JP2776782B2 - アルキルイミダゾリドン(メタ)アクリレートの合成方法 - Google Patents

アルキルイミダゾリドン(メタ)アクリレートの合成方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は〔化4〕で表される
化合物の合成方法に関するものである。
【0002】
【化4】 (ここでR1 は水素またはメチルを表し、AおよびBは
それぞれ独立に直鎖または分岐鎖を有する炭素数2〜5
の炭化水素を表す)この化合物は、少なくとも1種の
〔化5〕:
【0003】
【化5】 (ここで、R1 は上記の意味を有し、R2 はC1 〜C4
のアルキル基を表す)の(メタ)アクリレートを〔化
6〕:
【0004】
【化6】 (ここで、AおよびBは上記の意味を有する)の複素環
式アルコールと反応させて得られる。
【0005】
【従来の技術】〔化4〕の化合物は紙や織物の処理で被
覆剤および接着剤として用いられるポリマーの成分とし
て公知(米国特許第 2,871,223号)であり、また、皮革
の処理剤として、さらにはエマルジョン塗料の製造でも
用いられる。エチルイミダゾリドンメタクリレート(E
IOM)は主として吸湿硬化型接着剤の促進剤として用
いられている。欧州特許第 0,443,135号ではこの反応の
触媒として錫ジアルキルオキサイド、錫ジアルキルジア
ルコキシドおよび錫ジアルキルチンジエステルを用いて
おり、特にジ−n−ブチル錫オキシド(DBTO)を挙
げている。しかし、エチルイミダゾリドンメタクリレー
ト (EIOM) をヒドロキシエチルイミダゾリドン(H
EIO)から合成する場合にはHEIOをできるだけ完
全に変換させるのが望ましく、そのためにDBTOを触
媒として用いた場合には温度を高くしなければならなか
った。従って、より低い反応温度で通常の生産効率が達
成できるような別の触媒が求められてきた。
【0006】本出願人は、カルシウムと1,3-ジカルボニ
ル化合物とのキレート、特にカルシウムアセチルアセト
ネート(Ca(acac)2) またはこのキレートを錫のジアルキ
ルオキサイド、ジアルキルジアルコキシドおよびジアル
キルエステルの中から選択される少なくとも1種と混合
して用いることによって、上記方法を 100℃以下の温度
(特に95℃〜96℃)で行うことができ、しかもEIOM
の収率およびHEIOの変換率をほぼ同じにして得られ
るということを見出した。これはフランス国特許出願第
FR-A-2,703,682号の対象である。同時に、マグネシウム
アルコキシドを用いることによって同様な結果が得られ
るということも見出した(1993年10月27日のフランス国
特許出願第92/12833号の対象) 。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】触媒活性をさらに高く
する研究の中で、本発明者はマグネシウムアルコキシド
に上記のカルシウムキレートと上記錫化合物より選択さ
れる別の触媒とを組み合わせることによってマグネシウ
ムアルコキシドを単独で用いた場合に得られる最高反応
速度よりもはるかに速い反応速度を示す触媒作用が得ら
れるということを見出した。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明の対象は(a) 少な
くとも1種のマグネシウムアルコキシドと、(b) カルシ
ウムと 1, 3-ジカルボニル化合物とのキレート、錫のジ
アルキルオキサイド、ジアルキルアルコキシドおよびジ
アルキルジエステルからなる群の中から選択される成分
との混合物からなる触媒の存在下で〔化4〕の化合物を
合成する方法にある。
【0009】
【発明の実施の形態】マグネシウムアルコキシド(alcoo
late de magnesium) Mg(OR)2 の例としてはRが
炭素数1〜4の直鎖のアルキル基、例えばメチル、エチ
ル、n−プロピルまたはn−ブチルのものが挙げられ、
特に、Rがエチルまたはn−プロピルであるアルコキシ
ドを挙げることができる。本発明触媒の (a)成分として
はマグネシウムジエトキシドを用いるのが好ましい。
【0010】ジカルボニル化合物の例としてはβ−ケト
酸のエステル、例えばアセチル酢酸エステルまたは 1,
3-ジケトンのエステル、例えばアセチルアセトン、3-メ
チルアセチルアセトン、ベンゾイルアセトン、ジベンゾ
イルメタン、 2, 4-ヘキサンジオン、 3, 5-ヘプタンジ
オン、3-フェニルアセチルアセトン、4, 4, 4-トリフル
オロ-1- フェニル-1, 3-ブタンジオン、2, 2, 6, 6- テ
トラメチル-3, 5-ヘプタンジオン、1, 1, 1-トリフルオ
ロ-5, 5-ジメチル-2, 4-ヘキサンジオンおよび1, 1, 1-
トリフルオロ-2, 4-ペンタンジオンを挙げることができ
る。本発明触媒の成分(b) としては特にカルシウムアセ
チルアセトネートが好ましい。触媒の (b)成分の定義に
含まれる錫のジアルキルオキシドとしては特にジ-n-ブ
チル錫オキシド(DBTO)が挙げられる。
【0011】〔化5〕の反応物の例としては、特にメチ
ル、エチル、n-プロピル、n-ブチルおよびイソブチルア
クリレートおよびメタクリレートが挙げられる。〔化
6〕の複素環式アルコールの例としては、特に 1-(2-ヒ
ドロキシエチル)-2-イミダゾリドン(HEIO)が挙げ
られる。
【0012】本発明方法では、〔化6〕の複素環式アル
コールに対して、触媒の (a)成分を一般に約 0.5〜4モ
ル%、好ましくは約1〜2.5 モル%の割合で用い、 (b)
成分を一般に約0.01〜2モル%、好ましくは約0.02〜1
モル%の割合で用いる。
【0013】本発明方法の反応はいずれかの反応物を過
剰にして実施できるが、〔化6〕の複素環式アルコール
に対する〔化5〕の(メタ)アクリレートのモル比は約
1.1〜7.0 、好ましくは 2.0〜6.0 にするのが好まし
い。複素環式アルコールに対して大過剰モルの(メタ)
アクリレートを用いた場合には反応後に〔化4〕の化合
物の(メタ)アクリレート溶液が得られる。この溶液は
塗料や被覆剤の製造または皮革処理等の用途で直接用い
ることができる。本発明反応は少なくとも1種の重合抑
制剤の存在下で行うのが好ましい。重合抑制剤は〔化
6〕の複素環式アルコールの重量に対して0.05〜0.5 重
量%の割合で使用することができる。使用可能な重合抑
制剤としては特にフェノチアジン、ハイドロキノンメチ
ルエーテル、ジ-tert-ブチルカテコール、ハイドロキノ
ン、p−アニリノフェノール、パラ−フェニレンジアミ
ンおよびこれらの任意比率の混合物を挙げることができ
る。
【0014】本発明方法の反応は大気圧を超えない圧
力、例えば0.3 〜1バールで行うのが好ましい。安定剤
の効果を高めるためには反応を空気バブル下で行うのが
有効である。反応は〔化5〕の(メタ)アクリレートと
〔化6〕の複素環式アルコールとを混合し、反応混合物
を一般に75℃〜105 ℃に加熱し、還流させる。この温度
はアルコールおよび(メタ)アクリレートの種類と使用
する触媒系とによって変わることは明らかである。本発
明方法を実施する場合には、触媒を添加前に最大限脱水
して水による触媒の失活を防ぐのが望ましい。そのため
には例えば〔化5〕の(メタ)アクリレート、〔化6〕
の複素環式アルコールおよび重合抑制剤からなる初期混
合物を加熱還流して、メタクリレートと水との共沸混合
物を蒸留によって分離し、留出物を分離した後、高温の
反応混合物に触媒を導入する。
【0015】本発明の反応時間は温度、圧力および使用
触媒の量等の反応条件で変るが、一般には3〜15時間で
あり、使用する反応物の種類によって違ってくる。実際
にはカラム頭部の温度が(メタ)アクリレートと反応で
生じるアルコールR2 OHとの共沸混合物の蒸留温度に
達するまで反応混合物を加熱還流する(共沸混合物が生
成する場合)。必要に応じて過剰な(メタ)アクリレー
トを蒸発で除去し、反応媒体から〔化4〕の化合物を一
般に固体の状態で単離する。 1-(2-ヒドロキシエチル)-
2-イミダゾリドンアクリレートは白色の結晶性固体で、
融点は43℃で、ケトン、アルコール、芳香族炭化水素お
よび水に低温で可溶で、飽和炭化水素には低温では不溶
であり、エチルアクリレート中では0℃で沈澱する。 1
-(2-ヒドロキシエチル)-2-イミダゾリドンメタクリレー
トは白色の結晶性固体で、融点は47℃で、上記アクリレ
ートと同様な溶解特性を示す。蒸発操作後、結晶性固体
生成物をさらに濾過し、その後、石油エーテルで洗浄
し、乾燥して精製することができる。
【0016】〔化4〕の化合物の単離は(メタ)アクリ
レートの一部を蒸発させた後に十分な低温(好ましくは
0℃以下)で十分な時間(15時間に達することもある)
結晶化し、さらに、濾過と上記精製操作を行って行うこ
ともできる。〔化4〕の化合物を含む溶液からの3番目
の単離方法は水で抽出し、静置分離し、(メタ)アクリ
レートを濃縮し、さらに上記精製操作を行う方法であ
る。以下、本発明の実施例を説明するが、本発明は下記
実施例に限定されるものではない。以下の実施例におい
て特に記載のない限り%は重量%である。
【0017】
【実施例】実施例1〜5 (実施例2と4は比較例)一般的操作 温度計と、速度可変な攪拌器と、頂部に還流ヘッドを有
する断熱被覆されたカラムとを備えたジャケット付きガ
ラス反応器に、 221gのHEIOと 635gのメチルメタ
クリレート(MAM)はを安定剤として用いる 0.4gの
フェノチアジン(PTZ)と供に導入する。ハイドロキ
ノンメチルエーテル(HQME)をMAMに 0.1%添加
した溶液を用いてカラム頭部を安定化させる。カラム頭
部の温度を98〜100 ℃にし、カラム底部の温度を 100℃
以下にして反応器の内容物を1時間、大気圧下で沸騰状
態に維持し、メチル(メタ)アクリレートとの共沸蒸留
で水を除去する。次いで、上記の量の触媒(1種または
複数)を反応器に導入し、MAM/HEIOのモル比を
3.5とするのに必要な量のMAMを反応器に導入する。
反応器内の温度を95℃に維持するように圧力を調節す
る。MAM/MeOH共沸混合物の抜き出し量はカラム
頭部を温度設定値(63℃)にして制御する。抜き出すメ
タノール量が所望量に達した時にメタノールの生成が観
察されなくなるまで(カラム頭部の温度=MAMの沸
点)所定圧力下で全還流状態で反応を続ける。冷却後、
粗EIOMが回収される。
【0018】粗反応生成物を液相クロマトグラフィーH
PLCで分析し、下記の式に従ってEIOMの収率とH
EIOの変換率を求めた: HEIO変換率C(%)=〔(最初のHEIO−最後の
HEIO)/ (最初のHEIO) 〕×100 EIOMの収率Y(%)=(生成したEIOMのモル数
/最初のHEIOのモル数)×100 各試験の結果を〔表1〕および〔表2〕に示す。表には
HEIOの変換率CおよびEIOMの収率Yも記載して
ある。
【0019】
【表1】
【0020】
【表2】
【0021】表1の結果から実施例3および実施例5の
2成分系の触媒活性は触媒成分を別々に用いた場合の活
性よりも高いことが分かる。この高活性によって反応時
間が大幅な短縮されている。この結果は各系の個々の成
分の触媒性能(HEIOの変換率の点から見た触媒性
能)を単に加算して得られるものではなく、各成分の相
乗効果によって得られるものである。すなわち、表2の
結果から分かるように、個々の触媒成分を用いて得られ
る変換率を加算して得られる反応の最初の4時間でのH
EIO変換率の理論値は、本発明触媒系で得られる変換
率よりも低い。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI C07D 245/04 C07D 245/04 // C07B 61/00 300 C07B 61/00 300 (72)発明者 アンドレ ルヴレイ フランス国 57500 サン タヴォル リュ レオポール デュラン 4 (56)参考文献 特開 平6−321909(JP,A) 特開 平7−188179(JP,A) 特開 平4−330063(JP,A) 特開 昭62−223175(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) C07D 233/32 C07D 239/10 B01J 31/02 101 B01J 31/22 C07D 243/04 C07D 245/04 C07B 61/00 300

Claims (11)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 少なくとも1種の〔化1〕: 【化1】 (ここで、R1 は水素またはメチルを表し、R2 はC1
    〜C4 のアルキル基を表す)の(メタ)アクリレートを
    〔化2〕: 【化2】 (ここで、AおよびBはそれぞれ独立に直鎖または分岐
    鎖を有する炭素数2〜5の炭化水素を表す)の複素環式
    アルコールとを(a) 少なくとも1種のマグネシウムアル
    コキシドと、(b) カルシウムと1,3-ジカルボニル化合物
    とのキレート、錫のジアルキルオキサイド、ジアルキル
    アルコキシドおよびジアルキルジエステルからなる群の
    中から選択される成分との混合物からなる触媒の存在下
    で反応させることを特徴とする〔化3〕: 【化3】 (ここで、R1 、AおよびBは上記定義のもの)で表さ
    れる化合物の製造方法。
  2. 【請求項2】 触媒の(a) 成分としてRがC1 〜C4
    ルキル基であるマグネシウムアルコキシドMg(OR)
    2 を用いる請求項1に記載の方法。
  3. 【請求項3】 Rがエチルまたはn-プロピルである請求
    項2に記載の方法。
  4. 【請求項4】 触媒の(b) 成分として、カルシウムとβ
    −ケト酸のエステル、例えばアセチル酢酸エステルまた
    は1, 3- ジケトンのエステル、例えばアセチルアセト
    ン、3-メチルアセチルアセトン、ベンゾイルアセトン、
    ジベンゾイルメタン、2,4-ヘキサンジオン、 3, 5-ヘプ
    タンジオン、 3- フェニルアセチルアセトン、4,4, 4-
    トリフルオロ-1- フェニル-1, 3-ブタンジオン、2, 2,
    6, 6- テトラメチル-3, 5-ヘプタンジオン、1, 1, 1-ト
    リフルオロ-5, 5-ジメチル-2, 4-ヘキサンジオンおよび
    1, 1, 1-トリフルオロ-2, 4-ペンタンジオンとのキレー
    トを選択する請求項1〜3のいずれか一項に記載の方
    法。
  5. 【請求項5】 カルシウムキレートとしてカルシウムア
    セチルアセトネートを用いる請求項4に記載の方法。
  6. 【請求項6】 触媒の(b) 成分としてジ-n- ブチル錫オ
    キシドを選択する請求項1〜5のいずれか一項に記載の
    方法。
  7. 【請求項7】 触媒の (a)成分を〔化2〕の複素環式ア
    ルコールに対して0.5〜4モル%用い、 (b)成分を0.01
    〜2モル%用いる請求項1〜6のいずれか一項に記載の
    方法。
  8. 【請求項8】 温度75℃〜105 ℃で反応を行う請求項1
    〜7のいずれか一項に記載の方法。
  9. 【請求項9】 〔化2〕の複素環式アルコールに対する
    〔化1〕の(メタ)アクリレートのモル比を 1.1〜7.0
    にする請求項1〜8のいずれか一項に記載の方法。
  10. 【請求項10】 大気圧以下の圧力で3〜15時間反応を
    行う請求項1〜9のいずれか一項に記載の方法。
  11. 【請求項11】 フェノチアジン、ハイドロキノンメチ
    ルエーテル、ジ-tert-ブチルカテコール、ハイドロキノ
    ン、p−アニリノフェノール、パラ−フェニレンジアミ
    ンおよびこれらの任意比率の混合物からなる群の中から
    選択される少なくとも1種の重合抑制剤の存在下で反応
    を行う請求項1〜10のいずれか一項に記載の方法。
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