JP3312807B2 - (メタ)アクリル酸テトラヒドロベンジルを製造する方法 - Google Patents

(メタ)アクリル酸テトラヒドロベンジルを製造する方法

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  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】(メタ)アクリル酸エステルは
熱、紫外線、放射線、ラジカルなどにより容易に重合す
るため、塗料、レンズ、繊維等の原料として、また接着
剤等にも広く使用されている。中でも(メタ)アクリル
酸テトラヒドロベンジルはその分子内に反応性の異なる
2個の二重結合を有するため、樹脂改質剤、架橋剤、塗
料原料などに利用することのできる有用な化合物であ
る。
【0002】
【従来の技術】(メタ)アクリル酸エステルは一般的
に、対応するアルコ−ルと(メタ)アクリル酸から直接
エステル化する方法、あるいは対応するアルコ−ルと
(メタ)アクリル酸メチル等の入手しやすい(メタ)ア
クリル酸エステルとのエステル交換反応によって製造さ
れる。GB2253208には対応するアルコ−ルと
(メタ)アクリル酸を硫酸触媒存在下に80℃で直接エ
ステル化する方法が開示されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】この方法によれば触媒
として腐食性を有する硫酸を使用するため、反応器に鉄
等の安価な素材を使用することができないといった問題
点がある。また、高分子実験学講座9:単量体合成法
(高分子学会編集、共立出版)147頁には、この方法
ではしばしば(メタ)アクリル酸の重合が起こり、収率
を低下させるといった問題点があることが記載されてい
る。
【0004】また、本発明者の検討によれば一般的なエ
ステル交換反応の触媒であるパラトルエンスルホン酸
が、(メタ)アクリル酸テトラヒドロベンジル合成触媒
としてあまり活性を示さないことが判明した。パラトル
エンスルホン酸と同様に一般的なエステル交換反応の触
媒であるチタン酸テトラアルキルは(メタ)アクリル酸
テトラヒドロベンジル合成触媒としての活性は有する
が、本発明に使用される触媒と比較して選択率が劣るな
どといった問題を有していることも、本発明者の検討で
判明した。
【0005】本発明者はこれらの課題を克服すべく検討
を重ね、本発明にいたった。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明はエステル交換反
応により、(メタ)アクリル酸テトラヒドロベンジルを
製造する際に、錫化合物が触媒として優れた活性と選択
性を示すことを見出だしたことに基づいている。
【0007】本発明に使用する触媒は錫を含有する化合
物であり、錫の価数は特に制限されない。また、錫と結
合している原子(団)も有機、無機のどちらでも構わな
い。具体的には以下のような化合物が例示される。
【0008】SnCl2、SnCl4等のハロゲン化物、
Na2SnO3・3H2O等の錫酸塩、Sn(CH3
22等のカルボン酸塩、SnO、SnS等の酸化物、
及び硫化 物、Sn(NO32、SnSO4、Sn3(P
42等の無機酸塩、Sn(C494、(C8172
SnO、(C492SnO、(CH32Sn(C11
23CO22、(C49)Sn(C715CO23、(C4
92Sn(SCH2C 28172、(C8172
SnCl2、(C492SnBr2、(C8172Sn
(O CH32、(C492Sn(OCH32、[(C
493Sn]2O等の有機錫 化合物が例示される。こ
れらのなかでも特に有機錫化合物を使用することが好ま
しい。その理由は有機錫化合物は腐食性が上記他の化合
物より低く、かつ、有機溶媒への溶解性も良いためであ
る。
【0009】これらの触媒の使用量はエステル交換反応
の出発原料であるテトラヒドロベンジルアルコ−ルに対
して0.1〜5mol%使用することができ、好ましく
は0.25〜2mol%使用する。0.1mol%より
も低濃度でも反応は進行するが、十分な反応速度を得る
ことができなくなるといった問題が生じる。
【0010】また、逆に5mol%より触媒濃度が高く
なると触媒の種類によっては、触媒が完全に溶解しなく
なることがあるので好ましくない。
【0011】使用するテトラヒドロベンジルアルコ−ル
と(メタ)アクリル酸エステルの比率は1:1〜1:2
0(mol:mol)の範囲で使用することができ、好
ましくは1:2〜1:5の範囲で反応を行うことができ
る。1:1よりも(メタ)アクリル酸エステルの比率を
低くしても反応は進行するが、未反応で残る原料のテト
ラヒドロベンジルアルコ−ルと(メタ)アクリル酸テト
ラヒドロベンジルの分離を行う必要性が生じることにな
るが、この両者の分離は非常に難しいため、これよりも
(メタ)アクリル酸エステルの比率を低くすることは避
けるべきである。 逆に1:20よりも(メタ)アクリ
ル酸エステルの比率を高くしても反応は進行するが、未
反応で多量に残る原料の(メタ)アクリル酸エステルを
回収もしくは廃棄する必要性が生じる。
【0012】原料として使用する(メタ)アクリル酸エ
ステルは炭素数4以下のアルコ−ルの(メタ)アクリル
酸エステル、具体的には、(メタ)アクリル酸メチル、
(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸プロピ
ル、(メタ)アクリル酸ブチルを使用することが好まし
い。これよりも炭素数の多いアルコ−ルの(メタ)アク
リル酸エステルも使用することができるが、反応温度が
高くなったり、副生するアルコ−ルと原料のテトラヒド
ロベンジルアルコ−ルの分離が困難になるなどといった
問題点が生じるので炭素数4以下のアルコ−ルの(メ
タ)アクリル酸エステルを使用することが好ましい。中
でも入手し易さ、エステル交換反応により生じるアルコ
−ルの除去のし易さなどの点を考慮すると(メタ)アク
リル酸メチルを使用することが好ましい。
【0013】反応温度は室温付近から130℃の範囲、
特に60〜100℃の範囲が好ましい。反応温度が低す
ぎると十分な反応速度を得ることができず、逆に反応温
度が高すぎると重合による収率低下を招きやすいため、
あまり好ましくない。
【0014】エステル交換反応により生じるアルコ−ル
を除去するために反応系は通常100〜760Torr、好ましく
は、200〜600Torr程度で行う。減圧系で生じるアルコ−
ルを除去しないとエステル交換反応は平衡状態に到達し
てそれ以上進行しないからである。
【0015】エステル交換反応時において、反応に不活
性な反応溶媒を使用することは可能である。具体的には
ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、シクロヘキサン、メチ
ルシクロヘキサン等の鎖状あるいは、環式脂肪族炭化水
素、ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水
素、アニソ−ル、ジエチルエ−テル、テトラヒドロフラ
ン、ジオキサン等のエ−テル類等を単独もしくは併用し
て使用することもできる。 反応溶媒を使用する理由は
エステル交換反応によって生じた副生アルコ−ルを速や
かに蒸留塔(反応系外)へ除去し、反応をより円滑に進
行させることができるためである。さらに、溶媒で希釈
することにより反応温度を低くし、重合の抑制をするた
めである。使用する反応溶媒はエステル交換反応により
脱離するアルコ−ルより沸点の高いものを用いるのが好
ましい。
【0016】反応の際には(メタ)アクリル基の重合防
止のために反応液に公知の重合禁止剤を添加する。
【0017】あるいは空気などの酸素を含んだ混合気体
を仕込みながら反応を行うことが好ましい。重合禁止剤
としてはハイドロキノン、ハイドロキノンモノメチルエ
−テル、フェノチアジン、3,5−ジタ−シャリ−ブチ
ル−4−ヒドロキシトルエン、等が例示される。重合禁
止剤の使用量は10〜5000ppm、好ましくは100〜1000
ppm程度である。
【0018】
【発明の効果】本発明は以上のように構成されており、
エステル交換反応により、(メタ)アクリル酸テトラヒ
ドロベンジルを製造する際に、錫化合物を触媒として使
用することにより、従来技術より高選択率で(メタ)ア
クリル酸テトラヒドロベンジルを製造することが可能と
なった。
【0019】以下、実施例及び比較例を挙げて本発明の
効果を詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例によ
り限定されるものではない。
【0020】[実施例1]10段のオ−ルダ−ショウ塔
を備えた2リットルのフラスコにテトラヒドロベンジル
アルコ−ル168.3g、メタクリル酸メチル750
g、酸化ジブチル錫7.5g、3,5−ジタ−シャリ−
ブチル−4−ヒドロキシトルエン1g、反応溶媒として
ヘキサン190gを仕込み、減圧下、80℃で塔頂から
メタノ−ルを抜き取りながら反応を行った。反応中は絶
えず、キャピラリ−から反応液中に乾燥した空気を仕込
んだ。6時間反応を行った後に反応液をガスクロマトグ
ラフィ−で分析したところ、テトラヒドロベンジルアル
コ−ル転化率98.5%、メタクリル酸テトラヒドロベ
ンジル収率96.4%(テトラヒドロベンジルアルコ−
ル基準)であった。
【0021】[実施例2]実施例1の反応条件において
触媒を酸化ジオクチル錫10.8gに変更して反応を行
った。6時間反応を行った後に反応液をガスクロマトグ
ラフィ−で分析したところ、テトラヒドロベンジルアル
コ−ル転化率99.9%、メタクリル酸テトラヒドロベ
ンジル収率97.3%(テトラヒドロベンジルアルコ−
ル基準)であった。
【0022】[実施例3]実施例2の反応条件において
メタクリル酸メチル750gをアクリル酸メチル645
gに変更して反応を行った。6時間反応を行った後に反
応液をガスクロマトグラフィ−で分析したところ、テト
ラヒドロベンジルアルコ−ル転化率98.6%、アクリ
ル酸テトラヒドロベンジル収率97.5%(テトラヒド
ロベンジルアルコ−ル基準)であった。
【0023】[実施例4]実施例1の反応装置を使用し
て仕込み量をテトラヒドロベンジルアルコ−ル280.
4g、メタクリル酸メチル626g、酸化ジオクチル錫
18g、3,5−ジタ−シャリ−ブチル−4−ヒドロキ
シトルエン1g、ヘキサン200gに変更して反応を行
った。6時間反応を行った後に反応液をガスクロマトグ
ラフィ−で分析したところ、テトラヒドロベンジルアル
コ−ル転化率98.5%、メタクリル酸テトラヒドロベ
ンジル収率97.6%(テトラヒドロベンジルアルコ−
ル基準)であった。
【0024】[実施例5]実施例4の反応条件において
触媒量を9gに変更して反応を行った。6時間反応を行
った後に反応液をガスクロマトグラフィ−で分析したと
ころ、テトラヒドロベンジルアルコ−ル転化率98.2
%、メタクリル酸テトラヒドロベンジル収率96.7%
(テトラヒドロベンジルアルコ−ル基準)であった。
【0025】[実施例6]実施例5の反応条件において
メタクリル酸メチル626gをアクリル酸メチル53
8.3gに変更して反応を行った。6時間反応を行った
後に反応液をガスクロマトグラフィ−で分析したとこ
ろ、テトラヒドロベンジルアルコ−ル転化率95.3
%、アクリル酸テトラヒドロベンジル収率94.3%
(テトラヒドロベンジルアルコ−ル基準)であった。
【0026】[実施例7]実施例5の反応条件において
触媒量を4.5g、反応温度を90℃に変更して反応を
行った。反応は5時間で完結した。反応液をガスクロマ
トグラフィ−で分析したところ、テトラヒドロベンジル
アルコ−ル転化率99%、メタクリル酸テトラヒドロベ
ンジル収率99%(テトラヒドロベンジルアルコ−ル基
準)であった。
【0027】[実施例8]10段のオ−ルダ−ショウ塔
を備えた20リットルの反応器にテトラヒドロベンジル
アルコ−ル5.67kg、メタクリル酸メチル12.5
4kg、酸化ジオクチル錫90g、3,5−ジタ−シャ
リ−ブチル−4−ヒドロキシトルエン20g、ヘキサン
3.6kgを仕込み、減圧下、反応温度90℃で塔頂か
らメタノ−ルを抜き取りながら反応を行った。反応中は
絶えず、反応液中に乾燥した空気を仕込んだ。20時間
反応を行った後に反応液をガスクロマトグラフィ−で分
析したところ、テトラヒドロベンジルアルコ−ル転化率
99.8%、メタクリル酸テトラヒドロベンジル収率9
9.4%(テトラヒドロベンジルアルコ−ル基準)であ
った。
【0028】[比較例1]実施例1の反応条件において
触媒をパラトルエンスルホン酸5.7gに変更して反応
を行った。6時間反応を行った後に反応液をガスクロマ
トグラフィ−で分析したところ、テトラヒドロベンジル
アルコ−ル転化率39.5%、メタクリル酸テトラヒド
ロベンジル収率14.2%(テトラヒドロベンジルアル
コ−ル基準)であった。
【0029】[比較例2]実施例1の反応条件において
触媒をチタン酸テトラブチル10.2gに変更して反応
を行った。6時間反応を行った後に反応液をガスクロマ
トグラフィ−で分析したところ、テトラヒドロベンジル
アルコ−ル転化率97.0%、メタクリル酸テトラヒド
ロベンジル収率91.4%(テトラヒドロベンジルアル
コ−ル基準)であった。
【0030】[比較例3]実施例1の反応条件において
触媒を三酢酸アンチモン9.0gに変更して反応を行っ
た。6時間反応を行った後に反応液をガスクロマトグラ
フィ−で分析したところ、テトラヒドロベンジルアルコ
−ル転化率7.7%、メタクリル酸テトラヒドロベンジ
ル収率2.6%(テトラヒドロベンジルアルコ−ル基
準)であった。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−275545(JP,A) 特開 平1−113344(JP,A) 特開 昭63−198646(JP,A) 特開 昭63−150250(JP,A) 特開 平3−284652(JP,A) 特開 昭63−255247(JP,A) 特開 昭59−80636(JP,A) 特開 昭63−216843(JP,A) 特公 昭46−485(JP,B1) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C07C 67/03 C07C 69/54

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 テトラヒドロベンジルアルコールと(メ
    タ)アクリル酸メチルもしくはエチルエステルとから、
    エステル交換反応により、(メタ)アクリル酸テトラヒ
    ドロベンジルを製造する際に、蒸留塔を有し、鉄を素材とする反応器を使用して、 触媒として酸化ジブチル錫又は酸化ジオクチル錫テト
    ラヒドロベンジルアルコールに対して、0.1〜5モル
    %使用し、 触媒が反応系に全量溶解した状態で、 ハイドロキノン、ハイドロキノンモノメチルエーテル、
    フェノチアジン、3,5−ジターシャリーブチル−4−
    ヒドロキシトルエンからなる群から選ばれる一種以上の
    重合禁止剤10〜5000ppmの存在下、 炭素数5〜7の鎖状あるいは環式脂肪族炭化水素、又は
    炭素数6〜8の芳香族炭化水素溶媒の存在下に、 反応温度60〜100℃、反応圧力200〜600torr
    で、生成するメチルアルコールもしくはエチルアルコールを
    蒸留塔塔頂より抜き取りながら、エステル交換反応を行
    ない、 テトラヒドロベンジルアルコール転化率98.2〜9
    9.9%、テトラヒドロベンジルアルコールの(メタ)
    アクリル酸テトラヒドロベンジルへの選択率97.4〜
    100%で得る(メタ)アクリル酸テトラヒドロベンジ
    ルの 製造方法。
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FR2824061B1 (fr) * 2001-04-26 2004-03-05 Atofina Procede de fabrication du (meth) acrylate de 2-(dimethylamino)-1-(dimethylaminomethyl) ethyle
WO2005040088A1 (ja) * 2003-10-24 2005-05-06 Mitsubishi Rayon Co., Ltd. (メタ)アクリル酸エステルの製造方法

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