう際の雰囲気は、（メタ）アクリル酸アルキルエステルの重合を防止する観点から、好ましくは酸素を含有する雰囲気であり、安全性を高める観点から、より好ましくは酸素濃度が５体積％〜大気濃度のガスである。また、その雰囲気の圧力は、通常、大気圧であればよいが、加圧または減圧であってもよい。例えば、その雰囲気の圧力を減圧させた場合には、反応温度を低下させることができるので、副反応を抑制することができるという利点がある。 The atmosphere when the transesterification reaction between 1,4-butanediol and the alkyl (meth) acrylate is performed is preferably an atmosphere containing oxygen from the viewpoint of preventing polymerization of the alkyl (meth) acrylate. From the viewpoint of enhancing safety, the oxygen concentration is more preferably a gas having an oxygen concentration of 5% by volume to atmospheric concentration. Moreover, the pressure of the atmosphere should just be atmospheric pressure normally, However, Pressurization or pressure reduction may be sufficient. For example, when the pressure of the atmosphere is reduced, the reaction temperature can be lowered, so that there is an advantage that side reactions can be suppressed.
１，４−ブタンジオールと（メタ）アクリル酸アルキルエステルとのエステル交換反応を行なう際の反応時間は、１，４−ブタンジオールおよび（メタ）アクリル酸アルキルエステルの量、反応温度などによって異なるので一概には決定することができないことから、通常、エステル交換反応が完了するまでの時間が選択される。エステル交換反応の終点は、例えば、ガスクロマトグラフィー、液体クロマトグラフィーなどによって確認することができる。 Since the reaction time for the transesterification reaction between 1,4-butanediol and (meth) acrylic acid alkyl ester varies depending on the amount of 1,4-butanediol and (meth) acrylic acid alkyl ester, the reaction temperature, etc. Since it cannot be generally determined, the time until the transesterification reaction is completed is usually selected. The end point of the transesterification reaction can be confirmed by, for example, gas chromatography, liquid chromatography or the like.
１，４−ブタンジオールと（メタ）アクリル酸アルキルエステルとのエステル交換反応は、例えば、精留塔、流動床、固定床、反応蒸留塔などを用いて行なうことかできるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。また、１，４−ブタンジオールと（メタ）アクリル酸アルキルエステルとのエステル交換反応は、流通式および回分式のいずれの方式によって行なってもよい。 The transesterification reaction between 1,4-butanediol and (meth) acrylic acid alkyl ester can be performed using, for example, a rectification column, a fluidized bed, a fixed bed, a reactive distillation column, and the like. It is not limited only to such illustration. In addition, the transesterification reaction between 1,4-butanediol and (meth) acrylic acid alkyl ester may be performed by either a flow system or a batch system.
１，４−ブタンジオールと（メタ）アクリル酸アルキルエステルとのエステル交換反応の進行とともにアルコールが副生する。副生するアルコールは、通常、反応を進行させるために反応系外に除去することが好ましい。副生するアルコールは、例えば、（メタ）アクリル酸エステルまたは適当な溶媒との共沸混合物として反応系外に除去することができる。 Alcohol is by-produced with the progress of the transesterification reaction between 1,4-butanediol and the alkyl (meth) acrylate. The by-produced alcohol is usually preferably removed from the reaction system in order to advance the reaction. By-product alcohol can be removed out of the reaction system, for example, as a (meth) acrylic acid ester or an azeotrope with a suitable solvent.
式(I)で表わされるエステル交換触媒の存在下で１，４−ブタンジオールと（メタ）アクリル酸アルキルエステルとのエステル交換反応を行なった後、エステル交換触媒として使用された式(I)で表わされるエステル交換触媒は、例えば、濾過などの手段により、生成した反応混合物から回収することができる。 In the presence of the transesterification catalyst represented by the formula (I), 1,4-butanediol and (meth) acrylic acid alkyl ester were transesterified and then used as the transesterification catalyst in the formula (I) The transesterification catalyst represented can be recovered from the resulting reaction mixture, for example, by means such as filtration.
また、目的化合物である４−ヒドロキシブチル（メタ）アクリレートは、生成した反応混合物から有機溶媒、未反応の（メタ）アクリル酸エステルおよびアルコールを留去することにより、回収することができる。反応混合物からの未反応の（メタ）アクリル酸エステルおよびアルコールの除去は、例えば、蒸留、抽出処理などによって行なうことができる。 Moreover, 4-hydroxybutyl (meth) acrylate which is a target compound is recoverable by distilling an organic solvent, unreacted (meth) acrylic acid ester, and alcohol from the produced | generated reaction mixture. Removal of unreacted (meth) acrylic acid ester and alcohol from the reaction mixture can be carried out, for example, by distillation, extraction treatment or the like.
より具体的には、生成した４−ヒドロキシブチル（メタ）アクリレートは、例えば、１，４−ブタンジオールと（メタ）アクリル酸アルキルエステルとをエステル交換反応させることによって得られた反応混合物と水および脂肪族炭化水素化合物を含有する抽出溶媒とを混合し、４−ヒドロキシブチル（メタ）アクリレートを水層に抽出させた後、当該水層と芳香族炭化水素化合物を含有する抽出溶媒とを混合し、当該水層に含まれている４−ヒドロキシブチル（メタ）アクリレートを芳香族炭化水素化合物に抽出させることにより、回収することができる。 More specifically, the produced 4-hydroxybutyl (meth) acrylate is, for example, a reaction mixture obtained by transesterifying 1,4-butanediol and an alkyl (meth) acrylate with water and water. After mixing the extraction solvent containing the aliphatic hydrocarbon compound and extracting 4-hydroxybutyl (meth) acrylate into the aqueous layer, the aqueous layer and the extraction solvent containing the aromatic hydrocarbon compound are mixed. The 4-hydroxybutyl (meth) acrylate contained in the aqueous layer can be recovered by extracting it into an aromatic hydrocarbon compound.
反応混合物と水および脂肪族炭化水素化合物を含有する抽出溶媒とを混合した場合には、反応混合物に含まれている４−ヒドロキシブチル（メタ）アクリレートを水層に抽出させ、副生した１，４−ブタンジオールジ（メタ）アクリレートなどを脂肪族炭化水素化合物層に抽出させることができるので、当該水層を脂肪族炭化水素化合物層と分離することにより、４−ヒドロキシブチル（メタ）アクリレートを含有する水層を回収することができる。 When the reaction mixture was mixed with water and an extraction solvent containing an aliphatic hydrocarbon compound, 4-hydroxybutyl (meth) acrylate contained in the reaction mixture was extracted into the aqueous layer, and 1,2 produced as a by-product Since 4-butanediol di (meth) acrylate and the like can be extracted into the aliphatic hydrocarbon compound layer, 4-hydroxybutyl (meth) acrylate can be obtained by separating the aqueous layer from the aliphatic hydrocarbon compound layer. The aqueous layer contained can be recovered.
脂肪族炭化水素化合物としては、例えば、シクロヘキサン、ｎ−ヘキサン、ｎ−ヘプタン、ｎ−オクタン、ｎ−デカン、イソヘキサン、イソオクタン、イソデカンなどの炭素数が６〜１２の脂肪族炭化水素化合物などが挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。なお、本願明細書において、脂肪族炭化水素化合物は、例えば、シクロヘキサンなどの脂環構造を有するものを含む概念のものである。水および脂肪族炭化水素化合物を含有する抽出溶媒には、本発明の目的を阻害しない範囲内で芳香族炭化水素化合物が含まれていてもよい。 Examples of the aliphatic hydrocarbon compound include aliphatic hydrocarbon compounds having 6 to 12 carbon atoms such as cyclohexane, n-hexane, n-heptane, n-octane, n-decane, isohexane, isooctane, and isodecane. However, the present invention is not limited to such examples. In addition, in this-application specification, an aliphatic hydrocarbon compound is a thing of the concept including what has alicyclic structures, such as cyclohexane, for example. The extraction solvent containing water and an aliphatic hydrocarbon compound may contain an aromatic hydrocarbon compound as long as the object of the present invention is not impaired.
前記抽出溶媒において、脂肪族炭化水素化合物および水の量は、反応混合物の量などによって異なるので一概には決定することができないことから、反応混合物に含まれている４−ヒドロキシブチル（メタ）アクリレートを水層に抽出させ、脂肪族炭化水素化合物層と水層とを分離するのに適した量を適宜調整することが好ましい。また、前記抽出操作を行なう際の温度は、特に限定されないが、通常、５〜５０℃程度であることが好ましい。 In the extraction solvent, since the amount of the aliphatic hydrocarbon compound and water varies depending on the amount of the reaction mixture and the like and cannot be determined unconditionally, 4-hydroxybutyl (meth) acrylate contained in the reaction mixture It is preferable to appropriately adjust the amount suitable for separating the aliphatic hydrocarbon compound layer and the aqueous layer from the aqueous layer. Moreover, the temperature at the time of performing the said extraction operation is although it does not specifically limit, Usually, it is preferable that it is about 5-50 degreeC.
次に、４−ヒドロキシブチル（メタ）アクリレートが抽出された水層と、芳香族炭化水素化合物を含有する抽出溶媒とを混合することにより、当該水層に含まれている４−ヒドロキシブチル（メタ）アクリレートを芳香族炭化水素化合物層に抽出させ、当該芳香族炭化水素化合物層を水層と分離することにより、４−ヒドロキシブチル（メタ）アクリレートを含有する芳香族炭化水素化合物層を回収することができる。 Next, by mixing the aqueous layer from which 4-hydroxybutyl (meth) acrylate was extracted and the extraction solvent containing the aromatic hydrocarbon compound, 4-hydroxybutyl (meta) contained in the aqueous layer was mixed. ) Recovering the aromatic hydrocarbon compound layer containing 4-hydroxybutyl (meth) acrylate by extracting the acrylate into the aromatic hydrocarbon compound layer and separating the aromatic hydrocarbon compound layer from the aqueous layer. Can do.
芳香族炭化水素化合物としては、例えば、ベンゼン、エチルベンゼン、トルエン、キシレンなどが挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。なお、芳香族炭化水素化合物を含有する抽出溶媒には、本発明の目的を阻害しない範囲内で脂肪族炭化水素化合物、水などが含まれていてもよい。 Examples of the aromatic hydrocarbon compound include benzene, ethylbenzene, toluene, xylene, and the like, but the present invention is not limited to such examples. The extraction solvent containing the aromatic hydrocarbon compound may contain an aliphatic hydrocarbon compound, water and the like within a range not impairing the object of the present invention.
芳香族炭化水素化合物の量は、前記脂肪族炭化水素化合物層と分離された水層の量などによって異なるので一概には決定することができないことから、当該水層に含まれている４−ヒドロキシブチル（メタ）アクリレートを芳香族炭化水素化合物層に抽出させ、芳香族炭化水素化合物層と水層とを分離するのに適した量を適宜調整することが好ましい。前記抽出操作を行なう際の温度は、特に限定されないが、通常、５〜５０℃程度であることが好ましい。 Since the amount of the aromatic hydrocarbon compound varies depending on the amount of the aqueous layer separated from the aliphatic hydrocarbon compound layer and the like, it cannot be unconditionally determined. It is preferable to appropriately adjust an amount suitable for extracting butyl (meth) acrylate into the aromatic hydrocarbon compound layer and separating the aromatic hydrocarbon compound layer and the aqueous layer. Although the temperature at the time of performing said extraction operation is not specifically limited, Usually, it is preferable that it is about 5-50 degreeC.
前記芳香族炭化水素化合物層に含まれている４−ヒドロキシブチル（メタ）アクリレートは、例えば、芳香族炭化水素化合物を蒸発させるなどの方法によって除去することにより、回収することができる。芳香族炭化水素化合物層に含まれている芳香族炭化水素化合物を除去する際の温度は、特に限定されないが、通常、２０〜１５０℃程度であることが好ましい。以上のようにして回収された４−ヒドロキシブチル（メタ）アクリレートは、必要により、蒸留精製、洗浄などにより、高純度化させてもよい。 The 4-hydroxybutyl (meth) acrylate contained in the aromatic hydrocarbon compound layer can be recovered, for example, by removing the aromatic hydrocarbon compound by a method such as evaporation. Although the temperature at the time of removing the aromatic hydrocarbon compound contained in the aromatic hydrocarbon compound layer is not particularly limited, it is usually preferably about 20 to 150 ° C. The 4-hydroxybutyl (meth) acrylate recovered as described above may be highly purified by distillation purification, washing or the like, if necessary.
一方、脂肪族炭化水素化合物層には、副生した１，４−ブタンジオールジ（メタ）アクリレートが含まれているが、当該１，４−ブタンジオールジ（メタ）アクリレート以外にも式(I)で表わされるエステル交換触媒が含まれている。したがって、式(I)で表わされるエステル交換触媒の有効活用を図る観点から、蒸留、濃縮、洗浄などの方法により、脂肪族炭化水素化合物層から式(I)で表わされるエステル交換触媒を回収してもよい。 On the other hand, the aliphatic hydrocarbon compound layer contains by-produced 1,4-butanediol di (meth) acrylate, but other than the 1,4-butanediol di (meth) acrylate, the formula (I ) Is included. Therefore, from the viewpoint of effective utilization of the transesterification catalyst represented by formula (I), the transesterification catalyst represented by formula (I) is recovered from the aliphatic hydrocarbon compound layer by a method such as distillation, concentration, or washing. May be.
本発明においては、回収された式(I)で表わされるエステル交換触媒は、触媒活性があまり失活せずに維持されているので、１，４−ブタンジオールと（メタ）アクリル酸アルキルエステルとをエステル交換反応させる際にエステル交換触媒として再利用することができる。したがって、回収された式(I)で表わされるエステル交換触媒は、１，４−ブタンジオールと（メタ）アクリル酸アルキルエステルとをエステル交換反応させる際にエステル交換触媒として再利用し、当該回収された式(I)で表わされるエステル交換触媒の存在下で１，４−ブタンジオールと（メタ）アクリル酸アルキルエステルとをエステル交換反応させることができる。その際、回収された式(I)で表わされるエステル交換触媒は、触媒活性を維持する観点から、１，４−ブタンジオールと（メタ）アクリル酸アルキルエステルとをエステル交換反応させる際の反応系内における含水率が１０００ｐｐｍ以下となるように乾燥させた後に、再利用することが好ましい。 In the present invention, since the recovered transesterification catalyst represented by the formula (I) maintains its catalytic activity without deactivation, 1,4-butanediol, (meth) acrylic acid alkyl ester, Can be reused as a transesterification catalyst in the transesterification reaction. Therefore, the recovered transesterification catalyst represented by the formula (I) is reused as the transesterification catalyst when 1,4-butanediol and (meth) acrylic acid alkyl ester are transesterified to be recovered. Further, 1,4-butanediol and (meth) acrylic acid alkyl ester can be transesterified in the presence of a transesterification catalyst represented by the formula (I). At that time, the recovered transesterification catalyst represented by the formula (I) is a reaction system for transesterification of 1,4-butanediol and (meth) acrylic acid alkyl ester from the viewpoint of maintaining catalytic activity. It is preferable to reuse after drying so that the moisture content in the inside becomes 1000 ppm or less.
このように本発明の４−ヒドロキシブチル（メタ）アクリレートの製造方法によれば、回収された式(I)で表わされるエステル交換触媒は、その触媒活性が失活するまで繰り返して使用することができるので、本発明の４−ヒドロキシブチル（メタ）アクリレートの製造方法は、工業的生産性に優れている。 Thus, according to the method for producing 4-hydroxybutyl (meth) acrylate of the present invention, the recovered transesterification catalyst represented by the formula (I) can be used repeatedly until its catalytic activity is deactivated. Since it can do, the manufacturing method of 4-hydroxybutyl (meth) acrylate of this invention is excellent in industrial productivity.
以上のようにして本発明の製造方法によって得られた４−ヒドロキシブチル（メタ）アクリレートは、例えば、自動車用塗料、建材用塗料、電子材料用コーティング剤、感光性樹脂組成物などの原料として有用である。 The 4-hydroxybutyl (meth) acrylate obtained by the production method of the present invention as described above is useful as a raw material for, for example, automobile paints, building material paints, electronic material coating agents, and photosensitive resin compositions. It is.
次に、本発明を実施例に基づいてさらに詳細に説明するが、本発明は、かかる実施例のみに限定されるものではない。 Next, the present invention will be described in more detail based on examples. However, the present invention is not limited to such examples.
実施例１
２Ｌ容のガラス製の４口フラスコ内にオールダショウ２０段、還流冷却器および気体導入管を取り付け、１，４−ブタンジオール６７５ｇ（７．５モル）、メタクリル酸メチル５００．６ｇ（５．０モル）、シクロヘキサン１０１．３９ｇおよび重合防止剤としてフェノチアジン０．７２ｇを仕込んだ後、ジエチルジチオカルバミン酸ナトリウム０．５６３ｇ（０．００２５モル）をフラスコ内に添加し、酸素ガスを７体積％含有する窒素ガスを２０ｍＬ／ｍｉｎの流量で吹き込みながら１，４−ブタンジオールとメタクリル酸メチルとを８７℃の温度で５時間反応させた。
Example 1
In a 2 L glass 4-necked flask, 20 stages of Oldshaw, a reflux condenser and a gas introduction tube were attached, and 675 g (7.5 mol) of 1,4-butanediol and 500.6 g of methyl methacrylate (5. 0 mol), 101.39 g of cyclohexane and 0.72 g of phenothiazine as a polymerization inhibitor were added, then 0.563 g (0.0025 mol) of sodium diethyldithiocarbamate was added to the flask, and oxygen gas was contained in an amount of 7% by volume. 1,4-butanediol and methyl methacrylate were reacted at a temperature of 87 ° C. for 5 hours while blowing nitrogen gas at a flow rate of 20 mL / min.
生成したメタノールとシクロヘキサンとの共沸混合物をデカンター内に入れた後、水５０ｍＬをデカンター内に連続添加し、分離したメタノール水溶液をデカンターから除去しながらメタノールの留出がほとんどなくなるまで１，４−ブタンジオールとメタクリル酸メチルとを８７℃の温度で反応させた。 After the azeotropic mixture of methanol and cyclohexane thus formed was put in a decanter, 50 mL of water was continuously added to the decanter, and 1,4-until the methanol was almost distilled off while removing the separated aqueous methanol solution from the decanter. Butanediol and methyl methacrylate were reacted at a temperature of 87 ° C.
１，４−ブタンジオールとメタクリル酸メチルとの反応終了後、得られた反応液を減圧下で８０℃に加熱し、シクロヘキサンおよび未反応のメタクリル酸メチルを留去することにより、反応混合物１０１５ｇを得た。 After completion of the reaction between 1,4-butanediol and methyl methacrylate, the resulting reaction solution was heated to 80 ° C. under reduced pressure, and cyclohexane and unreacted methyl methacrylate were distilled off to obtain 1015 g of the reaction mixture. Obtained.
前記で得られた反応混合物から溶媒を除く成分をガスクロマトグラフィーで分析したところ、当該成分中に４−ヒドロキシブチルメタクリレート４９．６５質量％、１，４−ブタンジオール３７．３７質量％および１，４−ブタンジオールジメタクリレート１２．４５質量％が含まれていた。 The component excluding the solvent from the reaction mixture obtained above was analyzed by gas chromatography. As a result, 49.65% by mass of 4-hydroxybutyl methacrylate, 37.37% by mass of 1,4-butanediol, and 1, It contained 12.45% by mass of 4-butanediol dimethacrylate.
以上の結果から、エステル交換触媒としてジエチルジチオカルバミン酸ナトリウムを用いることにより、４−ヒドロキシブチルメタクリレートを効率よく製造することができることがわかる。 From the above results, it is understood that 4-hydroxybutyl methacrylate can be efficiently produced by using sodium diethyldithiocarbamate as the transesterification catalyst.
実施例２
２Ｌ容のガラス製の４口フラスコ内にオールダショウ２０段、還流冷却器および気体導入管を取り付け、１，４−ブタンジオール６７５ｇ（７．５モル）、メタクリル酸メチル５００．６ｇ（５．０モル）、シクロヘキサン１０１．３９ｇおよび重合防止剤としてフェノチアジン０．７２ｇを仕込んだ後、ジエチルジチオカルバミン酸カリウム０．５００ｇ（０．００２５モル）をフラスコ内に添加し、酸素ガスを７体積％含有する窒素ガスを２０ｍＬ／ｍｉｎの流量で吹き込みながら１，４−ブタンジオールとメタクリル酸メチルとを８５℃の温度で１０時間反応させた。
Example 2
In a 2 L glass 4-necked flask, 20 stages of Oldshaw, a reflux condenser and a gas introduction tube were attached, and 675 g (7.5 mol) of 1,4-butanediol and 500.6 g of methyl methacrylate (5. 0 mol), 101.39 g of cyclohexane and 0.72 g of phenothiazine as a polymerization inhibitor were added, and 0.500 g (0.0025 mol) of potassium diethyldithiocarbamate was added to the flask, and oxygen gas was contained in an amount of 7% by volume. 1,4-butanediol and methyl methacrylate were reacted at a temperature of 85 ° C. for 10 hours while blowing nitrogen gas at a flow rate of 20 mL / min.
生成したメタノールとシクロヘキサンとの共沸混合物をデカンター内に入れ、水５０ｍＬをデカンター内に連続添加し、分離したメタノール水溶液をデカンターから除去しながらメタノールの留出がほとんどなくなるまで１，４−ブタンジオールとメタクリル酸メチルとを８５℃の温度で反応させた。 The produced azeotrope of methanol and cyclohexane is placed in a decanter, 50 mL of water is continuously added to the decanter, and 1,4-butanediol is removed until almost no methanol is distilled while removing the separated aqueous methanol solution from the decanter. And methyl methacrylate were reacted at a temperature of 85 ° C.
１，４−ブタンジオールとメタクリル酸メチルとの反応終了後、得られた反応液を減圧下で８０℃に加熱し、シクロヘキサンおよび未反応のメタクリル酸メチルを留去することにより、反応混合物１０１０ｇを得た。 After completion of the reaction between 1,4-butanediol and methyl methacrylate, the resulting reaction solution was heated to 80 ° C. under reduced pressure, and cyclohexane and unreacted methyl methacrylate were distilled off to obtain 1010 g of the reaction mixture. Obtained.
前記で得られた反応混合物から溶媒を除く成分をガスクロマトグラフィーで分析したところ、当該成分中に４−ヒドロキシブチルメタクリレート４９．１５質量％、１，４−ブタンジオール３８．３７質量％および１，４−ブタンジオールジメタクリレート１１．９５質量％が含まれていた。 When the component excluding the solvent from the reaction mixture obtained above was analyzed by gas chromatography, 49.15% by mass of 4-hydroxybutyl methacrylate, 38.37% by mass of 1,4-butanediol, and 1, It contained 11.95% by mass of 4-butanediol dimethacrylate.
以上の結果から、エステル交換触媒としてジエチルジチオカルバミン酸カリウムを用いることにより、４−ヒドロキシブチルメタクリレートを効率よく製造することができることがわかる。 From the above results, it is understood that 4-hydroxybutyl methacrylate can be efficiently produced by using potassium diethyldithiocarbamate as the transesterification catalyst.
実施例３
３Ｌ容の分液ロートに実施例１で得られた反応混合物１０００ｇおよびシクロヘキサン５００ｇを仕込み、撹拌した後、純水５００ｇで水洗し、静置することにより、反応混合物をシクロヘキサン層１０６４ｇと水層９３４ｇとに分離させた。
Example 3
A 3 L separatory funnel was charged with 1000 g of the reaction mixture obtained in Example 1 and 500 g of cyclohexane, stirred, washed with 500 g of pure water, and allowed to stand, whereby the reaction mixture was mixed with 1064 g of cyclohexane layer and 934 g of aqueous layer. And separated.
次に、第１抽出操作として、脈動型連続抽出塔（直径２５ｍｍ、長さ１．４ｍの充填塔）の上部から純水を５０ｍＬ／ｈｒの流量で供給し、連続抽出塔の下部から前記シクロヘキサン層１０６４ｇを５０ｍＬ／ｈｒの流量で２０時間かけて供給し、塔内を３０〜３５℃に加熱し、連続抽出することにより、副生した１，４−ブタンジオールジメタクリレートを含むシクロヘキサン層と、生成した４−ヒドロキシブチルメタクリレートおよび未反応の１，４−ブタンジオールを含む水層とを得た。なお、シクロヘキサン層および水層には、不溶物は存在していなかった。 Next, as the first extraction operation, pure water is supplied at a flow rate of 50 mL / hr from the upper part of a pulsating continuous extraction tower (a packed tower having a diameter of 25 mm and a length of 1.4 m), and the cyclohexane is supplied from the lower part of the continuous extraction tower. The cyclohexane layer containing 1,4-butanediol dimethacrylate by-produced by supplying 1064 g of the layer at a flow rate of 50 mL / hr over 20 hours, heating the inside of the tower to 30 to 35 ° C., and continuously extracting; An aqueous layer containing the produced 4-hydroxybutyl methacrylate and unreacted 1,4-butanediol was obtained. In the cyclohexane layer and the aqueous layer, no insoluble matter was present.
第２抽出操作として、前記で得られた水層と第１抽出操作で得られた水層とを混合し、得られた混合物１２００ｍＬを連続抽出塔の上部から５０ｍＬ／ｈｒの流量で供給し、連続抽出塔の下部から抽出溶媒としてトルエンを８７．５ｍＬ／ｈｒの流量で２４時間かけて供給した。塔内を３５〜４０℃に加熱し、連続抽出することにより、４−ヒドロキシブチルメタクリレートを含むトルエン層と１，４−ブタンジオールを含む水層とを得た。 As the second extraction operation, the aqueous layer obtained above and the aqueous layer obtained in the first extraction operation are mixed, and 1200 mL of the obtained mixture is supplied from the upper part of the continuous extraction tower at a flow rate of 50 mL / hr, Toluene was supplied as an extraction solvent from the bottom of the continuous extraction tower at a flow rate of 87.5 mL / hr over 24 hours. The inside of the tower was heated to 35 to 40 ° C. and continuously extracted to obtain a toluene layer containing 4-hydroxybutyl methacrylate and an aqueous layer containing 1,4-butanediol.
前記トルエン層に含まれているトルエン以外の成分をガスクロマトグラフィーで分析したところ、当該成分中に１，４−ブタンジオールジメタクリレート０．０８質量％が含まれていた。 When components other than toluene contained in the toluene layer were analyzed by gas chromatography, 0.08% by mass of 1,4-butanediol dimethacrylate was contained in the components.
次に、第２抽出操作で得られたトルエン層１４００ｇを２Ｌ容のガラス製の３口フラスコ内に仕込み、重合防止剤としてハイドロキノンモノメチルエーテル０．００８ｇを当該フラスコ内に添加し、このフラスコ内の底部における温度を７４〜８５℃に調節し、２８０〜２０ｈＰａの減圧下で１４時間トルエンを留去することにより、４−ヒドロキシブチルメタクリレートを濃縮した。 Next, 1400 g of the toluene layer obtained by the second extraction operation was charged into a 2 L glass three-necked flask, and 0.008 g of hydroquinone monomethyl ether as a polymerization inhibitor was added to the flask. The temperature at the bottom was adjusted to 74-85 ° C., and 4-hydroxybutyl methacrylate was concentrated by distilling off toluene under reduced pressure of 280-20 hPa for 14 hours.
前記で得られた濃縮物に含まれている成分をガスクロマトグラフィーで分析したところ、当該成分中に４−ヒドロキシブチルメタクリレート９８．５７質量％、１，４−ブタンジオールジメタクリレート０．０９質量％および１，４−ブタンジオール１．０８質量％が含まれていた。 The components contained in the concentrate obtained above were analyzed by gas chromatography. As a result, 98.57% by mass of 4-hydroxybutyl methacrylate and 0.09% by mass of 1,4-butanediol dimethacrylate were contained in the components. And 1.08% by mass of 1,4-butanediol.
以上の結果から、エステル交換触媒としてジエチルジチオカルバミン酸ナトリウムを用い、前記抽出操作を行なうことにより、４−ヒドロキシブチルメタクリレートを効率よく回収することができることがわかる。 From the above results, it is understood that 4-hydroxybutyl methacrylate can be efficiently recovered by performing the extraction operation using sodium diethyldithiocarbamate as the transesterification catalyst.
実施例４
２Ｌ容のガラス製の４口フラスコ内にオールダショウ２０段、還流冷却器および気体導入管を取り付け、１，４−ブタンジオール６７５ｇ（７．５モル）、アクリル酸メチル４３０ｇ（５．０モル）、シクロヘキサン１０１．３９ｇおよび重合防止剤としてフェノチアジン０．７２ｇを仕込んだ後、ジエチルジチオカルバミン酸ナトリウム０．５６３ｇ（０．００２５モル）をフラスコ内に添加し、酸素ガスを７体積％含有する窒素ガスを２０ｍＬ／ｍｉｎの流量で吹き込みながら１，４−ブタンジオールとアクリル酸メチルとを８５℃の温度で５時間反応させた。
Example 4
A 20-liter Oldshaw, reflux condenser and gas inlet tube were mounted in a 2 L glass 4-necked flask, 675 g (7.5 mol) of 1,4-butanediol, 430 g (5.0 mol) of methyl acrylate. ), 101.39 g of cyclohexane and 0.72 g of phenothiazine as a polymerization inhibitor were added, 0.563 g (0.0025 mol) of sodium diethyldithiocarbamate was added to the flask, and nitrogen gas containing 7% by volume of oxygen gas was added. 1,4-butanediol and methyl acrylate were reacted at a temperature of 85 ° C. for 5 hours while blowing at a flow rate of 20 mL / min.
生成したメタノールとシクロヘキサンとの共沸混合物をデカンター内に入れ、水５０ｍＬをデカンター内に連続添加し、分離したメタノール水溶液をデカンターから除去しながらメタノールの留出がほとんどなくなるまで１，４−ブタンジオールとアクリル酸メチルとを８５℃の温度で反応させた。 The produced azeotrope of methanol and cyclohexane is placed in a decanter, 50 mL of water is continuously added to the decanter, and 1,4-butanediol is removed until almost no methanol is distilled while removing the separated aqueous methanol solution from the decanter. And methyl acrylate were reacted at a temperature of 85 ° C.
１，４−ブタンジオールとアクリル酸メチルとの反応終了後、得られた反応液を８８℃に加熱し、未反応のアクリル酸メチルをシクロヘキサンとの共沸によって留去することにより、反応混合物１１０９ｇを得た。 After completion of the reaction between 1,4-butanediol and methyl acrylate, the reaction solution obtained was heated to 88 ° C., and unreacted methyl acrylate was distilled off by azeotropy with cyclohexane, whereby 1109 g of reaction mixture was obtained. Got.
前記で得られた反応混合物から溶媒を除く成分をガスクロマトグラフィーで分析したところ、当該成分中に４−ヒドロキシブチルアクリレート３９．２５質量％、１，４−ブタンジオール５２．３７質量％および１，４−ブタンジオールジアクリレート７．３５質量％が含まれていた。 The component excluding the solvent from the reaction mixture obtained above was analyzed by gas chromatography. As a result, 39.25% by mass of 4-hydroxybutyl acrylate, 52.37% by mass of 1,4-butanediol, and 1, It contained 7.35% by mass of 4-butanediol diacrylate.
以上の結果から、エステル交換触媒としてジエチルジチオカルバミン酸ナトリウムを用いることにより、４−ヒドロキシブチルアクリレートを効率よく製造することができることがわかる。 From the above results, it is understood that 4-hydroxybutyl acrylate can be efficiently produced by using sodium diethyldithiocarbamate as the transesterification catalyst.
次に、第１抽出操作として、脈動型連続抽出塔（直径２５ｍｍ、長さ１．４ｍの充填塔）の上部から前記で得られた反応混合物１０８８ｇを５０ｍＬ／ｈｒの流量で、また純水を２９．５ｍＬ／ｈｒの流量で供給し、連続抽出塔の下部からシクロヘキサンを８７．８ｍＬ／ｈｒの流量で２２時間かけて供給し、塔内を３０〜３５℃に加熱し、連続抽出することにより、副生した１，４−ブタンジオールジアクリレートを含むシクロヘキサン層と、生成した４−ヒドロキシブチルアクリレートおよび未反応の１，４−ブタンジオールを含む水層とを得た。 Next, as a first extraction operation, 1088 g of the reaction mixture obtained above from the upper part of a pulsation type continuous extraction tower (a packed tower having a diameter of 25 mm and a length of 1.4 m) is added at a flow rate of 50 mL / hr and pure water is added. By supplying at a flow rate of 29.5 mL / hr, supplying cyclohexane from the bottom of the continuous extraction tower at a flow rate of 87.8 mL / hr over 22 hours, heating the inside of the tower to 30 to 35 ° C., and continuously extracting A cyclohexane layer containing 1,4-butanediol diacrylate as a by-product and a water layer containing 4-hydroxybutyl acrylate and unreacted 1,4-butanediol were obtained.
第２抽出操作として、前記で得られた水層１２００ｍＬを連続抽出塔の上部から５０ｍＬ／ｈｒの流量で供給し、連続抽出塔の下部から抽出溶媒としてトルエンを８７．５ｍＬ／ｈｒの流量で２４時間かけて供給した。塔内を３５〜４０℃に加熱し、連続抽出することにより、４−ヒドロキシブチルアクリレートを含むトルエン層と１，４−ブタンジオールを含む水層とを得た。前記トルエン層に含まれているトルエン以外の成分における１，４−ブタンジオールジアクリレートの含有率をガスクロマトグラフィーによって調べたところ、その含有率は０．１１質量％であった。 As the second extraction operation, 1200 mL of the aqueous layer obtained above was supplied from the upper part of the continuous extraction tower at a flow rate of 50 mL / hr, and toluene was extracted from the lower part of the continuous extraction tower as an extraction solvent at a flow rate of 87.5 mL / hr. Supply over time. The inside of the tower was heated to 35 to 40 ° C. and continuously extracted to obtain a toluene layer containing 4-hydroxybutyl acrylate and an aqueous layer containing 1,4-butanediol. When the content of 1,4-butanediol diacrylate in components other than toluene contained in the toluene layer was examined by gas chromatography, the content was 0.11% by mass.
次に、第２抽出操作で得られたトルエン層１４００ｇを２Ｌ容のガラス製の３口フラスコ内に仕込み、重合防止剤としてハイドロキノンモノメチルエーテル０．００８ｇを当該フラスコ内に添加し、このフラスコ内の底部における温度を７４〜８５℃に調節し、２８０〜２０ｈＰａの減圧下で１４時間トルエンを留去することにより、４−ヒドロキシブチルアクリレートを濃縮した。 Next, 1400 g of the toluene layer obtained by the second extraction operation was charged into a 2 L glass three-necked flask, and 0.008 g of hydroquinone monomethyl ether as a polymerization inhibitor was added to the flask. The temperature at the bottom was adjusted to 74-85 ° C., and 4-hydroxybutyl acrylate was concentrated by distilling off toluene under reduced pressure of 280-20 hPa for 14 hours.
前記で得られた濃縮物に含まれている成分をガスクロマトグラフィーで分析したところ、４−ヒドロキシブチルアクリレートの含有率が９７．７５質量％、１，４−ブタンジオールジアクリレートの含有率が０．１４質量％、１，４−ブタンジオールの含有率が１．９８質量％であった。 When the components contained in the concentrate obtained above were analyzed by gas chromatography, the content of 4-hydroxybutyl acrylate was 97.75% by mass, and the content of 1,4-butanediol diacrylate was 0. The content of .14% by mass and 1,4-butanediol was 1.98% by mass.
以上の結果から、エステル交換触媒としてジエチルジチオカルバミン酸ナトリウムを用い、前記抽出操作を行なうことにより、４−ヒドロキシブチルアクリレートを効率よく回収することができることがわかる。 From the above results, it can be seen that 4-hydroxybutyl acrylate can be efficiently recovered by performing the extraction operation using sodium diethyldithiocarbamate as the transesterification catalyst.
実施例５（回収触媒の１回目の再利用）
実施例３の第２抽出操作で得られた水層を濃縮することにより、１，４−ブタンジオールとジエチルジチオカルバミン酸ナトリウムとの混合物３６７ｇを回収した。
Example 5 (First reuse of recovered catalyst)
By concentrating the aqueous layer obtained in the second extraction operation of Example 3, 367 g of a mixture of 1,4-butanediol and sodium diethyldithiocarbamate was recovered.
次に、実施例１で用いられた１，４−ブタンジオールの代わりに、前記で回収された混合物３６７ｇを仕込み、さらに実施例１で用いられた１，４−ブタンジオールと同量となるように、新たな１，４−ブタンジオールを仕込んだ。その際、前記混合物にジエチルジチオカルバミン酸ナトリウムが含まれていることから、エステル交換触媒を新たに添加しなかった。 Next, instead of 1,4-butanediol used in Example 1, 367 g of the mixture recovered above was charged, and further, the same amount as 1,4-butanediol used in Example 1 was obtained. Was charged with new 1,4-butanediol. At that time, since the mixture contained sodium diethyldithiocarbamate, no transesterification catalyst was newly added.
その後、実施例１と同様にして１，４−ブタンジオールとメタクリル酸メチルとを８７℃の温度で５時間反応させた。 Thereafter, in the same manner as in Example 1, 1,4-butanediol and methyl methacrylate were reacted at a temperature of 87 ° C. for 5 hours.
１，４−ブタンジオールとメタクリル酸メチルとの反応終了後、得られた反応液を減圧下で８０℃に加熱し、未反応のメタクリル酸メチルを留去することにより、反応混合物１０１２ｇを得た。 After completion of the reaction between 1,4-butanediol and methyl methacrylate, the resulting reaction solution was heated to 80 ° C. under reduced pressure, and unreacted methyl methacrylate was distilled off to obtain 1012 g of a reaction mixture. .
前記で得られた反応混合物から溶媒を除く成分をガスクロマトグラフィーで分析したところ、当該成分中に４−ヒドロキシブチルメタクリレート４９．３５質量％、１，４−ブタンジオール３７．９７質量％および１，４−ブタンジオールジメタクリレート１２．３２質量％が含まれていた。 When the component excluding the solvent from the reaction mixture obtained above was analyzed by gas chromatography, 49.35% by mass of 4-hydroxybutyl methacrylate, 37.97% by mass of 1,4-butanediol, and 1, It contained 12.32% by mass of 4-butanediol dimethacrylate.
３Ｌ容の分液ロートに実施例５で得られた反応混合物１０００ｇおよびシクロヘキサン５００ｇを仕込み、撹拌した後、純水５００ｇで水洗し、静置することにより、反応混合物をシクロヘキサン層１０６２ｇと水層９３６ｇとに分離させた。 A 3 L separatory funnel was charged with 1000 g of the reaction mixture obtained in Example 5 and 500 g of cyclohexane, stirred, washed with 500 g of pure water, and allowed to stand to obtain 1062 g of cyclohexane layer and 936 g of aqueous layer. And separated.
次に、第１抽出操作として、脈動型連続抽出塔（直径２５ｍｍ、長さ１．４ｍの充填塔）の上部から純水を５０ｍＬ／ｈｒの流量で供給し、連続抽出塔の下部から前記シクロヘキサン層１０６２ｇを５０ｍＬ／ｈｒの流量で２０時間かけて供給し、塔内を３０〜３５℃に加熱し、連続抽出することにより、副生した１，４−ブタンジオールジメタクリレートを含むシクロヘキサン層と、生成した４−ヒドロキシブチルメタクリレートおよび未反応の１，４−ブタンジオールを含む水層とを得た。なお、シクロヘキサン層および水層には、不溶物は存在していなかった。 Next, as the first extraction operation, pure water is supplied at a flow rate of 50 mL / hr from the upper part of a pulsating continuous extraction tower (a packed tower having a diameter of 25 mm and a length of 1.4 m), and the cyclohexane is supplied from the lower part of the continuous extraction tower. A cyclohexane layer containing 1,4-butanediol dimethacrylate formed as a by-product by supplying 1062 g of the layer at a flow rate of 50 mL / hr over 20 hours, heating the inside of the tower to 30 to 35 ° C., and continuously extracting; An aqueous layer containing the produced 4-hydroxybutyl methacrylate and unreacted 1,4-butanediol was obtained. In the cyclohexane layer and the aqueous layer, no insoluble matter was present.
第２抽出操作として、前記で得られた水層と第１抽出操作で得られた水層とを混合し、得られた混合物１２００ｍＬを連続抽出塔の上部から５０ｍＬ／ｈｒの流量で供給し、連続抽出塔の下部から抽出溶媒としてトルエンを８７．５ｍＬ／ｈｒの流量で２４時間かけて供給した。塔内を３５〜４０℃に加熱し、連続抽出することにより、４−ヒドロキシブチルメタクリレートを含むトルエン層と、１，４−ブタンジオールおよびジエチルジチオカルバミン酸ナトリウムを含む水層とを得た。 As the second extraction operation, the aqueous layer obtained above and the aqueous layer obtained in the first extraction operation are mixed, and 1200 mL of the obtained mixture is supplied from the upper part of the continuous extraction tower at a flow rate of 50 mL / hr, Toluene was supplied as an extraction solvent from the bottom of the continuous extraction tower at a flow rate of 87.5 mL / hr over 24 hours. The inside of the tower was heated to 35 to 40 ° C. and continuously extracted to obtain a toluene layer containing 4-hydroxybutyl methacrylate and an aqueous layer containing 1,4-butanediol and sodium diethyldithiocarbamate.
前記トルエン層に含まれているトルエン以外の成分をガスクロマトグラフィーで分析したところ、当該成分中に１，４−ブタンジオールジメタクリレート０．０８質量％が含まれていた。 When components other than toluene contained in the toluene layer were analyzed by gas chromatography, 0.08% by mass of 1,4-butanediol dimethacrylate was contained in the components.
次に、第２抽出操作で得られたトルエン層１４００ｇを２Ｌ容のガラス製の３口フラスコ内に仕込み、重合防止剤としてハイドロキノンモノメチルエーテル０．００８ｇを当該フラスコ内に添加し、このフラスコ内の底部における温度を７４〜８５℃に調節し、２８０〜２０ｈＰａの減圧下で１４時間トルエンを留去することにより、４−ヒドロキシブチルメタクリレートを濃縮した。 Next, 1400 g of the toluene layer obtained by the second extraction operation was charged into a 2 L glass three-necked flask, and 0.008 g of hydroquinone monomethyl ether as a polymerization inhibitor was added to the flask. The temperature at the bottom was adjusted to 74-85 ° C., and 4-hydroxybutyl methacrylate was concentrated by distilling off toluene under reduced pressure of 280-20 hPa for 14 hours.
前記で得られた濃縮物に含まれている成分をガスクロマトグラフィーで分析したところ、当該成分中に４−ヒドロキシブチルメタクリレート９８．４２質量％、１，４−ブタンジオールジメタクリレート０．０８質量％および１，４−ブタンジオール１．２５質量％が含まれていた。 The components contained in the concentrate obtained above were analyzed by gas chromatography. As a result, 98.42% by mass of 4-hydroxybutyl methacrylate and 0.08% by mass of 1,4-butanediol dimethacrylate were contained in the components. And 1.25% by weight of 1,4-butanediol.
以上の結果から、エステル交換触媒としてジエチルジチオカルバミン酸ナトリウムを再利用し、前記抽出操作を行なった場合であっても、４−ヒドロキシブチルアクリレートを効率よく回収することができることがわかる。 From the above results, it can be seen that 4-hydroxybutyl acrylate can be efficiently recovered even when sodium diethyldithiocarbamate is reused as the transesterification catalyst and the extraction operation is performed.
実施例６（回収触媒の２回目の再利用）
実施例５の抽出操作で得られた第２抽出操作によって得られた水層を濃縮することにより、１，４−ブタンジオールとジエチルジチオカルバミン酸ナトリウムとの混合物３５３ｇを回収した。
Example 6 (Second reuse of recovered catalyst)
By concentrating the aqueous layer obtained by the second extraction operation obtained in the extraction operation of Example 5, 353 g of a mixture of 1,4-butanediol and sodium diethyldithiocarbamate was recovered.
次に、実施例１において、実施例１で用いた１，４−ブタンジオールの代わりに、前記で回収された混合物３５３ｇを用い、さらに実施例１で用いた１，４−ブタンジオールと同量の新たな１，４−ブタンジオールを用いたこと以外は、実施例1と同様の操作を行なった。なお、前記混合物にはジエチルジチオカルバミン酸ナトリウムが含まれていることから、新たなエステル交換触媒を添加しなかった。 Next, in Example 1, instead of 1,4-butanediol used in Example 1, 353 g of the recovered mixture was used, and the same amount as 1,4-butanediol used in Example 1 was used. The same operation as in Example 1 was performed except that the new 1,4-butanediol was used. Since the mixture contained sodium diethyldithiocarbamate, no new transesterification catalyst was added.
その後、実施例１と同様にして１，４−ブタンジオールとメタクリル酸メチルとを８７℃の温度で６時間反応させた。 Thereafter, in the same manner as in Example 1, 1,4-butanediol and methyl methacrylate were reacted at a temperature of 87 ° C. for 6 hours.
１，４−ブタンジオールとメタクリル酸メチルとの反応終了後、得られた反応液を減圧下で８０℃に加熱し、未反応のメタクリル酸メチルを留去することにより、反応混合物１０１８ｇを得た。 After completion of the reaction between 1,4-butanediol and methyl methacrylate, the obtained reaction solution was heated to 80 ° C. under reduced pressure, and unreacted methyl methacrylate was distilled off to obtain 1018 g of a reaction mixture. .
前記で得られた反応混合物から溶媒を除く成分をガスクロマトグラフィーで分析したところ、当該成分中に４−ヒドロキシブチルメタクリレート４８．１３質量％、１，４−ブタンジオール３９．７１質量％および１，４−ブタンジオールジメタクリレート１１．８２質量％が含まれていた。 The components excluding the solvent from the reaction mixture obtained above were analyzed by gas chromatography. As a result, 48.13% by mass of 4-hydroxybutyl methacrylate, 39.71% by mass of 1,4-butanediol, and 1, It contained 11.82% by mass of 4-butanediol dimethacrylate.
以上の結果から、エステル交換触媒としてジエチルジチオカルバミン酸ナトリウムを２回再利用し、前記抽出操作を行なった場合であっても、４−ヒドロキシブチルアクリレートを効率よく回収することができることがわかる。 From the above results, it is understood that 4-hydroxybutyl acrylate can be efficiently recovered even when the extraction operation is performed by reusing sodium diethyldithiocarbamate twice as the transesterification catalyst.
したがって、各実施例で１，４−ブタンジオールと（メタ）アクリル酸アルキルエステルとのエステル交換反応の際に使用されたエステル交換触媒は、エステル交換反応後に抽出操作によって未反応の１，４−ブタンジオールとともに回収し、１，４−ブタンジオールと（メタ）アクリル酸アルキルエステルとのエステル交換反応の際に繰り返して再利用しても触媒活性を維持するものであることがわかる。 Therefore, the transesterification catalyst used in the transesterification reaction between 1,4-butanediol and the (meth) acrylic acid alkyl ester in each Example was unreacted 1,4-butene by an extraction operation after the transesterification reaction. It can be seen that the catalyst activity is maintained even if it is recovered together with butanediol and repeatedly reused in the transesterification reaction between 1,4-butanediol and alkyl (meth) acrylate.
このことから、本発明の４−ヒドロキシブチル（メタ）アクリレートの製造方法は、エステル交換触媒を繰り返して使用することができるので、エステル交換触媒の有効活用を図ることができることから、工業的生産性に優れた方法であることがわかる。 From this, since the manufacturing method of 4-hydroxybutyl (meth) acrylate of this invention can use a transesterification catalyst repeatedly, since effective utilization of a transesterification catalyst can be aimed at, industrial productivity. It can be seen that this is an excellent method.
Claims (5)
で表されるエステル交換触媒の存在下で１，４−ブタンジオールと（メタ）アクリル酸アルキルエステルとをエステル交換反応させることを特徴とする４−ヒドロキシブチル（メタ）アクリレートの製造方法。 A process for producing 4-hydroxybutyl (meth) acrylate by transesterification of 1,4-butanediol with an alkyl (meth) acrylate, comprising the formula (I):
A process for producing 4-hydroxybutyl (meth) acrylate, comprising transesterifying 1,4-butanediol with an alkyl (meth) acrylate in the presence of a transesterification catalyst represented by the formula:
で表わされる（メタ）アクリル酸アルキルエステルである請求項１〜４のいずれかに記載の４−ヒドロキシブチル（メタ）アクリレートの製造方法。 The (meth) acrylic acid alkyl ester has the formula (II):
The method for producing 4-hydroxybutyl (meth) acrylate according to claim 1, wherein the alkyl ester is a (meth) acrylic acid alkyl ester represented by the formula:
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