JP2014507547A

JP2014507547A - 相乗的重合抑制剤組成物及び方法

Info

Publication number: JP2014507547A
Application number: JP2013557726A
Authority: JP
Inventors: ディー．クローターマイケル; ケー．カーキショア; マティヤシェフスキークリストフ; モスナセクヤロスラブ; ニコレイルノー
Original assignee: ダウグローバルテクノロジーズエルエルシー; カーネギーメロンユニバーシティー
Priority date: 2011-03-09
Filing date: 2012-02-14
Publication date: 2014-03-27
Also published as: KR20140012122A; BR112013022992A2; SG192979A1; TW201242957A; MX2013010259A; WO2012121836A1; EP2683748A1; CN103582655A

Abstract

ビニルモノマーと、重合抑制有効量の捕獲性重合抑制剤とを含む液体混合物を含む、ビニルモノマー重合抑制剤組成物であって、ビニルモノマーの重合の遊走性重合抑制剤を含まず、捕獲性重合抑制剤は、独立に、ビニルモノマーの重合の抑制剤であることを特徴とすることができ、ビニルモノマーの重合は捕獲性重合抑制剤により抑制され、捕獲性重合抑制剤は式（Ｉ）の化合物又はその第一の酸付加塩であり、式中、Ｒ¹は水素又は（Ｃ₁〜Ｃ₃）アルキルである、組成物。

Description

関連出願の相互参照
本出願は２０１１年３月９日に出願された仮出願第６１／４５０，７３４号の優先権を主張し、その全体を参照により本明細書中に取り込む。

発明の背景
発明の分野
本発明はビニルモノマー重合抑制剤組成物及びビニルモノマー中でのその重合の抑制方法に関する。

関連技術の説明
ビニルモノマーとしてはビニルアルコール及びエステルならびにアクリルモノマーが挙げられる。ビニルモノマーは化学工業において広く使用されている。例えば、アクリルモノマーはポリアクリレートタイプのポリマー（例えば、ポリ（アクリル酸）及びポリ（メタクリル酸））を調製するために使用され、ポリアクリレートタイプのポリマーはとりわけ、添加剤（例えば、ゴム、コーティング及び接着剤における使用のための）、及び、繊維及び他の製品中の成分として有用である。ビニルモノマーに関する主な問題は早期重合である。十分な量の重合抑制剤が存在しないと、ビニルモノマーは製造、精製、取扱及び貯蔵操作の間に所望せずに重合する。この問題に対するユニークな解決法はＷＯ２０１０／０９６５１２Ａ１に記載されており、これは捕獲性重合抑制剤及び遊走性重合抑制剤を含むモノマー重合抑制剤組成物に関する。遊走性重合抑制剤は第一の場所（例えば、蒸留ポット）からの蒸留可能なモノマーとともに蒸発し、第二の場所（例えば、蒸留塔中）で蒸留可能なモノマーとともに凝縮することができることを特徴とする。

本発明が取り組む課題はフェノチアジンがビニルモノマーの重合を抑制するよりも意外にも良好にこのような重合を抑制する捕獲性重合抑制剤を含み、かつ、ビニルモノマーの遊走性重合抑制剤を含まないビニルモノマー重合抑制剤組成物を提供することを含む。

発明の簡単な要旨
第一の実施形態において、本発明はビニルモノマー及び重合抑制有効量の捕獲性重合抑制剤を含む液体混合物を含むビニルモノマー重合抑制剤組成物であって、該組成物はビニルモノマーの重合の遊走性重合抑制剤を含まず、前記捕獲性重合抑制剤は独立にビニルモノマーの重合の相乗効果的な抑制剤であることを特徴とすることができ、ビニルモノマーの重合は捕獲性重合抑制剤によって相乗的に抑制され、前記捕獲性重合抑制剤は式（Ｉ）

（上式中、Ｒ¹は水素又は（Ｃ₁〜Ｃ₃）アルキルである）の化合物又はその第一の酸付加塩である、組成物を提供する。

第一の実施形態のある態様において、ビニルモノマーはアクリルモノマーであり、好ましくは式（Ｍ）

（上式中、Ｒ¹¹は水素又は（Ｃ₁〜Ｃ₁₈）アルキルであり、Ｒ¹²〜Ｒ¹⁴の各々は独立に水素又は（Ｃ₁〜Ｃ₈）アルキルである）のアクリル酸系モノマーである。

第二の実施形態において、本発明はビニルモノマーを重合抑制有効量の捕獲性重合抑制剤と接触させ、本発明の組成物を提供することを含む、ビニルモノマーの重合を相乗的に抑制する方法を提供する。

本発明の組成物は第二の実施形態の方法において機能することができる組成物である。本発明の組成物は、蒸留ポット、貯蔵容器及び輸送容器などの容器などの中でのビニルモノマーの重合の抑制剤として、ビニルモノマー（例えば、ビニルアルコール及びエステルならびにアクリルモノマー）の製造、精製、取扱及び貯蔵に有用である。

追加の実施形態を本明細書の残部で説明する。

発明の詳細な説明
上記及び要約書に要約した本発明の実施形態を参照により本明細書中に取り込む。本明細書中に使用されるときに、用語「ビニルモノマー」は構造断片Ｈ₂Ｃ＝Ｃ（Ｈ）−を含みかつ＜１０００グラム／モル（ｇ／モル）の分子量を有する分子を意味する。用語「アクリルモノマー」は下記構造断片

（上式中、

は共有結合の部分を示す）を有するビニルモノマーを意味する。用語「捕獲性重合抑制剤」はビニルモノマー（例えば、アクリルモノマー）の蒸留の間に蒸留ポットから蒸発しない物質を意味する。用語「遊走性重合抑制剤」はアクリルとともに重合抑制量で蒸発及び凝縮することができる物質を意味する。用語「抑制」は抑制されるべきことの開始を遅らせ、その程度を低減し、又は、好ましくはそれを防止することを意味する。用語「重合の相乗効果的抑制剤」は少なくとも７０時間の平均時間にわたって固体ポリ（ビニルモノマー）（例えば、ポリ（アクリルモノマー））の視覚的出現を防止する物質を意味し、それはフェノチアジン自体から得ることができる平均値の約２倍である。この時間は以下の手順を用いて決定される。ビニルモノマー（例えば、アクリルモノマー）と、液体混合物の合計質量を基準として１００ｐｐｍの物質又は１００ｐｐｍの物質及び２０ｐｐｍの抑制剤改良剤との液体混合物を含むガラスバイアルをシールする。１１３℃に温度調整された鉱油浴中にバイアルを入れる。バイアル中のいずれかの箇所（すなわち、液体混合物中又は液体混合物上方のバイアルの壁面上）で、固体ポリ（ビニルモノマー）（例えば、ポリ（アクリルモノマー））の視覚的出現の時刻を記録する。４回繰り返す。５回を平均して、平均時間の値を提供する。用語「抑制剤改良剤」は化合物を生成し又はその誘導体から化合物を再生する物質（例えば、マンガン塩）を意味する。用語「含まない又は欠く（lacks）」など（例えば、含まない又は欠く(lacking））は完全に存在しないことを意味する。用語「重合抑制有効量」は重合の開始を遅らせ、その程度を低減し、又は、好ましくは、重合を防止するのに十分な物質の絶対量（例えば、グラム）又は相対量（例えば、ｐｐｍ又は質量％（ｗｔ％））を意味する。用語「重合は相乗的に抑制される」などは重合性モノマーを重合条件（重合性モノマー２つ以上の分子の間の結合をもたらし、その有機オリゴマー又はポリマーを生成するケミカルプロセス）に暴露し、そして重合性モノマーを捕獲性重合抑制剤と接触させ、比較用抑制剤であるフェノチアジンの存在下におけるケミカルプロセスの速度と比較して、ケミカルプロセスの速度を有意に低下させることを意味する。

競合解消：本明細書中に記載されている事柄は参照により取り込む特許、特許出願又は特許出願公開又はその一部に記載されているいかなる事柄との競合をも抑える。構造は化合物名とのいかなる競合をも抑える。非国際単位系の値が国際単位系（ＳＩ）の値とのいかなる競合をも抑える。図面はその説明記載とのいかなる競合をも抑える。

数値範囲：数値範囲のいかなる下限又は範囲のいかなる好ましい下限を範囲の上限又は範囲のいかなる上限と組み合わせて、範囲の好ましい態様又は実施形態を決めることもできる。特に指示がない限り、各数値範囲はその範囲に包含されるすべての数、有理数及び無理数の両方を含む（例えば、１〜５は、１、１．５、２、２．７５、３、３．８１、４及び５を含む）。

用語「Ｃ₁〜Ｃ₁₈アルキル」は置換されていない１〜１８個の炭素原子の飽和直鎖又は枝分かれ炭化水素基を意味する。（Ｃ₁〜Ｃ₁₈）アルキルの例は（Ｃ₉〜Ｃ₁₈）アルキル（例えば、ＣＨ₃（ＣＨ₂）₁₇−などの（Ｃ₁₈）アルキル）及び（Ｃ₁〜Ｃ₈）アルキル（（Ｃ₁〜Ｃ₃）アルキル（メチル、エチル、１−プロピル及び２−プロピルなど）、及び（Ｃ₄〜Ｃ₈）アルキル（１−ブチル（また、ノルマルブチルもしくはｎ−ブチルとしても知られる）、２−ブチル、２−メチルプロピル、１，１−ジメチルエチル、１−ペンチル、１−ヘキシル、１−ヘプチル及び１−オクチルなど）を含む）である。用語「（Ｃ₁〜Ｃ₃）アルキル−Ｏ−」は酸素原子基に結合した（Ｃ₁〜Ｃ₃）アルキルを意味する。

捕獲性重合抑制剤は蒸留容器（ポット）、貯蔵容器又は導管（例えば、パイピング及びチュービング）中のビニルモノマー（例えば、アクリルモノマー）の重合を抑制するのに特に有用である。

捕獲性重合抑制剤（すなわち、一般式（Ｉ）の化合物）の重合抑制有効量は、例えば、抑制される特定のビニルモノマー（例えば、アクリルモノマー）及びその量、温度及び圧力及び他の捕獲性重合抑制剤の存在又は非存在などの条件により変化しうる。本発明の方法は、必要と考えられているよりも大きな重合抑制有効量で開始することができる。その後、重合抑制有効量は、重合抑制剤の所望の定常状態量を（例えば、容器クリーニングの間の所望の時間間隔を達成することにより証明されるとおりの）条件下で得るまで（例えば、重合抑制剤を反応させるときに）低下させることができる。当業者は過度の実験をすることなく、特定の状況下での適切な重合抑制有効量を決定することができるであろう。式（Ｉ）の化合物の好ましい第一の重合抑制有効量は、約５ｐｐｍ〜約５００ｐｐｍ、より好ましくは約１０ｐｐｍ〜約２５０ｐｐｍ、さらにより好ましくは約２０ｐｐｍ〜約２００ｐｐｍ、さらにより好ましくは約４０ｐｐｍ〜約１００ｐｐｍであり、ここで、すべての液体混合物の合計質量に基づく。

捕獲性重合抑制剤はビニルモノマー（例えば、アクリルモノマー）の誘導体を含まない。

ある実施形態では、捕獲性重合抑制剤はＲ¹が水素である式（Ｉ）の化合物である。ある実施形態では、Ｒ¹は（Ｃ₁〜Ｃ₃）アルキルである。ある実施形態では、Ｒ¹は、エチル、１−プロピル又は２−プロピルであり、より好ましくは、Ｒ¹はメチルである。ある実施形態では、式（Ｉ）の化合物は、Ｎ−ベンジル−フェノチアジンであり、そして他の実施形態では、Ｎ−（１−フェニルエチル）フェノチアジン、そしてなおも他の実施形態では、その第一の酸付加塩である。

式Ｉの化合物の合成は本発明にとって重要ではなく、すべてのうまくいく合成法が考えられる。ある実施形態では、式（Ｉ）の化合物は、下記のスキーム１に示すように、式（ＩＡ）の対応する中間体アミノ化合物をアルキル化することにより合成される。

上式中、Ｒ¹は式（Ｉ）に関して記載したとおりであり、そしてＬＧは脱離基である。スキーム１では、式（ＩＡ）のアミノ化合物及び脱離基を有する式（ＩＢ）の化合物を、非求核性強塩基及び非プロトン性溶媒の存在下に求核性置換温度、好ましくは約０℃〜約１００℃で接触させ、式（Ｉ）の化合物を提供する。非プロトン性溶媒の例はテトラヒドロフラン、１，２−ジメトキシエタン及びジオキサンである。非求核性塩基の例は水素化ナトリウム、水素化カリウム、カリウムヘキサメチルジシラジド（ＫＨＭＤＳ）及びリチウムジイソプロピルアミド（ＬＤＡ）である。脱離基の例はヨード、ブロモ、クロロ、活性化ヒドロキシル、トリフルオロメタンスルホネート、トリフルオロアセテート及びトシレートである。ある実施形態では、このような活性化ヒドロキシルはＬＧがＨＯ−である式（ＩＢ）の化合物及びカップリング剤、例えば、トリフェニルホスフィンと、ジイソプロピルアゾジカルボキシレート（ＤＩＡＤ）、１−（３−ジメチルアミノプロピル）−３−エチルカルボジイミドヒドロクロリド（ＥＤＣ、ＥＤＣＩ又はＥＤＡＣ）、Ν、Ν'−カルボニルジイミダゾール（ＣＤＩ）又はΝ、Ν'−ジシクロヘキシルカルボジイミド（ＤＣＣ）のいずれかと、場合により、１−ヒドロキシベンゾトリアゾール（ＨＯＢｔ）及び（ベンゾトリアゾール−１−イルオキシ）トリピロリジノ−ホスホニウムヘキサフルオロホスフェートから調製されうる。

一般式（Ｉ）の化合物の他の合成法が考えられる。例えば、Ｒ¹が水素であるときに、式（Ｉ）の化合物は、式（ＩＡ）の化合物を、式ハロ−Ｃ（＝Ｏ）−フェニルの酸ハロゲン化物又は式フェニル−Ｃ（＝Ｏ）−Ｏ−Ｃ（＝Ｏ）−フェニルの酸無水物とカップリングさせ、式（ＩＣ）の最後から２番目のカルボキサミドを提供することによって合成できる。

式（ＩＣ）のカルボキサミドを、その後、還元し（例えば、テトラヒドロフラン中の水素化アルミニウムリチウム）、式（Ｉ）の化合物（式中、Ｒ¹はＨである）を提供することができる。

本発明は式（Ｉ）の化合物の酸付加塩を使用することがさらに考えられる。用語「酸付加塩」は有機カチオンと有機もしくは好ましくは無機アニオンとを含むイオン性物質を意味する。有機カチオンはフェノチアジン又は式（Ｉ）の化合物のプロトン化形態を含む。アニオンはｐＫａ値が７未満であることを特徴とする少なくとも１個のプロトンを有する有機もしくは好ましくは無機化合物の残基（すなわち、ブロンステッド酸の残基）を含む。好ましい酸付加塩は０．９〜１．１モル当量のモノプロトン性ブロンステッド酸、０．４５〜０．５５モル当量のジプロトン性ブロンステッド酸、又は、０．３〜０．３７モル当量のトリプロトン性ブロンステッド酸を含み、すべてがフェノチアジン又は式（Ｉ）の化合物のモル当たりの量である。好ましいブロンステッド酸としては、塩酸、硝酸、リン酸、硫酸、臭化水素酸、ヨウ化水素酸、亜リン酸、ギ酸及び酢酸が挙げられる。

ある実施形態において、本発明の組成物は、ビニルモノマー（例えば、アクリルモノマー）の少なくとも１種の追加の捕獲性重合抑制剤をさらに含む。ある実施形態では、追加の捕獲性重合抑制剤は、Ｍｎ（ＨＣＯ₂ ^-）₂、Ｍｎ（（Ｃ₁〜Ｃ₈）アルキルＣＯ₂ ^-）₂又は過マンガン酸カリウムであるマンガン塩である。ある実施形態では、マンガン塩は第二の実施形態の方法において、捕獲性重合抑制剤との組み合わせで抑制剤改良剤として使用される。ある実施形態では、マンガン塩はＭｎ（ＨＣＯ₂ ^-）₂である。ある実施形態では、マンガン塩はＭｎ（（Ｃ₁〜Ｃ₈）アルキルＣＯ₂ ^-）₂、又は、より好ましくは、酢酸マンガン（ＩＩ）（Ｍｎ（Ｏ₂ＣＣＨ₃）₂）及び酢酸マンガン（ＩＩ）四水和物（Ｍｎ（Ｏ₂ＣＣＨ₃）₂・４Ｈ₂Ｏ）などの酢酸マンガン（ＩＩ）である。ある実施形態では、マンガン塩は過マンガン酸カリウムである。ある実施形態では、追加の捕獲性重合抑制剤はヒドロキノンである。ある実施形態では、追加の捕獲性重合抑制剤はフェノチアジン又は分子酸素とフェノチアジンとの第二の混合物、又は、その第二の酸付加塩である。用語フェノチアジン」及び「フェノチアジン自体」は各々、下記式の化合物を意味する。

追加の捕獲性重合抑制剤は、使用される場合には、その独自の独立した重合抑制有効量で用いられる。マンガン塩、ヒドロキノン又はフェノチアジンの重合抑制有効量は、例えば、抑制される特定のビニルモノマー（例えば、アクリルモノマー）及びその量、温度及び圧力、他の捕獲性重合抑制剤が存在するか又は存在しないか、及び、もし存在するならば抑制剤改質剤の量などの条件によって変化しうる。当業者は過度の実験をすることなく、特定の状況下での適切な重合抑制有効量を決定することができるであろう。マンガン塩、ヒドロキノン又はフェノチアジンの好ましい重合抑制有効量は、独立して、約５ｐｐｍ〜約５００ｐｐｍ、より好ましくは約１０ｐｐｍ〜約２５０ｐｐｍ、さらにより好ましくは約２０ｐｐｍ〜約２００ｐｐｍ、さらにより好ましくは約４０ｐｐｍ〜約１００ｐｐｍであり、ここで、すべての液体混合物の合計質量に基づく。

ある実施形態では、本発明の組成物は、さらに、Ｎ−オキシル化合物と、Ｍｎ（ＨＣＯ₂ ^-）₂、Ｍｎ（（Ｃ₁〜Ｃ₈）アルキルＣＯ₂ ^-）₂又は過マンガン酸カリウムであるマンガン塩との第一の混合物をさらに含む。用語「Ｎ−オキシル化合物」は構造断片

（上式中、＊はラジカル（電子）を示し、各

は第四級炭素原子に対する共有結合の部分を示す）。好ましくは、Ｎ−オキシル化合物は２，２，５，５−テトラメチル−３−オキソピロリジン−１−オキシル、２，２，６，６−テトラメチルピペリジン−１−オキシル、トリス（２，２，６，６−テトラメチルピペリジン−１−オキシル−４−イル）−ホスフィットであり、より好ましくは、４−ヒドロキシ−２，２，６，６−テトラメチルピペリジン−１−オキシルである。用語「４−ヒドロキシ−２，２，６，６−テトラメチルピペリジン−１−オキシル」及び「４−ヒドロキシ−ＴＥＭＰＯ」は同義であり、それぞれ下記式

（上式中、＊はラジカル（電子）を示す）の化合物を意味する。本発明では、さらに、上述の追加の捕獲性重合抑制剤の任意の２種以上の組み合わせを含む組成物がさらに考えられる。

４−ヒドロキシ-ＴＥＭＰＯの重合抑制有効量は、例えば、抑制される特定のビニルモノマー（例えば、アクリルモノマー）及びその量、温度及び圧力、他の捕獲性重合抑制剤が存在するか又は存在しないか、及び、存在するマンガン塩の量などの条件によって変化しうる。当業者は過度の実験をすることなく、特定の状況下での適切な重合抑制有効量を決定することができるであろう。４−ヒドロキシ−ＴＥＭＰＯなどのＮ−オキシル化合物の好ましい重合抑制有効量は、約５ｐｐｍ〜約５００ｐｐｍ、より好ましくは約１０ｐｐｍ〜約２５０ｐｐｍ、さらにより好ましくは約２０ｐｐｍ〜約２００ｐｐｍ、さらにより好ましくは約４０ｐｐｍ〜約１００ｐｐｍであり、ここで、すべての液体混合物の合計質量に基づく。

本発明では、抑制剤改良剤をさらに含む組成物がさらに考えられる。抑制剤改質剤の例は分子酸素及びマンガン塩である（例えば、追加の捕獲性重合抑制剤を用いない場合、又は、本発明の組成物がＮ−オキシル化合物（例えば、４−ヒドロキシ-２，２，６，６−テトラメチルピペリジン−１−オキシル）をさらに含む場合）。

上述のとおり、好ましくは、アクリルモノマーは、式（Ｍ）のアクリル酸系モノマーである。式（Ｍ）（式中、Ｒ¹¹〜Ｒ¹⁴のうちの１つは（Ｃ₁〜Ｃ₈）アルキルであり、Ｒ¹¹〜Ｒ¹⁴の残りは水素である）のアクリル酸系モノマーは好ましい。ある実施形態では、Ｒ¹¹は（Ｃ₁〜Ｃ₁₈）アルキルである。ある実施形態では、Ｒ¹¹は（Ｃ₉〜Ｃ₁₈）アルキルである。ある実施形態では、Ｒ¹¹は（Ｃ₁〜Ｃ₈）アルキルである。ある実施形態では、Ｒ¹¹は（Ｃ₁〜Ｃ₈）アルキルであり、Ｒ¹²〜Ｒ¹⁴の各々は水素である。ある実施形態では、Ｒ¹²は（Ｃ₁〜Ｃ₈）アルキルであり、Ｒ¹¹、Ｒ¹³及びＲ¹⁴の各々は水素である。ある実施形態では、Ｒ¹³は（Ｃ₁〜Ｃ₈）アルキルであり、Ｒ¹¹、Ｒ¹²及びＲ¹⁴の各々は水素である。ある実施形態では、Ｒ¹⁴は（Ｃ₁〜Ｃ₈）アルキルであり、Ｒ¹¹〜Ｒ¹³の各々は水素である。ある実施形態では、Ｒ¹¹〜Ｒ¹⁴の各々は水素アルキルであり、すなわち、式（Ｍ）のアクリル酸系モノマーはアクリル酸自体である。Ｒ¹¹〜Ｒ¹⁴のうちの２つが（Ｃ₁〜Ｃ₈）アルキルであり、Ｒ¹¹〜Ｒ¹⁴の残りが水素である式（Ｍ）のアクリル酸系モノマーも好ましい。Ｒ¹¹〜Ｒ¹⁴のうちの３つが（Ｃ₁〜Ｃ₈）アルキルであり、Ｒ¹¹〜Ｒ¹⁴の残りが水素である式（Ｍ）のアクリル酸系モノマーも好ましい。好ましくは、式（Ｍ）のアクリル酸系モノマーにおいて、各（Ｃ₁〜Ｃ₈）アルキルは（Ｃ₁〜Ｃ₃）アルキルであり、より好ましくはメチルである。

ある実施形態において、本発明の組成物中に含まれない遊走性重合抑制剤は式（ＩＩ）

（上式中、ｍは１〜３の整数であり、各Ｒ^Aは独立に、水素、（Ｃ₁〜Ｃ₃）アルキル、（Ｃ₁〜Ｃ₃）アルキル−Ｏ−、フルオロ又はクロロである）のニトロソ化合物である。

本発明において有用である式（Ｉ）及び（Ｍ）の化合物、４−ヒドロキシ−ＴＥＭＰＯ、マンガン塩、酸付加塩、抑制剤改質剤など及び含まれない遊走性抑制剤は、その水和物などの溶媒和物を含む。

第二の実施形態の方法において、ビニルモノマー（例えば、アクリルモノマー）を重合条件下に曝し、このため、重合を受けやすくなる（例えば、オリゴマー又はホモポリマーの形成を受けやすくなる）ときに、本発明の方法において、蒸留可能なモノマーのいかなる重合も捕獲性重合抑制剤により抑制される。重合条件の例としては、重合剤（例えば、酸素ガス、水又はフリーラジカルもしくは開始剤）又は条件（例えば、紫外線又は高温ゾーンなどのフリーラジカル発生条件）への暴露が挙げられる。

第二の実施形態の好ましい方法は本明細書中に記載される好ましいアクリル酸系モノマーの重合抑制剤組成物のいずれかと、本明細書中に記載される式（Ｍ）の好ましいアクリル酸系モノマーのいずれかとを用いる。別の好ましい第二の実施形態は、本明細書中に記載されている式（Ｍ）の好ましいアクリル酸系モノマーの任意の２種以上の混合物、例えば、アクリル酸と、アクリル酸エチルもしくはアクリル酸ｎ−ブチルのいずれかとの混合物を用いる。

好ましくは、ビニルモノマー（例えば、アクリルモノマー）及び捕獲性重合抑制剤を用いる第二の実施形態の方法において、工程は少なくとも一部分のビニルモノマー（例えば、アクリルモノマー）を、９０ｋＰａ未満の減圧下で、５０℃を超え、より好ましくは９０℃を超える高温の液体混合物（例えば、蒸留ポット温度）で蒸発させることを含む。

パイロットプラント又は製造設備において、本発明の組成物を含む容器（例えば、蒸留ポット又は反応器）は蒸留カラムと流体連通している。好ましい蒸留カラムはデュアルフロープレート又はトレイを含有するものである。このようなデュアルフロートレイカラムの例は米国特許第７，３０６，２０４号（Ｂ２）明細書に記載されている。好ましくは、蒸留カラムはボトム、ミドル及びアッパーゾーンを含み、液体混合物はボトム、ミドル及びアッパーゾーンと順次流体連通しており、ここで、ミドルゾーンは必要に応じてフィードインレットを画定する。第二の実施形態の方法において、好ましくは、定常状態操作の間に、ボトムゾーンでの温度は液体混合物の高温の約５℃以内にあり、トップゾーンでの減圧はボトムゾーンでの減圧の約３０ｋＰａ以内にある。例示のために、定常状態操作の間の製造規模デュアルフロー４０トレイカラムはボトムゾーンで約１１１℃の温度及び約３５ｋＰａの減圧、トップゾーンで約４６℃の温度及び約２１ｋＰａの減圧、そしてミドルゾーンで約５６℃の温度を特徴とする。

本発明では、本発明の組成物を含む容器へのバッチ法（ビニルモノマー（例えば、アクリルモノマー）の単独添加）及び連続法（ビニルモノマー（例えば、アクリルモノマー）の連続添加又は複数の別々の添加）が考えられる。バッチ法又は連続法において、特に連続法において、好ましくは、捕獲性重合抑制剤を、１つ以上の追加の重合抑制有効量で、容器中のビニルモノマー（例えば、アクリルモノマー）に添加する。例えば、蒸留容器（例えば、蒸留ポット）及びカラムを用いた連続法において、このような１つ以上の追加の重合抑制有効量を、ビニルモノマー（例えば、アクリルモノマー）を含有する蒸留容器に添加し、それにより、蒸留容器内でその反応に対して失われた捕獲性重合抑制剤の一部を置き換える。捕獲性重合抑制剤の添加としては、独立に、連続又は複数の別々の添加が挙げられ、従来の手段によって、例えば、添加漏斗又はバルブ付きフィードラインにより行うことができる。

材料：アクリル酸、フェノチアジン、４−ヒドロキシ−ＴＥＭＰＯ及び幾つかのマンガン塩はSigma- Aldrich Company, St. Louis, Missouri, USAを含む様々な供給元から市販されている。

調製１：Ｎ−ベンジルフェノチアジン（１）の合成

１０ｍＬの乾燥テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）中の２グラム（ｇ、０．０１モル）のフェノチアジンを、２０ｍＬの乾燥ＴＨＦ中の１．０ｇの水素化ナトリウム（０．０４２モルのＮａＨ）の懸濁液に、室温にて、窒素ガス雰囲気下で添加する（鉱油中のＮａＨの８０％懸濁液をｎ−ヘキサンで洗浄することによりＮａＨを事前に得る）。混合物を４時間、又は、水素ガスが解放されそして混合物の色がオレンジ色に変化するまで攪拌する。その後、徐々に、２ｍＬ（０．０１７モル）の臭化ベンジルを室温でオレンジ色の混合物に添加し、そして得られた混合物を一晩撹拌する。混合物を６０℃に１時間加熱する。オレンジ色が消えていく。濃塩酸でｐＨ１に酸性化された氷水中に反応混合物を注ぐ。得られた水性混合物を酢酸エチルで抽出し、無水硫酸マグネシウム上でそれを乾燥し、そして真空下に溶媒を除去する。得られた抽出物残留物を、ｎ−ヘキサン：酢酸エチル（５０:１）の溶媒混合物で溶出して中性アルミナ上のカラムクロマトグラフィーにより精製する。溶媒を蒸発させ、残留物をエタノールから再結晶化させ、白色結晶として２ｇ（６０％収率）のＮ−ベンジルフェノチアジンを提供する。¹ＨＮＭＲスペクトルは純粋なＮ−ベンジルフェノチアジンと一致している。¹ＨＮＭＲ（ＣＤＣｌ₃）（ｐｐｍ）：7.25-7.40 (m, 5H); 7.11 (d, 2H,J=7.5 Hz); 7.00 (t, 2H, J=8.0 Hz); 6.88 (t, 2H, J=7.5 Hz); 6.67 (d, 2H, J=8.0 Hz); 5.12 (s, 2H)。

調製２：Ｎ−（１−フェニルエチル）−フェノチアジン（２）の合成

調製１と同様の手順において、臭化ベンジルの代わりに（１−ブロモエチル）ベンゼンを使用して、Ｎ−（１−フェニルエチル）−フェノチアジンを調製する。ｎ−ヘキサン：酢酸エチル（５０:１）の溶媒混合物を溶離剤として用いて中性アルミナ上のカラムクロマトグラフィーにより生成物を精製する。溶媒の蒸発により、６５％収率で白色固形分としてＮ−（１−フェニルエチル）−フェノチアジンを提供した。¹ＨＮＭＲスペクトルはＮ−（１−フェニルエチル）−フェノチアジンと一致している。¹ＨＮＭＲ (ＣＤＣｌ₃)（ｐｐｍ): 7.30-7.45 (m, 5H, Ar-CH-); 7.14 (d, 2H, J=7.5 Hz, Ar-PTZ); 6.85-7.05 (m, 4H, Ar-PTZ); 6.74 (d, 2H, J=7.0 Hz, Ar-PTZ); 5.42 (q, 1H, Ar-CH-CH₃); 1.98 (d, 3H, J=7.0 Hz, CH-CH₃)。

本発明のある実施形態を以下の実施例においてより詳細に記載する。例１及び２：アクリル酸及び化合物（１）又は（２）の組成物
２つの別個のバイアル中で、５ミリリットル（ｍＬ）のアクリル酸と、１００ｐｐｍの捕獲性重合抑制剤を有する混合物を製造するのに十分な量の化合物（１）又は（２）（調製１又は２）を混合し、ここで、上記混合物はそれぞれ例１又は２の組成物である。例１及び２の組成物はアクリル酸の重合を抑制するのに特に有用である。例１及び２を４回繰り返し、例１及び２の５つのバイアルを提供する。

例３及び４：化合物（１）又は（２）によるアクリル酸の重合の抑制
例３では、バイアルをシールし、そして例１の組成物を加熱し、そして例４では、バイアルをシールし、そして例２の組成物を加熱し、その加熱はすべて１１３℃で行い、組成物中の密度の変化の最初の出現（ゲル形成）の時刻を記録する。５つの別個のバイアルにおいて、５ｍＬのアクリル酸及び１００ｐｐｍのフェノチアジン自体（ＰＴＺ）を含む、比較の本発明でない組成物を加熱し、同様に、ゲル形成の時刻を記録する。各例３及び４ならびに比較例に対して合計で５回の試験を行う。例３のゲル形成時間は８１〜９７時間の範囲にあり、例４では９４〜９９時間であり、そして比較のＰＴＺでは、３１〜３４時間であった。平均の結果を下記の表１に記録する。

上記のデータにより示されるとおり、本発明の組成物はビニルモノマー（例えば、アクリルモノマー）の重合を相乗的に抑制し、そして、容器及びパイピングなどの中で、アクリルモノマーの重合の抑制剤として、アクリルモノマー、特に、アクリル酸系モノマーの製造、精製、取扱及び貯蔵に特に有用である。

Claims

ビニルモノマー及び重合抑制有効量の捕獲性重合抑制剤を含む液体混合物を含むビニルモノマー重合抑制剤組成物であって、該組成物はビニルモノマーの重合の遊走性重合抑制剤を含まず、前記捕獲性重合抑制剤は独立にビニルモノマーの重合の相乗効果的な抑制剤であることを特徴とすることができ、ビニルモノマーの重合は捕獲性重合抑制剤によって相乗的に抑制され、前記捕獲性重合抑制剤は式（Ｉ）

（上式中、Ｒ¹は水素又は（Ｃ₁〜Ｃ₃）アルキルである）の化合物又はその第一の酸付加塩である、組成物。
前記ビニルモノマーは式（Ｍ）

（式中、Ｒ¹¹は水素又は（Ｃ₁〜Ｃ₁₈）アルキルであり、Ｒ¹²〜Ｒ¹⁴の各々は独立に水素又は（Ｃ₁〜Ｃ₈）アルキルである）のアクリル酸系モノマーである、請求項１記載の組成物。
Ｒ¹は水素である、請求項１又は２記載の組成物。
Ｒ¹は（Ｃ₁〜Ｃ₃）アルキルである、請求項１又は２記載の組成物。
前記捕獲性重合抑制剤はＮ−ベンジルフェノチアジン、Ｎ−（１−フェニルエチル）フェノチアジン又はその第一の酸付加塩である、請求項１又は２記載の組成物。
前記捕獲性重合抑制剤はＮ−ベンジルフェノチアジン又はＮ−（１−フェニルエチル）フェノチアジンである、請求項５記載の組成物。
前記組成物は、（ａ）Ｍｎ（ＨＣＯ₂ ^-）₂、Ｍｎ（（Ｃ₁〜Ｃ₈）アルキルＣＯ₂ ^-）₂又は過マンガン酸カリウムであるマンガン塩、（ｂ）Ｎ−オキシル化合物と、Ｍｎ（ＨＣＯ₂ ^-）₂、Ｍｎ（（Ｃ₁〜Ｃ₈）アルキルＣＯ₂ ^-）₂又は過マンガン酸カリウムであるマンガン塩との第一の混合物、（ｃ）ヒドロキノン、（ｄ）分子状酸素とフェノチアジン又はその第二の酸付加塩との第二の混合物、又は、（ｅ）上記の（ａ）〜（ｄ）の任意の２種以上の捕獲性重合抑制剤の組み合わせをさらに含む、請求項１〜６のいずれか１項記載の組成物。
ビニルモノマーを重合抑制有効量の捕獲性重合抑制剤と接触させ、請求項１〜７のいずれか１項記載の重合抑制剤組成物を提供することを含む、ビニルモノマーの重合を相乗的に抑制する方法。