JP3421214B2 - 第3級アルコールの(メタ)アクリル酸エステルの製造方法 - Google Patents

第3級アルコールの(メタ)アクリル酸エステルの製造方法

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  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
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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、塗料、接着剤、分
散剤、繊維処理剤、被覆材等に利用できる第3級アルコ
ールの(メタ)アクリル酸エステルを第3級アルコール
と不飽和カルボン酸エステルとのエステル交換反応によ
り製造する方法に関する。 【0002】 【従来の技術】第3級アルコールの(メタ)アクリル酸
エステルをエステル交換反応により製造する方法として
は、例えばシアン化アルカリ及びシアン酸アルカリを触
媒として用いる方法(特公昭53−6133号公報)、
β−ジケトンと金属とのキレート化合物を触媒として用
いる方法(特開昭53−105417号公報)、脂肪酸
の金属塩を触媒に用いる方法(特公昭57−42073
号公報)、水酸化リチウムを触媒として用いる方法(特
開昭54−61117号公報)、無機弱酸の金属塩を触
媒に用いる方法(特開昭55−127381号公報)、
水酸化ナトリウムおよび水酸化カリウムを触媒に用いる
方法(特開昭56−77242号公報)、アルカリ金属
ハロゲン化物を触媒に用いる方法(特開昭55−127
380号公報)、チタンアルコラートとフェノール化合
物とを同時に使用する方法(特開平1−258642号
公報)、アルカリ金属またはアルカリ土類金属のアルコ
ラートを触媒に用いる方法(特開平6−340584号
公報)、アルカリ金属またはアルカリ土類金属のアルコ
ラート触媒に塩化リチウムなどの溶解性の良い塩を共存
させる方法(特開平7−133252号公報)、有機ス
ズ化合物を触媒として用いる方法(特公昭57−420
60号公報)等が開示されている。また、アルカリ触媒
を用いるt−ブチルエステルの合成法(Synthes
is,1972,49)も報告されている。 【0003】 【発明が解決しようとする課題】上記の従来の技術に記
載されている様々なエステル交換反応は、金属アルコラ
ートを触媒とする方法と有機スズ化合物を触媒とする方
法に大別される。前者は、金属アルコラートをベースに
触媒活性を維持しつつ、副反応を抑えて高収率で第3級
アルコールの(メタ)アクリル酸エステルを取得しよう
とするものである。しかしながら、金属アルコラート触
媒は反応系内の水分により活性が低下することがあるた
め水分管理を必要とし、このような管理を工業的規模で
行うことは製品コストの上昇につながるため好ましくな
い。また、副反応が完全に抑制されておらず、副生成物
を除去するために洗浄などの操作が必要になり精製工程
が複雑になるなどの問題点を有している。一方、後者の
有機スズ化合物を触媒とする方法は、得られる第3級ア
ルコールの(メタ)アクリル酸エステルの純度が低いと
いう問題点を有している。 【0004】本発明はこのような従来技術の問題点に着
目してなされたものである。その目的は同一の製造設備
で多種多様な(メタ)アクリル酸エステルが製造できる
ような一般的なエステル交換反応装置を用い、反応系内
の水分管理を行わない簡便な工程で高純度の第3級アル
コールの(メタ)アクリル酸エステルを高収率で製造す
る方法を提供することにある。 【0005】 【課題を解決するための手段】本発明の要旨とするとこ
ろは、下記一般式(1)で示される第3級アルコールと
一般式(2)で示される不飽和カルボン酸エステルとを 【0006】 【化4】 【0007】 【化5】 エステル交換反応させ、未反応原料を回収してこの反応
の原料に再利用する方法において、触媒として有機スズ
化合物を第3級アルコールの5〜40モル%使用し、第
3級アルコール基準の転化率が50〜90%で反応を止
めることを特徴とする 【0008】 【化6】 一般式(3)で示される第3級アルコールの(メタ)ア
クリル酸エステルの製造方法にある。 【0009】 【発明の実施の形態】本発明において、触媒として用い
る有機スズ化合物の具体例を挙げれば第一スズ化合物で
は、ギ酸第一スズ、酢酸第一スズ、プロピオン酸第一ス
ズ、酪酸第一スズ、吉草酸第一スズ、カプロン酸第一ス
ズ、カプリル酸第一スズ、カプリン酸第一スズ、ラウリ
ル酸第一スズ、安息香酸第一スズ、マレイン酸第一ス
ズ、フマル酸第一スズ、メトキシ第一スズ、エトキシ第
一スズ、プロポキシ第一スズ、ブトキシ第一スズ、ペン
タオキシ第一スズ、ヘキサオキシ第一スズ、フェノキシ
第一スズ、ベンジルオキシ第一スズなどである。 【0010】また、第二スズ化合物としては、ジメチル
酸化第二スズ、ジブチル酸化第二スズ、ジヘキシル酸化
第二スズ、ジオクチル酸化第二スズ、トリブチル水酸化
第二スズ、トリオクチル水酸化第二スズ、ジブチル塩化
第二スズ、ジオクチル塩化第二スズ、トリオクチル塩化
第二スズ、酢酸ジブチルスズ、酢酸ジオクチルスズ、酪
酸ジブチルスズ、酪酸ジオクチルスズ、ラウリン酸ジブ
チルスズ、ラウリン酸ジオクチルスズ、安息香酸ジブチ
ルスズ、安息香酸ジオクチルスズ、サリチル酸ジブチル
スズ、サリチル酸ジオクチルスズ、マレイン酸ジオクチ
ルスズ、メトキシジブチルスズ、メトキシジオクチルス
ズ、エトキシジブチルスズ、プロポキシジオクチルス
ズ、ブトキシジブチルスズ、ブトキシジオクチルスズ、
フェノキシジブチルスズ、ベンジルオキシジオクチルス
ズなどが挙げられる。これらの有機スズ化合物の中で特
にジブチル酸化第二スズ、ジオクチル酸化第二スズの使
用が好ましい。また、有機スズ化合物は、それぞれ単独
で用いても良いし、2種類以上組み合わせても良い。 【0011】本発明の反応に当り有機スズ化合物触媒の
使用量は、第3級アルコールに対して5〜40モル%で
ある。ここで触媒の使用量の単位として用いたモル%と
は、原料の第3級アルコール100モルに対して添加す
る有機スズ化合物触媒のモル数を示している。触媒の使
用量が5モル%未満では反応速度が低下し、所定の転化
率に達するまで時間を要するため生産性が悪化する。一
方、40モル%を超える触媒の使用はコストが上がるだ
けでなく、副生成物の生成量が増加して精製工程が繁雑
になるという問題点を有している。 【0012】本発明においては、前記一般式(1)で示
される第3級アルコールと一般式(2)で示される不飽
和カルボン酸エステルとを有機スズ化合物を触媒として
用いエステル交換反応を行い、第3級アルコール基準の
転化率が50〜90%で反応を停止させる。好ましくは
転化率が50〜70%で反応を止める。 【0013】第3級アルコール基準の転化率が50%未
満で反応を終了させると、未反応原料が多く残り、回収
工程に時間がかかるため経済的でない。また転化率が9
0%を超えると反応速度が低下したり、副生成物が増加
する場合がある。 【0014】本発明において用いる第3級アルコールは
一般式(1)で示すとおりR1 ,R2 およびR3 が炭素
数1〜5の脂肪族基であるが、精製工程の容易さ、反応
性などを考慮すると、前記一般式(1)中のR1 ,R2
およびR3 は炭素数1から2の脂肪族基からなる群から
独立に選ばれたものであることが好ましい。炭素数1か
ら2の脂肪族基としては具体的にメチル基、エチル基、
ビニル基およびエチニル基が挙げられる。このような第
3級アルコールとしては具体的にt−ブチルアルコー
ル、t−アミルアルコール、2−メチル−3−ブテン−
2−オールなどが挙げられる。前記一般式(1)中のR
1 ,R2 およびR3 が全て炭素数5以上の脂肪族基であ
るような第3級アルコールを原料に用いると、触媒と生
成したエステルを分離する工程が複雑になり純度低下や
収率低下などの問題が生じる場合があり好ましくない。 【0015】本発明のエステル交換反応に使用する一般
式(2)で示される不飽和カルボン酸エステルの使用量
は、一般式(1)で示される第3級アルコール1モルに
対して1モル以上が好ましく、特に好ましくは3〜10
モルの範囲である。不飽和カルボン酸エステルの使用量
が1モル未満であると反応速度が遅くなり、生産効率が
悪い。また、10モルを超えると同一容積の反応釜で製
造できる生成量が少なくなるため経済的ではない。 【0016】反応工程ではエステル交換反応で生じる低
級アルコールを留出させながら反応を進行させる。この
ため反応温度は60〜150℃程度が好ましい。60℃
未満では触媒活性が低く、150℃を超えると重合が起
きやすくなるので好ましくない。また、反応は常圧でも
行えるが、若干減圧にして行うと副生する低級アルコー
ルを効率よく系外に留出させることができる。 【0017】また、必要に応じてベンゼン、ヘキサン、
トルエン、キシレン等の不活性な溶媒を使用してもよ
い。さらに、反応中重合が生じないように重合防止剤を
添加することができる。このような重合防止剤として
は、例えばハイドロキノン、ハイドロキノンモノメチル
エーテル、フェノチアジンおよび芳香族アミン類などが
挙げられる。 【0018】第3級アルコール基準の転化率は、正確に
は仕込み第3級アルコールのモル数、留出した第3級ア
ルコールのモル数および反応釜中の未反応第3級アルコ
ールのモル数から求めるが、反応が高選択的に進行し、
副生する低級アルコールのほとんどが留出する場合は、
留出した低級アルコールのモル数を反応した第3級アル
コールのモル数と見なすことにより反応釜内の反応液を
分析することなく転化率を概算することができる。 【0019】転化率50〜90%で反応を停止したら、
まず未反応原料である第3級アルコールおよび不飽和カ
ルボン酸エステルを留出させて回収し、回収した未反応
原料は次回の反応の原料として使用する。次に目的生成
物である一般式(3)で示される第3級アルコールのメ
タクリル酸エステルを蒸留留出液として取得する。この
ため、多くの廃液を生じる目的生成物の洗浄工程は不要
になる。なお、必要に応じて洗浄工程を追加することも
できるが、この場合廃液量は少量で済む。 【0020】さらに、本発明においては反応液から一般
式(3)で示される第3級アルコールの(メタ)アクリ
ル酸エステルを留出した後の釜残物内に残った触媒は次
の反応に利用してもよい。本発明はこのように廃棄する
ものが少ない工程であり、実質高収率、高純度の第3級
アルコールの(メタ)アクリル酸エステルを一般的な反
応装置を利用して効率よく生産することができる。 【0021】 【実施例】以下に実施例および比較例を挙げて本発明を
さらに説明する。分析はガスクロマトグラフィにより行
い、第3級アルコール基準の転化率は、次式により算出
した。 転化率(%)=(A−B−C)/(A−B)×100 ただし、Aは仕込み第3級アルコールのモル数、Bは留
出した第3級アルコールのモル数、Cは未反応第3級ア
ルコールのモル数を示す。 【0022】また、第3級アルコールの(メタ)アクリ
ル酸エステルの純度は次式により算出した。 純度(%)=D/E×100 ただし、Dはガスクロマトグラフィで分析したときの第
3級アルコールの(メタ)アクリル酸エステルのピーク
面積、Eは第3級アルコールの(メタ)アクリル酸エス
テルと不純物を含めた全ピークの合計面積を示す。 【0023】[実施例1〜16]および[比較例1〜
6] 蒸留塔、冷却管、還流装置、空気導入管、温度計および
撹拌装置を備えた反応器に、表に示す量の一般式(1)
で示される第3級アルコール、一般式(2)で示される
不飽和低級カルボン酸エステル、触媒および重合防止剤
(ハイドロキノン)を仕込んだ。次に反応器内に空気を
導入し、撹拌しながら加熱し、還流し始めてから表に示
した反応時間の間還流装置で生成した低級アルコールを
共沸留去させた。反応中の温度は表に示す通りである。 【0024】反応は留出した低級アルコールから転化率
を概算し、所望の転化率で反応を終了させた。反応終了
後、前記の転化率の定義に従い正確な転化率を求めた。
未反応の第3級アルコールおよび不飽和カルボン酸エス
テルは留出させて回収し、その後、目的生成物である第
3級アルコールの(メタ)アクリル酸エステルを蒸留留
出させて、その純度を分析した。結果は表1から2に示
す。表において実は実施例を、比は比較例を示す。 【0025】 【表1】 【0026】 【表2】【0027】 【発明の効果】本発明によれば、有機スズ触媒を特定量
使用し、反応を特定の原料アルコール基準の転化率で止
めることによって、一般的な反応装置で反応系内の水分
管理を行わない簡便な工程により、第3級アルコールの
(メタ)アクリル酸エステルを実質高収率、高純度で製
造することができる。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平9−183751(JP,A) 特開 平7−330827(JP,A) 特開 平7−188108(JP,A) 特開 昭54−41814(JP,A) 特開 昭55−94342(JP,A) 特開 昭53−65816(JP,A) 特公 昭46−485(JP,B1) 特公 昭57−42060(JP,B1) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C07C 67/03 C07C 69/54

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 下記一般式(1)で示される第3級アル
    コールと一般式(2)で示される不飽和カルボン酸エス
    テルとを 【化1】 【化2】エステル交換反応させ、未反応原料を回収してこの反応
    の原料に再利用する方法において、触媒として有機スズ
    化合物を第3級アルコールの5〜40モル%使用し、第
    3級アルコール基準の転化率が50〜90%で反応を止
    めることを特徴とする 【化3】 一般式(3)で示される第3級アルコールの(メタ)ア
    クリル酸エステルの製造方法。
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JP4541751B2 (ja) * 2004-04-27 2010-09-08 三菱レイヨン株式会社 (メタ)アリル(メタ)アクリレートの製造方法
FR2946046B1 (fr) * 2009-05-26 2012-04-20 Arkema France Composition comprenant un oxyde de dialkyl etain et son utilisation comme catalyseur de transesterification pour la synthese d'esters (meth)acryliques.

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