JP4963545B2 - (メタ)アクリロイロオキシテトラヒドロフラン類およびその製造方法 - Google Patents
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例えば、放射線硬化性樹脂組成物として、ヒドロキシエチルメタクリレートなどのヒドロキシ(メタ)アクリレートとポリオール、ジイソシアネートの混合物より調製される多官能ウレタン(メタ)アクリレート(樹脂に粘性を与える成分)と、テトラヒドロフルフリル(メタ)アクリレートなどの複素環化合物を有する成分を混ぜた組成物が好ましいことが開示されている(特許文献2)。これは、複素環化合物を添加しないと、硬化被膜層の硬度が十分に高まらず目的の性能が達成されないためである。従って、もしヒドロキシ基を有する複素環化合物(メタ)アクリレートがあれば、複素環構造を有するウレタンアクリレートを製造できるためその利用価値は高いと考えられる。
さらに、近年の半導体用ArFフォトレジスト分野においては、(メタ)アクリレート
系樹脂がレジスト材料の主流として使用されているが、このArF用フォトレジスト樹脂を製造するにあたっては、耐エッチング性能を高めるためにアダマンタン骨格などの環状炭化水素構造の導入が必要とされている(非特許文献1)。しかしながらその一方で炭化水素基を多く導入することは、樹脂の現像液への溶解性の低下をもたらすため、水系の現像液への溶解性を高める樹脂の修飾が必要とされている。現状この目的で、ヒドロキシアダマンチルメタクリレートなどの極性基を有するモノマーが添加された樹脂が使用されているが、これらモノマーの水に対する親和性が十分ではないため添加量を多くしなければならず、また高価でもあることからレジスト樹脂全体の製造のコストが高くなる、などの問題があった。従って、この分野においても樹脂に効率よく親水性を付与できる高い水親和性を有した(メタ)アクリレートモノマーの開発が望まれていた。
即ち本発明の第1の要旨は、下記一般式(1)で表される構造を有する(メタ)アクリロイロオキシテトラヒドロフラン類、に存する。
本発明の第2の要旨は、3,4−ジヒドロキシテトラヒドロフランと(メタ)アクリル酸ハライドとを塩基の存在下に反応させることを特徴とする上記記載の(メタ)アクリロイロオキシテトラヒドロフラン類の製造方法、に存する。
ーによる画像形成技術において液浸法による技術開発が盛んに行われているが、アルカリ性現像液に溶解可能なトップコート樹脂の必要性が高まっており、本発明の化合物の特性を鑑みるとこの用途への適用も可能と考えられる。
<(メタ)アクリロイロオキシテトラヒドロフラン類>
本発明の重合性モノマーは下記一般式(1)の構造で表される構造を有するものである。
すなわち、3,4−ジヒドロキシテトラヒドロフラン(式(1)において、R1および
R2が水素原子)の2つある水酸基の少なくとも1つが(メタ)アクリル酸エステル基に
変換された構造である。これらの化合物類は、単に炭化水素に(メタ)アクリルエステルが結合した化合物や、テトラヒドロフラン環を有する化合物に酸素官能基として(メタ)アクリルエステル基が1つのみ縮合した化合物に比較して格段に優れた水親和性を有することが解った。
本発明の化合物、(メタ)アクリロイロオキシテトラヒドロフラン類の製造は、特にその製造ルートは限定されず、どの様な製造方法でも採用することが可能である。中でも原料としてエリスリトールを用いる方法は、エリスリトールが安価に工業的スケールで入手する事が可能であるので好ましい。この場合、エリスリトールをまずエステル化した後に環化して(1)とするか、あるいは逆に先に環化して3,4−ジヒドロキシテトラヒドロフラン(この場合の構造は、上記(1)においてR1およびR2が水素原子であり、両水酸基がシスの立体配置となる)とした後に、必要な数だけ水酸基を(メタ)アクリレート化するか、どちらの方法も任意に用いることができる。
シラジカル類、フェノチアジン、ジフェニルアミン、フェニル−β−ナフチルアミン、ニトロソベンゼン、ピクリン酸、分子状酸素、硫黄、塩化銅(II)などを挙げることができる。
以下に代表的な3,4−ジヒドロキシテトラヒドロフランのエステル化反応について、採用可能な反応条件を述べる。
エステル交換反応により3,4−ジヒドロキシテトラヒドロフランを(メタ)アクリレ
ート化する場合の(メタ)アクリレート化剤として使用できる化合物は、(メタ)アクリル酸の低級アルコールエステルである。低級アルコールとしてはC1〜C4の脂肪族のアルコールが好ましく、アルコール残基の数は1から3から選ばれる。特に好ましくは、(メタ)アクリル酸のメチルエステル、エチルエステル、n−プロピルエステル、i−プロピルエステルである。
反応は、無溶媒で行うことも、溶媒を使用して行うことも共に可能である。溶媒を使用する場合は、特に使用する溶媒に制限はないが、トルエン、キシレンなどの芳香族炭化水素溶媒、ヘキサン、ヘプタンなどの脂肪族炭化水素溶媒、ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、モノエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテルなどのエーテル系溶媒、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンなどのケトン系溶媒、酢酸エチル、酢酸ブチル、ガンマブチロラクトンなどのエステル系溶媒、ジメチルホルムアミドやジメチルアセトアミド、N−メチルピロリドンなどのアミ
ド系溶媒などが好適に用いられる。これら溶媒は単独で用いてもかまわないし、任意の複数の溶媒を混合して使用してもかまわない。
エステル交換反応は通常触媒の存在下に行う。使用可能な触媒としては、一般にエステル交換反応において使用可能とされているものは適用でき、例えば、チタンテトライソプロポキサイドなどの遷移金属化合物、ナトリウムメトキシドなどのアルカリ金属やアルカリ土類金属のアルコラート、アルミニウムトリイソプロポキサイドなどのアルミニウムのアルコキサイド、水酸化リチウムや水酸化ナトリウムなどのアルカリ金属やアルカリ土類金属の水酸化物、ジブチルスズオキシド、ジオクチルスズオキシドなどのスズ化合物などがあげられる。
反応は、通常の攪拌装置を備えた反応器により行うのが好ましい。また、反応中発生するアルコールを留去しながら平衡を生成系に移項しながら反応を行ってもよい。この際、アルコールと試剤として使用する(メタ)アクリル酸エステルが共沸して(メタ)アクリル酸エステルが系内から除去されてしまう場合には、必要に応じて(メタ)アクリル酸エステルを逐次補充して反応を行ってもよい。
150℃以下の範囲で実施される。
反応時間に関しては任意に選択されるが、反応の進行と共にアルコールが生成するため、所定のアルコール量が生成するまで反応を継続する事が好ましい。一般的な反応時間は、下限が通常10分以上、好ましくは30分以上、上限は特に限定はされないが通常50時間以下、好ましくは30時間以下である。
(メタ)アクリル酸ハライド、もしくは(メタ)アクリル酸無水物を(メタ)アクリル化剤として使用して3,4−ジヒドロキシテトラヒドロフランを(メタ)アクリレート化することができる。その場合の(メタ)アクリル酸ハライドとして使用できる化合物は、(メタ)アクリル酸のクロリド、ブロミド、アイオダイドである。
ド系溶媒などが好適に用いられる。これら溶媒は単独で用いてもかまわないし、任意の複数の溶媒を混合して使用してもかまわない。
(メタ)アクリル酸ハライド、もしくは(メタ)アクリル酸無水物による(メタ)アクリル化反応は通常塩基性物質の存在下に行う。使用可能な塩基性物質としては、水酸化ナトリウム、水酸化バリウム等の金属の水酸化物、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム等の金属の炭酸塩、リン酸一ナトリウム、リン酸カリウム等の金属のリン酸塩やリン酸水素塩、塩基性のイオン交換樹脂、トリエチルアミン、トリブチルアミン等の有機3級アミン、ピリジン等の芳香族アミン等の使用が可能である。中でもピリジンや、トリエチルアミン、炭酸カリウムが好適に用いられる。
反応は、通常の攪拌装置を備えた反応器により行うのが好ましい。
なお、(メタ)アクリル酸ハライドによる(メタ)アクリル化反応を行う場合、基質によっては使用する(メタ)アクリル酸ハライドの純度に注意を払う必要がある。(メタ)アクリル酸ハライドは、Chimia,1985年,39巻,p.19−20に記載があ
るように経時的に2量化し、下記(7)または(8)で表される構造の不純物を生成して純度が低下する、という特徴を有している。
基を表し、Xはハロゲン原子、好ましくは塩素原子を表す。
通常、立体的にある程度混んだ環境を有する水酸基を酸ハライドを用いてエステル化する場合、これら2量体の酸ハライド部位も立体的に混んでいるため2量体は酸ハライドより活性が低く反応に関与しないこともある。しかしながら、例えば環状構造を有する3,4−ジヒドロキシテトラヒドロフランを基質とする場合、水酸基の周囲が比較的立体的にすいているため酸ハライドに対して高い反応性を有する。従って、上記構造の2量体を多く含む酸ハライドを使用して、3,4−ジヒドロキシテトラヒドロフランを(メタ)クリレート化しようとすると、これら酸ハライドが反応したものの他に2量体が反応した下記構造(3)および(4)の副生物を生成すると言う問題を生じる。
アクリロイル基であり、R4、R5およびR6はそれぞれ下記一般式(5)または(6)で
表される基を示す。
基であり、Xはハロゲン原子、好ましくは塩素原子を表す。また波線は結合部位を示す。以上述べた理由により、3,4−ジヒドロキシテトラヒドロフランなどの比較的立体的にすいた水酸基を(メタ)アクリル酸ハライドを用いて(メタ)アクリレート化する場合は、(メタ)アクリル酸ハライドの純度が高い試剤を使用する必要がある。具体的には、(メタ)アクリル酸ハライドの純度が通常、80モル%以上、好ましくは85モル%以上、より好ましくは90モル%以上、特にさらに好ましくは95モル%以上のものを使用する。
(メタ)アクリル酸ハライドの純度を高める方法としては、特に制限はないが、酸ハライドと2量体の沸点差を利用して蒸留するのが簡便で好ましい。蒸留の方式としては、単蒸留、精密蒸留、薄膜蒸留など制限なく採用できる。
(メタ)アクリル酸でエステル化する場合には、脱水縮合剤を共存させると反応が速や
かに進行する。縮合剤は一般にエステル化用として知られた縮合剤であれば特に制限なく使用する事が能であるが、例えば、N,N’−ジシクロヘキシルカルボジイミド、2−クロロ−1,3−ジメチルイミダゾリウムクロリド、プロパンホスホン酸無水物などが好適に用いられる。また、この際は、ピリジン、4−ジメチルアミノピリジンやトリエチルアミンなどの有機塩基性物質を合わせ用いても良い。この反応で通常採用される反応温度は、下限が通常−20℃、好ましくは−10℃、上限は通常150℃、好ましくは100℃である。
脱水縮合剤を使用しない場合、(メタ)アクリル酸と3,4−ジヒドロキシテトラヒドロフランを酸の存在下、生成する水を留去しながら反応を行う。
反応は、無溶媒で行うことも、溶媒を使用して行うことも共に可能である。溶媒を使用する場合は、特に使用する溶媒に制限はないが、トルエン、キシレンなどの芳香族炭化水素溶媒、ヘキサン、ヘプタンなどの脂肪族炭化水素溶媒、ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、モノエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテルなどのエーテル系溶媒、塩化メチレン、クロロホルム、四塩化炭素、などのハロゲン系溶媒などが好適に用いられる。これら溶媒は単独で用いてもかまわないし、任意の複数の溶媒を混合して使用してもかまわない。
反応は通常、使用する溶媒の沸点以上で行い、生成する水を留去しながら反応を行う。
反応時間に関しては任意に選択されるが、生成する水の量を測定する事により反応の終点を認知する事ができる。一般的な反応時間は試剤の滴下時間を含めては、下限が通常10分以上、好ましくは30分以上、上限は特に限定はされないが通常20時間以下、好ましくは10時間以下である。
例えば上記した反応により製造された一般式(1)で表される化合物の精製は、特に制限なく採用する事ができる。例えば、蒸留法、再結晶法、抽出洗浄法などである。蒸留を行う場合は、その形態は、単蒸留、精密蒸留、薄膜蒸留、分子蒸留など任意に選択することができる。
本発明で得られる(メタ)アクリロイロオキシテトラヒドロフラン類は、ビニル重合樹脂の原料として、電子部品材料や光学用途、記録媒体、各種硬化剤、医療材料用など多方
面において広く利用することができる。
<ガスクロマトグラフィーによる純度の分析>
カラム:GLサイエンス社製 TG−1 0.25mm、30m、0.25μm
キャリアーガス:ヘリウム
検出器:FID
注入口温度:250℃
カラム槽温度:初期温度 50℃(5分保持)
昇温速度 10℃/分
最終温度 250℃(20分保持)
注入量:0.2μL
<ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(以下GPCと略す)分析条件>
カラム:東ソー TSK−GEL G2000HXL
7.8mm(ID)×300mm(L)×2本
移動相:THF 1mL/分
検出器:RI
カラム槽温度:40℃
注入量:50μL(0.1%THF溶液)
<化合物名称> 実施例の中では、下記慣用名を使用する。
・ エリスリタンモノメタクリレート; 3−メタクリロイロオキシ−4−ヒドロキシテトラヒドロフラン
・ エリスリタンジメタクリレート; 3、4−ジメタクリロイロオキシテトラヒドロフラン
<エリスリタン(シス−3,4−ジヒドロキシテトラヒドロフラン)の合成>
蒸留冷却部付きの反応容器にエリスリトール30.0g(246mmol)、p−トルエンスルホン酸・1水和物0.50g(2.6mmol、1.1mol等量)、を仕込み、系内を70Paに減圧にし、オイルバスにて加熱し反応を開始した。25分経過したところで、環化生成物であるエリスリタンが留出し始め、留出温度105〜107℃の留分を分画して得た(18.22g; 収率71.1%)。こ
のものをガスクロマトグラフィーにて分析したところ、面積純度が99.4%、1H-NMRでは、16mol%のH2Oを含有することが解った。
は1mol%未満であることが判明した。
<エリスリタンモノメタクリレート、エリスリタンジメタクリレートの製造;メタクリル酸クロリド法、含水エリスリタン使用>
窒素を流通させた反応器に水を10モル%含有するエリスリタン1.00g(9.61mmol)、
トリエチルアミン1.46g(14.4mmol、1.5eq)、メチルイソブチルケトン(MIBK)5gを仕込み、系内温度が-10℃となるよう塩−氷で冷却した。この中へメタクリル酸クロリド(
純度82%)0.835g(7.99mmol、エリスリタンに対し0.83eq.)を15分かけてゆっくり滴下した
。滴下後、温度を0℃までゆっくり昇温しながら10時間反応を継続した。反応終了後、
反応液を水10mL中にあけ、酢酸エチル20mLで抽出した。酢酸エチル層を1N HCl水溶液5mLで2回、飽和炭酸水素ナトリウム水5mLで1回、飽和食塩水5mLで1回洗浄し、硫酸マグネシウムで乾燥した。乾燥後、酢酸エチルをロータリーエバポレータで留去し、薄い黄色の油状物を709mg得た。
。
水−メタノール層に、溶解量以上の食塩を加え、酢酸エチル20mLで3回抽出し、硫酸マグネシウムで乾燥した。乾燥後、酢酸エチルをロータリーエバポレータで留去し、無色の油状物を377mgを得た。このものを1H-NMR、13C-NMR、GC−マススペクトルで解析したところ、エリスリタンのモノメタクリレートであることが明らかとなった。(メタクリル酸クロリド基準の収率27.4%、GC純度:100%、GPC純度:80%)
抽出に使用したヘプタン溶液は合わせて硫酸マグネシウムで乾燥した。乾燥後、ヘプタンをロータリーエバポレータで留去し、薄い黄色の油状物を246mg得た。このものを1H-NMR、13C-NMR、GC−マススペクトルで解析したところ、エリスリタンのジメタクリレートであることが明らかとなった。(メタクリル酸クロリド基準の収率25.7%、 GC純度:94%、 GPC純度:75%)
(1H-NMR(400MHz), CDCl3, in ppm); 6.19(1H, br S), 5.66(1H, br S), 5.21(1H, br dd), 4.50(1H, br ddd), 4.12(1H, dd), 4.00(1H, dd), 3.88(1H, dd), 3.75(1H, dd), 2.12(1H, brs, OH), 1.98(3H, s, Me)
(13C-NMR(100MHz), CDCl3, in ppm);166.96, 135.59, 126.72, 73.97, 72.39, 71.08, 70.56, 18.26
GC-mass(TMS化処理後測定、CIイオン化法); M+TMS=245
(1H-NMR(400MHz), CDCl3, in ppm); 6.11(2H, br S), 5.60(2H, m), 5.40(2H, br ddd), 4.15(2H, ddd), 3.88(2H, dd), 1.92(6H, s)
(13C-NMR(100MHz), CDCl3, in ppm); 166.68, 135.97, 126.71, 72.13, 70.76, 18.45
GC-mass(TMS化処理後測定、CIイオン化法); M+H=241
<エリスリタンモノメタクリレート、エリスリタンジメタクリレートの製造;メタクリル酸クロリド法、低含水エリスリタン使用>
使用したエリスリタン中に含有する水が1モル%未満であり、使用したメタクリル酸クロリドの使用量が0.895g(8.56mmol、エリスリタンに対し0.89eq.)、以外は同様の操作で反応、精製を行い、下記の生成物を得た。
無色の油状のエリスリタンモノメタクリレート; 501mg(メタクリル酸クロリド基準の
収率34%、 GC純度:96%、 GPC純度:81%)。
薄い黄色のエリスリタンジメタクリレート; 412mg(メタクリル酸クロリド基準の収率40.1%、 GC純度:89%、 GPC純度:98%)。
<エリスリタンモノメタクリレートの製造;メタクリル酸クロリド法、低純度メタクリル酸クロリド使用>
窒素を流通させた反応器にエリスリタン(含水量:1モル%未満)15.34g(144mmol)、トリエチルアミン8.01g(79.2mmol、0.55eq)、THF100mlを仕込み、系内温度が-5℃となるよう塩−氷で冷却した。この中へメタクリル酸クロリド(純度85%)7.95g(73.7mmol、
エリスリタンに対し0.51eq.)を30分かけてゆっくり滴下した。滴下後、温度を20℃までゆっくり昇温しながら1時間反応を継続した。反応終了後、反応液を飽和炭酸水素ナトリウ
ム水30mL中にあけ、THFをロータリーエバポレーターで留去した。残った水層を酢酸エチル50mLで3回抽出した。酢酸エチル層を1N HCl水溶液30mLで1回、飽和炭酸水素ナトリウム水30mLで3回、飽和食塩水30mLで3回洗浄し、硫酸マグネシウムで乾燥した。乾燥後、酢酸エチルをロータリーエバポレータで留去し、黄色の油状物を6.67g得た。
た。水−メタノール層からメタノールをロータリーエバポレーターで留去した後、 酢酸
エチル30mLで3回抽出し、硫酸マグネシウムで乾燥した。乾燥後、酢酸エチルをロータリ
ーエバポレータで留去し、黄色の油状物を4.00gを得た(メタクリル酸クロリド基準の収
率31.5%、)。このものを揮発部温度を98℃に設定した薄膜蒸留装置にかけて蒸留を行っ
た。 エリスリタンモノメタクリレートを留出部から無色の油状物として2.85g得た(メ
タクリル酸クロリド基準の収率22.5%、GC純度:94%、GPC純度:87%)。GPCにおける他
の成分は式(3)の化合物(式中R2=H、R4=(5)又は(6))であり、そのGPC面積比は13%で
あった。
<エリスリタンモノメタクリレートの製造;メタクリル酸クロリド法、高純度メタクリル酸クロリド使用>
窒素を流通させた反応器にエリスリタン(含水量:1モル%未満)20.00g(192mmol)、トリエチルアミン15.50g(153mmol、0.797eq)、THF150mlを仕込み、系内温度が-5℃と
なるよう塩−氷で冷却した。この中へメタクリル酸クロリド(純度97%)13.79g(128mmol
、エリスリタンに対し0.666eq.)を60分かけてゆっくり滴下した。滴下後、温度を20℃ま
でゆっくり昇温しながら1時間反応を継続した。反応終了後、反応液を飽和炭酸水素ナト
リウム水20mL中にあけ、THFをロータリーエバポレーターで留去した。残った水層を酢酸エチル50mLで3回抽出した。酢酸エチル層を1N HCl水溶液20mLで1回、飽和炭酸水素ナトリウム水20mLで2回、飽和食塩水20mLで2回洗浄し、硫酸マグネシウムで乾燥した。乾燥後、酢酸エチルをロータリエバポレータで留去し、黄色の油状物を15.75g得た。
燥後、酢酸エチルをロータリーエバポレータで留去し、無色の油状物を9.50gを得た(メ
タクリル酸クロリド基準の収率43.1%、)。このものを揮発部温度を98℃に設定した薄膜
蒸留装置にかけて蒸留を行った。
<エリスリタンモノメタクリレート、エリスリタンジメタクリレートの製造;メタクリル酸メチル法>
窒素を流通させた蒸留器付き反応器にエリスリタン(含水量:1モル%未満)1.57g(15.1mmol)、メタクリル酸メチル5.75g(75.6mmol、5eq)、エチレングリコールジメチルエーテル5ml、重合禁止剤としてのメトキシフェノール2.8mg、触媒としてナトリウムメトキシド81mg(1.5mmol、0.1eq.)を仕込み、系内温度が85℃となるよう加熱した。この間、留出
してくるメタノールとメタクリル酸メチルの共沸混合物を系から除去しながら反応を18時間継続した。反応終了後冷却し、反応液を1N塩酸10mLにあけ、酢酸エチル10mLで3回抽出した。酢酸エチル層を飽和炭酸水素ナトリウム水20mLで1回、飽和食塩水10mLで1回洗
浄し、硫酸マグネシウムで乾燥した。乾燥後、酢酸エチルをロータリーエバポレータで留去し、薄い黄色の油状物を1.30g得た。このものの1H-NMRを測定したところ、エリスリタ
ンモノメタクリレート/エリスリタンジメタクリレートの比は、78/22であり、これから
逆算したそれぞれの収率は、エリスリタンモノメタクリレート:36%、エリスリタンジメ
タクリレート:10% であった。また、GCによる分析の結果、エリスリタンモノメタクリレートとエリスリタンジメタクリレートを合わせた純度は94%であった。
<エリスリタンモノメタクリレートの製造;メタクリル酸クロリド−K2CO3法、高純度メタクリル酸クロリド使用>
窒素を流通させた反応器にエリスリタン(含水量:1モル%未満)75.12g(722mmol)、無水炭酸カリウム110.00g(796mmol、1.10eq)、アセトニトリル560mlを仕込み、系内温度
が0℃となるよう塩−氷で冷却した。この中へメタクリル酸クロリド(純度99%)75.00g(720mmol、エリスリタンに対し1.00eq.)を90分かけてゆっくり滴下した。滴下後、そのまま30分反応した後、温度を20℃までゆっくり昇温しながらさらに2時間反応を継続した。反
応終了後、反応液をろ過して塩を除いた後、3wt%炭酸水素ナトリウム水150mLを加え、ア
セトニトリルをロータリーエバポレーターで留去した。残った水層を酢酸エチル225mLで2回抽出した。酢酸エチル層を飽和食塩水75mLで2回洗浄した後、酢酸エチルをロータリー
エバポレータで留去し、無色透明の油状物を126g得た。
次に水−メタノール層を酢酸エチル150mLで2回抽出し、重合禁止剤として2,2,6,6−テトラメチルピペリジン−1−オキシルフリーラジカル(TEMPO)8mgを添加し
た。酢酸エチルをロータリーエバポレータで留去し、無色の油状物を85.69gを得た(メタクリル酸クロリド基準の収率69.1%、)。このものを揮発部の温度を98℃に設定した薄膜
蒸留装置にかけて蒸留を行った。薄膜蒸留後、留出部分からエリスリタンモノメタクリレートを無色の油状物として77.62g得た(メタクリル酸クロリド基準の収率62.6%、 GC純
度:98.5%、 GPC純度:>99%)。
<エリスリタンモノメタクリレートの製造;メタクリル酸無水物法>
窒素を流通させた反応器にエリスリタン(含水量:1モル%未満)18.55g(182mmol)、トリエチルアミン12.24g(121mmol、0.664eq)、ジメチルアミノピリジン 1.48g(12.1mmol、0.066eq.)、アセトニトリル138mlを仕込み、系内温度が-5℃となるよう塩−氷で冷却した。この中へメタクリル酸無水物18.65g(121mmol、エリスリタンに対し0.664eq.)を40分
かけてゆっくり滴下した。滴下後、温度を20℃までゆっくり昇温し、そのまま一夜放置した。反応終了後、反応液に飽和炭酸水素ナトリウム水40mLを加え、アセトニトリルをロータリーエバポレーターで留去した。残った水層を酢酸エチル50mLで3回抽出した。酢酸エチル層を1N HCl水溶液20mLで2回、飽和炭酸水素ナトリウム水20mLで2回、飽和食塩水20mLで2回洗浄した。次に酢酸エチルをロータリーエバポレータで留去し、淡黄色の油状物を15.75g得た。
た。水−メタノール層のメタノールをロータリーエバポレータで留去し、無色透明の油状物を42.35g得た。
次にこの水層を酢酸エチル40mLで3回抽出し、硫酸マグネシウムで乾燥した。乾燥後、
重合禁止剤として2,2,6,6−テトラメチルピペリジン−1−オキシルフリーラジカル(TEMPO)5mgを添加し、酢酸エチルをロータリーエバポレータで留去して無色の
油状物を11.60gを得た(メタクリル酸無水物基準の収率54.6%、)。このものを揮発部の
温度を98℃に設定した薄膜蒸留装置にかけて蒸留を行った。
薄膜蒸留後、留出部分からエリスリタンモノメタクリレートを無色の油状物として9.70g得た(メタクリル酸無水物基準の収率46.6%、 GC純度:97.7%、 GPC純度:>99%)。
<エリスリタンモノメタクリレートの製造;DCC法>
窒素を流通させた反応器にエリスリタン(含水量:1モル%未満)18.73g(185mmol)、メタクリル酸 10.30g(121mmol、0.654eq.)、ジメチルアミノピリジン1.18g(9.68mmol、0.052eq)、フェノチアジン 10mg(メタクリル酸に対して1000ppm)、塩化メチレン150mlを仕込み、系内温度が3℃となるよう氷で冷却した。この中へN,N‘−ジシクロヘキシル
カルボジイミド(DCC)25.00g(121mmol, 0.654eq.)の塩化メチレン10mL溶液を30分か
けてゆっくり滴下した。滴下後、そのまま30分反応した後、温度を20℃までゆっくり昇温し、そのまま2日放置した。反応終了後、析出したウレアをろ過し、反応液を1NHCl水溶
液50mLで1回、飽和炭酸水素ナトリウム水50mLで2回、飽和食塩水50mLで2回洗浄した。次
に塩化メチレンをロータリーエバポレータで留去し、淡橙色の油状物を20.00g得た。
次に水−メタノール層に、酢酸エチル50mLで3回抽出し、硫酸マグネシウムで乾燥した
。乾燥後、重合禁止剤としてテトラメチルピペリジンN−オキシル5mgを添加し、酢酸エ
チルをロータリーエバポレータで留去して淡橙色の油状物を13.52gを得た(メタクリル酸基準の収率65.0%、)。このものを揮発部の温度を98℃に設定した薄膜蒸留装置にかけて
蒸留を行った。
薄膜蒸留後、留出部分からエリスリタンモノメタクリレートを無色の油状物として10.30g得た(メタクリル酸基準の収率55.6%、GC純度:97.5%)。
<エリスリタンモノメタクリレート(HOTHFMA)の溶解性試験>
下記表に示す水系溶媒へのエリスリタンモノメタクリレート(HOTHFMA)の溶解性の試験を26℃の温度で実施した。なお、比較のためにテトラヒドロフルフリルメタク
リレート(TFMA)のデータも合わせて示す。表中の数値は、100gの各溶媒に溶解するそれぞれ溶質のg数を表している。
Claims (6)
- 3,4−ジヒドロキシテトラヒドロフランと(メタ)アクリル酸ハライドとを塩基性物質の存在下に反応させることを特徴とする請求項1に記載の3−(メタ)アクリロイロオキシ−4−ヒドロキシテトラヒドロフラン又は請求項2に記載の3−(メタ)アクリロイロオキシ−4−ヒドロキシテトラヒドロフランを含む組成物のいずれかの製造方法。
- 原料の(メタ)アクリル酸ハライドとして、純度が85モル%以上であるものを用いる、請求項3に記載の3−(メタ)アクリロイロオキシ−4−ヒドロキシテトラヒドロフラン又は3−(メタ)アクリロイロオキシ−4−ヒドロキシテトラヒドロフランを含む組成物のいずれかの製造方法。
- 原料の(メタ)アクリル酸ハライドとして、(メタ)アクリル酸ハライドの2量体の含有量が15モル%以下であるもの用いる、請求項3又は4に記載の3−(メタ)アクリロイロオキシ−4−ヒドロキシテトラヒドロフラン又は3−(メタ)アクリロイロオキシ−4−ヒドロキシテトラヒドロフランを含む組成物のいずれかの製造方法。
- 原料の3,4−ジヒドロキシテトラヒドロフラン中に含まれる水の量が、3,4−ジヒドロキシテトラヒドロフランに対して10モル%以下である、請求項3〜5のいずれか1項に記載の3−(メタ)アクリロイロオキシ−4−ヒドロキシテトラヒドロフラン又は3−(メタ)アクリロイロオキシ−4−ヒドロキシテトラヒドロフランを含む組成物のいずれかの製造方法。
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