JP2016132656A - Method for producing dimethylaminoethyl acrylate and quaternary salt thereof - Google Patents

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耕三 窪田
慎吾 本城
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慎吾 本城
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Naokazu Ito
直和 伊藤
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for producing dimethylamino acrylate and dimethylamino acrylate quaternary salt, in which the method does not have adverse effect on a polymer obtained by polymerizing dimethylaminoethyl acrylate or dimethylaminoethyl acrylate quaternary salt by controlling the content of vinyl oxyethyl acrylate that is an impurity present in dimethylaminoethyl acrylate and dimethylaminoethyl acrylate quaternary salt.SOLUTION: A method for producing dimethylaminoethyl acrylate comprises transesterification between an alkyl acrylate and dimethylaminoethyl alcohol containing 20 ppm or less of vinyloxy ethanol in the presence of a catalyst.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、触媒の存在下、アルキルアクリレートとジメチルアミノエチルアルコール(以下、DMAEと略称する場合がある)のエステル交換反応によるジメチルアミノエチルアクリレート(以下、DAと略称する場合がある)およびジメチルアミノエチルアクリレート4級塩(以下、DA4級塩と略称する場合がある)の製造方法に関するものである。   The present invention relates to dimethylaminoethyl acrylate (hereinafter sometimes abbreviated as DA) and dimethylamino by transesterification of alkyl acrylate and dimethylaminoethyl alcohol (hereinafter sometimes abbreviated as DMAE) in the presence of a catalyst. The present invention relates to a method for producing ethyl acrylate quaternary salt (hereinafter sometimes abbreviated as DA quaternary salt).

DA、ジメチルアミノエチルメタクリレート、ジエチルアミノエチルメタクリレート等のジアルキルアミノエチル(メタ)アクリレートまたは該アミノ基を3級もしくは4級塩とするジアルキルアミノエチル(メタ)アクリレート塩は、繊維の染色性改良剤、プラスチックの帯電防止剤、塗料における顔料分散剤、紫外線硬化助剤として、さらに単独重合または他の不飽和化合物との共重合により得られる重合体は繊維処理剤、トナーバインダー、塗料、潤滑油添加剤、紙力増強剤、接着剤、イオン交換樹脂および高分子凝集剤など用いられ、幅広い分野で利用されている。   A dialkylaminoethyl (meth) acrylate such as DA, dimethylaminoethyl methacrylate, diethylaminoethyl methacrylate or the like or a dialkylaminoethyl (meth) acrylate salt having the amino group as a tertiary or quaternary salt is used as a fiber dyeability improving agent, plastic As an antistatic agent, a pigment dispersant in paints, an ultraviolet curing aid, and polymers obtained by homopolymerization or copolymerization with other unsaturated compounds are fiber treatment agents, toner binders, paints, lubricant additives, Paper strength enhancers, adhesives, ion exchange resins, polymer flocculants and the like are used in a wide range of fields.

低級アルキルアクリレートとDMAEとのエステル交換反応によるDAの製造方法は公知技術であり、反応触媒としてアルカリ金属アルコラート、マグネシウムアルコラート、チタンアルコラート、ジブチルスズオキサイド等の錫化合物またはアセチルアセトン鉄等のアセチルアセトン金属錯体化合物などを用いることが知られており、得られたDAの精製は通常の蒸留操作により行なうことができる(特許文献1〜特許文献3)。   A method for producing DA by transesterification of lower alkyl acrylate and DMAE is a known technique, and as a reaction catalyst, a tin compound such as alkali metal alcoholate, magnesium alcoholate, titanium alcoholate, dibutyltin oxide, or an acetylacetone metal complex compound such as acetylacetone iron, etc. The obtained DA can be purified by a normal distillation operation (Patent Documents 1 to 3).

従来、DAに含まれる不純物については、原料である低級アルキルアクリレートおよびジメチルアミノエチルアルコール以外に、N,N’−ジメチルピペラジン、エチレングリコールジアクリレートおよびビニルオキシエチルアクリレートが知られている。これらのうち、エチレングリコールジアクリレートおよびビニルオキシエチルアクリレートは、重合体を製造する際に架橋剤として作用するため、重合時にゲル化物が生成する等、品質的に問題になることが知られている(特許文献4)。
特に、ビニルオキシエチルアクリレートはDAと沸点が近く、精留により分離することが困難であることから、DAに不純物として含まれやすい物質である。
Conventionally, as for impurities contained in DA, N, N′-dimethylpiperazine, ethylene glycol diacrylate and vinyloxyethyl acrylate are known in addition to the lower alkyl acrylate and dimethylaminoethyl alcohol which are raw materials. Among these, ethylene glycol diacrylate and vinyloxyethyl acrylate are known to cause quality problems such as the formation of gelated products during polymerization because they act as crosslinking agents when producing polymers. (Patent Document 4).
In particular, since vinyloxyethyl acrylate has a boiling point close to that of DA and is difficult to separate by rectification, it is a substance that is easily contained as an impurity in DA.

しかしながら、特許文献4には、エチレングリコールジアクリレートおよびビニルオキシエチルアクリレートがどの程度含まれていれば重合体に悪影響を及ぼすかまでは言及されていない。さらに、DAをアンモニウム塩とした2−(アクリロイルオキシ)エチルトリメチルアンモニウムクロリドなどのDA4級塩中の不純物およびその不純物が重合体に及ぼす影響については全く記載されていない。   However, Patent Document 4 does not mention how much ethylene glycol diacrylate and vinyloxyethyl acrylate are contained to adversely affect the polymer. Furthermore, there is no description of impurities in DA quaternary salts such as 2- (acryloyloxy) ethyltrimethylammonium chloride having DA as an ammonium salt and the influence of the impurities on the polymer.

特開平09−286765号公報JP 09-286765 A 特開平03−112949号公報Japanese Patent Laid-Open No. 03-112949 特開平02−229145号公報Japanese Patent Laid-Open No. 02-229145 特公表2005−506958号公報Japanese Patent Publication No. 2005-506958

本発明の目的は、上記の状況を鑑み、DAおよびDA4級塩の不純物であるビニルオキシエチルアクリレートの含有量の上限値を管理することにより、DAまたはDA4級塩を重合することで得られる重合体に悪影響を及ぼさない、DAおよびDA4級塩の製造方法を提供することである。   In view of the above situation, the object of the present invention is to control the upper limit of the content of vinyloxyethyl acrylate, which is an impurity of DA and DA quaternary salt, to obtain the weight obtained by polymerizing DA or DA quaternary salt. To provide a method for producing DA and DA quaternary salts that do not adversely affect coalescence.

本発明者らは、上記の課題を解決するため鋭意検討した結果、原料であるDMAE中に不純物として含まれるビニルオキシエタノールが20ppm以下であるDMAEを使用してDAを製造することにより、架橋成分であるビニルオキシエチルアクリレートが殆ど含まれず、ゲル化など問題がおきることなく、安定的にDAおよびDA4級塩の重合体または共重合体が得られることを見出した。   As a result of intensive studies to solve the above-mentioned problems, the present inventors have produced DA using DMAE in which vinyloxyethanol contained as an impurity in DMAE as a raw material is 20 ppm or less, thereby producing a crosslinking component. It has been found that a polymer or copolymer of DA and DA quaternary salt can be stably obtained without substantially including vinyloxyethyl acrylate as described above and without causing problems such as gelation.

すなわち、本発明の第1発明は、アルキルアクリレートとビニルオキシエタノール含有量が20ppm以下であるジメチルアミノエチルアルコールとを、触媒の存在下にエステル交換反応させることを特徴とするジメチルアミノエチルアクリレートの製造方法である。   That is, the first invention of the present invention is the production of dimethylaminoethyl acrylate, characterized by transesterifying an alkyl acrylate and dimethylaminoethyl alcohol having a vinyloxyethanol content of 20 ppm or less in the presence of a catalyst. Is the method.

本発明の第2発明は、請求項1の製造方法で得られたジメチルアミノエチルアクリレートを、4級塩化剤により4級塩化することを特徴とするジメチルアミノエチルアクリレート4級塩の製造方法である。   The second invention of the present invention is a process for producing a dimethylaminoethyl acrylate quaternary salt, characterized in that the dimethylaminoethyl acrylate obtained by the process of claim 1 is quaternized with a quaternary chlorinating agent. .

また、本発明の第3発明は、請求項1または請求項2のいずれかの方法で得られたジメチルアミノエチルアクリレートまたはジメチルアミノエチルアクリレート4級塩である。   The third invention of the present invention is dimethylaminoethyl acrylate or a dimethylaminoethyl acrylate quaternary salt obtained by the method of any one of claims 1 and 2.

さらに、本発明の第4発明は、請求項2の方法で得られたジメチルアミノエチルアクリレート4級塩をカチオン性単量体として使用することを特徴とする高分子凝集剤の製造方法である。   Furthermore, a fourth invention of the present invention is a method for producing a polymer flocculant characterized in that the dimethylaminoethyl acrylate quaternary salt obtained by the method of claim 2 is used as a cationic monomer.

本発明の製造方法で得られるジメチルアミノエチルアクリレートまたはジメチルアミノエチルアクリレートの4級塩は、重合時にゲル化などの問題がおきることなく、安定的にジメチルアミノエチルアクリレートまたはジメチルアミノエチルアクリレートの4級塩の重合体または共重合体が得られる。   The dimethylaminoethyl acrylate or the quaternary salt of dimethylaminoethyl acrylate obtained by the production method of the present invention can stably produce quaternary dimethylaminoethyl acrylate or dimethylaminoethyl acrylate without causing problems such as gelation during polymerization. A salt polymer or copolymer is obtained.

以下本発明について詳細に説明する。
本発明で使用するDMAEは、少なくとも99.9質量%の純度であることが好ましく、その際、水を除く不純物の含有量は700ppm以下、好ましくは500ppm以下であり、そのうちビニルオキシエタノールの含有量は20ppm以下、好ましくは10ppm以下である。
The present invention will be described in detail below.
The DMAE used in the present invention preferably has a purity of at least 99.9% by mass, in which case the content of impurities excluding water is 700 ppm or less, preferably 500 ppm or less, of which the content of vinyloxyethanol Is 20 ppm or less, preferably 10 ppm or less.

また、本発明で使用するアルキルアクリレートとは、例えば、1〜6個の炭素原子を有するアルコール、例えばメタノール、エタノール、イソプロパノール、n−プロパノール、n−ブタノール、イソブタノール、s−ブタノール、t−ブタノール、n−ペンタノール又はn−ヘキサノールのアクリル酸エステルであり、好ましくは、メタノール、エタノールおよびn−ブタノールのアクリル酸エステルが挙げられ、好ましくは、n−ブタノールのアクリル酸エステルである。   The alkyl acrylate used in the present invention is, for example, an alcohol having 1 to 6 carbon atoms, such as methanol, ethanol, isopropanol, n-propanol, n-butanol, isobutanol, s-butanol, t-butanol. , N-pentanol or n-hexanol acrylate, preferably methanol, ethanol and n-butanol acrylate, and preferably n-butanol acrylate.

本発明に用いるエステル交換触媒は、従来からエステル交換反応に用いられている触媒であれば特に制限はなく、例えば、アルカリ金属アルコラート、マグネシウムアルコラート、チタンアルコラート、ジブチルスズオキサイド等の錫化合物またはアセチルアセトン鉄等のアセチルアセトン金属錯体化合物などを用いることができる。
エステル交換触媒の使用量は、生産性が悪化しない程度に必要な量を用いることが好ましく、DMAEに対して、好ましくは0.1〜10モル%、より好ましくは0.5〜5モル%の範囲である。
エステル交換触媒の量を多く添加すればそれだけ反応速度は向上するが、多すぎても添加した触媒のコストに見合うだけの反応速度の向上の効果が認められない。触媒を仕込む方法は一度に仕込む方法、連続あるいは分割で仕込む方法のいずれも使用可能であるが、原料仕込み時に一度に仕込む方法が有利であり好ましい。
The transesterification catalyst used in the present invention is not particularly limited as long as it is a catalyst conventionally used in transesterification reactions. For example, tin compounds such as alkali metal alcoholates, magnesium alcoholates, titanium alcoholates, dibutyltin oxide, acetylacetone iron, etc. An acetylacetone metal complex compound or the like can be used.
The amount of the transesterification catalyst used is preferably an amount necessary so as not to deteriorate the productivity, and is preferably 0.1 to 10 mol%, more preferably 0.5 to 5 mol% with respect to DMAE. It is a range.
If the transesterification catalyst is added in a large amount, the reaction rate is improved accordingly. However, if the amount is too much, the effect of improving the reaction rate corresponding to the cost of the added catalyst is not recognized. As the method for charging the catalyst, either a method of charging at a time or a method of charging in a continuous or divided manner can be used, but a method of charging at a time when charging the raw materials is advantageous and preferable.

本発明の製造方法におけるアルキルアクリレートとDMAEの反応モル比は、DMAE1.0モルに対して、アルキルアクリレートが1.0〜10.0モルであることが好ましく、より好ましくは1.1〜5.0モルの範囲である。
アルキルアクリレートとDMAEの反応モル比が10.0を越えると大きな反応器が必要となり、また、過剰のアルキルアクリレートのリサイクルに大きなエネルギーを必要になることから、好ましくない。
In the production method of the present invention, the reaction molar ratio of alkyl acrylate and DMAE is preferably 1.0 to 10.0 mol, more preferably 1.1 to 5. mol, with respect to 1.0 mol of DMAE. The range is 0 mol.
When the reaction molar ratio of alkyl acrylate and DMAE exceeds 10.0, a large reactor is required, and a large amount of energy is required to recycle excess alkyl acrylate, which is not preferable.

反応に使用する溶媒は、通常使用する必要はないが、副生するアルコールの共沸溶媒として、例えばキシレン、トルエン、ヘキサン等を使用することも可能である。   The solvent used for the reaction is not usually required, but it is also possible to use, for example, xylene, toluene, hexane or the like as an azeotropic solvent for the by-produced alcohol.

反応温度は仕込む原料組成にも影響されるが、ほぼ減圧度で決定される。本発明に好ましい反応温度は60〜150℃であり、より好ましくは90〜120℃であり、反応温度は減圧度の調整により行なう。対応する好ましい減圧度は200〜500Torrである。
反応時間は反応温度、触媒量等によって左右されるが、通常4〜5時間である。
Although the reaction temperature is affected by the raw material composition to be charged, it is almost determined by the degree of reduced pressure. The reaction temperature preferable for the present invention is 60 to 150 ° C., more preferably 90 to 120 ° C., and the reaction temperature is adjusted by adjusting the degree of vacuum. The corresponding preferred degree of vacuum is 200 to 500 Torr.
The reaction time depends on the reaction temperature, the amount of catalyst and the like, but is usually 4 to 5 hours.

反応中の熱重合反応を抑制する目的で重合防止剤を反応系に添加することが好ましい。重合防止剤としては公知のものが挙げられ、例えば、ハイドロキノンモノメチルエーテル、フェノチアジン等であり、これらの1種あるいは2種以上が使用される。
これらの重合防止剤は全仕込み量に対して、好ましくは0.01〜2.0質量%、より好ましくは0.05〜1.0質量%の範囲で使用される。
It is preferable to add a polymerization inhibitor to the reaction system for the purpose of suppressing the thermal polymerization reaction during the reaction. Examples of the polymerization inhibitor include known ones such as hydroquinone monomethyl ether and phenothiazine, and one or more of these are used.
These polymerization inhibitors are preferably used in the range of 0.01 to 2.0% by mass, more preferably 0.05 to 1.0% by mass, based on the total charge.

反応終了後、反応液より、減圧下に未反応のアルキルアクリレート、DMAE、副生アルコール、目的化合物であるDA等を留出せしめ、触媒を除去した後、再度留出液に重合防止剤を添加し、常法により蒸留することで高純度のDAを得ることができる。
回収された触媒は何等精製することなくそのまま繰り返し反応に使用することができるが、繰り返し回数が多くなるにつれて若干粘度が上昇する傾向にあるため、工業的な製造な安定性という点からは回収した触媒を一部抜き出し、新たに触媒を追加して用いることが好ましい。
蒸留により触媒除去を行なう場合、高沸点不純物が殆どないため、揮発成分を完全に留出させる事も可能であるが、再使用時の取り扱いを考慮すると反応終了液の90〜95%を留出させることが好ましい。留出率を小さくするとDAの生産性が低下するため避けることが望ましい。
After completion of the reaction, unreacted alkyl acrylate, DMAE, by-product alcohol, DA as the target compound, etc. are distilled from the reaction solution under reduced pressure. After removing the catalyst, a polymerization inhibitor is added to the distillate again. In addition, high-purity DA can be obtained by distillation by a conventional method.
The recovered catalyst can be used as it is for repeated reactions without any purification. However, since the viscosity tends to increase slightly as the number of repetitions increases, it was recovered from the viewpoint of industrial production stability. It is preferable to extract a part of the catalyst and add a new catalyst.
When removing the catalyst by distillation, there is almost no high-boiling point impurities, so it is possible to completely distill volatile components. However, considering the handling during reuse, 90 to 95% of the reaction end liquid is distilled. It is preferable to make it. It is desirable to avoid the reduction of the distillation rate because the productivity of DA decreases.

前記再蒸留時に添加される重合防止剤としては公知のものでよく、例えば、ハイドロキノン、ハイドロキノモノメチルエーテルおよびフェノチアジン等が挙げられ、これらの1種あるいは2種以上が使用される。
これらの重合防止剤は全仕込み量に対して、好ましくは0.01〜2.0質量%、より好ましくは0.05〜1.0質量%の範囲で使用される。
触媒除去およびDAの精製工程は熱重合反応の抑制という点から130℃以下で行なうことが望ましく、重合抑制のためシリコンオイル等の熱媒の使用も可能であるが、特に用いなくとも重合の問題は生じない。
The polymerization inhibitor added during the re-distillation may be a known one, and examples thereof include hydroquinone, hydroquinomonomethyl ether and phenothiazine, and one or more of these are used.
These polymerization inhibitors are preferably used in an amount of 0.01 to 2.0% by mass, more preferably 0.05 to 1.0% by mass, based on the total charge.
The catalyst removal and DA purification steps are preferably performed at 130 ° C. or less from the viewpoint of suppressing the thermal polymerization reaction, and it is possible to use a heating medium such as silicone oil for the suppression of polymerization. Does not occur.

本発明の反応で留出させる留出液中には、副生アルコールと少量のアルキルアクリレートが含まれるだけであるので、副生アルコールを主成分とする留出液はそのまま、例えばアクリル酸と反応させれば、アルキルアクリレートを容易に得ることができ、このアルキルアクリレートは本発明の原料としてリサイクルさせることができ、副生アルコールが有効利用することできる。   Since the distillate distilled by the reaction of the present invention only contains a by-product alcohol and a small amount of alkyl acrylate, the distillate containing the by-product alcohol as a main component is directly reacted with, for example, acrylic acid. Then, alkyl acrylate can be easily obtained, and this alkyl acrylate can be recycled as a raw material of the present invention, and by-product alcohol can be effectively used.

上記の方法で製造されたDAを4級塩化する方法としては公知の方法である、例えば、特開2003−342244号公報に記載された方法が適用できる。
すなわち、ジメチルアミノエチルアクリレート(DA)4級塩水溶液を反応溶媒として仕込んだ反応器に、前記ビニルオキシエタノール含有量が20ppm以下であるジメチルアミノエチルアルコールを原料に製造したDA、4級化剤および水を連続して供給しながら、反応器中の反応液を連続して抜き出すことにより、ビニルオキシエタノールの含有量が少ないジメチルアミノエチルアクリレート4級塩が製造できる。
As a method for quaternizing the DA produced by the above method, for example, a method described in JP-A-2003-342244 can be applied.
That is, a DA quaternizing agent produced from dimethylaminoethyl alcohol having a vinyloxyethanol content of 20 ppm or less as a raw material in a reactor charged with a dimethylaminoethyl acrylate (DA) quaternary salt aqueous solution as a reaction solvent; A dimethylaminoethyl acrylate quaternary salt having a low vinyloxyethanol content can be produced by continuously extracting the reaction solution in the reactor while continuously supplying water.

4級化剤としては、例えば、メチルクロライドおよびエチルクロライド等のアルキルハライド、ならびにベンジルクロライド等のアリールアルキルハイドライド等が挙げられる。
DAに対する4級化剤の割合はほぼ等モルとなるように反応器に供給し、反応温度は30℃〜60℃であることが好ましい。
Examples of the quaternizing agent include alkyl halides such as methyl chloride and ethyl chloride, and arylalkyl hydrides such as benzyl chloride.
The ratio of the quaternizing agent to DA is preferably supplied to the reactor so as to be approximately equimolar, and the reaction temperature is preferably 30 ° C to 60 ° C.

上記の方法で得られたDA4級塩は、カチオン性ポリマーの原料等に用いられ、高分子凝集剤、汚泥脱水剤、紙力増強剤、帯電防止剤、土壌改良剤などの製造原料として種々の用途に使用される。   The DA quaternary salt obtained by the above method is used as a raw material for a cationic polymer and the like, and is used as a raw material for production of polymer flocculants, sludge dewatering agents, paper strength enhancers, antistatic agents, soil improvers, Used for applications.

例えば、DA4級塩とアクリルアミドの混合水溶液を光開始剤の存在下に、ケミカルランプにより光照射することで得られる含水ゲル状の共重合体を、熱風乾燥後に粉砕機を用いる製造される粉末状ポリマーが汚泥脱水剤等に使用できる(例えば、特開2011−224420号公報など参照)。   For example, a hydrated gel-like copolymer obtained by irradiating a mixed aqueous solution of DA quaternary salt and acrylamide with light from a chemical lamp in the presence of a photoinitiator is powdered produced using a grinder after drying with hot air A polymer can be used as a sludge dehydrating agent (for example, refer to JP 2011-224420 A).

以下、本発明をより具体的に説明するために、実施例および比較例を挙げて詳細に説明する。尚、本明細書において用いる転化率、選択率および収率の定義は次の通りである。
転化率(%)=反応したDMAEモル数÷供給したDMAEモル数×100
収率(%)=生成したDAモル数÷供給したDMAEモル数×100
選択率(%)=収率÷転化率×100
蒸留収率(%)=蒸留DAモル数÷蒸留に供給したDAモル数×100
総合収率(%)=収率(%)×蒸留収率(%)/100
Hereinafter, in order to describe the present invention more specifically, examples and comparative examples will be described in detail. The definitions of conversion, selectivity and yield used in this specification are as follows.
Conversion (%) = Mole of DMAE reacted / Mole of DMAE fed × 100
Yield (%) = DA moles produced / DMAE moles fed x 100
Selectivity (%) = yield / conversion rate × 100
Distillation yield (%) = distilled DA moles ÷ DA moles fed to distillation × 100
Overall yield (%) = yield (%) × distillation yield (%) / 100

実施例1
攪拌機、温度計、冷却器および分留塔をつけた、精留塔を備えた三口フラスコに、ビニルオキシエタノールが15ppmであるDMAE297g(3.3モル)、n−ブチルアクリレート1,280g(10.0モル)、テトラブチルチタネート22.7g(0.067モル)および重合防止剤としてフェノチアジン1.6g(1,000ppm)を加え、300Torrに減圧下、攪拌しながら加熱を開始した。30分間全還流した後、反応液温度を110〜120℃、精留塔の塔頂温度を96〜98℃に維持して生成するn−ブタノールを還流比3.0〜5.0で抜き出しながら4時間反応を行なった。
反応液をガスクロマトグラフによって分析したところDMAEの反応率は92%、DAの収率は90%であった。
Example 1
In a three-necked flask equipped with a rectifying column equipped with a stirrer, a thermometer, a condenser, and a fractionating column, DMAE 297 g (3.3 mol) containing 15 ppm vinyloxyethanol, n-butyl acrylate 1,280 g (10. 0 mol), 22.7 g (0.067 mol) of tetrabutyl titanate and 1.6 g (1,000 ppm) of phenothiazine as a polymerization inhibitor were added, and heating was started while stirring at 300 Torr under reduced pressure. After fully refluxing for 30 minutes, the reaction solution temperature was maintained at 110 to 120 ° C. and the top temperature of the rectifying column was maintained at 96 to 98 ° C., and n-butanol produced was withdrawn at a reflux ratio of 3.0 to 5.0. The reaction was performed for 4 hours.
When the reaction solution was analyzed by gas chromatography, the DMAE reaction rate was 92% and the DA yield was 90%.

次に、この反応液を窒素雰囲気下、30Torr、90〜100℃で触媒を除去し、DAを含む留出液を1,296g得た。さらに、留出液にフェノチアジン1.3gを加えた後、冷却器、分留塔を備えた精留塔(理論段15段)を用い、窒素雰囲気下、20Torr、70〜85℃、還流比1.0〜10.0でn−ブタノール、n−ブチルアクリレート、DMAEを留去した後、同じく窒素雰囲気下、20Torr、85〜95℃、還流比1.0〜2.0で蒸留し、DAを407g得た。DAの総合収率は86%、純度は99.9%であり、反応液をガスクロマトグラフによって分析したところ、ビニルオキシエチルアクリレートは検出されなかった。
得られたDAを後述する方法にて4級アンモニウム塩(実施例2)とし、重合評価を行った。重合評価の結果、不溶解物は検出されず、高品質の重合体を得ることができた。
Next, the catalyst was removed from this reaction solution at 30 Torr and 90 to 100 ° C. in a nitrogen atmosphere, and 1,296 g of a distillate containing DA was obtained. Further, 1.3 g of phenothiazine was added to the distillate, and then a rectification column (15 theoretical plates) equipped with a cooler and a fractionation column was used, under a nitrogen atmosphere, 20 Torr, 70 to 85 ° C., reflux ratio 1 After distilling off n-butanol, n-butyl acrylate and DMAE at 0.0-10.0, the same was distilled under a nitrogen atmosphere at 20 Torr, 85-95 ° C. and a reflux ratio of 1.0-2.0. 407 g was obtained. The overall yield of DA was 86% and the purity was 99.9%. When the reaction solution was analyzed by gas chromatography, vinyloxyethyl acrylate was not detected.
The obtained DA was converted into a quaternary ammonium salt (Example 2) by the method described later, and polymerization evaluation was performed. As a result of the polymerization evaluation, insoluble matter was not detected, and a high-quality polymer could be obtained.

比較例1
ビニルオキシエタノールを23ppm含有するDMAE297g(3.3モル)を用いた以外は、実施例1と同様な方法で行い、DAを400g得た。DAの総合収率は84%、純度は99.9%であり、反応液をガスクロマトグラフによって分析したところ、ビニルオキシエチルアクリレートは12ppmであった。
実施例1と同様に4級アンモニウム塩(比較例2)の重合評価を行った結果、150mlの不溶解物が認められ、高品質の重合体が得られなかった。
Comparative Example 1
Except for using 297 g (3.3 mol) of DMAE containing 23 ppm of vinyloxyethanol, the same procedure as in Example 1 was carried out to obtain 400 g of DA. The overall yield of DA was 84%, and the purity was 99.9%. When the reaction solution was analyzed by gas chromatography, vinyloxyethyl acrylate was 12 ppm.
As a result of evaluating the polymerization of a quaternary ammonium salt (Comparative Example 2) in the same manner as in Example 1, 150 ml of insoluble matter was observed, and a high-quality polymer was not obtained.

実施例2
DAの4級化方法
フラスコにベンジルクロライド706gを仕込み、30℃に加温した後、実施例1で製造したDA796gと水247gを5時間かけて滴下して、その後、12時間そのまま攪拌加温した後、さらに水を233g加えて、DA4級アンモニウム塩を製造した。
Example 2
DA quaternization method 706 g of benzyl chloride was charged into a flask and heated to 30 ° C., then DA796 g prepared in Example 1 and 247 g of water were added dropwise over 5 hours, and then stirred and heated for 12 hours. Thereafter, 233 g of water was further added to produce a DA quaternary ammonium salt.

比較例2
比較例1で製造したDAを使用した以外は実施例2と同様な操作により、ビニルオキシエタノールを含有するDA4級アンモニウム塩を製造した。
Comparative Example 2
A DA quaternary ammonium salt containing vinyloxyethanol was produced in the same manner as in Example 2 except that the DA produced in Comparative Example 1 was used.

重合性評価方法
実施例2および比較例2で製造されたDA4級アンモニウム塩とアクリルアミドを質量比で8:2になる様に重合装置に仕込み、10℃に液温を保ちながら1時間の窒素脱気後に重合開始剤である2,2’−アゾビス−2−アミジノプロパン二塩酸塩をモノマーに対して100ppm添加して重合した。
得られたDA4級アンモニウム塩とアクリルアミド共重合体のペレット状乾燥体を0.5質量%水溶液になるように水に加え、150rpm×3時間攪拌して水溶液とした。不溶解量は、この水溶液400mlを80メッシュステンレス金網で濾過した時の網上残差量を含水状態で測定した。
Polymerization Evaluation Method DA quaternary ammonium salt produced in Example 2 and Comparative Example 2 and acrylamide were charged into a polymerization apparatus so that the mass ratio was 8: 2, and nitrogen desorption was performed for 1 hour while maintaining the liquid temperature at 10 ° C. After polymerization, 2,2′-azobis-2-amidinopropane dihydrochloride, which is a polymerization initiator, was added at 100 ppm to the monomer for polymerization.
The obtained pellet-like dried product of DA quaternary ammonium salt and acrylamide copolymer was added to water so as to be a 0.5 mass% aqueous solution, and stirred at 150 rpm for 3 hours to obtain an aqueous solution. The insoluble amount was determined by measuring the residual amount on the net when 400 ml of this aqueous solution was filtered with an 80 mesh stainless steel wire net in a water-containing state.

本発明の製造方法で製造されたDAまたはDA4級塩を重合する際、良好な重合体を安定して得ることができ、特に汚泥脱水剤、高分子凝集剤を使用する業界に寄与する効果は多大なものである。   When polymerizing DA or DA quaternary salt produced by the production method of the present invention, it is possible to stably obtain a good polymer, and in particular, the effect of contributing to the industry using sludge dewatering agent and polymer flocculant is It is a great thing.

Claims (4)

アルキルアクリレートとビニルオキシエタノール含有量が20ppm以下であるジメチルアミノエチルアルコールとを、触媒の存在下にエステル交換反応させることを特徴とするジメチルアミノエチルアクリレートの製造方法。   A method for producing dimethylaminoethyl acrylate, comprising subjecting an alkyl acrylate and dimethylaminoethyl alcohol having a vinyloxyethanol content of 20 ppm or less to a transesterification reaction in the presence of a catalyst. 請求項1の製造方法で得られたジメチルアミノエチルアクリレートを、4級塩化剤により4級塩化することを特徴とするジメチルアミノエチルアクリレート4級塩の製造方法。   A method for producing a dimethylaminoethyl acrylate quaternary salt, characterized in that the dimethylaminoethyl acrylate obtained by the production method according to claim 1 is quaternized with a quaternary chlorinating agent. 請求項1または請求項2のいずれかの方法で得られたジメチルアミノエチルアクリレートまたはジメチルアミノエチルアクリレート4級塩。   A dimethylaminoethyl acrylate or a dimethylaminoethyl acrylate quaternary salt obtained by the method according to claim 1 or 2. 請求項2の方法で得られたジメチルアミノエチルアクリレート4級塩をカチオン性単量体として使用することを特徴とする高分子凝集剤の製造方法。   A method for producing a polymer flocculant, wherein the dimethylaminoethyl acrylate quaternary salt obtained by the method of claim 2 is used as a cationic monomer.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN115353180A (en) * 2022-09-06 2022-11-18 威海海洋职业学院 Flocculating agent for wastewater treatment and preparation method thereof

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