JP2018020993A - Method for producing dioxolane (meth)acrylate, dioxolane (meth)acrylate and composition of the same - Google Patents

Method for producing dioxolane (meth)acrylate, dioxolane (meth)acrylate and composition of the same Download PDF

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JP2018020993A
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大樹 鬼柳
Daiki Oniyanagi
大樹 鬼柳
隆雄 丸谷
Takao Marutani
隆雄 丸谷
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide dioxolane (meth)acrylate having high transparency and high purity.SOLUTION: A method for producing dioxolane (meth)acrylate includes reacting 1,3-dioxolane-4-yl-methanol derivative and (meth)alkyl acrylate in the presence of a transesterification catalyst and an N-oxyl-based compound that is a polymerization inhibitor and has a molecular weight of 300 or more, and distilling the reactant by adding the polymerization inhibitor thereto or in the presence of a polymerization inhibitor different from the N-oxyl-based compound.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、ジオキソラン(メタ)アクリル酸エステルの製造方法に関する。   The present invention relates to a method for producing a dioxolane (meth) acrylic acid ester.

ジオキソラン(メタ)アクリル酸エステルは、例えば、レンズ等を始めとする光学材料を製造するために好適に用いられている。ジオキソラン(メタ)アクリル酸エステルを製造するための方法は、例えば、以下に示す特許文献に開示されている。   Dioxolane (meth) acrylic acid esters are suitably used for producing optical materials such as lenses. Methods for producing dioxolane (meth) acrylic acid esters are disclosed in, for example, the following patent documents.

特許文献1には、エステル交換触媒としてジルコニウムテトラアセチルアセトナート(以下、Zr−ACACという)を用い、メタクリル酸メチルとグリセロールカーボネートとを用いて反応させ、その後、ロータリーエバポレーターにて蒸留精製して製造する方法が記載されている。   In Patent Document 1, zirconium tetraacetylacetonate (hereinafter referred to as Zr-ACAC) is used as a transesterification catalyst, reacted with methyl methacrylate and glycerol carbonate, and then distilled and purified with a rotary evaporator. How to do is described.

また、特許文献2には、(1,3−ジオキソラン−4−イル)メタノール誘導体と、(メタ)アクリル酸低級アルキルエステルとを、エステル交換触媒及び特定の重合禁止剤存在下で反応させる製造方法が記載されている。   Patent Document 2 discloses a production method in which a (1,3-dioxolan-4-yl) methanol derivative and a (meth) acrylic acid lower alkyl ester are reacted in the presence of a transesterification catalyst and a specific polymerization inhibitor. Is described.

国際公開WO2005/058862号(2005年6月30日国際公開)International Publication WO2005 / 058862 (International publication on June 30, 2005) 特開2004−59435号公報(2004年2月26日公開)JP 2004-59435 A (published on February 26, 2004)

しかしながら、光学材料に求められる性能は高度化されており、高い透明性と高い純度を備えたジオキソラン(メタ)アクリル酸エステルを製造することができる新規な製造方法は有用である。   However, the performance required for optical materials has been advanced, and a novel production method capable of producing dioxolane (meth) acrylic acid ester having high transparency and high purity is useful.

これについて、特許文献1に記載の製造方法では、重合禁止剤に起因して、ジオキソラン(メタ)アクリル酸エステルが着色するという問題に対する解決手段を何ら開示していない。また、特許文献1に記載の製造方法では、ジオキソラン(メタ)アクリル酸エステルをロータリーエバポレーターにて精製しているが、その純度は91%と低い。   In this regard, the production method described in Patent Document 1 does not disclose any means for solving the problem that the dioxolane (meth) acrylic acid ester is colored due to the polymerization inhibitor. Further, in the production method described in Patent Document 1, dioxolane (meth) acrylic acid ester is purified by a rotary evaporator, but its purity is as low as 91%.

また、特許文献2には、重合禁止剤として、N−オキシル系化合物、フェノール系化合物、銅化合物、アミノ化合物及びヒドロキシルアミン化合物からなる群より選択される少なくとも1つの重合禁止剤を用いることを開示しているが、これら重合禁止剤に起因して、ジオキソラン(メタ)アクリル酸エステルが着色するという問題に対する解決手段を何ら開示していない。また、特許文献2に開示されているジオキソラン(メタ)アクリル酸エステルの精製方法においても、ジオキソラン(メタ)アクリル酸エステルの純度が低くなる虞がある。   Patent Document 2 discloses that at least one polymerization inhibitor selected from the group consisting of N-oxyl compounds, phenol compounds, copper compounds, amino compounds, and hydroxylamine compounds is used as the polymerization inhibitor. However, it does not disclose any means for solving the problem that the dioxolane (meth) acrylic acid ester is colored due to these polymerization inhibitors. In the method for purifying dioxolane (meth) acrylate disclosed in Patent Document 2, the purity of dioxolane (meth) acrylate may be lowered.

本願の発明は、前記問題を鑑みてなされたものであり、その主な目的は、高い透明性と高い純度を備えたジオキソラン(メタ)アクリル酸エステルを製造することができる新規な製造方法を提供することにある。   The invention of the present application has been made in view of the above problems, and its main purpose is to provide a novel production method capable of producing a dioxolane (meth) acrylic acid ester having high transparency and high purity. There is to do.

本発明者らは、前記目的を達成するために鋭意検討した結果、本発明を完成するに至った。   As a result of intensive studies to achieve the above object, the present inventors have completed the present invention.

前記の課題を解決するために、本発明の一実施形態に係るジオキソラン(メタ)アクリル酸エステルの製造方法は、
エステル交換触媒と、重合禁止剤である分子量300以上のN−オキシル系化合物との存在下、
下記式(1)で表される1,3−ジオキソラン−4−イル−メタノール誘導体と、
炭素数1〜4のアルキル鎖を有する(メタ)アクリル酸アルキルエステルと、
を反応させることにより、
下記式(2)で表されるジオキソラン(メタ)アクリル酸エステルを生成する生成工程と、
前記ジオキソラン(メタ)アクリル酸エステルを、前記重合禁止剤(N−オキシル系化合物)を追加して、又は、前記N−オキシル系化合物とは別の重合禁止剤の存在下、蒸留する蒸留工程と、
を含むことを特徴としている。
In order to solve the above problems, a method for producing a dioxolane (meth) acrylic acid ester according to an embodiment of the present invention comprises:
In the presence of a transesterification catalyst and an N-oxyl compound having a molecular weight of 300 or more, which is a polymerization inhibitor,
1,3-dioxolan-4-yl-methanol derivative represented by the following formula (1);
(Meth) acrylic acid alkyl ester having an alkyl chain having 1 to 4 carbon atoms;
By reacting
The production | generation process which produces | generates the dioxolane (meth) acrylic acid ester represented by following formula (2),
A distillation step of distilling the dioxolane (meth) acrylic acid ester in addition to the polymerization inhibitor (N-oxyl compound) or in the presence of a polymerization inhibitor different from the N-oxyl compound; ,
It is characterized by including.

Figure 2018020993
(式(1)中、R及びRは、それぞれ独立して、水素原子、直鎖状若しくは分岐状である炭素数1〜18のアルキル基、環状である炭素数3〜18のアルキル基、又は、フェニル基であってもよく、RとRとは、互いに結合して環を形成していてもよい。)
Figure 2018020993
(In Formula (1), R 1 and R 2 are each independently a hydrogen atom, a linear or branched alkyl group having 1 to 18 carbon atoms, or a cyclic alkyl group having 3 to 18 carbon atoms. Or a phenyl group, and R 1 and R 2 may be bonded to each other to form a ring.)

Figure 2018020993
(式(2)中、R及びRは、それぞれ独立して、水素原子、直鎖状若しくは分岐状である炭素数1〜18のアルキル基、環状である炭素数3〜18のアルキル基、又は、フェニル基であってもよく、RとRとは互いに結合して環を形成していてもよく、Rは、水素原子又はメチル基である。)
Figure 2018020993
(In Formula (2), R 1 and R 2 are each independently a hydrogen atom, a linear or branched alkyl group having 1 to 18 carbon atoms, or a cyclic alkyl group having 3 to 18 carbon atoms. Or a phenyl group, R 1 and R 2 may be bonded to each other to form a ring, and R 3 is a hydrogen atom or a methyl group.)

本発明に係るジオキソラン(メタ)アクリル酸エステルの製造方法によれば、高い透明性と高い純度とを備えたジオキソラン(メタ)アクリル酸エステルを製造することができるという効果を奏する。   According to the method for producing a dioxolane (meth) acrylic acid ester according to the present invention, it is possible to produce a dioxolane (meth) acrylic acid ester having high transparency and high purity.

<ジオキソラン(メタ)アクリル酸エステルの製造方法>
以下に、本発明の一実施形態に係るジオキソラン(メタ)アクリル酸エステルの製造方法について、より詳細に説明する。
<Method for producing dioxolane (meth) acrylate>
Below, the manufacturing method of the dioxolane (meth) acrylic acid ester which concerns on one Embodiment of this invention is demonstrated in detail.

本実施形態に係るジオキソラン(メタ)アクリル酸エステルの製造方法は、重合禁止剤としてN−オキシル系化合物を用いてジオキソラン(メタ)アクリル酸エステルを生成する生成工程と、重合禁止剤の存在下、生成工程において生成したジオキソラン(メタ)アクリル酸エステルを蒸留する蒸留工程とを包含している。   The production method of a dioxolane (meth) acrylic acid ester according to the present embodiment includes a production step of producing a dioxolane (meth) acrylic acid ester using an N-oxyl-based compound as a polymerization inhibitor, and the presence of the polymerization inhibitor. And a distillation step of distilling the dioxolane (meth) acrylic acid ester produced in the production step.

〔1〕生成工程
生成工程では、(1,3−ジオキソラン−4−イル)メタノール誘導体と(メタ)アクリル酸アルキルエステルとを、エステル交換触媒と、N−オキシル系化合物との存在下において、エステル交換反応させる。
[1] Generation Step In the generation step, (1,3-dioxolan-4-yl) methanol derivative and (meth) acrylic acid alkyl ester are esterified in the presence of a transesterification catalyst and an N-oxyl compound. Exchange reaction.

〔1−1〕(1,3−ジオキソラン−4−イル)メタノール誘導体
本明細書中において、「(1,3−ジオキソラン−4−イル)メタノール誘導体」とは、以下の式(1)に示す構造を有している化合物のことを意味する。

Figure 2018020993
式(1)中、R及びRは、それぞれ独立して、水素原子、直鎖若しくは分岐状である炭素数1〜18のアルキル基、環状の炭素数3〜18のアルキル基、又はフェニル基であってもよく、RとRとは、互いに結合して環を形成していてもよい。 [1-1] (1,3-Dioxolan-4-yl) methanol derivative In the present specification, “(1,3-dioxolan-4-yl) methanol derivative” is represented by the following formula (1). It means a compound having a structure.
Figure 2018020993
In formula (1), R 1 and R 2 are each independently a hydrogen atom, a linear or branched alkyl group having 1 to 18 carbon atoms, a cyclic alkyl group having 3 to 18 carbon atoms, or phenyl. It may be a group, and R 1 and R 2 may be bonded to each other to form a ring.

前記式(1)に示されている(1,3−ジオキソラン−4−イル)メタノール誘導体のうち、限定されるものではないが、より具体的には、例えば、(1,3−ジオキソラン−4−イル)メタノール、(2,2−ジメチル−1,3−ジオキソラン−4−イル)メタノール、(2−メチル−2−エチル−1,3−ジオキソラン−4−イル)メタノール、(2−メチル−2−イソブチル−1,3−ジオキソラン−4−イル)メタノール、1,4−ジオキサスピロ[4.5]デカン−2−メタノール、(2−エチル−2−プロピル−1,3−ジオキソラン−4−イル)メタノール、(2,2−ジプロピル−1,3−ジオキソラン−4−イル)メタノール、(2−ブチル−2−エチル−1,3−ジオキソラン−4−イル)メタノール、(2−ブチル−2−プロピル−1,3−ジオキソラン−4−イル)メタノール、(2,2−ジブチル−1,3−ジオキソラン−4−イル)メタノール、(2−ヘキシル−2−プロピル−1,3−ジオキソラン−4−イル)メタノール、(2,2−ジペンチル−1,3−ジオキソラン−4−イル)メタノール、(2−メチル−2−プロピル−1,3−ジオキソラン−4−イル)メタノール、(2−(1−エチルプロピル)−2−メチル−1,3−ジオキソラン−4−イル)メタノール、(2−(2,2−ジメチルプロピル)−1,3−ジオキソラン−4−イル)メタノール、(2−メチル−2−ヘプチル−1,3−ジオキソラン−4−イル)メタノール、(2−エチル−2−ヘプチル−1,3−ジオキソラン−4−イル)メタノール、(2−エチル−2−イソブチル−1,3−ジオキソラン−4−イル)メタノール等を挙げることができる。これらの中でも、例えば、(2,2−ジメチル−1,3−ジオキソラン−4−イル)メタノール、(2−メチル−2−エチル−1,3−ジオキソラン−4−イル)メタノール、(2−メチル−2−イソブチル−1,3−ジオキソラン−4−イル)メタノール、1,4−ジオキサスピロ[4.5]デカン−2−メタノール等を用いることがより好ましい。   Among the (1,3-dioxolan-4-yl) methanol derivatives represented by the above formula (1), although not limited thereto, more specifically, for example, (1,3-dioxolane-4 -Yl) methanol, (2,2-dimethyl-1,3-dioxolan-4-yl) methanol, (2-methyl-2-ethyl-1,3-dioxolan-4-yl) methanol, (2-methyl- 2-isobutyl-1,3-dioxolan-4-yl) methanol, 1,4-dioxaspiro [4.5] decane-2-methanol, (2-ethyl-2-propyl-1,3-dioxolan-4-yl) ) Methanol, (2,2-dipropyl-1,3-dioxolan-4-yl) methanol, (2-butyl-2-ethyl-1,3-dioxolan-4-yl) methanol, (2-butyl-2) Propyl-1,3-dioxolan-4-yl) methanol, (2,2-dibutyl-1,3-dioxolan-4-yl) methanol, (2-hexyl-2-propyl-1,3-dioxolane-4- Yl) methanol, (2,2-dipentyl-1,3-dioxolan-4-yl) methanol, (2-methyl-2-propyl-1,3-dioxolan-4-yl) methanol, (2- (1- Ethylpropyl) -2-methyl-1,3-dioxolan-4-yl) methanol, (2- (2,2-dimethylpropyl) -1,3-dioxolan-4-yl) methanol, (2-methyl-2) -Heptyl-1,3-dioxolan-4-yl) methanol, (2-ethyl-2-heptyl-1,3-dioxolan-4-yl) methanol, (2-ethyl-2-isobuty (L-1,3-dioxolan-4-yl) methanol and the like. Among these, for example, (2,2-dimethyl-1,3-dioxolan-4-yl) methanol, (2-methyl-2-ethyl-1,3-dioxolan-4-yl) methanol, (2-methyl 2-isobutyl-1,3-dioxolan-4-yl) methanol, 1,4-dioxaspiro [4.5] decane-2-methanol and the like are more preferable.

〔1−1−1〕(1,3−ジオキソラン−4−イル)メタノール誘導体の製造方法
本実施形態に係る製造方法において、(1,3−ジオキソラン−4−イル)メタノール誘導体は、市販のものを使用してもよく、公知の方法で製造して使用してもよい。公知の方法としては、例えば、非極性溶媒と、酸触媒との存在下、グリセリンと、ケトン類とを脱水反応させることによって製造する方法を挙げることができる。
[1-1-1] Method for Producing (1,3-Dioxolan-4-yl) methanol Derivative In the production method according to the present embodiment, (1,3-dioxolan-4-yl) methanol derivative is a commercially available product. May be used, and may be produced and used by a known method. As a known method, for example, a method of producing by dehydrating glycerin and ketones in the presence of a nonpolar solvent and an acid catalyst can be mentioned.

以下に、一例として、1,4−ジオキサスピロ[4.5]デカン−2−メタノールの製造方法を示す。オールダーショウ蒸留塔及びディーンスタークを備えた還流装置を用い、側管付き四つ口フラスコ内に、1.0モルのグリセリン、1.25モルのシクロヘキサノン、0.7モルのヘキサン、0.005モルのp−トルエンスルホン酸を仕込むことで反応溶液を調製する。仕込んだ反応溶液を撹拌しながら当該溶液の沸点まで加熱する。脱水反応により生成した水をヘキサンとの共沸混合物として、反応系外へ除去し、ヘキサンは前記フラスコに戻す。脱水反応による水の生成率が70〜80%となった時点で反応終了とする。反応溶液に25重量%の水酸化ナトリウム水溶液を添加して、pHを12以上に調整する。その後、水酸化ナトリウム水溶液を添加した反応溶液を分液ロートに移して静置させ、グリセリン及びp−トルエンスルホン酸が含まれている下層(水層)を除去する。一方、上層(有機層)は0.5kPa以下の減圧条件にて、内温100〜110℃の温度条件で加熱することにより、ヘキサン及びシクロヘキサノンを留去する。これにより、1,4−ジオキサスピロ[4.5]デカン−2−メタノールを得ることができる。   As an example, a method for producing 1,4-dioxaspiro [4.5] decane-2-methanol is shown below. Using a reflux apparatus equipped with an Oldershaw distillation column and Dean Stark, in a four-necked flask with a side tube, 1.0 mol of glycerin, 1.25 mol of cyclohexanone, 0.7 mol of hexane, 0.005 A reaction solution is prepared by charging molar p-toluenesulfonic acid. The charged reaction solution is heated to the boiling point of the solution while stirring. Water generated by the dehydration reaction is removed as an azeotrope with hexane to the outside of the reaction system, and hexane is returned to the flask. The reaction is completed when the water production rate by the dehydration reaction reaches 70 to 80%. A 25% by weight aqueous sodium hydroxide solution is added to the reaction solution to adjust the pH to 12 or higher. Thereafter, the reaction solution to which the aqueous sodium hydroxide solution has been added is transferred to a separating funnel and allowed to stand, and the lower layer (aqueous layer) containing glycerin and p-toluenesulfonic acid is removed. On the other hand, the upper layer (organic layer) is heated under an internal temperature of 100 to 110 ° C. under a reduced pressure condition of 0.5 kPa or less, thereby distilling off hexane and cyclohexanone. Thereby, 1,4-dioxaspiro [4.5] decane-2-methanol can be obtained.

〔1−2〕(メタ)アクリル酸アルキルエステル
本明細書中において、「(メタ)アクリル酸」とは、「アクリル酸」、及び「メタクリル酸」の両方を意味する。よって、本明細書中おいて、(メタ)アクリル酸エステルとは、アクリル酸のエステル、及びメタクリル酸のエステルの両方を意味し、(メタ)アクリル酸アルキルエステルとは、アクリル酸アルキルエステル、及びメタクリル酸アルキルエステルの両方を意味する。
[1-2] (Meth) acrylic acid alkyl ester In the present specification, “(meth) acrylic acid” means both “acrylic acid” and “methacrylic acid”. Therefore, in this specification, (meth) acrylic acid ester means both ester of acrylic acid and ester of methacrylic acid, (meth) acrylic acid alkyl ester means acrylic acid alkyl ester, and Both methacrylic acid alkyl esters are meant.

生成工程において用いる(メタ)アクリル酸アルキルエステルは、そのアルキル鎖の炭素数が、1以上、4以下の範囲内である。なお、このような(メタ)アクリル酸アルキルエステルは、市販されているものを使用してもよく、公知の方法で合成してもよい。(メタ)アクリル酸アルキルエステルには、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−n−プロピル、(メタ)アクリル酸イソプロピル、(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−ブチル等を挙げることができ、これらのうち、(メタ)アクリル酸メチルを用いることがより好ましい。   The (meth) acrylic acid alkyl ester used in the production step has an alkyl chain with a carbon number in the range of 1 or more and 4 or less. In addition, such (meth) acrylic acid alkyl ester may use what is marketed, and may synthesize | combine by a well-known method. Examples of the (meth) acrylic acid alkyl ester include, for example, methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, (n-propyl) (meth) acrylate, isopropyl (meth) acrylate, n- (meth) acrylate. Examples thereof include butyl, isobutyl (meth) acrylate, and tert-butyl (meth) acrylate. Among these, methyl (meth) acrylate is more preferably used.

生成工程において、(メタ)アクリル酸アルキルエステルの使用量は、特には限定されるものではないが、例えば、1モルの(1,3−ジオキソラン−4−イル)メタノール誘導体に対して、1モル以上、10モル以下の範囲内であることが好ましく、2モル以上、8モル以下の範囲内であることがより好ましく、3モル以上、7モル以下の範囲内あることが最も好ましい。1モルの(1,3−ジオキソラン−4−イル)メタノール誘導体に対して、(メタ)アクリル酸アルキルエステルの使用量を1モル以上、10モル以下の範囲内とすることにより、(1,3−ジオキソラン−4−イル)メタノール誘導体と、(メタ)アクリル酸アルキルエステルとを十分に反応させることができ、ジオキソラン(メタ)アクリル酸エステルの純度、及び収率を好適に高めることができる。また、生成工程において、1モルの(1,3−ジオキソラン−4−イル)メタノール誘導体に対して、1モルの以上の(メタ)アクリル酸アルキルエステルを使用することより、生成工程における反応温度を好適に保持することができる。なお、効果的に反応速度を速くすることができないという観点から、1モルの(1,3−ジオキソラン−4−イル)メタノール誘導体に対する(メタ)アクリル酸アルキルエステルの使用量は、10モル以下であり得る。   In the production step, the amount of (meth) acrylic acid alkyl ester used is not particularly limited, but for example, 1 mol per 1 mol of (1,3-dioxolan-4-yl) methanol derivative. It is preferably in the range of 10 mol or less, more preferably in the range of 2 mol or more and 8 mol or less, and most preferably in the range of 3 mol or more and 7 mol or less. By using the amount of (meth) acrylic acid alkyl ester in the range of 1 mol or more and 10 mol or less with respect to 1 mol of (1,3-dioxolan-4-yl) methanol derivative, (1,3 -Dioxolan-4-yl) methanol derivative and (meth) acrylic acid alkyl ester can be sufficiently reacted, and the purity and yield of dioxolane (meth) acrylic acid ester can be suitably increased. Moreover, in the production | generation process, the reaction temperature in a production | generation process is made from using 1 mol or more of (meth) acrylic-acid alkylesters with respect to 1 mol of (1,3-dioxolan-4-yl) methanol derivatives. It can hold suitably. From the viewpoint that the reaction rate cannot be effectively increased, the amount of (meth) acrylic acid alkyl ester used per 1 mol of (1,3-dioxolan-4-yl) methanol derivative is 10 mol or less. possible.

〔1−3〕エステル交換触媒
本実施形態に係る製造方法では、生成工程におけるエステル交換触媒として、キレート錯体以外のエステル交換触媒を用いることが好ましい。これにより、ジオキソラン(メタ)アクリル酸エステルの色相が悪化することを防止することができる。
[1-3] Transesterification Catalyst In the production method according to this embodiment, it is preferable to use a transesterification catalyst other than a chelate complex as the transesterification catalyst in the production step. Thereby, it can prevent that the hue of dioxolane (meth) acrylic acid ester deteriorates.

例えば、特許文献1(国際公開WO2005/058862号)には、エステル交換触媒として、ジルコニウムテトラアセチルアセトナート(以下、Zr−ACACという)を用いることが記載されている。しかしながら、Zr−ACAC等の、キレート錯体は、エステル交換反応を行なっているときにおいて、分解物としてアセチルアセトンを生成する。アセチルアセトン等の二座配位子は、ジオキソラン(メタ)アクリル酸エステルを製造するための反応槽、蒸留塔および配管を構成する、例えば、鉄、及びステンレス(SUS)等を構成するニッケル、及びコバルト等とキレート錯体を形成し、発色する。これにより、ジオキソラン(メタ)アクリル酸エステルが、蒸留分が着色してしまうという問題がある。   For example, Patent Document 1 (International Publication WO2005 / 058862) describes using zirconium tetraacetylacetonate (hereinafter referred to as Zr-ACAC) as a transesterification catalyst. However, chelate complexes such as Zr-ACAC generate acetylacetone as a decomposition product during the transesterification reaction. A bidentate ligand such as acetylacetone constitutes a reaction vessel, a distillation column and piping for producing dioxolane (meth) acrylate, for example, nickel and cobalt constituting iron, stainless steel (SUS) and the like. It forms a chelate complex with etc. and develops color. Thereby, dioxolane (meth) acrylic acid ester has a problem that the distillate is colored.

エステル交換触媒は、キレート錯体以外であれば、公知のエステル交換触媒を用いることができる。エステル交換触媒として、例えば、錫化合物、チタン化合物、ジルコニウム化合物、並びに、アルカリ金属アルコラート、及びアルカリ土類金属アルコラート等を挙げることができる。   If the transesterification catalyst is other than the chelate complex, a known transesterification catalyst can be used. Examples of the transesterification catalyst include a tin compound, a titanium compound, a zirconium compound, an alkali metal alcoholate, and an alkaline earth metal alcoholate.

錫化合物には、例えば、ジブチル錫オキサイド、ジオクチル錫オキサイド、ジドデシル錫オキサイド、ジブチル錫ジラウラート、ジブチル錫マレート、ジブチル錫ジアセテート、ジブチル錫ビス(メルカプト酢酸2−エチルヘキシル)、ジブチル錫ビス(メルカプト酢酸イソオクチル)などを挙げることができる。これら錫化合物のうち、エステル交換反応をより短時間で効率的に進行させるという観点から、ジブチル錫オキサイド、ジオクチル錫オキサイド、及びジドデシル錫オキサイドからなる群から選ばれる少なくとも1つの錫化合物を用いることが好ましい。これらの錫化合物をエステル交換触媒として用いることにより、その分解物が、鉄、及びステンレス(SUS)等を腐食することを回避することができる。よって、鉄、及びステンレス等により形成された、汎用的な反応槽を用いてエステル交換反応を行うことができる。   Examples of the tin compound include dibutyltin oxide, dioctyltin oxide, didodecyltin oxide, dibutyltin dilaurate, dibutyltin malate, dibutyltin diacetate, dibutyltin bis (2-ethylhexyl mercaptoacetate), dibutyltin bis (isooctyl mercaptoacetate). ) And the like. Among these tin compounds, it is preferable to use at least one tin compound selected from the group consisting of dibutyltin oxide, dioctyltin oxide, and didodecyltin oxide from the viewpoint of allowing the transesterification reaction to proceed efficiently in a shorter time. preferable. By using these tin compounds as transesterification catalysts, it is possible to avoid the decomposition products from corroding iron, stainless steel (SUS), and the like. Therefore, the transesterification reaction can be performed using a general-purpose reaction tank formed of iron, stainless steel, or the like.

また、例えば、チタン化合物には、テトラエチルチタネート、テトライソプロピルチタネート、テトラブチルチタネート、テトラメトキシチタネート、及びテトラエトキシチタネートなどを挙げることができ、ジルコニウム化合物には、例えば、テトライソプロピルジルコネート、及びテトラブチルジルコネート等を挙げることができる。また、アルカリ金属アルコラートとして、例えば、ナトリウムメチラート、ナトリウムエチラート、リチウムメチラート、及びリチウムエチラート等をあげることができ、アルカリ土類金属アルコラートとして、例えば、カルシウムメチラート、カルシウムエチラート、マグネシウムメチラート、及び、マグネシウムエチラートなどを挙げることができる。その他、エステル交換触媒には、アルミニウムメチラート、アルミニウムエチラートなどのアルミニウムアルコラート、水酸化リチウム等のアルカリ金属水酸化物を挙げることができる。   Examples of the titanium compound include tetraethyl titanate, tetraisopropyl titanate, tetrabutyl titanate, tetramethoxy titanate, and tetraethoxy titanate. Examples of the zirconium compound include tetraisopropyl zirconate and tetrabutyl. Zirconate etc. can be mentioned. Examples of the alkali metal alcoholate include sodium methylate, sodium ethylate, lithium methylate, and lithium ethylate. Examples of the alkaline earth metal alcoholate include calcium methylate, calcium ethylate, and magnesium. Examples thereof include methylate and magnesium ethylate. Other examples of the transesterification catalyst include aluminum alcoholates such as aluminum methylate and aluminum ethylate, and alkali metal hydroxides such as lithium hydroxide.

エステル交換反応に用いるエステル交換触媒の使用量は、限定されるものではなく、反応に用いる原料、エステル交換触媒の種類、反応条件等に応じて適宜選択することができる。例えば、1モルの(1,3−ジオキソラン−4−イル)メタノール誘導体に対する、エステル交換触媒の使用量は、0.0005モル以上、0.5モル以下の範囲内であることが好ましく、0.001モル以上、0.3モル以下の範囲内であることがより好ましく、0.002モル以上、0.2モル以下の範囲内であることが最も好ましい。   The usage-amount of the transesterification catalyst used for transesterification is not limited, It can select suitably according to the raw material used for reaction, the kind of transesterification catalyst, reaction conditions, etc. For example, the amount of the transesterification catalyst used relative to 1 mol of (1,3-dioxolan-4-yl) methanol derivative is preferably within the range of 0.0005 mol or more and 0.5 mol or less. It is more preferably in the range of 001 mol or more and 0.3 mol or less, and most preferably in the range of 0.002 mol or more and 0.2 mol or less.

1モルの(1,3−ジオキソラン−4−イル)メタノール誘導体に対する、エステル交換触媒の使用量が、0.0005モル以上であれば、十分な反応速度を得ることができ、0.5モル以下であれば、後の蒸留工程において、ジオキソラン(メタ)アクリル酸エステル中に当該触媒が残存又は混入することを防止することができる。   If the amount of the transesterification catalyst used per 1 mol of (1,3-dioxolan-4-yl) methanol derivative is 0.0005 mol or more, a sufficient reaction rate can be obtained, and 0.5 mol or less. If so, it is possible to prevent the catalyst from remaining or mixed in the dioxolane (meth) acrylic acid ester in the subsequent distillation step.

〔1−4〕生成工程における重合禁止剤
生成工程では、重合禁止剤を用いることにより、(メタ)アクリル酸アルキルエステル、及びジオキソラン(メタ)アクリル酸エステルが、熱重合することを防止する。ここで、本実施形態に係る製造方法では、重合禁止剤として分子量300以上のN−オキシル系化合物を用いる。
[1-4] Polymerization inhibitor in the production step In the production step, the polymerization inhibitor is used to prevent thermal polymerization of the (meth) acrylic acid alkyl ester and the dioxolane (meth) acrylic acid ester. Here, in the manufacturing method according to the present embodiment, an N-oxyl compound having a molecular weight of 300 or more is used as a polymerization inhibitor.

このような、分子量が300以上のN−オキシル系化合物として、例えば、[4,4’−(フタロイルジオキシ)ビス(2,2,6,6−テトラメチルピペリジン)]−1,1’ジイルビスオキシル(分子量474.590)等を挙げることができる。   As such N-oxyl compounds having a molecular weight of 300 or more, for example, [4,4 ′-(phthaloyldioxy) bis (2,2,6,6-tetramethylpiperidine)]-1,1′diyl Bisoxyl (molecular weight 474.590) and the like can be mentioned.

その他、N−オキシル系化合物には、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(分子量172.24)、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(分子量276.35)などを挙げることができるが、このようなN−オキシル系化合物は、分子量が300よりも小さい。これら分子量が小さいN−オキシル系化合物は、分子量が300以上のN−オキシル系化合物と同様に、高い熱重合を抑制する能力を有しているが、その分子量とジオキソラン(メタ)アクリル酸エステルの分子量との差が小さくなる。つまり、本実施形態に係る製造方法によって製造されるジオキソラン(メタ)アクリル酸エステルは、概ね分子量が、200程度であり、例えば、(2,2−ジメチル−1,3−ジオキソラン−4−イル)メタチルノールと、アクリル酸メチルとから生成されるアクリル酸(2,2−ジメチル−1,3−ジオキソラン−4−イル)メチルは、その分子量が、186.21である。このため、分子量300よりも小さい、N−オキシル系化合物を使用すると、ジオキソラン(メタ)アクリル酸エステルを蒸留するときに、当該N−オキシル系化合物と、ジオキソラン(メタ)アクリル酸エステルとが、共に蒸発、又は飛散する。また、N−オキシル系化合物の外観は、茶褐色や黄色かかった赤色のような濃色を有している。このため、分子量が小さいN−オキシル系化合物を用いると、後の蒸留工程において、分子量の小さいN−オキシル系化合物が混入することで、ジオキソラン(メタ)アクリル酸エステルの色相を悪化させる。   Other N-oxyl compounds include, for example, 4-hydroxy-2,2,6,6-tetramethylpiperidine-N-oxyl (molecular weight 172.24), 4-benzoyloxy-2,2,6,6. -Tetramethylpiperidine-N-oxyl (molecular weight 276.35) and the like can be mentioned, but such N-oxyl compounds have a molecular weight of less than 300. These N-oxyl compounds having a low molecular weight, like N-oxyl compounds having a molecular weight of 300 or more, have the ability to suppress high thermal polymerization, but their molecular weight and dioxolane (meth) acrylate ester The difference from the molecular weight is reduced. That is, the dioxolane (meth) acrylic acid ester produced by the production method according to this embodiment has a molecular weight of about 200, for example, (2,2-dimethyl-1,3-dioxolan-4-yl). The molecular weight of methacrylol (2,2-dimethyl-1,3-dioxolan-4-yl) methyl produced from methyl acrylate is 186.21. Therefore, when an N-oxyl compound having a molecular weight of less than 300 is used, when dioxolane (meth) acrylate is distilled, the N-oxyl compound and dioxolane (meth) acrylate are both Evaporate or scatter. The appearance of the N-oxyl compound has a dark color such as brown or yellowish red. For this reason, when an N-oxyl compound having a low molecular weight is used, the hue of the dioxolane (meth) acrylic acid ester is deteriorated by mixing the N-oxyl compound having a low molecular weight in the subsequent distillation step.

これに対して、生成工程において、分子量が300以上のN−オキシル系化合物を重合禁止剤として用いれば、ジオキソラン(メタ)アクリル酸エステルを蒸留するときにおいて、分子量が300以上のN−オキシル系化合物が、ジオキソラン(メタ)アクリル酸エステルと共に蒸発、又は飛散することを防止することができる。よって、蒸留したジオキソラン(メタ)アクリル酸エステルの色相が悪化することを防止することができる。   On the other hand, when an N-oxyl compound having a molecular weight of 300 or more is used as a polymerization inhibitor in the production step, an N-oxyl compound having a molecular weight of 300 or more is distilled when dioxolane (meth) acrylate is distilled. Can be prevented from evaporating or scattering together with the dioxolane (meth) acrylic acid ester. Therefore, it can prevent that the hue of distilled dioxolane (meth) acrylic acid ester deteriorates.

また、別の観点から、生成工程において用いられるN−オキシル系化合物は、例えば、メタクリル酸1,4−ジオキサスピロ[4.5]デカン−2−イルメチルに溶解した状態において、90℃の温度条件下、60Paよりも高い減圧条件において実質的に蒸発しないN−オキシル系化合物であり得る。   Further, from another viewpoint, the N-oxyl-based compound used in the production step is, for example, dissolved in 1,4-dioxaspiro [4.5] decan-2-ylmethyl methacrylate, at a temperature of 90 ° C. , N-oxyl compounds that do not substantially evaporate under reduced pressure conditions higher than 60 Pa.

なお、N−オキシル系化合物は、キノン系の重合禁止剤、及びフェノール系の重合禁止剤等よりも、熱重合を抑制する効果が高い。このため、エステル交換反応において、分子量300以上のN−オキシル系化合物を用いることによって、(メタ)アクリル酸アルキルエステル、及びジオキソラン(メタ)アクリル酸エステルが熱重合することをより好適に抑制することができる。   The N-oxyl compound has a higher effect of suppressing thermal polymerization than a quinone polymerization inhibitor and a phenol polymerization inhibitor. For this reason, in the transesterification reaction, by using an N-oxyl-based compound having a molecular weight of 300 or more, the (meth) acrylic acid alkyl ester and the dioxolane (meth) acrylic acid ester are more preferably suppressed from thermal polymerization. Can do.

エステル交換反応における、重合禁止剤の使用量は、反応中の熱重合を十分に抑制する観点から、ジオキソラン(メタ)アクリル酸エステルの理論生成量に対して、20ppm以上、2000ppm以下の範囲内であることが好ましく、30ppm以上、1500ppm以下の範囲内であることがより好ましく、50ppm以上、1000ppm以下の範囲内であることが最も好ましい。エステル交換反応における重合禁止剤の使用量が、20ppm以上であれば、エステル交換反応中における、(メタ)アクリル酸、及びジオキソラン(メタ)アクリル酸エステルの重合を好適に防止することができる。また、重合禁止剤の使用量が、2000ppm以下であれば、蒸留後の留分に混入することを好適に防止することができる。なお理論生成量は、公知の方法に基づき、(1,3−ジオキソラン−4−イル)メタノール誘導体と(メタ)アクリル酸メチルとの仕込み量から算出するとよい。   The amount of the polymerization inhibitor used in the transesterification reaction is within the range of 20 ppm or more and 2000 ppm or less with respect to the theoretical production amount of dioxolane (meth) acrylate from the viewpoint of sufficiently suppressing thermal polymerization during the reaction. Preferably, it is within a range of 30 ppm or more and 1500 ppm or less, and most preferably within a range of 50 ppm or more and 1000 ppm or less. When the amount of the polymerization inhibitor used in the transesterification reaction is 20 ppm or more, polymerization of (meth) acrylic acid and dioxolane (meth) acrylic acid ester during the transesterification reaction can be suitably prevented. Moreover, if the usage-amount of a polymerization inhibitor is 2000 ppm or less, it can prevent suitably mixing with the fraction after distillation. The theoretical production amount may be calculated from the charged amount of (1,3-dioxolan-4-yl) methanol derivative and methyl (meth) acrylate based on a known method.

〔1−5〕エステル交換反応の条件
生成工程における、エステル交換反応の温度は、特には限定されないが、例えば、(メタ)アクリル酸アルキルエステル、及びジオキソラン(メタ)アクリル酸エステルが熱重合することを抑制するという観点、及びエステル交換反応を好適に進行させるという観点から、80℃以上、150℃以下の範囲内であることが好ましく、85℃以上、140℃以下の範囲内であることがより好ましく、90℃以上、130℃以下の範囲内であることが最も好ましい。エステル交換反応における反応温度が80℃以上であれば、当該反応の反応速度を好適に速くすることができ、150℃以下であれば、(メタ)アクリル酸アルキルエステル、及び、ジオキソラン(メタ)アクリル酸エステルが熱重合することを好適に防止することができる。
[1-5] Conditions for Transesterification Reaction The temperature of the transesterification reaction in the production step is not particularly limited. For example, (meth) acrylic acid alkyl ester and dioxolane (meth) acrylic acid ester are thermally polymerized. Is preferably in the range of 80 ° C. or higher and 150 ° C. or lower, more preferably in the range of 85 ° C. or higher and 140 ° C. or lower, from the viewpoint of suitably suppressing the transesterification and the transesterification reaction. Preferably, it is in the range of 90 ° C. or higher and 130 ° C. or lower. If the reaction temperature in the transesterification reaction is 80 ° C. or higher, the reaction rate of the reaction can be suitably increased, and if it is 150 ° C. or lower, (meth) acrylic acid alkyl ester and dioxolane (meth) acrylic are used. The acid ester can be suitably prevented from thermal polymerization.

また、生成工程では、反応溶媒を使用してエステル交換反応を行なってもよい。反応溶媒には、非極性溶媒を使用することが好ましい。非極性溶媒は、特には限定されないが、例えば、炭化水素系溶媒、及び芳香族系溶媒等を挙げることができ、炭化水素系溶媒には、n−ヘキサン、n−ヘプタン、及び、シクロヘキサンなどを挙げることができる。また、芳香族系溶媒には、トルエン、キシレン、及びベンゼン等を挙げることができる。これらの反応溶媒は、単独で用いてもよく、2種以上を併用しても良い。   In the production step, a transesterification reaction may be performed using a reaction solvent. A nonpolar solvent is preferably used as the reaction solvent. The nonpolar solvent is not particularly limited, and examples thereof include hydrocarbon solvents and aromatic solvents. Examples of the hydrocarbon solvents include n-hexane, n-heptane, and cyclohexane. Can be mentioned. In addition, examples of the aromatic solvent include toluene, xylene, and benzene. These reaction solvents may be used alone or in combination of two or more.

生成工程では、エステル交換反応が進行するにしたがって、炭素数1〜4のアルキルアルコール、つまり、低級アルコールが副生する。副生した低級アルコールは、(メタ)アクリル酸アルキルエステルとの共沸混合物として反応系外に除去することが、反応を好適に進行させ、ジオキソラン(メタ)アクリル酸エステルの収率を高める観点から好ましい。低級アルコールを反応系外に抜き出するための方法は、特に限定されず、バッチ式にて抜き出してもよく、連続式にて抜き出してもよい。   In the production step, as the transesterification proceeds, an alkyl alcohol having 1 to 4 carbon atoms, that is, a lower alcohol is by-produced. By removing the by-produced lower alcohol as an azeotrope with (meth) acrylic acid alkyl ester from the reaction system, the reaction proceeds favorably, and the yield of dioxolane (meth) acrylic acid ester is increased. preferable. The method for extracting the lower alcohol out of the reaction system is not particularly limited, and may be extracted batchwise or continuously.

エステル交換反応は、ジオキソラン(メタ)アクリル酸エステルの純度及び収率を高める観点から、低級アルコールと(メタ)アクリル酸アルキルエステルとの共沸混合物が留出しなくなった時点を終点とすることが好ましい。   From the viewpoint of increasing the purity and yield of the dioxolane (meth) acrylic acid ester, the transesterification reaction preferably has an end point when the azeotrope of the lower alcohol and the (meth) acrylic acid alkyl ester stops distilling. .

生成工程では、エステル交換反応が終了した後、(1,3−ジオキソラン−4−イル)メタノール誘導体に対して、過剰に仕込んでいた(メタ)アクリル酸アルキルエステルを減圧条件下にて系外へ除去することで、以下の式(2)で表されるジオキソラン(メタ)アクリル酸エステルの粗生成物を得ることができる。

Figure 2018020993
式(2)中、R及びRは、それぞれ独立して、水素原子、直鎖状若しくは分岐状である炭素数1〜18のアルキル基、環状である炭素数3〜18のアルキル基、又は、フェニル基であってもよく、RとRとは、互いに結合して環を形成していてもよく、Rは水素原子又はメチル基である。 In the production step, after the transesterification reaction is completed, the (meth) acrylic acid alkyl ester charged excessively with respect to the (1,3-dioxolan-4-yl) methanol derivative is removed from the system under reduced pressure conditions. By removing, a crude product of dioxolane (meth) acrylate represented by the following formula (2) can be obtained.
Figure 2018020993
In formula (2), R 1 and R 2 are each independently a hydrogen atom, a linear or branched alkyl group having 1 to 18 carbon atoms, a cyclic alkyl group having 3 to 18 carbon atoms, Alternatively, it may be a phenyl group, R 1 and R 2 may be bonded to each other to form a ring, and R 3 is a hydrogen atom or a methyl group.

なお、本明細書において、ジオキソラン(メタ)アクリル酸エステルとは、特に説明がない限り、前記式(2)に示されている、ジオキソラン(メタ)アクリル酸エステルのことを意味する。   In the present specification, the dioxolane (meth) acrylic acid ester means a dioxolane (meth) acrylic acid ester represented by the formula (2) unless otherwise specified.

なお、生成工程にて生成したジオキソラン(メタ)アクリル酸エステルは、粗生成物であり、生成工程において用いられた、エステル交換触媒、及び重合禁止剤等を含んでいる。   In addition, the dioxolane (meth) acrylic acid ester produced | generated at the production | generation process is a crude product, and contains the transesterification catalyst, the polymerization inhibitor, etc. which were used in the production | generation process.

〔2〕蒸留工程
蒸留工程では、生成工程において生成した、ジオキソラン(メタ)アクリル酸エステルの粗生成物を蒸留する。これにより、ジオキソラン(メタ)アクリル酸エステルの粗生成物から、生成工程において用いた重合禁止剤、及びエステル交換触媒を除去する。
[2] Distillation step In the distillation step, the crude product of dioxolane (meth) acrylic acid ester produced in the production step is distilled. Thereby, the polymerization inhibitor and the transesterification catalyst used in the production step are removed from the crude product of dioxolane (meth) acrylate.

蒸留工程では、ジオキソラン(メタ)アクリル酸エステルの粗生成物に対して、生成工程で用いた重合禁止剤である分子量が300以上のN−オキシル系化合物を追加して、又は当該重合禁止剤とは別の重合禁止剤の存在下にて蒸留を行なう。これらの重合禁止剤は、蒸留工程前に、生成工程において得られたジオキソラン(メタ)アクリル酸エステルの粗生成物に添加するとよい。また、例えば、生成工程を行なうときに、ジオキソラン(メタ)アクリル酸エステルの反応溶液にこれらの重合禁止剤を添加してもよい。これにより、蒸留工程において、粗生成物に含まれるこれらの重合禁止剤を利用することができる。   In the distillation step, an N-oxyl compound having a molecular weight of 300 or more, which is a polymerization inhibitor used in the production step, is added to the crude product of dioxolane (meth) acrylic ester, or the polymerization inhibitor and Is distilled in the presence of another polymerization inhibitor. These polymerization inhibitors may be added to the crude product of dioxolane (meth) acrylate obtained in the production step before the distillation step. Further, for example, these polymerization inhibitors may be added to the reaction solution of dioxolane (meth) acrylic acid ester during the production step. Thereby, in the distillation process, these polymerization inhibitors contained in the crude product can be used.

これにより、蒸留工程において加えられる熱に起因して、ジオキソラン(メタ)アクリル酸エステルが熱重合することを好適に防止することができる。このため、重合禁止剤を追加せずに、蒸留を行なう場合よりも、好適な減圧条件、及び加熱条件においてジオキソラン(メタ)アクリル酸エステルを蒸留することができる。   Thereby, it can prevent suitably that dioxolane (meth) acrylic acid ester heat-polymerizes due to the heat | fever added in a distillation process. For this reason, the dioxolane (meth) acrylic acid ester can be distilled under a reduced pressure condition and a heating condition more preferable than when distillation is carried out without adding a polymerization inhibitor.

〔2−1〕蒸留工程における重合禁止剤
蒸留工程において使用する重合禁止剤として、生成工程で用いた重合禁止剤とは別の重合禁止剤を使用する場合は、以下に説明する重合禁止剤を使用する。
[2-1] Polymerization inhibitor in distillation step When a polymerization inhibitor different from the polymerization inhibitor used in the production step is used as the polymerization inhibitor used in the distillation step, a polymerization inhibitor described below is used. use.

蒸留工程において投入する、別の重合禁止剤は、85℃における蒸気圧が0.9kPa以上であることが好ましい。85℃における蒸気圧が0.9kPa以上であれば、蒸留工程における気相中のジオキソラン(メタ)アクリル酸エステルが熱重合することを防止することができる。このため、ジオキソラン(メタ)アクリル酸エステルの収率を高めることができる。また、蒸留工程において、別の重合禁止剤が蒸発又は飛散することにより、ジオキソラン(メタ)アクリル酸エステルの精製物に混入することで、当該精製物の貯蔵安定性を高めることができる。   Another polymerization inhibitor introduced in the distillation step preferably has a vapor pressure at 85 ° C. of 0.9 kPa or more. When the vapor pressure at 85 ° C. is 0.9 kPa or more, it is possible to prevent thermal polymerization of dioxolane (meth) acrylate in the gas phase in the distillation step. For this reason, the yield of dioxolane (meth) acrylic acid ester can be raised. Moreover, in a distillation process, when another polymerization inhibitor evaporates or disperses, it mixes with the refinement | purification thing of dioxolane (meth) acrylic acid ester, and can improve the storage stability of the said refinement | purification thing.

85℃における蒸気圧が0.9kPa以上である重合禁止剤には、例えば、キノン系の重合禁止剤、及びフェノール系の重合禁止剤等を挙げることができる。キノン系の重合禁止剤としては、例えば、1,4−ベンゾキノン、及び1,2−ベンゾキノン、並びに、これらベンゾキノンの誘導体を挙げることができ、このような誘導体には、ハイドロキノン、ハイドロキノンモノメチルエーテルなどを挙げることができ、より好ましくは、ハイドロキノンモノメチルエーテルを挙げることができる。また、フェノール系の重合禁止剤としては、例えば、好ましくは、6−tert−ブチル−2,4−キシレノール等を挙げることができる。これらの重合禁止剤は、単独で又は2種以上を組み合わせて使用できる。なお、これらのキノン系、及びフェノール系の重合禁止剤は、生成工程におけるエステル交換反応前に、単独で又は2種以上を予め投入していてもよく、蒸留工程を行なう直前にジオキソラン(メタ)アクリル酸エステルの粗生成物に投入してもよい。   Examples of the polymerization inhibitor whose vapor pressure at 85 ° C. is 0.9 kPa or more include a quinone polymerization inhibitor and a phenol polymerization inhibitor. Examples of quinone-based polymerization inhibitors include 1,4-benzoquinone and 1,2-benzoquinone, and derivatives of these benzoquinones. Examples of such derivatives include hydroquinone and hydroquinone monomethyl ether. More preferably, hydroquinone monomethyl ether can be mentioned. Moreover, as a phenol type polymerization inhibitor, Preferably, 6-tert- butyl- 2, 4- xylenol etc. can be mentioned, for example. These polymerization inhibitors can be used alone or in combination of two or more. These quinone-based and phenol-based polymerization inhibitors may be added alone or in advance of two or more before the ester exchange reaction in the production step, and dioxolane (meth) may be added immediately before the distillation step. You may throw into the crude product of an acrylic ester.

キノン系の重合禁止剤、及びフェノール系の重合禁止剤は、例えば、白色〜淡黄色等の外観を有しており、N−オキシル系化合物と比較して、色が薄い。このため、蒸留工程において、ジオキソラン(メタ)アクリル酸エステルの精製物に、これらキノン系及びフェノール系の重合禁止剤が含まれても、色相の悪化が生じにくい。また、これらキノン系及びフェノール系の重合禁止剤は、N−オキシル系化合物と比較して、熱重合を抑制する効果が低い反面、当該効果の持続性に優れる。よって、蒸留工程を行なうことにより得られたジオキソラン(メタ)アクリル酸エステルの貯蔵安定性をより好適に維持することができる。   The quinone-based polymerization inhibitor and the phenol-based polymerization inhibitor have, for example, white to pale yellow appearance and are lighter in color than N-oxyl compounds. For this reason, even if these quinone-based and phenol-based polymerization inhibitors are contained in the purified product of dioxolane (meth) acrylic acid ester in the distillation step, the hue is hardly deteriorated. In addition, these quinone-based and phenol-based polymerization inhibitors are less effective in suppressing thermal polymerization than the N-oxyl-based compounds, but are excellent in sustainability of the effects. Therefore, the storage stability of the dioxolane (meth) acrylic acid ester obtained by performing the distillation process can be more suitably maintained.

蒸留工程において使用する重合禁止剤の配合量は、蒸留工程において、気化したジオキソラン(メタ)アクリル酸エステルの重合を十分に抑制するという観点から、蒸留すべきジオキソラン(メタ)アクリル酸エステルに対して、20ppm以上、1000ppm以下の範囲内の濃度であることが好ましく、30ppm以上、500ppm以下の範囲内の濃度であることがより好ましく、40以上、300ppm以下の範囲内の濃度であることが最も好ましい。蒸留工程における重合禁止剤の配合量を20ppm以上とすることにより、ジオキソラン(メタ)アクリル酸エステルが熱重合することを防ぐことができる。また、重合禁止剤の配合量を1000ppm以下とすることにより、ジオキソラン(メタ)アクリル酸エステルの精製物が、着色することを好適に防止することができる。併せて、重合禁止剤が過剰に含まれることにより、ジオキソラン(メタ)アクリル酸エステルの精製物を目的の用途に使用するときに、重合阻害が顕在化することを防止することができる。   The blending amount of the polymerization inhibitor used in the distillation process is based on the dioxolane (meth) acrylate to be distilled from the viewpoint of sufficiently suppressing the polymerization of the vaporized dioxolane (meth) acrylate in the distillation process. The concentration is preferably in the range of 20 ppm or more and 1000 ppm or less, more preferably in the range of 30 ppm or more and 500 ppm or less, and most preferably in the range of 40 or more and 300 ppm or less. . By setting the blending amount of the polymerization inhibitor in the distillation step to 20 ppm or more, it is possible to prevent the dioxolane (meth) acrylate from being thermally polymerized. Moreover, it can prevent suitably that the refinement | purification product of dioxolane (meth) acrylic acid ester is colored by making the compounding quantity of a polymerization inhibitor into 1000 ppm or less. In addition, when the polymerization inhibitor is excessively contained, it is possible to prevent the occurrence of polymerization inhibition when the purified product of dioxolane (meth) acrylate is used for the intended purpose.

蒸留工程において用いる装置は、特は限定されず、ジオキソラン(メタ)アクリル酸エステルを十分に精製することができればよいが、薄膜蒸発器を用いた薄膜蒸留が、収率よく、ジオキソラン(メタ)アクリル酸エステルを蒸留することができることから好ましい。薄膜蒸発器とは、ワイパーを内蔵した垂直蒸発缶型蒸留装置で上部より試料を導入し、ワイパーを高速回転にて稼働させ、遠心応力により薄膜を形成させ連続蒸留を行なう装置を指す。   The apparatus used in the distillation step is not particularly limited as long as the dioxolane (meth) acrylic acid ester can be sufficiently purified. However, thin-film distillation using a thin-film evaporator can produce dioxolane (meth) acrylic in a high yield. The acid ester is preferred because it can be distilled. A thin film evaporator refers to an apparatus in which a sample is introduced from above by a vertical evaporator type distillation apparatus incorporating a wiper, the wiper is operated at high speed rotation, a thin film is formed by centrifugal stress, and continuous distillation is performed.

ジオキソラン(メタ)アクリル酸エステルの粗生成物の蒸留は、減圧条件下で行なうことが好ましい。これにより、蒸留工程において、ジオキソラン(メタ)アクリル酸エステルの沸点を低下させ、蒸留工程における蒸留温度を低下させる。このため、ジオキソラン(メタ)アクリル酸エステルが蒸留工程において熱重合すること好適に防止することができる。蒸留工程における減圧条件は、(1,3−ジオキソラン−4−イル)メタノール誘導体、及び重合禁止剤の種類等に応じて適宜選択することができるが、60Pa以下であることが好ましく、50Pa以下であることがより好ましい。蒸留工程の減圧条件を60Pa以下とすることにより、速やかにジオキソラン(メタ)アクリル酸エステルの蒸留を行なうことができ、収率の低下を防止することができる。なお、本実施形態における製造方法は、分子量が300以上のN−オキシル系化合物を用いることにより、60Pa以下の減圧条件にて、ジオキソラン(メタ)アクリル酸エステルを蒸留しても、当該N−オキシル系化合物による着色を防止することができるという効果を奏する。当該効果も、本実施形態に係る製造方法の利点の一つである。また、60Pa以下という低い減圧条件にて蒸留工程を行なうことが可能であることから、蒸留温度を低く設定することが可能になる。   The distillation of the crude product of dioxolane (meth) acrylate is preferably performed under reduced pressure. Thereby, in a distillation process, the boiling point of dioxolane (meth) acrylic acid ester is reduced, and the distillation temperature in a distillation process is reduced. For this reason, it can prevent suitably that dioxolane (meth) acrylic acid ester heat-polymerizes in a distillation process. The pressure reduction conditions in the distillation step can be appropriately selected depending on the (1,3-dioxolan-4-yl) methanol derivative, the type of polymerization inhibitor, and the like, but are preferably 60 Pa or less, and 50 Pa or less. More preferably. By setting the decompression condition of the distillation step to 60 Pa or less, dioxolane (meth) acrylic acid ester can be rapidly distilled, and a decrease in yield can be prevented. In addition, even if the dioxolane (meth) acrylic acid ester is distilled under the pressure reduction conditions of 60 Pa or less by using the N-oxyl type | system | group compound whose molecular weight is 300 or more, the manufacturing method in this embodiment is the said N-oxyl. There exists an effect that coloring by a system compound can be prevented. This effect is also one of the advantages of the manufacturing method according to this embodiment. In addition, since the distillation step can be performed under a low pressure condition of 60 Pa or less, the distillation temperature can be set low.

蒸留工程における蒸留温度は、特に限定されるものではないが、例えば、80℃以上、120℃以下の範囲内であることが好ましく、85℃以上、115℃以下の範囲内であることがより好ましく、90℃以上、110℃以下の範囲内であることが最も好ましい。蒸留温度が80℃以上であれば、ジオキソラン(メタ)アクリル酸エステルを蒸留することができ、ジオキソラン(メタ)アクリル酸エステルを好適に精製することができる。また、蒸留温度が120℃以下であれば、ジオキソラン(メタ)アクリル酸エステルが熱重合することを好適に防止することができる。また、80℃以上、120℃以下の範囲内の蒸留温度、60Pa以下の減圧条件にて、蒸留工程を行なうことにより、ジオキソラン(メタ)アクリル酸エステルにおけるエステル交換触媒の含有量を20ppm以下にすることができる。また、85℃における蒸気圧が0.9kPa以上の重合禁止剤の存在下において、蒸留工程を行なえば、蒸留工程後、さらに重合禁止剤を追加しなくても、当該重合禁止剤の含有量が1000ppm以下であるジオキソラン(メタ)アクリル酸エステルを得ることができる。   The distillation temperature in the distillation step is not particularly limited, but is preferably in the range of 80 ° C. or higher and 120 ° C. or lower, and more preferably in the range of 85 ° C. or higher and 115 ° C. or lower. Most preferably, it is in the range of 90 ° C. or higher and 110 ° C. or lower. If distillation temperature is 80 degreeC or more, dioxolane (meth) acrylic acid ester can be distilled, and dioxolane (meth) acrylic acid ester can be refine | purified suitably. Further, when the distillation temperature is 120 ° C. or lower, it is possible to suitably prevent the dioxolane (meth) acrylic ester from being thermally polymerized. Moreover, the content of the transesterification catalyst in the dioxolane (meth) acrylic acid ester is reduced to 20 ppm or less by performing the distillation step at a distillation temperature in the range of 80 ° C. or higher and 120 ° C. or lower and a reduced pressure condition of 60 Pa or lower. be able to. In addition, if the distillation step is performed in the presence of a polymerization inhibitor having a vapor pressure of 0.9 kPa or higher at 85 ° C., the content of the polymerization inhibitor can be increased without adding a polymerization inhibitor after the distillation step. A dioxolane (meth) acrylic acid ester of 1000 ppm or less can be obtained.

これに対して、例えば、特許文献2(特開2004−59435号公報)では、135℃、0.7kPaの条件にて、ジオキソラン(メタ)アクリル酸エステルの蒸留を行なっており、このような条件では、ジオキソラン(メタ)アクリル酸エステルが熱重合することによる収率の低下、及び、純度の低下を生じる虞がある。   On the other hand, for example, in Patent Document 2 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-59435), dioxolane (meth) acrylate is distilled under the conditions of 135 ° C. and 0.7 kPa. Then, there exists a possibility of producing the fall of the yield by the dioxolane (meth) acrylic acid ester thermally polymerizing, and the fall of purity.

以上のように、本実施形態に係る製造方法によって製造されるジオキソラン(メタ)アクリル酸エステルは、色相(ハーゼン色数、APHA)が10以下であり、透明度が極めて高い。なお、ジオキソラン(メタ)アクリル酸エステルの色相を特定するための具体的な方法は、実施例を参照するとよい。   As described above, the dioxolane (meth) acrylic acid ester produced by the production method according to this embodiment has a hue (Hazen color number, APHA) of 10 or less, and has very high transparency. The specific method for specifying the hue of dioxolane (meth) acrylic acid ester may be referred to the examples.

また、一実施形態に係る製造方法によって製造されたジオキソラン(メタ)アクリル酸エステルは、エステル交換触媒の含有量が、20ppm以下という、高い純度を備えている。また、85℃における蒸気圧が0.9kPa以上の重合禁止剤の含有量が1000ppm以下である、純度の高い化合物である。なお、一実施形態に係る製造方法により製造されたジオキソラン(メタ)アクリル酸エステルは、エステル交換触媒、及び重合禁止剤を含んでいることから、ジオキソラン(メタ)アクリル酸エステルの組成物であり得る。   Moreover, the dioxolane (meth) acrylic acid ester manufactured by the manufacturing method according to one embodiment has a high purity such that the content of the transesterification catalyst is 20 ppm or less. Moreover, it is a high purity compound whose content of the polymerization inhibitor having a vapor pressure at 85 ° C. of 0.9 kPa or more is 1000 ppm or less. In addition, since the dioxolane (meth) acrylic acid ester manufactured by the manufacturing method which concerns on one Embodiment contains the transesterification catalyst and the polymerization inhibitor, it can be a composition of a dioxolane (meth) acrylic acid ester. .

本発明に係る製造方法により得られるジオキソラン(メタ)アクリル酸エステルは、必要に応じて、更に洗浄や精製を行なってもよく、そのまま次の工程に使用することもできる。   The dioxolane (meth) acrylic acid ester obtained by the production method according to the present invention may be further washed or purified as necessary, and can be used in the next step as it is.

本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。   The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications are possible within the scope shown in the claims, and embodiments obtained by appropriately combining technical means disclosed in different embodiments. Is also included in the technical scope of the present invention.

以下、本発明を実施例によって詳しく説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。また、下記の実施例における各種の製造条件や評価結果の値は、本発明の実施態様における上限又は下限の好ましい値としての意味をもつものであり、好ましい範囲は前記した上限又は下限の値と下記実施例の値又は実施例同士の値との組み合わせで規定される範囲であっても良い。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention in detail, this invention is not limited to these. Further, the values of various production conditions and evaluation results in the following examples have meanings as preferable values of the upper limit or the lower limit in the embodiment of the present invention, and the preferable range is the above-described upper limit or lower limit value. It may be a range defined by a combination of values of the following examples or values of the examples.

<ジオキソラン(メタ)アクリル酸エステルの製造>
実施例1〜5、及び比較例1〜4のジオキソラン(メタ)アクリル酸エステルを、夫々、重合禁止剤、エステル交換触媒、及び、蒸留工程の条件を変えて製造し、得られたジオキソラン(メタ)アクリル酸エステルの純度、及び、色相(APHA)を評価した。
<Production of dioxolane (meth) acrylic acid ester>
The dioxolane (meth) acrylic acid esters of Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 to 4 were produced by changing the polymerization inhibitor, the transesterification catalyst, and the distillation process conditions, and the obtained dioxolane (meta) ) The acrylic ester purity and hue (APHA) were evaluated.

<評価方法>
ジオキソラン(メタ)アクリル酸エステルの純度、及び色相の評価方法は以下に示すとおりである。
<Evaluation method>
The purity of dioxolane (meth) acrylic acid ester and the evaluation method of hue are as shown below.

〔純度の評価〕
ジオキソラン(メタ)アクリル酸エステルの純度は、ガスクロマトグラフィーによる定量分析によって、ガスクロマトグラフィー純度(以下、GC純度という)として求めた。
[Evaluation of purity]
The purity of dioxolane (meth) acrylic acid ester was determined as gas chromatography purity (hereinafter referred to as GC purity) by quantitative analysis by gas chromatography.

具体的なGC純度の測定条件は以下の通りである。なお、以下、実施例において特に説明がない限り、GC純度を示す単位「%」は、ガスクロマトグラフィーにおける面積%のことを示す。   The specific GC purity measurement conditions are as follows. Hereinafter, unless otherwise specified in the examples, the unit “%” indicating GC purity indicates area% in gas chromatography.

(ガスクロマトグラフィーの分析条件)
カラム:Restek社 Rtx−65 φ0.53mm×15m
注入口温度:230℃
検出器温度:280℃
初期温度:50℃、初期温度保持時間:0分
昇温速度:10℃/分
最終温度:240℃、最終温度保持時間:5分
検出器:水素炎イオン化検出器
キャリアガス:窒素ガス
注入量:1.0μL
注入モード:スプリット
(Gas chromatography analysis conditions)
Column: Restek Rtx-65 φ0.53mm × 15m
Inlet temperature: 230 ° C
Detector temperature: 280 ° C
Initial temperature: 50 ° C., initial temperature holding time: 0 minutes Temperature rising rate: 10 ° C./min Final temperature: 240 ° C., final temperature holding time: 5 minutes Detector: Hydrogen flame ionization detector Carrier gas: Nitrogen gas Injection amount: 1.0 μL
Injection mode: split

〔色相(APHA)の評価〕
色相は、APHA(JIS K 0071 第1部のハーゼン単位色数に準拠している)に基づいて評価した。APHA標準液及び、各実施例及び比較例の試料を、夫々、比色管の標線まで注入し、白色板付比色管立てに静置した。拡散昼光の元、各比色管の上方から下方に向かって透かし見ることで、実施例及び比較例の試料の色を特定し、夫々について、最も近似した色のAPHA標準液を特定し、そのAPHA標準液の番号を、APHAの値とした。
[Evaluation of Hue (APHA)]
Hue was evaluated based on APHA (based on the number of Hazen unit colors in JIS K 0071 Part 1). The APHA standard solution and the samples of each Example and Comparative Example were each injected up to the marked line of the colorimetric tube and allowed to stand on a colorimetric tube stand with a white plate. Under the diffuse daylight, the color of the sample of the example and the comparative example is identified by looking through the colorimetric tube from the upper side to the lower side, and the APHA standard solution having the closest color is identified for each, The APHA standard solution number was used as the APHA value.

その他、収率は、(1,3−ジオキソラン−4−イル)メタノール誘導体と(メタ)アクリル酸メチルとの仕込み量の使用量から求められるジオキソラン(メタ)アクリル酸エステルの理論生成量に対する収量の比率として、「重量%」にて求めた。   In addition, the yield is based on the yield relative to the theoretical production amount of dioxolane (meth) acrylate determined from the amount of (1,3-dioxolan-4-yl) methanol derivative and methyl (meth) acrylate used. The ratio was determined by “% by weight”.

<実施例1>
実施例1のジオキソラン(メタ)アクリル酸エステルを以下の手順に従って製造した。
<Example 1>
The dioxolane (meth) acrylic ester of Example 1 was prepared according to the following procedure.

オールダーショウ蒸留塔を備えた還流装置を用い、側管付き四つ口フラスコ内に、1.0モルの1,4−ジオキサスピロ[4.5]デカン−2−メタノール(以下、DOOHという)、6.0モルのメタクリル酸メチル(以下、MMAという)、0.01モルのジオクチル錫オキサイド(以下、DOTOという)を投入し、[4,4’−(フタロイルジオキシ)ビス(2,2,6,6−テトラメチルピペリジン)]−1,1’ジイルビスオキシル(分子量474.590、以下、PDOXという)を、ジオキソラン(メタ)アクリル酸エステルの理論生成量に対して500ppmとなるように仕込むことにより、反応溶液を調製した。続いて、反応溶液を、乾燥空気気流下において撹拌しつつ、沸点まで加熱することによって、エステル交換反応を行なった。エステル交換反応時における反応温度の確認は、金属被覆された熱電対を用いて、当該熱電対の先端が反応溶液に十分に浸かるように設置することで行なった。エステル交換反応中において生成したメタノールは、MMAとの共沸混合物として反応系外に除去し、この共沸化合物が留出しなくなった時点を、エステル交換反応の終点とした。エステル交換反応を行なった時間は6時間であり、このときにおける反応溶液の温度は、105〜120℃の範囲内であった。   Using a reflux apparatus equipped with an Oldershaw distillation column, in a four-necked flask with a side tube, 1.0 mol of 1,4-dioxaspiro [4.5] decane-2-methanol (hereinafter referred to as DOOH), 6.0 mol of methyl methacrylate (hereinafter referred to as MMA) and 0.01 mol of dioctyltin oxide (hereinafter referred to as DOTO) were added, and [4,4 ′-(phthaloyldioxy) bis (2,2,2 6,6-tetramethylpiperidine)]-1,1′diylbisoxyl (molecular weight 474.590, hereinafter referred to as PDOX) is charged so as to be 500 ppm with respect to the theoretical production amount of dioxolane (meth) acrylate. Thus, a reaction solution was prepared. Subsequently, the reaction solution was heated to the boiling point while stirring in a dry air stream to conduct a transesterification reaction. The reaction temperature during the transesterification reaction was confirmed by using a metal-coated thermocouple so that the tip of the thermocouple was sufficiently immersed in the reaction solution. Methanol generated during the transesterification reaction was removed from the reaction system as an azeotrope with MMA, and the end point of the transesterification reaction was defined as the point at which this azeotropic compound stopped distilling. The transesterification time was 6 hours, and the temperature of the reaction solution at this time was in the range of 105 to 120 ° C.

次に、この反応溶液を、100℃、0.5kPaの条件にて減圧蒸留し、過剰分のMMAを系外に留出することにより、メタクリル酸1,4−ジオキサスピロ[4.5]デカン−2−イルメチルの粗生成物を得た。   Next, this reaction solution was distilled under reduced pressure at 100 ° C. and 0.5 kPa, and excess MMA was distilled out of the system, whereby 1,4-dioxaspiro [4.5] decane methacrylate A crude product of 2-ylmethyl was obtained.

続いて、100質量部の粗生成物に対して、添加量が80ppmになるように、ハイドロキノンモノメチルエーテル(以下、MEHQという)を投入し、薄膜蒸留器ワイプレン(株式会社神鋼環境ソルーション社製)を用いて、40Paの減圧条件、90℃の温度条件により、精製蒸留した。これにより、メタクリル酸1,4−ジオキサスピロ[4.5]デカン−2−イルメチルの精製物を得た。得られたメタクリル酸1,4−ジオキサスピロ[4.5]デカン−2−イルメチルの精製物のGC純度は、98.0%であり、収率は89%であった。   Subsequently, hydroquinone monomethyl ether (hereinafter referred to as MEHQ) was added to 100 parts by mass of the crude product so that the addition amount was 80 ppm, and a thin-film distiller wiper (manufactured by Shinko Environmental Solution Co., Ltd.) was used. And purified and distilled under reduced pressure conditions of 40 Pa and temperature conditions of 90 ° C. As a result, a purified product of 1,4-dioxaspiro [4.5] decan-2-ylmethyl methacrylate was obtained. The obtained purified product of 1,4-dioxaspiro [4.5] decan-2-ylmethyl methacrylate had a GC purity of 98.0% and a yield of 89%.

<実施例2>
PDOXの添加量を理論生成量に対し20ppmとした以外は実施例1と同様にして、メタクリル酸1,4−ジオキサスピロ[4.5]デカン−2−イルメチルの精製物を得た。
<Example 2>
A purified product of 1,4-dioxaspiro [4.5] decan-2-ylmethyl methacrylate was obtained in the same manner as in Example 1 except that the amount of PDOX added was 20 ppm based on the theoretical production amount.

<実施例3>
PDOXの添加量を理論生成量に対し2000ppmとした以外は実施例1と同様にしてメタクリル酸1,4−ジオキサスピロ[4.5]デカン−2−イルメチルの精製物を得た。
<Example 3>
A purified product of 1,4-dioxaspiro [4.5] decan-2-ylmethyl methacrylate was obtained in the same manner as in Example 1 except that the amount of PDOX added was 2000 ppm with respect to the theoretical production amount.

<実施例4>
MEHQの添加量を20ppmとした以外は実施例1と同様にしてメタクリル酸1,4−ジオキサスピロ[4.5]デカン−2−イルメチルの精製物を得た。
<Example 4>
A purified product of 1,4-dioxaspiro [4.5] decan-2-ylmethyl methacrylate was obtained in the same manner as in Example 1 except that the amount of MEHQ added was 20 ppm.

<実施例5>
MEHQの添加量を1000ppmとした以外は実施例1と同様にしてメタクリル酸1,4−ジオキサスピロ[4.5]デカン−2−イルメチルの精製物を得た。
<Example 5>
A purified product of 1,4-dioxaspiro [4.5] decan-2-ylmethyl methacrylate was obtained in the same manner as in Example 1 except that the amount of MEHQ added was 1000 ppm.

<比較例1>
PDOXに変えて、4−アセトアミド−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン1−オキシル(分子量213.3、以下、AMXという)を500ppmとなるようにして仕込んだ以外は実施例1と同様にして、メタクリル酸1,4−ジオキサスピロ[4.5]デカン−2−イルメチルの精製物を得た。比較例1の製造方法により得られた精製物は、GC純度が97.8%であり、収率が88%であった。また、比較例1の精製物は、実施例1〜5の精製物よりも着色が強く、色相(APHA)は30であった。
<Comparative Example 1>
Similar to Example 1 except that 4-acetamido-2,2,6,6-tetramethylpiperidine 1-oxyl (molecular weight 213.3, hereinafter referred to as AMX) was charged to 500 ppm instead of PDOX. Thus, a purified product of 1,4-dioxaspiro [4.5] decan-2-ylmethyl methacrylate was obtained. The purified product obtained by the production method of Comparative Example 1 had a GC purity of 97.8% and a yield of 88%. In addition, the purified product of Comparative Example 1 was more colored than the purified products of Examples 1 to 5, and the hue (APHA) was 30.

<比較例2>
実施例1と同様にして、メタクリル酸1,4−ジオキサスピロ[4.5]デカン−2−イルメチルの粗生成物を得た。得られた粗生成物にMEHQを添加せずに、実施例1と同様の条件にて精製蒸留したところ、蒸留操作中に蒸発分が重合固化してしまい、メタクリル酸1,4−ジオキサスピロ[4.5]デカン−2−イルメチルの精製物を得ることができなかった。
<Comparative example 2>
In the same manner as in Example 1, a crude product of 1,4-dioxaspiro [4.5] decan-2-ylmethyl methacrylate was obtained. When the obtained crude product was purified and distilled under the same conditions as in Example 1 without adding MEHQ, the evaporated component was polymerized and solidified during the distillation operation, and 1,4-dioxaspiromethacrylate [4] .5] A purified product of decan-2-ylmethyl could not be obtained.

<比較例3>
実施例1同様の条件にてメタクリル酸1,4−ジオキサスピロ[4.5]デカン−2−イルメチルの組成生物を製造し、精製蒸留を行なわなかった。比較例4の粗生成物は、当該粗生成物に残留するPDOXにより着色していた。
<Comparative Example 3>
Example 1 A composition product of 1,4-dioxaspiro [4.5] decan-2-ylmethyl methacrylate was produced under the same conditions, and purification distillation was not performed. The crude product of Comparative Example 4 was colored by PDOX remaining in the crude product.

<比較例4>
PDOXに変えて、3,7−ジオクチルフェノチアジンを理論生成量に対し500ppm仕込むこと以外は、実施例1と同様にして粗生成物を得た。
<Comparative Example 4>
A crude product was obtained in the same manner as in Example 1 except that 500 ppm of 3,7-dioctylphenothiazine was added to the theoretical production amount instead of PDOX.

次に、この粗生成物を実施例1と同様に精製蒸留を行なったところ、精製蒸留中に粗生成物が重合固化してしまい、メタクリル酸1,4−ジオキサスピロ[4.5]デカン−2−イルメチルの精製物を得ることができなかった。   Next, this crude product was purified and distilled in the same manner as in Example 1. As a result, the crude product was polymerized and solidified during the purification distillation, and 1,4-dioxaspiro [4.5] decane-2 methacrylate was obtained. -A purified product of ylmethyl could not be obtained.

以下の表1に、実施例1〜5及び比較例1〜4での製造条件及びジオキソラン(メタ)アクリル酸エステルの評価結果を示す。

Figure 2018020993
Table 1 below shows the production conditions in Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 to 4 and the evaluation results of dioxolane (meth) acrylate.
Figure 2018020993

表1に示すように、実施例1〜5の製造方法で得られたジオキソラン(メタ)アクリル酸エステルの精製物は、比較例1の製造方法で得られたジオキソラン(メタ)アクリル酸エステルの精製物と比較して、色相(APHA)が10以下と低い結果となった。   As shown in Table 1, the purified product of dioxolane (meth) acrylic acid ester obtained by the production methods of Examples 1 to 5 was purified of the dioxolane (meth) acrylic acid ester obtained by the production method of Comparative Example 1. Compared to the product, the hue (APHA) was as low as 10 or less.

また、比較例2の製造方法で得られたジオキソラン(メタ)アクリル酸エステルは重合固化しており、蒸留工程において重合禁止剤を追加することがジオキソラン(メタ)アクリル酸エステルを精製するために効果的であることを確認することができた。   In addition, the dioxolane (meth) acrylic acid ester obtained by the production method of Comparative Example 2 is polymerized and solidified, and adding a polymerization inhibitor in the distillation step is effective for purifying the dioxolane (meth) acrylic acid ester. I was able to confirm that

また、実施例1〜5及び、比較例1及び4の評価結果から、生成工程において重合禁止剤として、N−オキシル系化合物を用いることが、ジオキソラン(メタ)アクリル酸エステルが熱重合することを防止するために効果的であることを確認することができた。ここで、実施例1〜5、及び比較例1の結果から、分子量が300以上であるPDOXを重合禁止剤として用いることにより、得られた精製物の色相が悪化することを防止することができることを確認することができた。   Moreover, from the evaluation results of Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 and 4, it was found that using an N-oxyl-based compound as a polymerization inhibitor in the production step would cause dioxolane (meth) acrylic ester to undergo thermal polymerization. It was confirmed that it was effective to prevent. Here, from the results of Examples 1 to 5 and Comparative Example 1, by using PDOX having a molecular weight of 300 or more as a polymerization inhibitor, it is possible to prevent deterioration of the hue of the obtained purified product. I was able to confirm.

また、実施例1〜5と、比較例3の評価結果から、重合禁止剤としてPDOXを用いた場合、40Paという減圧条件において蒸留工程を行なっても、ジオキソラン(メタ)アクリル酸エステルに、PDOXが混入することを防止することができ、当該ジオキソラン(メタ)アクリル酸エステルの色相が悪化することを防止することができることを確認することができた。   From the evaluation results of Examples 1 to 5 and Comparative Example 3, when PDOX was used as the polymerization inhibitor, PDOX was added to the dioxolane (meth) acrylate even when the distillation step was performed under a reduced pressure condition of 40 Pa. It was possible to prevent mixing, and to confirm that the hue of the dioxolane (meth) acrylic acid ester could be prevented from deteriorating.

以上の通り、実施例1〜5、及び、比較例1〜4の評価結果から、生成工程においてPDOXを用い、蒸留工程において別の重合禁止剤としてキノン系の重合禁止剤を追加することによって、色相(APHA)が10以下と低いジオキソラン(メタ)アクリル酸エステルを高い純度で得ることができることを確認することができた。   As described above, from the evaluation results of Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 to 4, by using PDOX in the production process, by adding a quinone polymerization inhibitor as another polymerization inhibitor in the distillation process, It was confirmed that dioxolane (meth) acrylic acid ester having a hue (APHA) as low as 10 or less can be obtained with high purity.

本発明は、ジオキソラン(メタ)アクリル酸エステルの製造に利用することができる。   The present invention can be used for the production of dioxolane (meth) acrylic acid esters.

Claims (15)

エステル交換触媒と、重合禁止剤である分子量300以上のN−オキシル系化合物との存在下、
下記式(1)で表される1,3−ジオキソラン−4−イル−メタノール誘導体と、
炭素数1〜4のアルキル鎖を有する(メタ)アクリル酸アルキルエステルと、
を反応させることにより、
下記式(2)で表されるジオキソラン(メタ)アクリル酸エステルを生成する生成工程と、
前記ジオキソラン(メタ)アクリル酸エステルを、前記重合禁止剤を追加して、又は、前記N−オキシル系化合物とは別の重合禁止剤の存在下にて蒸留する蒸留工程と、
を含む、ジオキソラン(メタ)アクリル酸エステルの製造方法。
Figure 2018020993
(式(1)中、R及びRは、それぞれ独立して、水素原子、直鎖状若しくは分岐状である炭素数1〜18のアルキル基、環状である炭素数3〜18のアルキル基、又は、フェニル基であってもよく、RとRとは、互いに結合して環を形成していてもよい。)
Figure 2018020993
(式(2)中、R及びRは、それぞれ独立して、水素原子、直鎖状若しくは分岐状である炭素数1〜18のアルキル基、環状である炭素数3〜18のアルキル基、又は、フェニル基であってもよく、RとRとは、互いに結合して環を形成していてもよく、Rは、水素原子又はメチル基である。)
In the presence of a transesterification catalyst and an N-oxyl compound having a molecular weight of 300 or more, which is a polymerization inhibitor,
1,3-dioxolan-4-yl-methanol derivative represented by the following formula (1);
(Meth) acrylic acid alkyl ester having an alkyl chain having 1 to 4 carbon atoms;
By reacting
The production | generation process which produces | generates the dioxolane (meth) acrylic acid ester represented by following formula (2),
A distillation step in which the dioxolane (meth) acrylic acid ester is distilled with the addition of the polymerization inhibitor or in the presence of a polymerization inhibitor different from the N-oxyl compound;
The manufacturing method of dioxolane (meth) acrylic acid ester containing this.
Figure 2018020993
(In Formula (1), R 1 and R 2 are each independently a hydrogen atom, a linear or branched alkyl group having 1 to 18 carbon atoms, or a cyclic alkyl group having 3 to 18 carbon atoms. Or a phenyl group, and R 1 and R 2 may be bonded to each other to form a ring.)
Figure 2018020993
(In Formula (2), R 1 and R 2 are each independently a hydrogen atom, a linear or branched alkyl group having 1 to 18 carbon atoms, or a cyclic alkyl group having 3 to 18 carbon atoms. Or a phenyl group, R 1 and R 2 may be bonded to each other to form a ring, and R 3 is a hydrogen atom or a methyl group.)
上記エステル交換触媒は、キレート錯体以外のエステル交換触媒である、請求項1に記載のジオキソラン(メタ)アクリル酸エステルの製造方法。   The said transesterification catalyst is a manufacturing method of the dioxolane (meth) acrylic acid ester of Claim 1 which is transesterification catalysts other than a chelate complex. 上記エステル交換触媒は、錫化合物である、請求項1又は2に記載のジオキソラン(メタ)アクリル酸エステルの製造方法。   The method for producing a dioxolane (meth) acrylic acid ester according to claim 1, wherein the transesterification catalyst is a tin compound. 前記N−オキシル系化合物が、[4,4’−(フタロイルジオキシ)ビス(2,2,6,6−テトラメチルピペリジン)]−1,1’−ジイルビスオキシルである、請求項1〜3のいずれか1項に記載のジオキソラン(メタ)アクリル酸エステルの製造方法。   The N-oxyl compound is [4,4 '-(phthaloyldioxy) bis (2,2,6,6-tetramethylpiperidine)]-1,1'-diylbisoxyl. 4. A process for producing a dioxolane (meth) acrylic acid ester according to any one of 3 above. 前記生成工程において生成されるジオキソラン(メタ)アクリル酸エステルの理論生成量に対する前記N−オキシル系化合物の含有量が、20ppm以上、2000ppm以下の範囲内である、請求項1〜4のいずれか1項に記載のジオキソラン(メタ)アクリル酸エステルの製造方法。   The content of the N-oxyl compound with respect to the theoretical production amount of dioxolane (meth) acrylic acid ester produced in the production step is in the range of 20 ppm or more and 2000 ppm or less. The manufacturing method of the dioxolane (meth) acrylic acid ester of description to term. 前記蒸留工程では、60Pa以下の減圧条件にて蒸留を行なう、請求項1〜5のいずれか1項に記載のジオキソラン(メタ)アクリル酸エステルの製造方法。   The method for producing a dioxolane (meth) acrylic acid ester according to any one of claims 1 to 5, wherein in the distillation step, distillation is performed under a reduced pressure condition of 60 Pa or less. 前記蒸留工程では、120℃以下の温度条件にて蒸留を行なう、請求項1〜6のいずれか1項に記載のジオキソラン(メタ)アクリル酸エステルの製造方法。   The method for producing a dioxolane (meth) acrylic acid ester according to any one of claims 1 to 6, wherein in the distillation step, distillation is performed under a temperature condition of 120 ° C or lower. 前記別の重合禁止剤は、85℃における蒸気圧が0.9kPa以上である、請求項1〜7のいずれか1項に記載のジオキソラン(メタ)アクリル酸エステルの製造方法。   The said another polymerization inhibitor is a manufacturing method of the dioxolane (meth) acrylic acid ester of any one of Claims 1-7 whose vapor pressure in 85 degreeC is 0.9 kPa or more. 前記別の重合禁止剤は、ハイドロキノン、ハイドロキノンモノメチルエーテル及び6−tert−ブチル−2,4−キシレノールからなる群から選択される少なくとも一つである、請求項1〜8のいずれか1項に記載のジオキソラン(メタ)アクリル酸エステルの製造方法。   The said another polymerization inhibitor is at least one selected from the group which consists of hydroquinone, hydroquinone monomethyl ether, and 6-tert- butyl- 2, 4- xylenol, The any one of Claims 1-8. The manufacturing method of dioxolane (meth) acrylic acid ester of this. 前記蒸留工程では、前記生成工程において生成した前記ジオキソラン(メタ)アクリル酸エステルに対して、20ppm以上、1000ppm以下の範囲内の濃度になるように、前記別の重合禁止剤を配合する、請求項1〜9のいずれか1項に記載のジオキソラン(メタ)アクリル酸エステルの製造方法。   The said polymerization inhibitor is mix | blended with the said distillation process so that it may become a density | concentration in the range of 20 ppm or more and 1000 ppm or less with respect to the said dioxolane (meth) acrylic acid ester produced | generated in the said production | generation process. The manufacturing method of the dioxolane (meth) acrylic acid ester of any one of 1-9. 前記蒸留工程では、薄膜蒸発器を用いて前記ジオキソラン(メタ)アクリル酸エステルの蒸留を行なう、請求項1〜10のいずれか1項に記載のジオキソラン(メタ)アクリル酸エステルの製造方法。   The method for producing a dioxolane (meth) acrylic acid ester according to any one of claims 1 to 10, wherein in the distillation step, the dioxolane (meth) acrylic acid ester is distilled using a thin film evaporator. 色相(APHA)が10以下である、ジオキソラン(メタ)アクリル酸エステル。   Dioxolane (meth) acrylic acid ester having a hue (APHA) of 10 or less. エステル交換触媒をジオキソラン(メタ)アクリル酸エステルに対して20ppm以下含む、ジオキソラン(メタ)アクリル酸エステルの組成物。   A composition of dioxolane (meth) acrylic acid ester comprising a transesterification catalyst in an amount of 20 ppm or less based on dioxolane (meth) acrylic acid ester. 上記エステル交換触媒が錫化合物である、請求項13に記載のジオキソラン(メタ)アクリル酸エステルの組成物。   The composition of dioxolane (meth) acrylic acid ester of Claim 13 whose said transesterification catalyst is a tin compound. 85℃における蒸気圧が0.9kPa以上である重合禁止剤を、ジオキソラン(メタ)アクリル酸エステルに対して1000ppm以下含む、ジオキソラン(メタ)アクリル酸エステルの組成物。   A composition of dioxolane (meth) acrylic acid ester containing a polymerization inhibitor having a vapor pressure at 85 ° C. of 0.9 kPa or more and 1,000 ppm or less based on dioxolane (meth) acrylic acid ester.
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