JP3586872B2 - (メタ)アクリレート誘導体の製造方法 - Google Patents

(メタ)アクリレート誘導体の製造方法 Download PDF

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Description

【0001】
【産業上の利用分野】
本発明は(メタ)アクリレート誘導体の製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
リン脂質は生体膜を構成する成分等として知られている。このリン脂質の一種であるホスファチジルコリンは、極性部にホスホリルコリン基をもった長鎖アルキルカルボン酸グリセリンエステルである。近年、このリン脂質の極性部を真似たリン脂質類似化合物の合成が試みられている。ホリホリルコリン誘導体については、重合性を付与するために、(メタ)アクリロイル基を導入した(メタ)アクリレート誘導体である2−((メタ)アクリロイルオキシ)アルキル−2−(トリメチルアンモニウム)エチルホスフェート〔以下、(M)APCと記す場合がある〕もその一つであり、その中間体である2−(2−オキソ−1,3,2−ジオキサホスホリル)アルキル(メタ)アクリレート〔以下、OP(M)Aと記す場合がある〕の製造を含め、種々の製造方法が試みられている。
【0003】
これらの製造方法として、三塩化リンにエチレングリコールを環状に付加させ、酸素によって酸化した後、三級アミンの存在下、2−ヒドロキシエチルメタクリレート等と反応させることにより、OP(M)Aを製造し、これをトリメチルアミン等の三級アミンと反応させることにより、(M)APCを製造する方法が知られている(特開昭58−154591、特開昭63−222183、WO−92/07885)。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、この従来法では、OP(M)Aを生成する過程で、脱塩化水素剤としてトリエチルアミン等の三級アミンを用いているため、トリエチルアミン塩酸塩等のアミン塩酸塩の析出が避けられず、これを除去する操作が不可欠となる。ところがこのOP(M)Aは水分に対して極めて不安定であり、またOP(M)Aとトリメチルアミンとの反応物である(M)APCは潮解性が極めて高いため、OP(M)Aの段階でアミン塩酸塩の濾過などの水分が混入する操作を行うことは、特に実用化スケールにおいて収率、純度が低下するという問題点があった。
本発明の目的は、上記問題点を解決するため、脱塩化水素剤として三級アミンを用いずに、中間体としてのOP(M)Aを製造でき、これによって三級アミン塩酸塩の除去のための濾過操作等を省略することができ、かつワンポット反応で最終生成物としての(M)APCを製造することができ、最終生成物の収率、純度を著しく低下させる水分の混入を防ぐことができる(メタ)アクリレート誘導体の製造方法を提案することである。
【0005】
【課題を解決するための手段】
本発明は次の(メタ)アクリレート誘導体の製造方法である。
(1)下記一般式〔1〕
【化7】
Figure 0003586872
〔式中、R1は水素原子またはメチル基、Aは直鎖または分岐アルキレン基、mおよびnはそれぞれ1または0を示し、m=0の場合はn=0である。〕
で表される化合物と、
2−クロロ−2−オキソ−1,3,2−ジオキサホスホランとを、
反応系に不活性ガスを導入して、生成する塩化水素を系外に排出しながら反応させて、
下記一般式〔2〕
【化8】
Figure 0003586872
〔式中、R1、A、m、nは一般式〔1〕と同じものを示す。〕
で表される(メタ)アクリレート誘導体を製造し、
さらに下記一般式〔3〕
【化9】
Figure 0003586872
〔式中、R 2 、R 3 、R 4 はそれぞれ水素原子または炭素数1〜4のアルキル基を示し、これらのアルキル基はそれぞれ同一でも異なっていてもよく、また相互に連結して環を形成していてもよい。〕
で表されるアミンを反応させ、
下記一般式〔4〕
【化10】
Figure 0003586872
〔式中、R 1 〜R 4 、A、m、nは一般式〔1〕〜〔3〕と同じものを示す。〕
で表される(メタ)アクリレート誘導体を製造する方法であって、
反応溶媒として一般式〔1〕の化合物、2−クロロ−2−オキソ−1,3,2−ジオキサホスホラン、一般式〔2〕の化合物、および一般式〔3〕のアミンを可溶で、かつ一般式〔4〕の(メタ)アクリレート誘導体に対して難溶の溶媒を用いることを特徴とする(メタ)アクリレート誘導体の製造方法。
(2)反応溶媒が、テトラヒドロフランまたはジエチルエーテルである上記(1)記載の(メタ)アクリレート誘導体の製造方法。
【0006】
本発明において、「(メタ)アクリレート」は「アクリレートおよび/またはメタクリレート」を意味し、「(メタ)アクリロイル」は「アクリロイルおよび/またはメタクリロイル」を意味し、「(メタ)アクリル」は「アクリルおよび/またはメタクリル」を意味する。
【0007】
前記一般式〔1〕で表される化合物としては、例えばアクリル酸、メタクリル酸、2−ヒドロキシエチルアクリレート、2−ヒドロキシエチルメタクリレート、2−ヒドロキシエチルビニルケトン、2−ヒドロキシエチル=イソプロピレニルケトン、3−ヒドロキシプロピルアクリレート、3−ヒドロキシ−2−メチルプロピルメタクリレート、4−ヒドロキシブチルビニルケトン、3−ヒドロキシ−2,2−ジメチルプロピル=イソプロピレニルケトン等があげられるが、これらに限定されるものではない。
【0008】
これらの一般式〔1〕の化合物と反応させる2−クロロ−2−オキソ−1,3,2−ジオキサホスホラン(以下、COPと記す場合がある)は下記式〔5〕で表される化合物であり、Chemistry and Industry, Oct. 20, (1962), P1828記載のR. S. Edmundsonの方法により製造することができる。
【化11】
Figure 0003586872
【0009】
本発明においては、前記一般式〔1〕の化合物と、式〔5〕のCOPとを反応させることにより、一般式〔2〕で示される(メタ)アクリレート誘導体である中間体としてのOP(M)Aを製造する際、反応系に不活性ガスを導入して、生成する塩化水素ガスを系外に排出しながら反応を行う。上記の反応は次の反応式〔6〕で表される。
【0010】
【化12】
Figure 0003586872
〔式中、R〜R、A、m、nは前記と同じものを示す。〕
【0011】
反応の際使用される溶媒としては、前記両反応成分を溶解する溶媒を用いる
反応は一般式〔1〕の化合物の溶媒溶液を−50〜+20℃、好ましくは−20〜0℃に冷却した状態で、攪拌しながら式〔5〕のCOPを滴下し、滴下後は常温で攪拌を続けて反応させる方法が好ましい。
【0012】
塩化水素ガスの除去は、反応物に他の不要な反応を引き起こすことのない不活性ガスを、脱水処理を十分に施して反応系に通気することによって行う。このような不活性ガスとしては、例えば窒素、アルゴンガスなどがあげられる。不活性ガスの吹込量は生成する塩化水素の排出に必要かつ十分な量であり、一般的には原料の一般式〔1〕の化合物1モルあたり0.5〜10 liter/min、好ましくは1〜5 liter/minとするのが適当である。
【0013】
使用する溶媒によっては、不活性ガスと共に系外に散出するが、新たな溶媒を補充し、または散出溶媒を一旦トラップして回収補充することによって、溶媒量を一定に保持するのが望ましい。
反応の進行は系外に散出するガス中の塩化水素ガスの有無によって知ることができ、塩化水素ガスの流出が無くなるか、あるいは流出量が一定値以下になったときに反応を停止させるのが望ましい。
【0014】
以上の反応により中間体としての前記一般式〔2〕で表わされる(メタ)アクリレート誘導体であるOP(M)Aが生成する。
反応終了後、溶媒および溶媒中に溶け込んだ塩化水素を除くために、溶媒を留去することが望ましいが、反応がほぼ定量的に進行し、かつ塩化水素も反応系中にほとんど残存しないときには、そのまま次の反応に進んでも特に問題はない。
【0015】
前記一般式〔4〕で表される最終生成物としての(メタ)アクリレート誘導体である(M)APCは、上記の反応により得られた一般式〔2〕で表されるOP(M)Aと前記一般式〔3〕で表されるアミンとを反応させることにより製造される。この反応は次の反応式〔7〕により表される。
【0016】
【化13】
Figure 0003586872
〔式中、R〜R、A、m、nは前記と同じものを示す。〕
【0017】
一般式〔3〕で表されるアミンとしては、アンモニアまたは一級ないし三級アミンのいずれでもよい。一級ないし三級アミンとしてはトリメチルアミン、トリエチルアミンなどがあげられる。OP(M)A中に塩化水素が残留しているとアミン塩酸塩となって析出するので、前段の反応における塩化水素はほぼ完全に除去しておくことが望ましい。
【0018】
上記の反応に用いる溶媒としては、両反応成分を溶解する溶媒を用いる
反応は両成分を混合し、常温〜60℃程度の温度で、攪拌または振とうさせ数時間ないし数十時間反応させる。ここで、生成化合物である一般式〔4〕の(M)APCが不溶の溶媒を用いると、生成する(M)APCは反応の進行とともに析出して結晶化する。
【0019】
以上の一般式〔2〕で表される中間体としてのOP(M)Aの製造工程、および一般式〔4〕で表される最終生成物としての(M)APCの製造工程の二工程は別々に行ってもよく、連続して行ってもよい。これらの場合、反応溶媒として一般式〔1〕の化合物、式〔5〕のCOP、一般式〔2〕のOP(M)A、および一般式〔3〕のアミンを可溶で、かつ一般式〔4〕の(M)APCに対して難溶の溶媒、例えばテトラヒドロフラン、ジエチルエーテルなどを統一して用いることにより、一連の反応をワンポットで行うことが可能である。
【0020】
【発明の効果】
本発明の(メタ)アクリレート誘導体の製造方法によれば、生成する塩化水素を不活性ガスの導入により系外に排出するようにしたため、従来の三級アミンを用いることなく塩化水素を除去することができ、これにより三級アミン塩酸塩除去のための濾過操作等を省略できるとともに、得られる中間体への水分の混入を少なくすることができる。本発明では、このようにして得られた中間体をアミンと反応させるため、水分含量の少ない状態で反応を行って、高純度の最終生成物を高収率で製造できるとともに、三級アミン塩酸塩除去の操作が不要となり、反応溶媒として一般式〔1〕の化合物、2−クロロ−2−オキソ−1,3,2−ジオキサホスホラン、一般式〔2〕の化合物、および一般式〔3〕のアミンを可溶で、かつ一般式〔4〕の(メタ)アクリレート誘導体に対して難溶の溶媒を用いるので、全体の反応を連続してワンポット反応で効率よく行うことができる。
【0021】
【実施例】
以下、本発明の実施例について説明する。
実施例1
窒素ガス吹き込み口、滴下ロートおよびマグネチックスターラを備えた300mlの三つ口フラスコに2−ヒドロキシエチルメタクリレート(HEMA)19.5g(0.15モル)と脱水テトラヒドロフラン(THF)100mlを仕込み、このフラスコをドライアイス/メタノールで−5℃に冷却し、窒素ガスをHEMA 1モルあたり2 liter/minで吹き込みながら、2−クロロ−2−オキソ−1,3,2−ジオキサホスホラン(COP)20.8g(0.15モル)を60分間かけて滴下した。その後塩化水素ガスが反応系から出なくなるまで室温で反応させた。反応後エバポレーターで溶媒その他の揮発性物質を留去し、中間体としての2−(2−オキソ−1,3,2−ジオキサホスホリル)エチルメタクリレート〔OPEMA〕を含む無色粘調物35.0gを得た。
【0022】
得られた無色粘調物を再び脱水THF50mlに溶解して密栓付の耐圧容器に移した。これに脱水THF50mlに溶解したトリメチルアミン16.9g(0.30モル)を素速く加えて密栓し、40℃で24時間振とうした。生成した結晶をドライボックス中で濾過し、脱水THFで洗浄した後乾燥して、最終生成物としての(2−メタクリロイルオキシ)エチル−2−(トリメチルアンモニウム)エチルホスフェート〔MPC〕の白色結晶29.8g(収率67.3%)を得た。
【0023】
実施例2
窒素ガス吹き込み口、滴下ロートおよびマグネチックスターラを備えた300mlの三つ口フラスコに2−ヒドロキシエチルアクリレート(HEA)17.4g(0.15モル)と脱水テトラヒドロフラン(THF)100mlを仕込み、このフラスコをドライアイス/メタノールで−5℃に冷却し、窒素ガスをHEA1モルあたり2 liter/minで吹き込みながら、2−クロロ−2−オキソ−1,3,2−ジオキサホスホラン(COP)20.8g(0.15モル)を60分間かけて滴下した。その後塩化水素ガスが反応系から出なくなるまで室温で反応させた。反応後エバポレーターで溶媒その他の揮発性物質を留去し、中間体としての2−(2−オキソ−1,3,2−ジオキサホスホリル)エチルアクリレート〔OPEA〕を含む無色粘調物32.9gを得た。
【0024】
得られた無色粘調物を再び脱水THF50mlに溶解し、密栓付の耐圧容器に移した。これに脱水THF50mlに溶解したトリメチルアミン16.9g(0.30モル)を素速く加えて密栓し、5℃で24時間振とうした。生成した結晶をドライボックス中で濾過し、脱水THFで洗浄した後乾燥して、最終生成物としての2−アリロイルオキシ)エチル−2−(トリメチルアンモニウムエチルホスフェート〔APC〕の白色結晶25.5g(収率60.4%)を得た。

Claims (2)

  1. 下記一般式〔1〕
    Figure 0003586872
    〔式中、R1は水素原子またはメチル基、Aは直鎖または分岐アルキレン基、mおよびnはそれぞれ1または0を示し、m=0の場合はn=0である。〕
    で表される化合物と、
    2−クロロ−2−オキソ−1,3,2−ジオキサホスホランとを、
    反応系に不活性ガスを導入して、生成する塩化水素を系外に排出しながら反応させて、
    下記一般式〔2〕
    Figure 0003586872
    〔式中、R1、A、m、nは一般式〔1〕と同じものを示す。〕
    で表される(メタ)アクリレート誘導体を製造し
    さらに下記一般式〔3〕
    Figure 0003586872
    〔式中、R 2 、R 3 、R 4 はそれぞれ水素原子または炭素数1〜4のアルキル基を示し、これらのアルキル基はそれぞれ同一でも異なっていてもよく、また相互に連結して環を形成していてもよい。〕
    で表されるアミンを反応させ、
    下記一般式〔4〕
    Figure 0003586872
    〔式中、R 1 〜R 4 、A、m、nは一般式〔1〕〜〔3〕と同じものを示す。〕
    で表される(メタ)アクリレート誘導体を製造する方法であって、
    反応溶媒として一般式〔1〕の化合物、2−クロロ−2−オキソ−1,3,2−ジオキサホスホラン、一般式〔2〕の化合物、および一般式〔3〕のアミンを可溶で、かつ一般式〔4〕の(メタ)アクリレート誘導体に対して難溶の溶媒を用いることを特徴とする(メタ)アクリレート誘導体の製造方法。
  2. 反応溶媒が、テトラヒドロフランまたはジエチルエーテルである請求項1記載の(メタ)アクリレート誘導体の製造方法。
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