JP4099950B2 - Method for producing cyclohexyl (meth) acrylate - Google Patents

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  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高純度のアクリル酸シクロヘキシル又はメタクリル酸シクロヘキシル(以下、アクリル酸又はメタクリル酸を(メタ)アクリル酸と略記する)の製造方法に関し、更に詳述すれば(メタ)アクリル酸とシクロヘキサノールとを触媒の存在下にエステル化して得られる粗エステル、又は(メタ)アクリル酸エステルとシクロヘキサノールとを触媒の存在下にエステル交換して得られる粗エステルを蒸留法により精製する高純度(メタ)アクリル酸シクロヘキシルの製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
(メタ)アクリル酸シクロヘキシルは、単独で、または他のモノマーと共重合して、レンズやプリズム等の光学材料、成型材料、塗料材料、接着剤材料等の各種用途に利用されている重要なモノマーである。
【0003】
従来、(メタ)アクリル酸シクロヘキシルは、(メタ)アクリル酸と、シクロヘキサノールとを無機酸、有機スルホン酸、強酸性イオン交換樹脂等の触媒を用いてエステル化するエステル化法や、チタンや錫等を含む有機金属化合物を触媒に用いるエステル交換法により、工業的に製造されている。
【0004】
エステル化法による(メタ)アクリル酸シクロヘキシルの製造においては、通常重合防止剤の存在下に酸性触媒を使用して(メタ)アクリル酸とシクロヘキサノールとが反応させられる。反応終了後、反応生成物は水酸化ナトリウム水溶液等のアルカリ水溶液で洗浄され、これにより酸性触媒、(メタ)アクリル酸等が分離され、粗(メタ)アクリル酸シクロヘキシル(以下、粗エステルという)が得られる。
【0005】
上記のようにして得られる粗エステルは、例えば特開昭63−99037号に係る発明においても採用されているとおり、従来一段目の蒸留塔に送られて蒸留され、先ず粗エステル中の低沸点成分が除去される。即ち、一段目の蒸留塔においては塔頂から低沸点成分であるシクロヘキサノール等が留出させられると共に、塔底から低沸点成分が除去された(メタ)アクリル酸シクロヘキシルが取出される。その後、前記低沸点成分が除去された(メタ)アクリル酸シクロヘキシルは二段目の蒸留塔に送られ、ここで蒸留されて高沸点成分が塔底部から取出されると共に、塔頂から(メタ)アクリル酸シクロヘキシルが取出される。この(メタ)アクリル酸シクロヘキシルは、必要により更に蒸留等の手段を用いて精製され、高純度(メタ)アクリル酸シクロヘキシルが得られる。
【0006】
即ち、通常の工業的製造方法においては、粗エステルは一段目の蒸留塔で低沸点成分が分離され、次いで二段目の蒸留塔で高沸点成分が分離され、製品(メタ)アクリル酸シクロヘキシルが製造されている。このような製造順序を経る理由は、逆の順序で蒸留を行うと低沸点成分を2度蒸留することになり、蒸留に余分の熱エネルギーを要することになるからである。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
本発明者らは高純度(メタ)アクリル酸シクロヘキシルを製造する目的で、粗エステルの蒸留法を種々検討しているうちに、一段目の蒸留塔で低沸点成分を分離し、次いで二段目の蒸留塔で高沸点成分を分離する従来の(メタ)アクリル酸シクロヘキシルの製造方法による場合は、得られる最終製品となる(メタ)アクリル酸シクロヘキシル中に(メタ)アクリル酸、シクロヘキサノール、シクロヘキセン等が予想を超える濃度で存在し、しかもこれらの除去には困難を伴うことが分った。
【0008】
本発明者らはこの原因の解明に向けて鋭意検討した結果、これらの不純物は主としてエステル化反応の際に生成した高沸点の原因物質が何らかの作用をおよぼして、一段目と二段目との蒸留による精製工程中に(メタ)アクリル酸シクロヘキシルやその他の副生成物を分解させて生じるものであると推定するに至った。即ち、上記不純物は、加熱される缶液成分から蒸留途中に生成する物質であると推測された。
【0009】
本発明者らは、上記検討及び考察の結果、蒸留による粗エステルの精製工程においては、精製工程の最初にこれら原因物質を予め除去をすることにより、その後の精製工程において副生成物の分解物を生じることなく、従来よりも確実に高純度の(メタ)アクリル酸シクロヘキシルを簡単に製造し得ることに想到し本発明を完成するに至ったもので、その目的とするところは高純度の(メタ)アクリル酸シクロヘキシルの製造方法を提供することにある。
【0010】
【課題を解決する手段】
上記問題を解決する本発明は、以下に記載するものである。
【0011】
〔1〕 (メタ)アクリル酸とシクロヘキサノールとを触媒の存在下にエステル化して得られる粗エステル、又は(メタ)アクリル酸エステルとシクロヘキサノールとを触媒の存在下にエステル交換して得られる粗エステルを精製して(メタ)アクリル酸シクロヘキシルを製造するにあたり、一段目の蒸留により粗エステル中の高沸点不純物を除去し、次いで二段目の蒸留により低沸点不純物を除去することを特徴とする(メタ)アクリル酸シクロヘキシルの製造方法。
【0012】
以下、本発明を詳細に説明する。
【0013】
【発明の実施の形態】
本発明における高純度(メタ)アクリル酸シクロヘキシルの製造原料である粗エステルは、エステル化法により製造したものであっても、エステル交換法によって製造したものであっても良い。
【0014】
エステル化法は、(メタ)アクリル酸とシクロヘキサノールとを触媒の存在下で反応させて(メタ)アクリル酸シクロヘキシルを主成分とする粗エステルを製造するものである。
【0015】
(メタ)アクリル酸とシクロヘキサノールとの配合割合は、(メタ)アクリル酸1モルに対してシクロヘキサノール1.0〜1.5モルが好ましい。
【0016】
エステル化反応に用いる触媒としては、硫酸等の無機酸、有機スルホン酸、強酸性イオン交換樹脂等の酸性触媒が好ましい。有機スルホン酸としては、パラトルエンスルホン酸、メタンスルホン酸、ベンゼンスルホン酸、キシレンスルホン酸等が例示できる。
【0017】
触媒の添加量としては、シクロヘキサノールに対して0.5〜10モル%、好ましくは1〜5モル%である。
【0018】
エステル化反応は、重合防止剤の存在下で行う。重合防止剤としては公知のものが使用でき、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、2,4−ジメチル−6−ターシャリーブチルフェノール等が例示でき、その使用量は(メタ)アクリル酸に対して0.001〜5質量%、好ましくは0.01〜2質量%である。
【0019】
エステル化反応によって生成する水の留出を容易にするために、上記成分以外に脱水剤(有機溶剤)を反応系に共存させることが好ましい。かかる脱水剤としては、ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素、n−ヘキサン、シクロヘキサン、ヘプタン、オクタン等の飽和炭化水素、ジイソプロピルエーテル等のエーテル類が例示できる。
【0020】
エステル化反応を進行させるための反応条件として、温度は通常70〜150℃で、好ましくは80〜130℃であり、また反応系の圧力は常圧でよく、必要により減圧であっても良い。
【0021】
反応時間は通常0.5〜10時間が好ましく、3〜8時間がより好ましい。 反応中は、重合防止の補助手段として反応系に空気を供給することが好ましい。
【0022】
上記エステル化反応で得た反応溶液を、次いで水酸化ナトリウム等のアルカリ水溶液で洗浄する(中和工程)ことにより、触媒及び未反応の(メタ)アクリル酸を除去する。これにより、本発明方法の出発原料である(メタ)アクリル酸シクロヘキシルを主成分として含有する粗エステルを得る。上記粗エステルの製造方法自体は公知のものである。
【0023】
本発明において使用する粗エステルは、上記エステル化反応で製造したものに限られず、公知のエステル交換法やその他任意の方法で製造したものであってっも良い。
【0024】
エステル交換法は、(メタ)アクリル酸エステルとシクロヘキサノールとを触媒の存在下にエステル交換反応をさせ、(メタ)アクリル酸シクロヘキシルを製造するものである。(メタ)アクリル酸エステルとしては、(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)アクリル酸ブチル等が例示できる。(メタ)アクリル酸エステルの使用量はシクロヘキサノール1モルに対して1〜10モル、好ましくは1.2〜5モルである。(メタ)アクリル酸エステルの使用量が多いほど反応速度は大きくなるが、少ないほど容積当りの生産性が向上するので、これらの兼合いで上位範囲が好ましい。
【0025】
エステル交換反応に用いる触媒としては、テトラメトキシチタン、ジブチル錫オキサイド、ジオクチル錫オキサイド等が例示できる。触媒の使用量は、(メタ)アクリル酸エステルとシクロヘキサノールとの合量に対して0.01〜2質量%が好ましく、0.02〜1質量%がより好ましい。
【0026】
エステル交換反応は通常蒸留塔を備えた回分式反応装置を用いて行う。反応温度は留去するアルコールの留出温度により定る。反応は減圧下で行うことが好ましい。重合防止剤、空気又は酸素を共存させて重合を防止することが好ましいことは、エステル化法と同様である。上記エステル交換法による粗エステルの製造方法も公知のものである。
【0027】
本発明においては、上記のような各種製造方法で製造した(メタ)アクリル酸ヘキシルを主成分とする粗エステルを出発原料とし、一段目の蒸留を行うことにより粗エステル中の(メタ)アクリル酸ヘキシルよりも高沸点不純物をまず除去し、次いで二段目の蒸留を行うことにより(メタ)アクリル酸シクロヘキシルよりも低沸点不純物を除去し、必要により更に精留等の後段処理を行うことにより、高純度(メタ)アクリル酸ヘキシルを製造するものである。
【0028】
本発明の出発原料である粗エステル中の(メタ)アクリル酸シクロヘキシルの含有量は通常70〜90質量%である。
【0029】
一段目の蒸留は前述のように(メタ)アクリル酸シクロヘキシルよりも高沸点不純物を除去するもので、高沸点不純物としては(メタ)アクリル酸等のミカエル付加物、シクロヘキサノール硫酸エステル等が挙げられる。
【0030】
一段目の蒸留塔としては、回分式の蒸留塔でも、連続式の蒸留塔でも用いることが出来る。
【0031】
なお、アクリル酸シクロヘキシルの沸点:184℃、メタクリル酸シクロヘキシルの沸点:210℃、シクロヘキサノールの沸点:161℃、シクロヘキセンの沸点:82℃、及びアクリル酸の沸点:141℃である。
【0032】
一段目の蒸留に用いる蒸留塔の理論段数は5段以上、好ましくは5〜10段あればよい。蒸留塔はカスケードミニリング等の充填物を用いた充填塔、及び棚段塔の何れも用いることが出来る。還流比は1程度、好ましくは0.8〜2である。これらの条件で蒸留することにより、高沸点不純物が塔頂から留出することを十分抑制できる。蒸留は、重合を防止するため減圧下で行うことが好ましい。また、空気を蒸留塔内の缶液に供給することにより重合を抑制できる。
【0033】
回分式蒸留塔を用いる場合は、塔頂圧力を15kPaから3kPaに保って(メタ)アクリル酸シクロヘキシルを留出させることが好ましい。この場合塔底温度は110±10℃が好ましい。また、高沸点不純物は塔底から缶液として分離する。
【0034】
連続蒸留の場合は、蒸留塔の運転の安定性を図るため、エステル化反応又はエステル交換反応の際に加えられた脱水剤を予め留去する工程を、一段目の蒸留の前段に設けることが好ましい。この工程は前記アルカリ水溶液で洗浄する中和工程の前段であっても、後段であっても良い。脱水剤を留去した粗エステルを連続蒸留する場合、塔頂圧力は4±1kPa、塔頂温度は80±10℃、塔底温度は100〜120℃が好ましい。蒸留収率は95%程度で、缶液を約5%程度廃棄するのが一般的である。
【0035】
二段目の蒸留は、前述のように(メタ)アクリル酸シクロヘキシルよりも低沸点不純物を留去するもので、低沸点不純物としては(メタ)アクリル酸、シクロヘキサノール、シクロヘキセン、脱水剤として用いた炭化水素やエーテル等がある。
【0036】
二段目の蒸留塔としては、回分式の蒸留塔、又は連続式の蒸留塔を用いることが出来る。蒸留塔としては、理論段数が10〜20段のものが好ましい。蒸留塔はカスケードミニリング等の充填物を用いた充填塔、及び棚段塔の何れも用いることが出来る。還流比は3〜5程度が好ましい。また、空気を蒸留塔内の缶液に供給することにより重合を防止できる
回分式蒸留の場合は、その運転条件は一段目の回分式蒸留塔の運転条件とほぼ同様である。
【0037】
連続蒸留の場合は、塔頂圧力は4±1kPa、塔頂温度は80±10℃、塔底温度は100〜110℃が好ましい。蒸留収率は100%に近い。
【0038】
製品の高純度(メタ)アクリル酸シクロヘキシルは二段目の蒸留塔の塔底から抜出す。このものは、必要により更に精留しても良い。精留塔の理論段数は必要とする製品純度によって決定されるが、通常10〜20段が好ましい。
【0039】
このようにして精製した高純度(メタ)アクリル酸シクロヘキシルは、純度99.8%以上、残留アクリル酸0.01%以下、残留シクロヘキサノール0.1%以下、シクロヘキセン0.05%以下(質量基準)の高純度のものである。
【0040】
以下、実施例により本発明を更に具体的に説明する。
【0041】
【実施例】
実施例1
(粗エステルの製造)
撹拌器付きの1L四つ口フラスコに、アクリル酸288g、シクロヘキサノール420g、脱水剤としてn−ヘキサン80g、反応触媒として硫酸3g、重合防止剤としてフェノチアジン1gを入れ、共沸により水とn−ヘキサンとを留去しながら、90〜120℃に保って6時間反応させた。アクリル酸の反応率は95%であった。
【0042】
反応終了後、得られた反応液に1N−水酸化ナトリウム水溶液を撹拌しながら加え、下部の水層のpHを12に調節し、次いで水層と有機層とを分離することにより、硫酸及び未反応のアクリル酸を反応液から分離し、粗エステル(アクリル酸シクロヘキシル純度80%)を得た。
【0043】
(粗エステルの精製)
上記粗エステル710gを、精留塔を備えたフラスコに入れ、塔頂圧力15kPaから徐々に3kPaまで変化させながら単蒸留で留出させ、これにより高沸点不純物を分離した。
【0044】
次にこの留出液670gを別途精留塔を備えたフラスコに入れ、更にフェノチアジン0.5gを添加した後加熱し、塔頂圧力4kPaでアクリル酸、シクロヘキサノール、シクロヘキセン等の低沸点不純物140gを留去した。その後、塔頂圧力3kPaでアクリル酸シクロヘキシルを留出させ、これにより高純度アクリル酸シクロヘキシル500gを製品として得た(除去した高沸量は30g)。
【0045】
高純度アクリル酸シクロヘキシルの純度は99.9%で、アクリル酸0.001%、シクロヘキサノール0.010%、シクロヘキセン0.005%(質量基準)を不純物として含有していた。
【0046】
比較例1
実施例1で製造した粗エステル710gを実施例1と同じ精留塔を備えたフラスコに入れ、更にフェノチアジン0.5gを添加した後加熱し、塔頂圧力15kPaで脱水剤n−ヘキサン80gを留去した。次いで、塔頂圧力4kPaでアクリル酸、シクロヘキサノール、シクロヘキセン等の低沸点不純物60gを留去した(除去した高沸量は60g)。その後、塔頂圧力3kPaでアクリル酸シクロヘキシル500gを留出させた。アクリル酸シクロヘキシルの純度は99.6%で、アクリル酸0.020%、シクロヘキサノール0.20%、シクロヘキセン0.040%(質量基準)を不純物として含有していた。
【0047】
【発明の効果】
本発明においては、粗エステル中の高沸点不純物を一段目の蒸留塔で除去するようにしたので、高沸点不純物を原因物質として生成すると考えられる、ミカエル付加物の分解生成物、(メタ)アクリル酸シクロヘキシルの分解物、硫酸エステルの分解物等がそれ以後の精製工程で発生することがない。このため、本製造方法においては、高純度の(メタ)アクリル酸シクロヘキシルを簡単に製造することが出来る。
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for producing high-purity cyclohexyl acrylate or cyclohexyl methacrylate (hereinafter, acrylic acid or methacrylic acid is abbreviated as (meth) acrylic acid), and more specifically (meth) acrylic acid and cyclohexanol. A crude ester obtained by esterification in the presence of a catalyst, or a crude ester obtained by subjecting a (meth) acrylic acid ester and cyclohexanol to transesterification in the presence of a catalyst to a high purity (meta ) It relates to a method for producing cyclohexyl acrylate.
[0002]
[Prior art]
Cyclohexyl (meth) acrylate is an important monomer that is used in various applications such as optical materials such as lenses and prisms, molding materials, paint materials, and adhesive materials, either alone or copolymerized with other monomers. It is.
[0003]
Conventionally, cyclohexyl (meth) acrylate is an esterification method in which (meth) acrylic acid and cyclohexanol are esterified using a catalyst such as an inorganic acid, an organic sulfonic acid, or a strongly acidic ion exchange resin, or titanium or tin. It is industrially produced by a transesterification method using an organometallic compound containing, for example, a catalyst.
[0004]
In the production of cyclohexyl (meth) acrylate by the esterification method, (meth) acrylic acid and cyclohexanol are usually reacted using an acidic catalyst in the presence of a polymerization inhibitor. After completion of the reaction, the reaction product is washed with an alkaline aqueous solution such as an aqueous sodium hydroxide solution, whereby an acidic catalyst, (meth) acrylic acid and the like are separated, and crude (meth) acrylic acid cyclohexyl (hereinafter referred to as crude ester) is produced. can get.
[0005]
The crude ester obtained as described above is, for example, sent to the first stage distillation column and distilled, as employed in the invention according to JP-A-63-99037. First, the low boiling point in the crude ester is reduced. Ingredients are removed. That is, in the first distillation column, cyclohexanol or the like, which is a low boiling point component, is distilled from the top of the column, and cyclohexyl (meth) acrylate from which the low boiling point component has been removed is removed from the bottom of the column. Thereafter, the cyclohexyl (meth) acrylate from which the low-boiling components have been removed is sent to the second-stage distillation column, where it is distilled to take out the high-boiling components from the bottom of the column, and from the top of the (meth) Cyclohexyl acrylate is removed. The cyclohexyl (meth) acrylate is further purified by means such as distillation as necessary to obtain high-purity cyclohexyl (meth) acrylate.
[0006]
That is, in a normal industrial production method, the low-boiling components of the crude ester are separated in the first distillation column, then the high-boiling components are separated in the second distillation column, and the product (meth) acrylate cyclohexyl is obtained. It is manufactured. The reason for going through such a production order is that if distillation is performed in the reverse order, the low boiling point components are distilled twice, and extra thermal energy is required for the distillation.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
The inventors of the present invention have studied various distillation methods for crude esters for the purpose of producing high-purity cyclohexyl (meth) acrylate, and then separated low-boiling components in the first-stage distillation column, and then in the second-stage distillation column. In the case of using the conventional method for producing cyclohexyl (meth) acrylate that separates high-boiling components in the distillation column of (meth) acrylic acid, cyclohexanol, cyclohexene, etc. in the resulting cyclohexyl (meth) acrylate Has been found to be present in concentrations exceeding expectations, and their removal is associated with difficulties.
[0008]
As a result of intensive studies aimed at elucidating this cause, the present inventors have found that these impurities are mainly caused by the high boiling point causative substance produced during the esterification reaction and have some action, and the first and second stages. It came to be estimated that it was produced by decomposing cyclohexyl (meth) acrylate and other by-products during the purification process by distillation. That is, it was speculated that the impurities were substances generated during distillation from the heated can liquid component.
[0009]
As a result of the above examinations and considerations, the present inventors have found that in the purification step of the crude ester by distillation, by removing these causative substances in advance at the beginning of the purification step, a decomposition product of by-products in the subsequent purification step. The present invention has been completed by conceiving that cyclohexyl (meth) acrylate with higher purity can be easily produced without fail, and the object of the present invention is high purity ( The object is to provide a process for producing cyclohexyl methacrylate.
[0010]
[Means for solving the problems]
The present invention that solves the above problems is described below.
[0011]
[1] A crude ester obtained by esterifying (meth) acrylic acid and cyclohexanol in the presence of a catalyst, or a crude ester obtained by transesterifying (meth) acrylic acid ester and cyclohexanol in the presence of a catalyst. When producing cyclohexyl (meth) acrylate by purifying an ester, it is characterized by removing high boiling impurities in the crude ester by the first stage distillation and then removing low boiling impurities by the second stage distillation. A method for producing cyclohexyl (meth) acrylate.
[0012]
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The crude ester which is a raw material for producing high-purity cyclohexyl (meth) acrylate in the present invention may be produced by an esterification method or may be produced by a transesterification method.
[0014]
In the esterification method, (meth) acrylic acid and cyclohexanol are reacted in the presence of a catalyst to produce a crude ester mainly composed of cyclohexyl (meth) acrylate.
[0015]
The mixing ratio of (meth) acrylic acid and cyclohexanol is preferably 1.0 to 1.5 mol of cyclohexanol with respect to 1 mol of (meth) acrylic acid.
[0016]
As the catalyst used for the esterification reaction, an acidic catalyst such as an inorganic acid such as sulfuric acid, an organic sulfonic acid, or a strongly acidic ion exchange resin is preferable. Examples of the organic sulfonic acid include p-toluenesulfonic acid, methanesulfonic acid, benzenesulfonic acid, xylenesulfonic acid and the like.
[0017]
The addition amount of the catalyst is 0.5 to 10 mol%, preferably 1 to 5 mol%, based on cyclohexanol.
[0018]
The esterification reaction is performed in the presence of a polymerization inhibitor. As the polymerization inhibitor, known ones can be used, and hydroquinone, hydroquinone monomethyl ether, phenothiazine, 2,4-dimethyl-6-tertiary butylphenol, etc. can be exemplified, and the amount used is 0. (meth) acrylic acid. It is 001-5 mass%, Preferably it is 0.01-2 mass%.
[0019]
In order to facilitate the distillation of water produced by the esterification reaction, it is preferable that a dehydrating agent (organic solvent) be present in the reaction system in addition to the above components. Examples of such dehydrating agents include aromatic hydrocarbons such as benzene, toluene and xylene, saturated hydrocarbons such as n-hexane, cyclohexane, heptane and octane, and ethers such as diisopropyl ether.
[0020]
As reaction conditions for advancing the esterification reaction, the temperature is usually from 70 to 150 ° C., preferably from 80 to 130 ° C. The pressure in the reaction system may be ordinary pressure, and may be reduced as necessary.
[0021]
The reaction time is usually preferably from 0.5 to 10 hours, more preferably from 3 to 8 hours. During the reaction, it is preferable to supply air to the reaction system as an auxiliary means for preventing polymerization.
[0022]
The reaction solution obtained by the esterification reaction is then washed with an aqueous alkali solution such as sodium hydroxide (neutralization step) to remove the catalyst and unreacted (meth) acrylic acid. As a result, a crude ester containing cyclohexyl (meth) acrylate, which is a starting material of the method of the present invention, as a main component is obtained. The method for producing the crude ester is known per se.
[0023]
The crude ester used in the present invention is not limited to the one produced by the esterification reaction, and may be one produced by a known transesterification method or any other method.
[0024]
In the transesterification method, (meth) acrylic acid ester and cyclohexanol are transesterified in the presence of a catalyst to produce cyclohexyl (meth) acrylic acid. Examples of the (meth) acrylic acid ester include methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, propyl (meth) acrylate, and butyl (meth) acrylate. The amount of (meth) acrylic acid ester used is 1 to 10 mol, preferably 1.2 to 5 mol, per 1 mol of cyclohexanol. The higher the amount of (meth) acrylic acid ester used, the higher the reaction rate. However, the lower the amount, the higher the productivity per volume.
[0025]
Examples of the catalyst used for the transesterification include tetramethoxy titanium, dibutyl tin oxide, dioctyl tin oxide, and the like. 0.01-2 mass% is preferable with respect to the total amount of (meth) acrylic acid ester and cyclohexanol, and, as for the usage-amount of a catalyst, 0.02-1 mass% is more preferable.
[0026]
The transesterification reaction is usually carried out using a batch reactor equipped with a distillation column. The reaction temperature is determined by the distillation temperature of the distilled alcohol. The reaction is preferably performed under reduced pressure. As in the esterification method, it is preferable to prevent polymerization by coexisting a polymerization inhibitor, air or oxygen. The manufacturing method of the crude ester by the said transesterification method is also well-known.
[0027]
In the present invention, starting from a crude ester mainly composed of hexyl (meth) acrylate produced by the various production methods as described above, (meth) acrylic acid in the crude ester is obtained by performing the first stage distillation. By removing high-boiling impurities from hexyl first, and then performing second-stage distillation to remove low-boiling impurities from cyclohexyl (meth) acrylate, and if necessary, further post-treatment such as rectification, High purity (meth) acrylic acid hexyl is produced.
[0028]
The content of cyclohexyl (meth) acrylate in the crude ester which is the starting material of the present invention is usually 70 to 90% by mass.
[0029]
As described above, the first-stage distillation removes higher boiling impurities than cyclohexyl (meth) acrylate, and examples of the high boiling impurities include Michael adducts such as (meth) acrylic acid, cyclohexanol sulfate, and the like. .
[0030]
As the first stage distillation column, a batch type distillation column or a continuous type distillation column can be used.
[0031]
The boiling point of cyclohexyl acrylate: 184 ° C., the boiling point of cyclohexyl methacrylate: 210 ° C., the boiling point of cyclohexanol: 161 ° C., the boiling point of cyclohexene: 82 ° C., and the boiling point of acrylic acid: 141 ° C.
[0032]
The number of theoretical columns of the distillation column used for the first distillation is 5 or more, preferably 5 to 10 is sufficient. As the distillation column, any of a packed column using a packing such as a cascade mini-ring and a plate column can be used. The reflux ratio is about 1, preferably 0.8-2. By distilling under these conditions, it is possible to sufficiently suppress the high boiling point impurities from distilling from the top of the column. Distillation is preferably performed under reduced pressure to prevent polymerization. Moreover, superposition | polymerization can be suppressed by supplying air to the can liquid in a distillation tower.
[0033]
When a batch distillation column is used, it is preferable to distill cyclohexyl (meth) acrylate while maintaining the top pressure at 15 kPa to 3 kPa. In this case, the tower bottom temperature is preferably 110 ± 10 ° C. Moreover, high boiling point impurities are separated from the bottom of the column as a can.
[0034]
In the case of continuous distillation, in order to stabilize the operation of the distillation column, a step of previously distilling off the dehydrating agent added during the esterification reaction or transesterification reaction may be provided before the first stage distillation. preferable. This step may be before or after the neutralization step of washing with the alkaline aqueous solution. When the crude ester from which the dehydrating agent has been distilled off is continuously distilled, the column top pressure is preferably 4 ± 1 kPa, the column top temperature is 80 ± 10 ° C., and the column bottom temperature is preferably 100 to 120 ° C. The distillation yield is about 95%, and the can liquid is generally discarded about 5%.
[0035]
As described above, the second-stage distillation is to distill off lower boiling impurities than cyclohexyl (meth) acrylate. As low boiling impurities, (meth) acrylic acid, cyclohexanol, cyclohexene, and dehydrating agent were used. There are hydrocarbons and ethers.
[0036]
As the second stage distillation column, a batch type distillation column or a continuous type distillation column can be used. As the distillation column, those having a theoretical plate number of 10 to 20 are preferable. As the distillation column, any of a packed column using a packing such as a cascade mini-ring and a plate column can be used. The reflux ratio is preferably about 3 to 5. In the case of batch distillation in which polymerization can be prevented by supplying air to the can in the distillation column, the operating conditions are substantially the same as the operating conditions of the first-stage batch distillation tower.
[0037]
In the case of continuous distillation, the column top pressure is preferably 4 ± 1 kPa, the column top temperature is 80 ± 10 ° C., and the column bottom temperature is preferably 100 to 110 ° C. The distillation yield is close to 100%.
[0038]
The product, high-purity cyclohexyl (meth) acrylate, is withdrawn from the bottom of the second distillation column. This may be further rectified if necessary. The theoretical plate number of the rectification column is determined by the required product purity, but usually 10 to 20 plates are preferable.
[0039]
The purified high-purity cyclohexyl (meth) acrylate has a purity of 99.8% or more, residual acrylic acid 0.01% or less, residual cyclohexanol 0.1% or less, cyclohexene 0.05% or less (mass basis). ) Of high purity.
[0040]
Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples.
[0041]
【Example】
Example 1
(Production of crude ester)
In a 1 L four-necked flask equipped with a stirrer, 288 g of acrylic acid, 420 g of cyclohexanol, 80 g of n-hexane as a dehydrating agent, 3 g of sulfuric acid as a reaction catalyst, and 1 g of phenothiazine as a polymerization inhibitor are added azeotropically with water and n-hexane. Was allowed to react at a temperature of 90 to 120 ° C. for 6 hours. The reaction rate of acrylic acid was 95%.
[0042]
After completion of the reaction, 1N-sodium hydroxide aqueous solution was added to the obtained reaction solution with stirring, the pH of the lower aqueous layer was adjusted to 12, and then the aqueous layer and the organic layer were separated, whereby sulfuric acid and unreacted water were separated. The reaction acrylic acid was separated from the reaction solution to obtain a crude ester (cyclohexyl acrylate purity 80%).
[0043]
(Purification of crude ester)
710 g of the crude ester was placed in a flask equipped with a rectifying column, and distilled by simple distillation while gradually changing the top pressure from 15 kPa to 3 kPa, thereby separating high-boiling impurities.
[0044]
Next, 670 g of this distillate is put into a flask equipped with a rectifying column, 0.5 g of phenothiazine is added and heated, and 140 g of low-boiling impurities such as acrylic acid, cyclohexanol and cyclohexene are added at a column top pressure of 4 kPa. Distilled off. Thereafter, cyclohexyl acrylate was distilled at a tower top pressure of 3 kPa, thereby obtaining 500 g of high-purity cyclohexyl acrylate as a product (high boiling amount removed was 30 g).
[0045]
The purity of the high purity cyclohexyl acrylate was 99.9% and contained 0.001% acrylic acid, 0.010% cyclohexanol, and 0.005% (mass basis) cyclohexene as impurities.
[0046]
Comparative Example 1
710 g of the crude ester produced in Example 1 was placed in a flask equipped with the same rectification tower as in Example 1, 0.5 g of phenothiazine was added and heated, and 80 g of dehydrating agent n-hexane was distilled at a tower top pressure of 15 kPa. Left. Subsequently, 60 g of low boiling point impurities such as acrylic acid, cyclohexanol, cyclohexene and the like were distilled off at a tower top pressure of 4 kPa (the removed high boiling point was 60 g). Thereafter, 500 g of cyclohexyl acrylate was distilled at a tower top pressure of 3 kPa. The purity of cyclohexyl acrylate was 99.6% and contained 0.020% acrylic acid, 0.20% cyclohexanol and 0.040% cyclohexene (mass basis) as impurities.
[0047]
【The invention's effect】
In the present invention, since the high boiling impurities in the crude ester are removed by the first-stage distillation column, the decomposition product of the Michael adduct, (meth) acrylic, which is considered to be produced with the high boiling impurities as a causative substance. A decomposition product of acid cyclohexyl, a decomposition product of sulfate ester, and the like are not generated in the subsequent purification process. For this reason, in this manufacturing method, highly purified cyclohexyl (meth) acrylate can be manufactured easily.

Claims (3)

(メタ)アクリル酸とシクロヘキサノールとを触媒の存在下にエステル化して得られる反応溶液、又は(メタ)アクリル酸エステルとシクロヘキサノールとを触媒の存在下にエステル交換して得られる反応溶液を精製して(メタ)アクリル酸シクロヘキシルを製造するにあたり、反応溶液をアルカリ水溶液で洗浄して粗エステルを得た後、回分式蒸留塔においては塔頂圧力15kPaから3kPa、塔底温度110±10℃の条件で、連続式蒸留塔においては塔頂圧力4±1kPa、塔底温度100〜120℃の条件で一段目の蒸留を行うことにより粗エステル中の高沸点不純物を除去し、次いで二段目の蒸留により低沸点不純物を除去することを特徴とする(メタ)アクリル酸シクロヘキシルの製造方法。(Meth) reaction solution obtained by esterification of acrylic acid with cyclohexanol in the presence of a catalyst, or (meth) purifying the reaction solution obtained by the acrylic acid ester and cyclohexanol transesterified in the presence of a catalyst In producing cyclohexyl (meth) acrylate, the reaction solution was washed with an alkaline aqueous solution to obtain a crude ester. Then, in a batch distillation column, the column top pressure was 15 kPa to 3 kPa, and the column bottom temperature was 110 ± 10 ° C. In the continuous distillation column, the high-boiling impurities in the crude ester are removed by performing the first-stage distillation at a column top pressure of 4 ± 1 kPa and a column bottom temperature of 100 to 120 ° C. A method for producing cyclohexyl (meth) acrylate, wherein low boiling point impurities are removed by distillation. 一段目の蒸留を、理論段数が5〜10段の蒸留塔を用い、還流比0.8〜2で行う請求項1に記載の(メタ)アクリル酸シクロヘキシルの製造方法。The method for producing cyclohexyl (meth) acrylate according to claim 1, wherein the first stage distillation is performed at a reflux ratio of 0.8 to 2 using a distillation column having 5 to 10 theoretical plates. 二段目の蒸留を、回分式蒸留塔においては塔頂圧力15kPaから3kPa、塔底温度110±10℃の条件で、連続式蒸留塔においては塔頂圧力4±1kPa、塔底温度100110℃の条件で行う請求項1に記載の(メタ)アクリル酸シクロヘキシルの製造方法。The second-stage distillation is carried out under conditions of a tower top pressure of 15 kPa to 3 kPa and a tower bottom temperature of 110 ± 10 ° C. in a batch distillation tower, and a tower top pressure of 4 ± 1 kPa and a tower bottom temperature of 100 to 110 in a continuous distillation tower. The method for producing cyclohexyl (meth) acrylate according to claim 1, which is carried out at a temperature of ° C.
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