JP2015074628A - Method of producing (meth)acrylamide alkyl alkoxysilane - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To produce highly stable (meth)acrylamide alkyl alkoxysilane with high yield.SOLUTION: A method of producing (meth)acrylamide alkyl alkoxysilane (1) is provided which comprises: a step of continuously or intermittently adding aminoalkyl alkoxysilane (3) to (meth)acrylic acid ester (2) in the presence of an amidation catalyst thereby reacting the aminoalkyl alkoxysilane (3) and the (meth)acrylic acid ester (2) with each other; and a treatment step of treating the reaction mixture by an adsorbent. (1) (2) (3), where Rto Rand Rrepresent H or a C1 to C12 hydrocarbon group, Rrepresents a C1 to C6 alkyl group, a C1 to C6 aminoalkyl group, 6 to 12 aryl group or a silyl functional group, Rand Rrepresent a C1 to C12 hydrocarbon group, Rrepresents a bivalent hydrocarbon group and x represents an integer of 0 to 2.

Description

本発明は、(メタ)アクリルアミドアルキルアルコキシシランの製造方法に関する。本発明の方法により得られる(メタ)アクリルアミドアルキルアルコキシシランは、カップリング剤として有用であり、本発明の(メタ)アクリルアミドアルキルアルコキシシランの製造方法は、改良された製造方法である。   The present invention relates to a method for producing (meth) acrylamide alkylalkoxysilane. The (meth) acrylamide alkylalkoxysilane obtained by the method of the present invention is useful as a coupling agent, and the method for producing (meth) acrylamide alkylalkoxysilane of the present invention is an improved production method.

メタクリレート官能基を有するシラン類が知られている。例えば、3−メタクリルオキシプロピルトリメトキシシランは、種々の熱可塑性プラスチックのガラス繊維強化複合材料や、金属支持体の耐久性を向上させる被覆材の一成分として使用されてきた。従来、3−メタクリルオキシプロピルトリメトキシシランが使用される分野において、さらにその性能の向上が求められていた。そしてシラン類の分子構造における相違により、例えば、加水分解の速度、水溶性、低い製品着色、潤滑性等の点で、処理される支持体の加工性、静電気抑制、繊維強度、繊維の延伸速度など、様々な性能の相違が生じることが知られている。そして、3−メタクリルオキシプロピルトリメトキシシランの構造を一部変更したメタアクリルアミドアルキルアルコキシシランは優れた性能を有する。   Silanes having a methacrylate functional group are known. For example, 3-methacryloxypropyltrimethoxysilane has been used as a component of various thermoplastic glass fiber reinforced composite materials and coatings that improve the durability of metal supports. Conventionally, in the field where 3-methacryloxypropyltrimethoxysilane is used, further improvement in its performance has been demanded. And due to differences in the molecular structure of silanes, for example, hydrolysis rate, water solubility, low product coloration, lubricity, etc., the processability of the substrate to be treated, static control, fiber strength, fiber drawing rate It is known that various performance differences occur. And the methacrylamide alkyl alkoxysilane which changed the structure of 3-methacryloxypropyl trimethoxysilane partially has the outstanding performance.

特許文献1にはアミノアルキルシランのアクリル酸エステルとの反応によりアクリルアミドアルキルアルコキシシランを製造する方法が記載されている。   Patent Document 1 describes a method for producing an acrylamide alkylalkoxysilane by reaction with an acrylic ester of aminoalkylsilane.

また、特許文献2にはアミド化触媒存下でアミノアルキルシランにアクリル酸エステルを滴下してアクリルアミドアルキルアルコキシシランを製造する方法が記載されている。当該方法によれば80%以上の収率でアクリルアミドアルキルアルコキシシランが得られている。   Patent Document 2 describes a method for producing an acrylamidoalkylalkoxysilane by dropping an acrylic acid ester onto an aminoalkylsilane in the presence of an amidation catalyst. According to this method, acrylamidoalkylalkoxysilane is obtained with a yield of 80% or more.

特公昭55−92393号公報Japanese Patent Publication No. 55-92393 特許第3561501号公報Japanese Patent No. 3561501

しかしながら、従来のアクリルアミドアルキルアルコキシシランの製造方法には未だ課題があった。特許文献1に記載の反応条件は、アミン基のアクリル酸エステル二重結合へのマイケル付加が生ずる反応であり、そしてその生成物はメタクリル酸エステル官能性を欠いている。また、特許文献2に記載の方法によれば80%以上の収率が得られるものの、未だ収率改善の余地が存在する。
また、従来の製造方法により得られる(メタ)アクリルアミドアルキルアルコキシシランは高温下において経時により着色する場合があり、安定性に課題があった。
However, the conventional method for producing acrylamide alkyl alkoxysilane still has problems. The reaction conditions described in U.S. Patent No. 6,057,037 are reactions in which Michael addition of amine groups to acrylate double bonds occurs, and the product lacks methacrylic ester functionality. Moreover, according to the method described in Patent Document 2, although a yield of 80% or more is obtained, there is still room for improvement in yield.
Moreover, the (meth) acrylamide alkyl alkoxysilane obtained by the conventional manufacturing method may be colored with time at high temperatures, and there is a problem in stability.

本発明者は、(メタ)アクリルアミドアルキルアルコキシシランの収率の向上を目指し鋭意検討した。その結果、反応混合物を吸着剤で処理することにより、高温下においても着色のない安定性に優れた(メタ)アクリルアミドアルキルアルコキシシランの製造が可能となった。また、好ましくは反応混合物を吸着剤で処理しながら(メタ)アクリル酸エステルとアミノアルキルアルコキシシランを反応させることにより、副生するアルコールを除去しながら反応が進行し、保存安定性に影響を与える副生成物の発生を抑制し、高収率かつ工業的に有利に(メタ)アクリルアミドアルキルアルコキシシランが得られることを見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は、
〔1〕 下記一般式(1)で表される(メタ)アクリルアミドアルキルアルコキシシランの製造方法であって、
アミド化触媒の存在下、下記一般式(2)で表される(メタ)アクリル酸エステルに下記一般式(3)で表されるアミノアルキルアルコキシシランを連続的にまたは断続的に添加して反応させる反応工程、及び、
反応混合物を吸着剤で処理する処理工程
を含む(メタ)アクリルアミドアルキルアルコキシシランの製造方法;

Figure 2015074628

(一般式(1)〜(3)中
〜R、及びRはそれぞれ独立に水素原子または炭素数1〜12の炭化水素基を表す。
は水素原子、炭素数1〜6のアルキル基、炭素数1〜6のアミノアルキル基、6〜12のアリール基、又はシリル官能基を表す。
及びRは炭素数1〜12の炭化水素基を表す。
は、二価の炭化水素基を表す。
xは0〜2の整数を表す。)
〔2〕 吸着剤が活性炭、ゼオライト、シリカ、チタニアより選択される少なくとも1種である〔1〕に記載の製造方法;
〔3〕 反応工程を行いながら処理工程を行い、吸着剤での処理がアルコールの除去を含む〔1〕に記載の製造方法;
を提供することにより達成される。 The inventor has intensively studied to improve the yield of (meth) acrylamide alkylalkoxysilane. As a result, by treating the reaction mixture with an adsorbent, it became possible to produce (meth) acrylamide alkylalkoxysilane having excellent stability without coloring even at high temperatures. Further, the reaction proceeds preferably while removing the by-produced alcohol by reacting the (meth) acrylic acid ester with aminoalkylalkoxysilane while treating the reaction mixture with an adsorbent, which affects storage stability. The inventors have found that (meth) acrylamide alkylalkoxysilane can be obtained in a high yield and industrially advantageously by suppressing the generation of by-products, and the present invention has been completed.
That is, the present invention
[1] A method for producing (meth) acrylamide alkylalkoxysilane represented by the following general formula (1),
In the presence of an amidation catalyst, the reaction is carried out by continuously or intermittently adding an aminoalkylalkoxysilane represented by the following general formula (3) to the (meth) acrylic acid ester represented by the following general formula (2). A reaction step, and
A process for producing (meth) acrylamide alkylalkoxysilane, comprising a treatment step of treating the reaction mixture with an adsorbent;
Figure 2015074628

(In the general formulas (1) to (3), R 1 to R 3 and R 5 each independently represent a hydrogen atom or a hydrocarbon group having 1 to 12 carbon atoms.
R 4 represents a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, an aminoalkyl group having 1 to 6 carbon atoms, an aryl group having 6 to 12 carbon atoms, or a silyl functional group.
R 6 and R 8 represent a hydrocarbon group having 1 to 12 carbon atoms.
R 7 represents a divalent hydrocarbon group.
x represents an integer of 0-2. )
[2] The production method according to [1], wherein the adsorbent is at least one selected from activated carbon, zeolite, silica, and titania;
[3] The production method according to [1], wherein the treatment step is performed while the reaction step is performed, and the treatment with the adsorbent includes removal of alcohol;
Is achieved by providing

本発明によれば、カップリング剤として有用であり、安定性に影響を与える副生成物の発生を抑制し、高収率かつ工業的に有利に(メタ)アクリルアミドアルキルアルコキシシランを製造することができる。   According to the present invention, it is useful as a coupling agent, suppresses the generation of by-products that affect stability, and produces (meth) acrylamide alkylalkoxysilanes in a high yield and industrially advantageously. it can.

以下において、本発明の内容について詳細に説明する。尚、本願明細書において「〜」とはその前後に記載される数値を下限値および上限値として含む意味で使用される。
本明細書における基(原子団)の表記において、置換及び無置換を記していない表記は置換基を有さないものと共に置換基を有するものをも包含するものである。例えば「アルキル基」とは、置換基を有さないアルキル基(無置換アルキル基)のみならず、置換基を有するアルキル基(置換アルキル基)をも包含するものである。
(メタ)アクリル酸とは、アクリル酸および/またはメタクリル酸を意味する。
Hereinafter, the contents of the present invention will be described in detail. In the present specification, “to” is used to mean that the numerical values described before and after it are included as a lower limit value and an upper limit value.
In the description of the group (atomic group) in this specification, the description which does not describe substitution and unsubstituted includes what has a substituent with what does not have a substituent. For example, the “alkyl group” includes not only an alkyl group having no substituent (unsubstituted alkyl group) but also an alkyl group having a substituent (substituted alkyl group).
(Meth) acrylic acid means acrylic acid and / or methacrylic acid.

本発明の製造方法は、下記一般式(1)で表される(メタ)アクリルアミドアルキルアルコキシシランの製造方法であって、
アミド化触媒の存在下、下記一般式(2)で表される(メタ)アクリル酸エステルに下記一般式(3)で表されるアミノアルキルアルコキシシランを連続的にまたは断続的に添加して反応させる反応工程、及び、
反応混合物を吸着剤で処理する処理工程
を含む。
The production method of the present invention is a method for producing (meth) acrylamide alkylalkoxysilane represented by the following general formula (1),
In the presence of an amidation catalyst, the reaction is carried out by continuously or intermittently adding an aminoalkylalkoxysilane represented by the following general formula (3) to the (meth) acrylic acid ester represented by the following general formula (2). A reaction step, and
A treatment step of treating the reaction mixture with an adsorbent.

Figure 2015074628
Figure 2015074628

(一般式(1)〜(3)中
〜R、及びRはそれぞれ独立に水素原子または炭素数1〜12の炭化水素基を表す。
は水素原子、炭素数1〜6のアルキル基、炭素数1〜6のアミノアルキル基、6〜12のアリール基、又はシリル官能基を表す。
及びRは炭素数1〜12の炭化水素基を表す。
は、二価の炭化水素基を表す。
xは0〜2の整数を表す。)
(In the general formulas (1) to (3), R 1 to R 3 and R 5 each independently represent a hydrogen atom or a hydrocarbon group having 1 to 12 carbon atoms.
R 4 represents a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, an aminoalkyl group having 1 to 6 carbon atoms, an aryl group having 6 to 12 carbon atoms, or a silyl functional group.
R 6 and R 8 represent a hydrocarbon group having 1 to 12 carbon atoms.
R 7 represents a divalent hydrocarbon group.
x represents an integer of 0-2. )

〔一般式(1)〜(3)〕
一般式(1)におけるR〜Rが表す炭素数1〜12の炭化水素基は、炭素数1〜4のアルキル基、又は炭素数6〜12のアリール基であることが好ましく、例えばメチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、ビニル基、フェニル基などが挙げられる。中でもメチル基、ビニル基又はフェニル基であることが好ましく、メチル基であることが特に好ましい。
及びRが表す炭素数1〜12の炭化水素基は、炭素数1〜4のアルキル基であることが好ましく、例えばメチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基などが挙げられる。中でもメチル基、又はエチル基であることが好ましく、メチル基であることが特に好ましい。
[General formulas (1) to (3)]
The hydrocarbon group having 1 to 12 carbon atoms represented by R 1 to R 3 in the general formula (1) is preferably an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms or an aryl group having 6 to 12 carbon atoms, for example, methyl Group, ethyl group, propyl group, isopropyl group, butyl group, vinyl group, phenyl group and the like. Among them, a methyl group, a vinyl group or a phenyl group is preferable, and a methyl group is particularly preferable.
The hydrocarbon group having 1 to 12 carbon atoms represented by R 5 and R 6 is preferably an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, and examples thereof include a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an isopropyl group, and a butyl group. It is done. Of these, a methyl group or an ethyl group is preferable, and a methyl group is particularly preferable.

は水素原子、炭素数1〜6のアルキル基、炭素数1〜6のアミノアルキル基、6〜12のアリール基、又はシリル官能基を表し、アルキル基、アミノ基で置換されていても良い炭素数1〜6の炭化水素基を表す。例えば水素原子、メチル基、エチル基、イソプロピル基、フェニル基、−CNH、−CNHCHCH、−CNHC、−CHC(CH、および−CSi(OCHCHなどが挙げられ、中でも水素原子であることが好ましい。
は、二価の炭化水素基を表し、アルキレン基が好ましく、炭素数1〜6のアルキレン基がより好ましく、炭素数2〜5のアルキレン基であることが更に好ましい。例えば−(CH−、−CH−CH(CH)−CH−、−(CHO(CH−、−(CH(CH−、および−(CHシクロ−C10−(CH−などが挙げられ、中でも−(CH−,又は−CH−CH(CH)−CH−であることが好ましく、−(CH−(1,3−プロピレン基)であることがより好ましい。
R 4 represents a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, an aminoalkyl group having 1 to 6 carbon atoms, an aryl group having 6 to 12 carbon atoms, or a silyl functional group, and may be substituted with an alkyl group or an amino group. A good hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms is represented. For example a hydrogen atom, a methyl group, an ethyl group, an isopropyl group, a phenyl group, -C 2 H 4 NH 2, -C 2 H 4 NHCH 2 CH 3, -C 2 H 4 NHC 6 H 5, -CH 2 C (CH 3) 3, and -C 3 H 6 Si (OCH 3 ) 2 CH 3 and the like, it is preferable that among others a hydrogen atom.
R 7 represents a divalent hydrocarbon group, preferably an alkylene group, more preferably an alkylene group having 1 to 6 carbon atoms, and still more preferably an alkylene group having 2 to 5 carbon atoms. For example, — (CH 2 ) 3 —, —CH 2 —CH (CH 3 ) —CH 2 —, — (CH 2 ) 2 O (CH 2 ) 2 —, — (CH 2 ) 2 C 6 H 4 (CH 2 ) 2- , and-(CH 2 ) 2 cyclo-C 6 H 10- (CH 2 ) 2- and the like, among others-(CH 2 ) 3- , or -CH 2 -CH (CH 3 ) -CH 2 - is preferably, - (CH 2) 3 - and more preferably (1,3-propylene group).

一般式(2)及び(3)におけるR〜Rは、一般式(1)におけるR〜Rと同義であり、好ましいものも同様である。
が表す炭素数1〜12の炭化水素基は、炭素数1〜4のアルキル基、又は炭素数6〜12のアリール基であることが好ましく、例えばメチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、ビニル基、フェニル基などが挙げられる。中でもメチル基、ビニル基又はフェニル基であることが好ましく、メチル基であることが特に好ましい。
一般式(1)及び(3)におけるxは0〜2の整数を表し、0又は1が好ましく、0がより好ましい。
R < 1 > -R < 7 > in General formula (2) and (3) is synonymous with R < 1 > -R < 7 > in General formula (1), and its preferable thing is also the same.
The hydrocarbon group having 1 to 12 carbon atoms represented by R 8 is preferably an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms or an aryl group having 6 to 12 carbon atoms, such as a methyl group, an ethyl group, a propyl group, or isopropyl. Group, butyl group, vinyl group, phenyl group and the like. Among them, a methyl group, a vinyl group or a phenyl group is preferable, and a methyl group is particularly preferable.
X in general formula (1) and (3) represents the integer of 0-2, 0 or 1 is preferable and 0 is more preferable.

本発明の製造方法に用いられる一般式(2)で表される(メタ)アクリル酸エステル及び一般式(3)で表されるアミノアルキルアルコキシシランは、入手容易な化合物であり、市販のものを用いることができる。   The (meth) acrylic acid ester represented by the general formula (2) and the aminoalkylalkoxysilane represented by the general formula (3) used in the production method of the present invention are readily available compounds and are commercially available. Can be used.

一般式(2)で表される(メタ)アクリル酸エステルとして好ましくは、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸プロピル、クロトン酸メチル、クロトン酸エチル,(CHC=CHCOCH、CHCH=C(CH)COCHなどが挙げられる。さらに好ましくはメタクリル酸メチルまたはメタクリル酸エチルである。 The (meth) acrylic acid ester represented by the general formula (2) is preferably methyl methacrylate, ethyl methacrylate, propyl methacrylate, methyl crotonic acid, ethyl crotonic acid, (CH 3 ) 2 C═CHCO 2 CH 3 CH 3 CH═C (CH 3 ) CO 2 CH 3 and the like. More preferred is methyl methacrylate or ethyl methacrylate.

一般式(3)で表されるアミノアルキルアルコキシシランとして好ましくは、アミノプロピルトリメトキシシラン、アミノプロピルトリエトキシシラン、アミノプロピルメチルジメトキシシラン、アミノプロピルメチルジエトキシシラン、アミノブチルトリメトキシシラン、アミノブチルトリエトキシシラン、アミノブチルメチルジメトキシシラン、アミノブチルメチルジエトキシシラン、アミノエチルアミノプロピルトリメトキシシラン、アミノエチルアミノプロピルトリエトキシシラン、アミノエチルアミノプロピルメチルジメトキシシラン、アミノエチルアミノプロピルメチルジエトキシシランN−メチルアミノプロピルトリメトキシシラン、アミノプロピルジメチルメトキシシラン、ビス−(γ−トリメトキシシリルプロピル)アミンおよびその他の(メタ)アクリル酸エステルとの反応においてアミドを形成することができるアミノアルキルアルコキシシランを含む、アミノアルキルアルコキシシラン等が挙げられる。さらに好ましくは、アミノプロピルトリメトキシシランまたはアミノプロピルトリエトキシシランである。   The aminoalkylalkoxysilane represented by the general formula (3) is preferably aminopropyltrimethoxysilane, aminopropyltriethoxysilane, aminopropylmethyldimethoxysilane, aminopropylmethyldiethoxysilane, aminobutyltrimethoxysilane, aminobutyl. Triethoxysilane, aminobutylmethyldimethoxysilane, aminobutylmethyldiethoxysilane, aminoethylaminopropyltrimethoxysilane, aminoethylaminopropyltriethoxysilane, aminoethylaminopropylmethyldimethoxysilane, aminoethylaminopropylmethyldiethoxysilane N -Methylaminopropyltrimethoxysilane, aminopropyldimethylmethoxysilane, bis- (γ-trimethoxysilylpropyl) amino And other (meth) aminoalkyl alkoxysilane capable of forming an amide in a reaction with acrylic acid esters, aminoalkyl alkoxysilane. More preferred is aminopropyltrimethoxysilane or aminopropyltriethoxysilane.

一般式(2)で表される(メタ)アクリル酸エステルと、一般式(3)で表されるアミノアルキルアルコキシシランとは、反応により(メタ)アクリルアミドアルキルアルコキシシランを形成する。また、その際にケイ素原子に結合するアルコキシ基と交換反応によりアルコールが生成し、(メタ)アクリルアミドアルキルアルコキシシランとの混合物を形成する。   The (meth) acrylic acid ester represented by the general formula (2) and the aminoalkylalkoxysilane represented by the general formula (3) form (meth) acrylamide alkylalkoxysilane by reaction. Moreover, alcohol produces | generates by the exchange reaction with the alkoxy group couple | bonded with a silicon atom in that case, and forms a mixture with (meth) acrylamide alkyl alkoxysilane.

一般式(2)で表される(メタ)アクリル酸エステルと、一般式(3)で表されるアミノアルキルアルコキシシランとの反応は、一般式(2)で表される(メタ)アクリル酸エステルを過剰量用いることが収率の観点から好ましい。一般式(2)で表される(メタ)アクリル酸エステルの一般式(3)で表されるアミノアルキルアルコキシシランに対するモル比は1.01〜2.0またはそれ以上であってもよく、1.1〜1.7が好ましく、1.25〜1.45がより好ましい。   The reaction between the (meth) acrylic acid ester represented by the general formula (2) and the aminoalkylalkoxysilane represented by the general formula (3) is a (meth) acrylic acid ester represented by the general formula (2). It is preferable to use an excessive amount of from the viewpoint of yield. The molar ratio of the (meth) acrylic acid ester represented by the general formula (2) to the aminoalkylalkoxysilane represented by the general formula (3) may be 1.01 to 2.0 or more. .1 to 1.7 is preferable, and 1.25 to 1.45 is more preferable.

〔アミド化触媒〕
アミド化触媒は、一般式(2)で表される(メタ)アクリル酸エステルと、一般式(3)で表されるアミノアルキルアルコキシシランから(メタ)アクリルアミドアルキルアルコキシシランを形成することができる触媒であり、好ましくはルイス酸であり、より好ましくはスズ、チタン、アルミニウム、コバルト、亜鉛、鉄または鉛の化合物より選択される金属を含有するルイス酸であり、そしてさらに好ましくはジブチルスズジラウレート、オクタン酸第一スズ、およびジブチルスズオキシドから成る群より選択されるスズの化合物、そして最も好ましくはジブチルスズオキシドである。
アミド化触媒の使用量は、一般式(3)で表されるアミノアルキルアルコキシシランに対して、好ましくは0.0005〜0.02モル倍であり、より好ましくは0.001〜0.01モル倍であり、最も好ましくは0.002〜0.005モル倍である。
[Amidation catalyst]
The amidation catalyst is a catalyst capable of forming (meth) acrylamidoalkylalkoxysilane from (meth) acrylic acid ester represented by general formula (2) and aminoalkylalkoxysilane represented by general formula (3). And preferably a Lewis acid, more preferably a Lewis acid containing a metal selected from a compound of tin, titanium, aluminum, cobalt, zinc, iron or lead, and more preferably dibutyltin dilaurate, octanoic acid A tin compound selected from the group consisting of stannous and dibutyltin oxide, and most preferably dibutyltin oxide.
The amount of the amidation catalyst used is preferably 0.0005 to 0.02 mol times, more preferably 0.001 to 0.01 mol with respect to the aminoalkylalkoxysilane represented by the general formula (3). And most preferably 0.002 to 0.005 mole times.

〔重合禁止剤〕
本発明の製造方法は重合禁止剤の存在下に行うことが好ましい。かかる重合禁止剤としては(メタ)アクリル酸エステルの重合禁止剤として通常用いられるものを好適に使用でき、例えばp−メトキシフェノ−ル、ハイドロキノン、メトキシベンゾキノン、フェノチアジン、カテコ−ル類、アルキルフェノ−ル類、アルキルビスフェノ−ル類、ジメチルジチオカルバミン酸亜鉛、ジメチルジチオカルバミン酸銅、ジブチルジチオカルバミン酸銅、サリチル酸銅、チオジプロピオン酸エステル類、メルカプトベンズイミダゾ−ル、ホスファイト類、などが挙げられ、ハイドロキノン、カテコ−ル類、フェノ−ル類が好ましく、ハイドロキノンが更に好ましい。
重合禁止剤の使用量は、一般式(3)で表されるアミノアルキルアルコキシシランに対して、好ましくは0.001〜1モル倍であり、より好ましくは0.002〜0.5モル倍であり、最も好ましくは0.005〜0.1モル倍である。
(Polymerization inhibitor)
The production method of the present invention is preferably carried out in the presence of a polymerization inhibitor. As such polymerization inhibitors, those usually used as polymerization inhibitors for (meth) acrylic acid esters can be suitably used. For example, p-methoxyphenol, hydroquinone, methoxybenzoquinone, phenothiazine, catechols, alkylphenols. And alkyl bisphenols, zinc dimethyldithiocarbamate, copper dimethyldithiocarbamate, copper dibutyldithiocarbamate, copper salicylate, thiodipropionic esters, mercaptobenzimidazoles, phosphites, etc. Hydroquinone, catechols and phenols are preferred, and hydroquinone is more preferred.
The amount of the polymerization inhibitor used is preferably 0.001 to 1 mol times, more preferably 0.002 to 0.5 mol times with respect to the aminoalkylalkoxysilane represented by the general formula (3). Yes, most preferably 0.005 to 0.1 mole times.

〔反応工程〕
本発明の製造方法は、好適には、反応容器にアミド化触媒、一般式(2)で表される(メタ)アクリル酸エステル、および所望に応じて重合禁止剤及び溶媒を仕込み、この混合物を攪拌しながら反応温度まで加熱して、一般式(3)で表されるアミノアルキルアルコキシシランを連続的または断続的に添加する方法で行う。かかる「連続的または断続的に添加する」具体的な方法としては、一般式(3)で表されるアミノアルキルアルコキシシランを滴下することにより行うことが好ましい。なお、滴下時間に厳密な意味での制限は特になく、反応の実施規模などによっても変動しうるが、通常、好ましくは0.5〜30時間の範囲であるのが好ましく、3〜15時間の範囲であるのがより好ましい。
[Reaction process]
In the production method of the present invention, preferably, a reaction vessel is charged with an amidation catalyst, a (meth) acrylic acid ester represented by the general formula (2), and, if desired, a polymerization inhibitor and a solvent. It heats to reaction temperature, stirring, and carries out by the method of adding the aminoalkyl alkoxysilane represented by General formula (3) continuously or intermittently. The specific method of “adding continuously or intermittently” is preferably carried out by dropping the aminoalkylalkoxysilane represented by the general formula (3). The dropping time is not particularly limited in a strict sense, and may vary depending on the scale of the reaction. However, it is usually preferably in the range of 0.5 to 30 hours, preferably 3 to 15 hours. A range is more preferable.

反応温度は50〜200℃、さらに好ましくは70〜160℃、そして最も好ましくは90〜140℃の範囲内である。本発明の製造方法は、後述の処理工程により副生するアルコールを除去できるため、従来の方法より低い上記の温度範囲にて高い収率で(メタ)アクリルアミドアルキルアルコキシシランを得ることができる。また、低い反応温度で反応させることは工業的に有利である。
また、反応圧力に特に制限はなく、減圧下、常圧下、加圧下のいずれでも実施できるが、減圧下または常圧下であることが好ましく、13.3kPa〜101.3kPaの範囲であることがより好ましい。
反応は不活性雰囲気下で行われることが好ましく、窒素下で行われることがより好ましい。
The reaction temperature is in the range of 50-200 ° C, more preferably 70-160 ° C, and most preferably 90-140 ° C. Since the production method of the present invention can remove by-produced alcohol by the processing steps described later, (meth) acrylamidoalkylalkoxysilane can be obtained in a high yield in the above temperature range lower than that of the conventional method. Moreover, it is industrially advantageous to make it react at low reaction temperature.
The reaction pressure is not particularly limited and can be carried out under reduced pressure, normal pressure, or increased pressure, but is preferably under reduced pressure or normal pressure, and more preferably within a range of 13.3 kPa to 101.3 kPa. preferable.
The reaction is preferably performed under an inert atmosphere, and more preferably performed under nitrogen.

反応器は工業上に使用されている反応容器を特に制限なく用いることができる。好適には、一種以上の反応原料(特に一般式(3)で表されるアミノアルキルアルコキシシラン)の供給装置、撹拌装置、反応温度制御機構、蒸気冷却器、不活性ガス供給機構、反応液輸送装置(送液ポンプなど)などを有する反応器であればよい。   As the reactor, a reaction vessel used in industry can be used without any particular limitation. Preferably, a supply device, a stirrer, a reaction temperature control mechanism, a steam cooler, an inert gas supply mechanism, a reaction solution transport of one or more reaction raw materials (particularly aminoalkylalkoxysilane represented by the general formula (3)) What is necessary is just a reactor which has apparatuses (liquid feed pump etc.).

本発明の製造方法は、溶媒の存在下または非存在下で実施でき、溶媒を用いる必要は無いが、反応溶液の温度又は粘度の調整のために溶媒を用いることもできる。溶媒の存在下に反応を実施する場合に使用できる溶媒としては、反応に関与しないものであれば特に制限されず、例えばトルエン、キシレンなどの芳香族炭化水素、ジイソプロピルエーテル、テトラヒドロフランなどのエーテルなどが挙げられる。
溶媒を用いる場合、好ましくは反応溶液中の生成物の含有量が60%以上、さらに好ましくは75%以上、最も好ましくは90%以上であることが好ましく、溶媒の含有量は、好ましくは25%未満、最も好ましくは10%未満である。溶媒費用の削減および生産性向上の観点から、溶媒を使用せずに本発明の製造方法を実施することが好ましい。
The production method of the present invention can be carried out in the presence or absence of a solvent, and it is not necessary to use a solvent, but a solvent can also be used for adjusting the temperature or viscosity of the reaction solution. The solvent that can be used when the reaction is carried out in the presence of a solvent is not particularly limited as long as it does not participate in the reaction, and examples thereof include aromatic hydrocarbons such as toluene and xylene, ethers such as diisopropyl ether and tetrahydrofuran. Can be mentioned.
When using a solvent, the content of the product in the reaction solution is preferably 60% or more, more preferably 75% or more, most preferably 90% or more, and the solvent content is preferably 25%. Less than, most preferably less than 10%. From the viewpoint of reducing solvent costs and improving productivity, it is preferable to carry out the production method of the present invention without using a solvent.

〔処理工程〕
本発明の製造方法は、前述の反応工程、及び反応混合物を吸着剤で処理する処理工程を含む。
吸着剤としては、活性炭やゼオライト、シリカ、チタニアなどが挙げられ、活性炭であることが好ましい。活性炭としては、例えば「クラレコール」(商品名、クラレケミカル社製)などの市販品を挙げることができる。
反応混合物を吸着剤で処理する方法として、反応混合物に吸着剤を添加した後に撹拌する方法や、カラムに吸着剤を詰めて通液する方法、蒸留塔に吸着剤を詰めて蒸留する方法などが挙げられる。本発明においては、反応混合物に吸着剤を添加した後に撹拌する方法が好ましい。
[Processing process]
The production method of the present invention includes the aforementioned reaction step and a treatment step of treating the reaction mixture with an adsorbent.
Examples of the adsorbent include activated carbon, zeolite, silica, titania and the like, and activated carbon is preferable. Examples of the activated carbon include commercial products such as “Kuraray Coal” (trade name, manufactured by Kuraray Chemical Co., Ltd.).
As a method of treating the reaction mixture with the adsorbent, there are a method in which the adsorbent is added to the reaction mixture and stirring, a method in which the column is filled with the adsorbent, a method of passing through the liquid, a method in which the distillation tower is packed with the adsorbent and distilled. Can be mentioned. In the present invention, a method of stirring after adding an adsorbent to the reaction mixture is preferred.

吸着剤の使用量は、吸着剤の種類等により適宜変更可能であり特に制限は無いが、反応混合物に対して、通常0.001〜0.05質量倍であることが好ましい。   The amount of the adsorbent used can be appropriately changed depending on the type of the adsorbent and is not particularly limited, but is preferably 0.001 to 0.05 times by mass with respect to the reaction mixture.

本発明の製造方法においては、反応工程の後に処理工程を行っても、反応工程を行いながら処理工程を行ってもよく、反応工程を行いながら処理工程を行うことが好ましい。例えば、アミン滴下終了後に、活性炭を反応溶液に加え、吸着剤で反応により生成するアルコールを除去しながら反応を進行させることができる。これにより(メタ)アクリルアミドアルキルアルコキシシランを高い収率で得ることができ、さらに得られた(メタ)アクリルアミドアルキルアルコキシシランは安定性に優れる。   In the production method of the present invention, the treatment step may be performed after the reaction step, or the treatment step may be performed while the reaction step is performed, and the treatment step is preferably performed while the reaction step is performed. For example, after completion of the amine addition, activated carbon can be added to the reaction solution, and the reaction can be allowed to proceed while removing the alcohol produced by the reaction with the adsorbent. Thereby, (meth) acrylamide alkyl alkoxysilane can be obtained with a high yield, and the obtained (meth) acrylamide alkyl alkoxysilane is excellent in stability.

処理工程における処理温度は0〜150℃であることが好ましく、40〜100℃であることがより好ましい。上記の温度範囲であれば、吸着剤で反応により生成するアルコールを除去しながら反応をさらに進行させることができる。   The treatment temperature in the treatment step is preferably 0 to 150 ° C, and more preferably 40 to 100 ° C. If it is said temperature range, reaction can further be advanced, removing the alcohol produced | generated by reaction with adsorption agent.

処理工程における処理時間は特に制限は無いが、10〜120分であることが好ましく、30〜60分であることがより好ましい。   Although the processing time in a processing process does not have a restriction | limiting in particular, It is preferable that it is 10 to 120 minutes, and it is more preferable that it is 30 to 60 minutes.

反応終了後に得られる(メタ)アクリルアミドアルキルアルコキシシランは、有機化合物の単離・精製において通常用いられる方法により単離することができる。例えば、反応混合物より吸着剤と分離した後、減圧蒸留することにより、目的とする(メタ)アクリルアミドアルキルアルコキシシランを得ることができる。本発明の製造方法では吸着剤で処理する処理工程を有するため、純度が高く、高温下においても着色することのない安定性に優れた(メタ)アクリルアミドアルキルアルコキシシランを高収率で得ることができる。   The (meth) acrylamide alkylalkoxysilane obtained after completion of the reaction can be isolated by a method usually used in the isolation and purification of organic compounds. For example, the target (meth) acrylamidoalkylalkoxysilane can be obtained by separating from the adsorbent from the reaction mixture, followed by distillation under reduced pressure. Since the production method of the present invention has a treatment step of treating with an adsorbent, it is possible to obtain (meth) acrylamide alkylalkoxysilane having high purity and excellent stability without coloring even at high temperatures in a high yield. it can.

以下、参考例、実施例および比較例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されない。   EXAMPLES Hereinafter, although a reference example, an Example, and a comparative example demonstrate this invention concretely, this invention is not limited to these Examples.

<実施例1>
攪拌機、温度計、蒸留塔を取り付けた内容積500ミリリットルの三つ口フラスコに、ヒドロキノン1.3g(0.01mol)、ジブチルスズオキシド0.90g(0.0036mol)、メタクリル酸メチル130g(1.3mol)を仕込み、攪拌しながら内温100℃に加熱した。還流したところに3−アミノプロピルトリメトキシシラン179g(1.0mol)を7.4時間かけて滴下した。反応は生成するメタノールを留去しながら行った。還流条件下で3時間攪拌した後、室温まで冷却した。反応混合物にはN−トリメトキシシリルプロピルメタクリルアミド245g(0.99mol)が含有されていた。
得られた反応混合物に活性炭(クラレコール;商品名、クラレケミカル社製)4.9gを仕込み、撹拌しながら内温50℃に加熱した。内温50℃で30分撹拌した後、濾過によって活性炭を除いた。濾液を蒸留し、N−トリメトキシシリルプロピルメタクリルアミド235g(0.95mol)を得た。これは3−アミノプロピルトリメトキシシランに基づき95%の収率となる。
<Example 1>
Hydroquinone 1.3 g (0.01 mol), dibutyltin oxide 0.90 g (0.0036 mol), methyl methacrylate 130 g (1.3 mol) in a three-necked flask with an internal volume of 500 ml equipped with a stirrer, thermometer and distillation tower. ) And heated to an internal temperature of 100 ° C. with stirring. When refluxed, 179 g (1.0 mol) of 3-aminopropyltrimethoxysilane was added dropwise over 7.4 hours. The reaction was carried out while distilling off the methanol produced. After stirring for 3 hours under reflux conditions, the mixture was cooled to room temperature. The reaction mixture contained 245 g (0.99 mol) of N-trimethoxysilylpropylmethacrylamide.
The obtained reaction mixture was charged with 4.9 g of activated carbon (Kuraray Coal; trade name, manufactured by Kuraray Chemical Co., Ltd.) and heated to an internal temperature of 50 ° C. with stirring. After stirring at an internal temperature of 50 ° C. for 30 minutes, the activated carbon was removed by filtration. The filtrate was distilled to obtain 235 g (0.95 mol) of N-trimethoxysilylpropylmethacrylamide. This is a 95% yield based on 3-aminopropyltrimethoxysilane.

<比較例1>
実施例1と同様の手法で、活性炭を仕込まずに反応混合物を直接蒸留し、N−トリメトキシシリルプロピルメタクリルアミド236g(0.95mol)を得た。これは3−アミノプロピルトリメトキシシランに基づき95%の収率となる。
<Comparative Example 1>
In the same manner as in Example 1, the reaction mixture was directly distilled without charging activated carbon to obtain 236 g (0.95 mol) of N-trimethoxysilylpropylmethacrylamide. This is a 95% yield based on 3-aminopropyltrimethoxysilane.

<評価例1>
実施例1で得られたN−トリメトキシシリルプロピルメタクリルアミドを60℃で4時間加熱したところ、液は透明なままであった。
<評価例2>
比較例1で得られたN−トリメトキシシリルプロピルメタクリルアミドを60℃で4時間加熱したところ、黄色く着色した。
<Evaluation Example 1>
When N-trimethoxysilylpropyl methacrylamide obtained in Example 1 was heated at 60 ° C. for 4 hours, the liquid remained transparent.
<Evaluation Example 2>
When N-trimethoxysilylpropylmethacrylamide obtained in Comparative Example 1 was heated at 60 ° C. for 4 hours, it was colored yellow.

Claims (3)

下記一般式(1)で表される(メタ)アクリルアミドアルキルアルコキシシランの製造方法であって、
アミド化触媒の存在下、下記一般式(2)で表される(メタ)アクリル酸エステルに下記一般式(3)で表されるアミノアルキルアルコキシシランを連続的にまたは断続的に添加して反応させる反応工程、及び、
反応混合物を吸着剤で処理する処理工程
を含む(メタ)アクリルアミドアルキルアルコキシシランの製造方法。
Figure 2015074628

(一般式(1)〜(3)中
〜R、及びRはそれぞれ独立に水素原子または炭素数1〜12の炭化水素基を表す。
は水素原子、炭素数1〜6のアルキル基、炭素数1〜6のアミノアルキル基、6〜12のアリール基、又はシリル官能基を表す。
及びRは炭素数1〜12の炭化水素基を表す。
は、二価の炭化水素基を表す。
xは0〜2の整数を表す。)
A method for producing (meth) acrylamide alkylalkoxysilane represented by the following general formula (1):
In the presence of an amidation catalyst, the reaction is carried out by continuously or intermittently adding an aminoalkylalkoxysilane represented by the following general formula (3) to the (meth) acrylic acid ester represented by the following general formula (2). A reaction step, and
A method for producing (meth) acrylamide alkylalkoxysilane, comprising a treatment step of treating a reaction mixture with an adsorbent.
Figure 2015074628

(In the general formulas (1) to (3), R 1 to R 3 and R 5 each independently represents a hydrogen atom or a hydrocarbon group having 1 to 12 carbon atoms.
R 4 represents a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, an aminoalkyl group having 1 to 6 carbon atoms, an aryl group having 6 to 12 carbon atoms, or a silyl functional group.
R 6 and R 8 represent a hydrocarbon group having 1 to 12 carbon atoms.
R 7 represents a divalent hydrocarbon group.
x represents an integer of 0-2. )
吸着剤が活性炭、ゼオライト、シリカ、及びチタニアより選択される少なくとも1種である請求項1に記載の製造方法。   The production method according to claim 1, wherein the adsorbent is at least one selected from activated carbon, zeolite, silica, and titania. 反応工程を行いながら処理工程を行い、吸着剤での処理がアルコールの除去を含む請求項1に記載の製造方法。   The production method according to claim 1, wherein the treatment step is performed while the reaction step is performed, and the treatment with the adsorbent includes removal of alcohol.
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