JP5334390B2 - ビニル基含有化合物の重合防止剤および重合防止方法 - Google Patents

Description

本発明は、アクリル酸エステルやメタクリル酸エステル（本発明では、これらを「（メタ）アクリル酸エステル」という。）の重合の防止に好適な重合防止剤、およびこの重合防止剤を用いた重合防止方法に関する。

（メタ）アクリル酸エステルなどのビニル基含有化合物の製造や貯蔵時における重合を防止するための重合防止剤として、Ｎ−オキシル化合物が有効であることはよく知られている。

例えば、特開２０００−１０３７６３号公報（特許文献１）には、水溶性のＮ−オキシル化合物に特定量の水を共存させてビニル基含有化合物の重合を防止する方法が記載されている。また、特開２００３−２６７９２９号公報（特許文献２）には、Ｎ−オキシル化合物とマンガン酸化物、銅塩化合物、２，２，６，６−テトラメチルピペリジン化合物およびニトロソ化合物から選ばれる少なくとも１種とを併用して（メタ）アクリル酸の重合を防止する方法が記載されている。また、特許第３８２５５１８号公報（特許文献３）には、Ｎ−オキシル化合物とコバルト化合物とを併用して（メタ）アクリル酸およびそのエスエルの重合を防止する方法が記載されている。さらに、特公平４−１４１２１号公報（特許文献４）には、ビス（２，２，６，６−テトラメチル−４−ピペリジノオキシル）セバケート化合物などを用いてビニル基含有化合物の重合を防止する方法が記載されている。

特開２０００−１０３７６３号公報 特開２００３−２６７９２９号公報 特許第３８２５５１８号公報 特公平４−１４１２１号公報

（メタ）アクリル酸エステルの製造の際には、減圧下、４０〜２００℃程度の温度で蒸留・精製することが一般に行われているが、この蒸留・精製の際に、従来のＮ−オキシル化合物は、蒸気圧を有するため、僅かではあるが不可避的に留出物に随伴し、その結果、製品中に混入することになる。しかし、高品質の（メタ）アクリル酸エステルを製造するには、このようなＮ−オキシル化合物の混入を防止することが望ましい。

そこで、本発明は、（メタ）アクリル酸エステルに関し、その蒸留・精製の際に製品中へ混入することがなく、しかも、良好な重合防止効果を有する、新規な重合防止剤、およびそれを用いた重合防止方法を提供しようとするものである。

本発明者らの研究によれば、Ｎ−オキシル化合物をオキシ酸と反応させると、得られる生成物は、減圧下、４０〜２００℃の範囲の温度で実質的に蒸気圧を有しない（すなわち、実質的に気化しない。）ので、蒸留・精製の際に製品へ混入することがなく、しかも、良好な重合防止効果を発揮することをわかった。本発明は、このような知見に基づいて完成されたものである。

すなわち、本発明は次のとおりのものである。

（１） ４−ヒドロキシ−２，２，６，６−テトラメチルピペリジン−１−オキシル（４Ｈ−ＴＥＭＰＯ）または２，２，６，６−テトラメチルピペリジン−１−オキシル（ＴＥＭＰＯ）と、オキシ酸または多価カルボン酸とから得られる配位化合物からなる（メタ）アクリル酸エステルの重合防止剤。
（２） オキシ酸がサリチル酸またはリンゴ酸であり、多価カルボン酸がマレイン酸またはコハク酸である上記（１）の（メタ）アクリル酸エステルの重合防止剤。
（３） 配位化合物が有機溶媒中で５０〜１００℃の温度で反応させて得られる上記（１）または（２）の（メタ）アクリル酸エステルの重合防止剤。
（４） 有機溶媒がメタノール、エタノール、プロパノール、エチレングリコール、ジエチレングリコール、アクリル酸２−ヒドロキシエチル、アクリル酸２−ヒドロキシプロピル、メタクリル酸２−ヒドロキシエチルおよびメタクリル酸２−ヒドロキシプロピルから選ばれる少なくとも一種である上記（３）の（メタ）アクリル酸エステルの重合防止剤。
（５） 配位化合物が結晶体である上記（１）〜（４）のいずれかの（メタ）アクリル酸エステルの重合防止剤。
（６） （メタ）アクリル酸エステルの重合防止剤として、上記（１）〜（５）のいずれかの配位化合物または該配位化合物を含む反応混合物を用いることを特徴とする（メタ）アクリル酸エステルの重合防止方法。
（７） （メタ）アクリル酸エステルを減圧下、４０〜２００℃の温度で蒸留・精製する際に、当該配位化合物を用いて（メタ）アクリル酸エステルの重合を防止する上記（６）の（メタ）アクリル酸エステルの重合防止方法。

本発明の重合防止剤は、（メタ）アクリル酸エステルの重合防止に、Ｎ−オキシル化合物とほぼ同等の効果を発揮し、しかも、減圧下、４０〜２００℃での蒸留・精製の際に、留出物中に混入しにくい。このため、本発明の重合防止剤を用いることにより、減圧下、４０〜２００℃の蒸留・精製の際の重合を効果的に防止し、しかも、当該重合防止剤の混入が非常に少ない。（言い換えると当該重合防止剤の製品への混入が極力少ない）高純度の精製（メタ）アクリル酸エステルを得ることができる。

本発明の重合防止剤は、（メタ）アクリル酸エステルの貯蔵、輸送あるいは移送の際の重合防止にも好適に用いられる。

本発明の重合防止剤は、オキシ酸または多価カルボン酸と４Ｈ−ＴＥＭＰＯまたはＴＥＭＰＯとから得られる配位化合物からなるものである。

上記オキシ酸としては、グリコール酸類、乳酸類、グリセリン酸類、リンゴ酸類、酒石酸類、クエン酸類などの炭素鎖が飽和炭化水素である化合物や、オキシ安息香酸類、トリオキシ安息香酸類などの炭素鎖が芳香族炭化水素である化合物が挙げられる。これらのオキシ酸は、分子中に２つ以上の官能基を持つことから、異性体も含まれる。

上記多価カルボン酸としては、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、アジピン酸、ブタントリカルボン酸、ヘキサントリカルボン酸、ブタンテトラカルボン酸、ペンタンテトラカルボン酸、ドデカンテトラカルボン酸などの炭素鎖が飽和炭化水素である化合物、マレイン酸、フマル酸などの炭素鎖が不飽和炭化水素である化合物、フタル酸、トリメリット酸、ピロメリット酸、ナフタレンジカルボン酸、ナフタレントリカルボン酸、ナフタレンテトラカルボン酸などの炭素鎖が芳香族炭化水素である化合物が挙げられる。これらの多価カルボン酸は、分子中に２つ以上の官能基を持つことから、異性体も含まれる。また、ジ−、トリ−、テトラ−カルボン酸類のなかにはカルボン酸無水物も含まれる。

本発明の重合防止剤のなかでも、脂肪族または芳香族オキシ酸と４Ｈ−ＴＥＭＰＯまたはＴＥＭＰＯとを有機溶媒中で触媒の不存在下に５０〜１００℃の温度で反応させて得られる、下記の理化学的性質を有する化合物からなるものが好適である。
ａ．白色結晶（２５℃）
ｂ．水（２５℃）に難溶（無色透明液、白色結晶が沈殿）
ｃ．アクリル酸（２５℃）中で呈色する（橙色透明）が、エチレングリコール、エタノールおよびイソブタノール中では無色透明。

また、脂肪族または芳香族オキシ酸と４Ｈ−ＴＥＭＰＯまたはＴＥＭＰＯとを有機溶媒中で触媒の不存在下に５０〜１００℃の温度で反応させて得られる、下記の化学構造と理化学的性質とを有する化合物からなるものが好適である。
（化学構造） Ｈ−ＮＭＲ分析において、プロトン比がオキシ酸：４Ｈ−ＴＥＭＰＯまたはＴＥＭＰＯ＝１：１であり、オキシ酸のカルボキシル基（−ＣＯＯＨ）、水酸基（−ＯＨ）由来のＨのピーク、また４Ｈ−ＴＥＭＰＯの場合、その水酸基（−ＯＨ）由来のＨのピークが認められる。
ａ．白色結晶（２５℃）
ｂ．水（２５℃）に難溶（無色透明液、白色結晶が沈殿）
ｃ．アクリル酸（２５℃）中で呈色する（橙色透明）が、エチレングリコール、エタノールおよびイソブタノール中では無色透明。

上記脂肪族オキシ酸としては、炭素数２〜１０の飽和炭化水素残基を有するオキシ酸、例えば、グリコール酸、乳酸、グリセリン酸、リンゴ酸、酒石酸、およびクエン酸が挙げられる。また、芳香族オキシ酸としては、炭素数６〜１０の芳香族炭化水素残基を有するオキシ酸、例えば、オキシ安息香酸類、およびトリオキシ安息香酸類が挙げられる。これらのオキシ酸は、分子中に２つ以上の官能基を持つことから、異性体も含まれる。

上記好適な重合防止剤のなかでも、脂肪族または芳香族オキシ酸として、サリチル酸を、また、Ｎ−オキシル化合物として、４−ヒドロキシ−２，２，６，６−テトラメチルピペリジン−１−オキシルを用いて得られる化合物が特に好適に用いられる。そこで、本発明の重合防止剤について、脂肪族または芳香族オキシ酸として、サリチル酸（ＳＡＬ）を、また、Ｎ−オキシル化合物として、４−ヒドロキシ−２，２，６，６−テトラメチルピペリジン−１−オキシル（４Ｈ−ＴＥＭＰＯ）を用いた場合を例に挙げて説明する。

４Ｈ−ＴＥＭＰＯとＳＡＬとを有機溶媒中で触媒不存在下に５０〜１００℃の温度で反応させると白色結晶が得られる。この白色結晶をＨ−ＮＭＲ分析すると、プロトン比が４Ｈ−ＴＥＭＰＯ：ＳＡＬ＝１：１であり、ＳＡＬのカルボキシル基（−ＣＯＯＨ）由来のＨのピークと４Ｈ−ＴＥＭＰＯの水酸基（−ＯＨ）由来のＨのピークとが認められる。
また、上記結晶は次の理化学的性質を有している。
ａ．白色結晶（２５℃）
ｂ．常温（２５℃）の水に難溶。
ｃ．常温（２５℃）のアクリル酸に溶解し橙色透明液となる。しかし、エチレングリコール、エタノールおよびイソブタノールにそれぞれに溶解するが無色透明となる。つまり、エチレングリコール、エタノールおよびイソブタノールのいずれかに溶解するが無色透明となる。
ｄ．アセトンに溶解するが呈色しない。また、無色透明となる。

したがって、上記結晶は、４Ｈ−ＴＥＭＰＯとＳＡＬとからなる配位化合物であると推測される（後記実施例１参照）。

より具体的には、サリチル酸（ＳＡＬ）と４−ヒドロキシ−２，２，６，６−テトラメチルピペリジン−１−オキシル（４Ｈ−ＴＥＭＰＯ）とを溶媒中に反応させて得られる、下記の化学構造と理化学的性質とを有する配位化合物からなることを特徴とするビニル基含有化合物の重合防止剤は好ましい実施形態である。
（化学構造）
Ｈ−ＮＭＲ分析において、プロトン比が４Ｈ−ＴＥＭＰＯ：ＳＡＬ＝１：１であり、ＳＡＬのカルボキシル基（−ＣＯＯＨ）由来のＨのピーク、また４Ｈ−ＴＥＭＰＯの水酸基（−ＯＨ）由来のＨのピークが認められる。
（理化学的性質）
ａ．白色結晶（２５℃）
ｂ．水（２５℃）に難溶（無色透明液、白色結晶が沈殿）
ｃ．アクリル酸（２５℃）中で呈色する（橙色透明）が、エチレングリコール、エタノールおよびイソブタノール中では無色透明。

また上記はより具体的に反応原料を特定した発明である。その反応の条件としては、上記溶媒が有機溶媒である上記の重合防止剤は好ましい形態である。上記溶媒がプロトン性溶媒である重合防止剤も好ましい形態である。上記反応が触媒の不存在下に行われるものである重合防止剤は好ましい形態である。具体的には、上記重合防止剤を得る反応であるが、有機溶媒中で触媒の不存在下に５０〜１００℃の温度である反応は好ましい形態である。

なお、上記有機溶媒としては、一般に用いられている有機溶媒を用いることができるが、なかでも、メタノール、エタノール、プロパノール、エチレングリコール、ジエチレングリコール、アクリル酸２−ヒドロキシエチル、アクリル酸２−ヒドロキシプロピル、メタクリル酸２−ヒドロキシエチル、メタクリル酸２−ヒドロキシプロピルなどのアルコール類であるプロトン性溶媒が反応性が高いという点で好ましく用いられる。溶媒によっては、生成物との溶解度が高く、単離しがたいものもあるが、その場合は、溶媒と共に溶液として添加してもよい。

また、上記反応であるが、水溶媒あるいは有機溶媒の中でも、非プロトン性溶媒（例えば、ＴＨＦやＤＭＳＯ）では反応が進行しにくい場合もある。その場合は所定の温度をかけ反応させればよい。あるいは反応タイミングを向上させるために原料同士の接触を効率よく行うように、攪拌器が付設した反応器では攪拌の速度を高くするなどミキシング効率を高める手法をとればよい。また必要に応じ、室温よりも高い温度で反応を行う。

本発明の重合防止剤を用いることにより、前記効果が得られる理由については未だ解明されていないが、４Ｈ−ＴＥＭＰＯまたはＴＥＭＰＯのＮ−Ｏ基にオキシ酸が配位結合するため、４Ｈ−ＴＥＭＰＯまたはＴＥＭＰＯそれ自体の重合防止性能を保持しながら、実質的に蒸気圧を有しないものになると考えられている。

本発明の重合防止剤は、上記の４Ｈ−ＴＥＭＰＯとＳＡＬとから得られるものに限定されるものではなく、前記オキシ酸と４Ｈ−ＴＥＭＰＯまたはＴＥＭＰＯとを、有機溶媒中で反応させて得られる化合物もまた有効に用いることができる。

オキシ酸の使用量は、４Ｈ−ＴＥＭＰＯまたはＴＥＭＰＯ１モルあたり、０．３〜１０モル、好ましくは０．１〜１０モル、より好ましくは０．２〜５モル、更に好ましくは０．５〜５モルであり、さらに好ましくは０．５〜２モルである。４Ｈ−ＴＥＭＰＯまたはＴＥＭＰＯの量が、反応に使用されるオキシ酸の量より少ないと効率よく当該塩化合物が生成しにくい。よって、上記モル比の範囲であれば、より効率よく本発明にかかる当該配位化合物の生成が可能になるので、本発明にあっては好ましい形態である。

また、さらに好ましい反応条件としては、反応させる溶媒中の４Ｈ−ＴＥＭＰＯまたはＴＥＭＰＯの濃度としては、０．０１〜５０重量％の範囲が好ましい。さらに言えば０．１１〜３０重量％の範囲が好ましい。最も好ましくは０．５〜１０重量％の範囲である。当該配位化合物を得る反応に使用するＮ−オキシル化合物の濃度が、０．０１重量％未満の低い濃度では、配位反応が進行しにくく、効率よく目的物を得ることが難しくなる。またＮ−オキシル化合物の濃度が５０重量％より高ければ、Ｎ−オキシル化合物が析出する場合があり反応が進行しにくい。つまり配位反応に関与するまでに、析出してしまい、反応の効率が低下してしまう。

よって、本発明にかかる目的に配位化合物を効率よく、確実に製造し、反応系から分離するためには、上記の範囲で原料を使用することが好ましい。

また、反応温度は、１３０℃以下、好ましくは１２０℃以下、さらには１００℃以下が好ましい。具体的には２０〜１３０℃の範囲、より好ましくは２０〜１２０℃の範囲、さらに好ましくは２０〜１００℃の範囲である。さらに好ましくは５０〜１００℃、更に好ましくは８０〜１００℃の範囲である。また原料の分解が起こっても、本発明の目的物が所定量生成する条件であれば、反応温度条件は適宜選択して採用可能である。しかし、重合防止剤としての機能、目的物の生成収率、反応速度などを考慮した場合、上記の温度範囲に調整することが好ましい。

上記反応温度を調整する理由であるが、置換基によっても異なるが、Ｎ−オキシル化合物の分解温度がおよそ１４０℃前後であるので、反応温度が高すぎると不用意に分解するからである。（例えば、４Ｈ−ＴＥＭＰＯは１４６℃である。）
本発明の重合防止剤である目的化合物を製造する場合の反応であるが、当該重合防止剤である目的化合物が効率よく製造されるのであれば、触媒を使用しても、触媒を使用しなくてもよい。触媒を使用しない触媒不存在下の反応であれば、触媒残渣との分離工程も必要なく、また、使用した触媒や触媒残渣と目的物との影響（不用意な反応による副生物の生成）なども考慮する必要がなく、工業的に有利といえる。

よって本発明の目的化合物を得るには、上記溶媒中での反応が触媒不存在下に行われることが好ましい形態である。勿論触媒存在下であっても目的とする化合物の製造に問題なければ、当該反応に触媒を使用することは可能である。

また本発明では、上記反応を利用した本発明における目的化合物にかかる重合防止剤の製造方法は好ましい実施形態となる。つまり、本発明は、オキシ酸または多価カルボン酸と４Ｈ−ＴＥＭＰＯまたはＴＥＭＰＯとから合成される重合防止剤として使用できる配位化合物の製造方法でもある。

また本発明の重合防止剤にかかる配位化合物であるが、その配位化合物の好ましい製造方法は、実施例で示したように、上記の反応後、つまり有機溶媒の存在下に、４Ｈ−ＴＥＭＰＯまたはＴＥＭＰＯと、オキシ酸または多価カルボン酸とを反応させた後、得られた結晶を分離または反応系から単離し、必要に応じ当該結晶を洗浄する、または精製する工程を経て製造する方法である。その理由は、目的とする配位反応を効率よく確実に行うために好ましいからである。本発明にかかる化合物においては、このように段階を経て目的物を製造することにより、余分な副反応を起こすことなく、４Ｈ−ＴＥＭＰＯまたはＴＥＭＰＯと、オキシ酸または多価カルボン酸と効率よく配位が行われ、純度の高い結晶として得ることができることも見出したのである。

また、確実な配位反応のために、または、副反応が少なく得られる結晶の純度が高くなるなどの理由により、上記の反応後、つまり有機溶媒の存在下に、４Ｈ−ＴＥＭＰＯまたはＴＥＭＰＯと、オキシ酸または多価カルボン酸とを反応させた後、得られた結晶を分離または反応系から単離し、必要に応じ当該結晶を洗浄する、または精製する工程を経て製造された本発明の化合物であると、重合防止効果が優れているともいえる。

また本発明にかかる化合物の好ましい純度は、８０％以上〜１００％の範囲である。より好ましくは純度８５％以上〜１００％の範囲である。さらには９０％以上〜１００％の範囲である。さらに好ましい純度は９５％以上〜１００％の範囲である。

また本発明では、当該配位化合物を使用した（メタ）アクリル酸エステルの重合防止方法も好ましい実施形態でもある。

また本発明では、当該配位化合物を含有する重合防止剤としての提供も好ましい形態となる。当該配位化合物の本発明への重合防止剤組成物としての含有量は、重合防止剤組成物が所定の重合防止機能を保有していればその配位化合物の含有量は、好ましくは、５０重量％〜１００重量％の範囲である。本発明にかかる配位化合物の含有量が多ければ、その機能（良好な重合防止性、低い着色性、高沸点成分なので蒸留塔留出側、つまり製品側に留出しにくい性能など）が、良好に発揮できるからである。より好ましくは、６０重量％〜１００重量％の範囲で、さらには７０重量％〜１００重量％の範囲、さらには８０重量％〜１００重量％の範囲である。

本発明の重合防止剤は、（メタ）アクリル酸エステルを、減圧下、４０〜２００℃の範囲の温度で蒸留・精製する工程の他に、その合成、回収、貯蔵、輸送、移送などにおいても、その重合防止のために有効に用いられる。

本発明の（メタ）アクリル酸エステルの代表例としては、例えば、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸イソプロピル、アクリル酸ブチル、アクリル酸２−エチルヘキシル、アクリル酸２−ヒドロキシエチル、アクリル酸２−ヒドロキシプロピル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸ブチル、メタクリル酸２−ヒドロキシエチル、メタクリル酸２−ヒドロキシプロピルなどを挙げることができる。またより沸点の高いスチレン、ビニルスチレン、ジビニルベンゼン、各種ジアルキルアクリレートなど、より沸点が高く、精製時（蒸留時）に重合や着色を避けかつ製品留出側には余分な重合防止剤が移行しない精製工程が好ましい（メタ）アクリル酸エステルの重合防止のための使用は好ましい形態といえる。

本発明の重合防止剤は、減圧（例えば、１．３〜５００ｈＰａ、好ましくは２〜１００ｈＰａ）下、４０〜２００℃の蒸留・精製工程を含む、（メタ）アクリル酸エステルの製造の際に特に好適に用いられる。具体的には、触媒の存在下での（メタ）アクリル酸とアルコールとの反応工程、（メタ）アクリル酸エステルの分離工程、溶剤の分離工程、軽沸点物の分離工程、高沸点物の分離工程、抽出工程などの諸工程において、本発明の重合防止剤を（メタ）アクリル酸エステルと共存させればよい。本発明の重合防止剤は、従来のＮ−オキシル化合物で問題であった使用時の（メタ）アクリル酸エステルへの着色が防止できる。また蒸留時に留出側に移行しにくいので、製品としての目的（メタ）アクリル酸エステルに対して余分な重合防止作用をもたらさない。つまり精製時に必要な重合防止性能を発揮しながら、製品としての（メタ）アクリル酸エステルとして良好な重合性をも保持させることが可能になる。よって上記の中でヒドロキシル基を保有するヒドロキシアルキル（メタ）アクリレートの精製時に使用する形態が好ましい。ヒドロキシル基を保有するヒドロキシアルキル（メタ）アクリレートは重合性が高く、かつ用途によっては着色をきらい、かつ、製品としての高い重合性が要求される（メタ）アクリル酸エステルであるので本発明の重合防止剤を使用するには最適である。

また本発明にかかる重合防止剤を、蒸留工程などで使用する場合、ビニル基含有化合物のガスなどによる気相部での重合を、合わせてより効果的に防止するために、気相部で有効に重合防止機能を有する重合防止剤を併用する形態が好ましい。

本発明の重合防止剤の使用方法の一例としては、常圧では沸点が、１００℃〜３００℃の範囲などの高い沸点を示すビニル化合物を減圧下で蒸留することである。この減圧下での蒸留により、沸点を下げ、蒸留塔の温度を、５０℃〜１５０℃の範囲の温度で運転することができる。この場合の蒸留塔での真空度は、例えば４〜１００ｈＰａである。蒸留に使用する蒸留塔の形式などにより適宜設定可能である。しかし、このように蒸留条件を調整することで重合性が高いビニル化合物であっても、不必要な量まで重合禁止剤を使用することなく、かつ、留出液側に当該重合禁止剤が移行しにくい条件にて、蒸留工程での精製が可能になる。また上記蒸留塔は、蒸留段がある段塔式の蒸留塔でもよいし、単蒸留塔であってもよい。

本発明の重合防止剤は、（メタ）アクリル酸エステルを貯蔵また移送する際にも用いることができる。

本発明の重合防止剤は、単独でも、あるいは２種以上を組み合わせて使用することもできる。また、その重合防止機能を阻害しない限り、従来公知のビニル基含有化合物の重合防止剤と組み合わせて使用することもできる。

一般に工業的に用いられるものであれば使用可能であり、具体的には、例えば、ハイドロキノン、メチルハイドロキノン、ｔｅｒｔ−ブチルハイドロキノン、２，６−ジ−ｔｅｒｔ−ブチルハイドロキノン、２，５−ジ−ｔｅｒｔ−ブチルハイドロキノン、２，４−ジメチル−６−ｔｅｒｔ−ブチルフェノール、ハイドロキノンモノメチルエーテル等のフェノール化合物；Ｎ−イソプロピル−Ｎ’−フェニル−パラ−フェニレンジアミン、Ｎ−（１，３−ジメチルブチル）−Ｎ’−フェニル−パラ−フェニレンジアミン、Ｎ−（１−メチルヘプチル）−Ｎ’−フェニル−パラ−フェニレンジアミン、Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−パラ−フェニレンジアミン、Ｎ，Ｎ’−ジ−２−ナフチル−パラ−フェニレンジアミン等のパラフェニレンジアミン類；チオジフェニルアミン、フェノチアジン等のアミン化合物；ジブチルジチオカルバミン酸銅、ジエチルジチオカルバミン酸銅、ジメチルジチオカルバミン酸銅等のジアルキルジチオカルバミン酸銅塩類；２，２，４，４−テトラメチルアゼチジン−１−オキシル、２，２−ジメチル−４，４−ジプロピルアゼチジン−１−オキシル、２，２，５，５−テトラメチルピロリジン−１−オキシル、２，２，５，５−テトラメチル−３−オキソピロリジン−１−オキシル、２，２，６，６−テトラメチルピペリジン−１−オキシル、４−ヒドロキシ−２，２，６，６−テトラメチルピペリジン−１−オキシル、６−アザ−７，７−ジメチル−スピロ（４，５）デカン−６−オキシル、２，２，６，６−テトラメチル−４−アセトキシピペリジン−１−オキシル、２，２，６，６−テトラメチル−４−ベンゾイルオキシピペリジン−１−オキシル、４，４’，４’’−トリス−（２，２，６，６−テトラメチルピペリジン−１−オキシル）ホスファイト、４，４´−ビス−（２，２，６，６−テトラメチルピペリジン−１−オキシル）セバケート等のＮ−オキシル化合物；等が挙げられる。これら重合防止剤は１種のみ用いてもよいし、２種以上を併用してもよい。また併用して着色しやすい重合防止剤は目的によっては使用量を調整するとか、使用を避けてもよい。

本発明の重合防止剤の使用量は、適用する（メタ）アクリル酸エステルの種類、適用温度条件などにより異なるので一概に特定できないが、通常、（メタ）アクリル酸エステルの０．０００１〜０．１質量％であり、好ましくは０．０００１〜０．０１質量％、より好ましくは０．０００１〜０．００１質量％である。

本発明の重合防止剤の適用方法には特に制限はなく、（メタ）アクリル酸エステルの重合防止に一般に用いられている方法に従って適宜行うことができる。例えば、重合防止剤を粉体として添加しても、あるいは製品（メタ）アクリル酸エステルまたは他の有機溶剤に溶解して溶液として添加してもよい。また、本重合防止剤を精製する前の、反応液の状態で添加してもよい。

本発明の有利な実施態様を示している以下の実施例を挙げて、本発明を更に具体的に説明する。
（実施例１）
橙色粉体である４−ヒドロキシ−２，２，６，６−テトラメチルピペリジン−１−オキシル（４Ｈ−ＴＥＭＰＯ）５ｇ（０．０３モル）と白色粉体であるサリチル酸（ＳＡＬ）１５ｇ（０．１１モル）と溶媒としてのエタノール８０ｇとを、容量２００ｍｌの攪拌機付きガラス製丸底フラスコに仕込み、オイルバスにて８０℃に昇温して５時間反応させた。反応液を３０℃まで冷却して、しばらくすると白色結晶が析出したので、吸引ろ過装置で固液分離した。分離したろ液中の未反応４Ｈ−ＴＥＭＰＯ濃度を液クロマトグラフィーで測定したところ２．５質量％であった（４Ｈ−ＴＥＭＰＯの反応転化率５０％）。分離した結晶を超純水１００ｇにて結晶を５回洗浄し、減圧乾燥したところ、４ｇの白色結晶が得られた。

上記結晶を下記条件下にＨ−ＮＭＲ分析を行った。
装置：ＡＶＡＮＣＥ ３００（ＢＲＵＫＥＲ ＢＩＯＳＰＩＮ製）
溶媒：アセトン−ｄ6（９９．９％）
ＮＭＲ分析チャートを図１に示す。参考のため、使用したＳＡＬのＮＭＲ分析チャートを図２として示した。具体的には、図２には、実施例１で得られた化合物のＨ−ＮＭＲ分析チャートを下に、ＳＡＬのＨ−ＮＭＲ分析チャートをその上部に示し、お互いのピークを比較したものである。

また、４Ｈ−ＴＥＭＰＯはラジカルを持つ常磁性化合物のため磁場を与えて測定するNMRは影響が出るためＮＭＲチャートが得られない。その代わりとしてピペリジンのＮＭＲチャートを図３として示した。図２は、ＳＡＬの−ＣＯＯＨ基と−ＯＨ基を確認するためのＮＭＲ分析チャートであり、図３は、ピペリジンのシクロヘキシル環のピークがシャープであることを確認するためのＮＭＲ分析チャートである。さらに、シクロヘキサノールのＮＭＲチャートを図４に示した。図４は、４Ｈ−ＴＥＭＰＯの−ＯＨ基を確認するためのＮＭＲ分析チャートである。図５は、溶媒として用いたアセトン−ｄ6の不純物ピークを確認するためのＮＭＲ分析チャートである。

図１〜５から、上記結晶はプロトン比が４Ｈ−ＴＥＭＰＯ：ＳＡＬ＝１：１の化合物であり、ＳＡＬのカルボキシル基（−ＣＯＯＨ）由来のＨと４Ｈ−ＴＥＭＰＯの水酸基（−ＯＨ）由来のＨとを有することがわかる。ＳＡＬの−ＣＯＯＨ由来のＨが存在することから、上記結晶はピペリジウムイオンになっていないこと、また、４Ｈ−ＴＥＭＰＯの水酸基（−ＯＨ）由来のＨとその他の官能基のＨも存在することから上記結晶はエステル結合などの共有結合も持たないことが確認される。上記のことから、上記結晶はＳＡＬと４Ｈ−ＴＥＭＰＯとの配位化合物と推測される。また、得られた結晶４ｇの４Ｈ−ＴＥＭＰＯとしての反応転化率は４５％であり、固液分離したろ液中の未反応４Ｈ−ＴＥＭＰＯから求めた反応転化率５０％と一致する。

また、本発明にかかる塩のＮＭＲ測定条件であるが、まず、図２のＳＡＬの構造が確認できる条件でまずＮＭＲを測定する。そしてその条件で、得られた塩を確認する。という手順で測定を行うことが好ましい。

なお図３〜図５のＮＭＲチャートは、ＳＤＢＳ（Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）のウェブサイトから、２００６年の１０月〜１１月の時期に入手したものである。アドレスは、ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ａｉｓｔ．ｇｏ．ｊｐ／ＲＩＯＤＢ／ＳＤＢＳであった。

上記結晶は次の理化学的性質を有していた。なお、溶液に溶解させ色を観測した時の濃度は１重量％（溶質１ｇに溶媒９９ｇ）になるように調整した。また結晶の溶解性あるいは溶解時に呈色する色を観測するときに使用した溶媒である、アクリル酸、エチレングリコール、エタノール、イソブタノールであるが、アクリル酸は市販の高純度精製アクリル酸（日本触媒社製、ロット：６Ｇ３１ＨＤ）を使用した。またヒドロキシエチルメタクリレートは、日本触媒社製、ロット：６Ｅ２２ＨＡを使用した。また溶解実験や発色実験などで使用した他の有機溶媒は、すべて関東化学社製の特級品を使用し、溶解時に呈色する色（発色する色）に対する不純物（例えば酸成分）の影響が出ないようにした。
ａ）白色結晶（２５℃）
ｂ）常温（２５℃）での水に難溶で、無色透明液となる。また白色結晶が沈殿する。
ｃ）常温（２５℃）のアクリル酸に溶解し橙色透明となる。しかし、エチレングリコール、エタノールおよびイソブタノールにそれぞれに溶解するが無色透明となる。つまり、エチレングリコール、エタノールおよびイソブタノールのいずれかに溶解するが無色透明となる。
ｄ）アセトンに溶解するが呈色しない。無色透明な液となる。また、上記結晶をアセトンに溶解し、ガスクロマトグラフィー分析（インジェクション温度：２００℃、カラム温度：１００℃）を行ったところ、アセトン由来のピークのみが検出された。気化室（インサートガラス）を確認すると白色結晶が付着していた。よってこの分析より、上記実施例で得られた結晶の純度は少なくとも９９％以上であると考えられる。
（実施例２）
実施例１において、溶媒としてエタノールに代えてヒドロキシエチルメタクリレート８０ｇを用いた以外は実施例１と同様に行った。反応液を３０℃まで冷却して、しばらくすると白色結晶が析出したので、吸引ろ過装置で固液分離した。分離したろ液中の未反応４Ｈ−ＴＥＭＰＯ濃度を液クロマトグラフィーで測定したところ０．２質量％であり（４Ｈ−ＴＭＰＯの反応転化率９５％）、分離した結晶を洗浄／乾燥したところ、８ｇの白色結晶が得られた。得られた結晶８ｇの４Ｈ−ＴＥＭＰＯとしての反応転化率は９０％であり、固液分離したろ液中の未反応４Ｈ−ＴＥＭＰＯから求めた反応転化率９０％と一致する。また得られた項目ｄにおける分析結果も実施例１と同様であり、実施例２の結晶も９９％以上の純度であると考えられる。
（実施例３）
実施例１において、４−ヒドロキシ−２，２，６，６−テトラメチルピペリジン−１−オキシルに代えて橙色粉体である２，２，６，６−テトラメチルピペリジン−１−オキシル（ＴＥＭＰＯ）５ｇ、溶媒としてエタノールに代えてヒドロキシエチルメタクリレート８０ｇを用いた以外は実施例１と同様に行った。反応液を３０℃まで冷却して、しばらくすると白色結晶が析出したので、吸引ろ過装置で固液分離した。分離したろ液中の未反応ＴＥＭＰＯ濃度を液クロマトグラフィーで測定したところ０．５質量％であり（ＴＥＭＰＯの反応転化率９０％）、分離した結晶を洗浄／乾燥したところ８ｇの白色結晶が得られた。得られた結晶８ｇのＴＥＭＰＯとしての反応転化率は８５％であり、固液分離したろ液中の未反応ＴＥＭＰＯから求めた反応転化率９０％と一致する。

上記結晶のＮＭＲ分析チャートを図６に示す。実施例１と同様に図２、３、５および６から、上記結晶はプロトン比がＴＥＭＰＯ：ＳＡＬ＝１：１の化合物であり、ＳＡＬのカルボキシル基（−ＣＯＯＨ）由来のＨが存在することから、上記結晶はピペリジウムイオンになっていないこと、また、官能基を持たないＴＥＭＰＯから得られていることから、上記結晶はＳＡＬとＴＥＭＰＯとの配位化合物と推測される。

上記結晶は次の理化学的性質を実施例１と同様に確認した。
ａ）白色結晶（２５℃）
ｂ）常温（２５℃）での水に難溶で、無色透明液となる。また白色結晶が沈澱する。
ｃ）常温（２５℃）のアクリル酸に溶解した橙色透明となる。しかし、エチレングリコール、エタノールおよびイソブタノールのそれぞれに溶解するが無色透明となる。つまり、エチレングリコール、エタノールおよびイソブタノールのいずれかに溶解するが無色透明となる。
ｄ）アセトンに溶解するが呈色しない。無色透明な液となる。また、上記結晶をアセトンに溶解し、ガスクロマトグラフィー分析（インジェクション温度：２００℃、カラム温度：１００℃）を行ったところ、アセトン由来のピークのみが検出された。気化室（インサートガラス）を確認したところ白色結晶が付着していた。よってこの分析より、上記実施例で得られた結晶の純度は９９％以上であると考えられる。
（実施例４〜７、参考例１〜２）
４Ｈ−ＴＥＭＰＯおよびＳＡＬに代えて表１に示すＮ−オキシル化合物、オキシ酸、多価カルボン酸および多価アルコールを用い、溶媒としてエタノールに代えてヒドロキシエチルメタクリレートを用いた以外は、実施例１と同様の操作を行った。表１に示す反応液を３０℃まで冷却しても結晶が析出しなかったので、反応液中の未反応Ｎ−オキシル化合物濃度を液クロマトグラフィーで測定して反応転化率を求めた。

（実施例８）
実施例１で得られた白色結晶０．１ｇ、メチルハイドロキノン０．１ｇおよびヒドロキシエチルメタクリレート１０００ｇを、真空蒸留装置にセットした容量１Ｌのガラス製丸底フラスコに仕込み、真空度４〜６ｈＰａ、内温７０〜８０℃で空気を５ｍｌ／ｍｉｎでバブリングしながら２時間かけて蒸留し、９５０ｇの精製ヒドロキシエチルメタクリレートを得た。この蒸留操作において、ヒドロキシエチルメタクリレートの重合は全く認められなかった。

次に、上記精製ヒドロキシエチルメタクリレートを１００℃に調整したオイルバスに浸し、重合熱による温度上昇が見られるまでの時間を、重合開始時間として、測定したところ、８時間後に温度が上昇し、重合が開始した。
（比較例１）
実施例８で原料として用いたヒドロキシエチルメタクリレートを、実施例８の精製ヒドロキシエチルメタクリレートと同様に、１００℃に調整したオイルバスに浸し、重合熱による温度上昇が見られるまでの時間を、重合開始時間として、測定した。重合開始時間は８時間であった。

実施例８と比較例１の重合開始時間は同一であることから、実施例８で用いた白色結晶は、精製ヒドロキシエチルメタクリレート中に含有されていない、すなわち、蒸留時に留出していないことがわかる。留出していれば、精製ヒドロキシエチルメタクリレートの重合開始時間は、原料ヒドロキシエチルメタクリレートの重合開始時間に比べて、延長されるはずである。また上記形態、つまり精製留出液側に留出しないような重合防止剤は、本発明の好ましい実施形態の一つであるといえる。
（比較例２）
実施例８において、白色結晶の代わりに４Ｈ−ＴＥＭＰＯ０．１ｇを用いた以外は実施例８と同様の操作を行った。精製ヒドロキシエチルメタクリレートを液クロマトグラフィー分析を行ったところ、４Ｈ−ＴＥＭＰＯが２０ｐｐｍ含まれていた。また、重合開始時間は２５時間であった。これら結果から、４Ｈ−ＴＥＭＰＯは蒸留時に留出し、精製ヒドロキシエチルメタクリレート中に混入することがわかる。
（実施例９）
ガラス製容器にヒドロキシエチルメタクリレート１００ｇを仕込み、さらに実施例１で得られた白色結晶０．００２ｇ（４Ｈ−ＴＥＭＰＯとして０．００１質量％）を添加した。この容器を１００℃に調整したオイルバスに浸し、重合開始時間を測定したところ、１４時間であった。
（比較例３）
実施例９において、白色結晶の代わりに４Ｈ−ＴＥＭＰＯ０．００１ｇ（０．００１質量％）を用いた以外は、実施例９と同様にして、重合開始時間を測定したところ、１４時間であった。

実施例９と比較例３との比較により、白色結晶は４Ｈ−ＴＥＭＰＯと同等の重合防止効果を有することがわかる。
（比較例４）
実施例８において、白色結晶の代わりに４Ｈ−ＴＥＭＰＯ０．０２ｇを用いた以外は実施例８と同様の操作を行った。精製ヒドロキシエチルメタクリレートを液クロマトグラフィー分析を行ったところ、４Ｈ−ＴＥＭＰＯが２ｐｐｍ含まれていた。また、重合開始時間は９時間であった。この比較例は、従来の４Ｈ−ＴＥＭＰＯ化合物を添加して、本件の対象物での重合防止効果と同等の添加量を調整し重合を防止することは通常行われるが、重合防止対象のビニル化合物であるヒドロキシエチルメタクリレートを精製するとその留出分に、４Ｈ−ＴＥＭＰＯが混入してくる問題があることを示している。よって、従来の４Ｈ−ＴＥＭＰＯなど比較的高沸点を有する重合防止剤であっても精製工程などの留出液側への移行は避けられない。よって製品側（ビニル化合物）に余分な重合防止剤が移行する場合もあり問題となる場合もありえる。
（比較例５）
実施例８において、白色結晶の代わりに４Ｈ−ＴＥＭＰＯ０．０２ｇ、ＳＡＬ０．１ｇを用いた以外は実施例８と同様の操作を行った。精製ヒドロキシエチルメタクリレートを液クロマトグラフィー分析を行ったところ、４Ｈ−ＴＥＭＰＯが２ｐｐｍ含まれていた。また、重合開始時間は９時間であった。この結果から、ＳＡＬ存在下でも比較例４と同等の４Ｈ−ＴＥＭＰＯが蒸留時に留出し、精製ヒドロキシエチルメタクリレート中に混入することがわかる。この比較例５からも比較例４と同様の現象、（通常の方法による重合防止処理では精製工程などの留出液側への移行は避けられない場合や、また製品側（ビニル化合物）に余分な重合防止剤が移行する場合もあり問題となりえる）ことを説明するものである。
（実施例１０）
実施例８において、白色結晶の代わりに実施例２でオイルバスにて８０℃に昇温して５時間反応させた冷却前の反応液を０．４ｇ（４Ｈ−ＴＥＭＰＯとして０．０２ｇ）を用いた以外は実施例８と同様の操作を行った。精製ヒドロキシエチルメタクリレートを液クロマトグラフィー分析を行ったところ、４Ｈ−ＴＥＭＰＯが１ｐｐｍ以下であり、また、重合開始時間は８時間であった。この実施例は、白色結晶を添加しなくても４Ｈ−ＴＥＭＰＯが９５％反応した反応液を添加することによって、重合防止対象のビニル化合物であるヒドロキシエチルメタクリレートを精製する際に、その留出分に４Ｈ−ＴＥＭＰＯが混入しない白色結晶を添加する効果と同等であることを示している。

実施例１で得られた合成物のＨ−ＮＭＲ分析チャートである。 実施例１で得られた化合物のＨ−ＮＭＲ分析チャートを下に、ＳＡＬのＨ−ＮＭＲ分析チャートをその上部に示したものである。 ピペリジンのＨ−ＮＭＲ分析チャートである。 シクロヘキサノールのＨ−ＮＭＲ分析チャートである。 実施例１で溶媒として用いたアセトンｄ6の不純物ピークを確認するためのＨ−ＮＭＲ分析チャートである。 実施例３で得られた合成物のＨ−ＮＭＲ分析チャートである。

Claims (7)

1. ４−ヒドロキシ−２，２，６，６−テトラメチルピペリジン−１−オキシル（４Ｈ−ＴＥＭＰＯ）または２，２，６，６−テトラメチルピペリジン−１−オキシル（ＴＥＭＰＯ）と、オキシ酸または多価カルボン酸とから得られる配位化合物からなる（メタ）アクリル酸エステルの重合防止剤。
2. オキシ酸がサリチル酸またはリンゴ酸であり、多価カルボン酸がマレイン酸またはコハク酸である請求項１記載の（メタ）アクリル酸エステルの重合防止剤。
3. 配位化合物が有機溶媒中で５０〜１００℃の温度で反応させて得られる請求項１または２記載の（メタ）アクリル酸エステルの重合防止剤。
4. 有機溶媒がメタノール、エタノール、プロパノール、エチレングリコール、ジエチレングリコール、アクリル酸２−ヒドロキシエチル、アクリル酸２−ヒドロキシプロピル、メタクリル酸２−ヒドロキシエチルおよびメタクリル酸２−ヒドロキシプロピルから選ばれる少なくとも一種である請求項３記載の（メタ）アクリル酸エステルの重合防止剤。
5. 配位化合物が結晶体である請求項１〜４のいずれかに記載の（メタ）アクリル酸エステルの重合防止剤。
6. （メタ）アクリル酸エステルの重合防止剤として、請求項１〜５のいずれかの配位化合物または該配位化合物を含む反応混合物を用いることを特徴とする（メタ）アクリル酸エステルの重合防止方法。
7. （メタ）アクリル酸エステルを減圧下、４０〜２００℃の温度で蒸留・精製する際に、当該配位化合物を用いて（メタ）アクリル酸エステルの重合を防止する請求項６記載の（メタ）アクリル酸エステルの重合防止方法。

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