JP6452262B2 - 1,1‐2置換エチレンモノマー類の調製方法 - Google Patents
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Description
の1,1‐2置換エチレンモノマー類の調製方法であり、
上記方法は、一般式(II):
Eは(CH2X)mであり、
mは1〜20であり、
XはO又はSであり、
n=1の場合、Fは以下の官能基:
n=2の場合、Fは以下の官能基:
n=3の場合、Fは:
Gは以下の官能基:
G及びFは互いから独立して選択され、
R2及びR3は、互いから独立して、官能基H、直鎖若しくは分岐C1‐C4アルキル、直鎖若しくは分岐C1‐C4ハロゲン化アルキル、カルボキシ置換C1‐C4アルキル、C3‐C10シクロアルキル、任意に置換されたアリール、及び複素環部分から選択され、又は
n=1の場合、Fは(CH2)p、(CHR’)p、(CR’R’’)pから選択された1つのR6基によってGに接続でき、ここでpは1〜6、好ましくは1〜4、より好ましくは1であり、R’及びR’’は、同一の又は異なるC1‐C4アルキル基である)
の化合物と、一般式(III):
一般式(I)
一般式(II)
Eは(CH2X)mであり、
mは1〜20であり、
XはO又はSであり、
n=1の場合、Fは以下の官能基:
n=2の場合、Fは以下の官能基:
n=3の場合、Fは:
Gは以下の官能基:
G及びFは互いから独立して選択され、
R2及びR3は、互いから独立して、官能基H、直鎖若しくは分岐C1‐C4アルキル、直鎖若しくは分岐C1‐C4ハロゲン化アルキル、カルボキシ置換C1‐C4アルキル、C3‐C10シクロアルキル、任意に置換されたアリール、及び複素環部分から選択され、又は
n=1の場合、Fは(CH2)p、(CHR’)p、(CR’R’’)pから選択されたR6基によってGに接続でき、ここでpは1〜6、好ましくは1〜4、より好ましくは1であり、R’及びR’’は、同一の又は異なるC1‐C4アルキル基である)
の化合物は、一般式(III)の化合物にメチリデン基を提供する化合物である。
Gは以下の官能基:
G及びFは互いから独立して選択され、
R2及びR3は、互いから独立して、官能基H、直鎖若しくは分岐C1‐C4アルキル、直鎖若しくは分岐C1‐C4ハロゲン化アルキル、カルボキシ置換C1‐C4アルキル、C3‐C10シクロアルキル、任意に置換されたアリール、及び複素環部分から選択され、又は
n=1の場合、Fは(CH2)p、(CHR’)p、(CR’R’’)pから選択されたR6基によってGに接続でき、ここでpは1〜6、好ましくは1〜4、より好ましくは1であり、R’及びR’’は、同一の又は異なるC1‐C4アルキル基である。
Gは以下の官能基:
G及びFは互いから独立して選択され、
R2及びR3は、互いから独立して、官能基H、直鎖又は分岐C1‐C4アルキル、直鎖又は分岐C1‐C4ハロゲン化アルキル、カルボキシ置換C1‐C4アルキル、C3‐C10シクロアルキル、任意に置換されたアリール、及び複素環部分から選択され、好ましくは、R2及びR3は、互いから独立して、官能基H及び直鎖又は分岐C1‐C4アルキルから選択される。
Gは:
G及びFは互いから独立して選択され、
R2及びR3は、互いから独立して、官能基H、直鎖又は分岐C1‐C4アルキル、直鎖又は分岐C1‐C4ハロゲン化アルキル、カルボキシ置換C1‐C4アルキル、C3‐C10シクロアルキル、任意に置換されたアリール、及び複素環部分から選択され、好ましくは、R2及びR3は、互いから独立して、官能基H及び直鎖又は分岐C1‐C4アルキルから選択される。
一般式(III):
本発明の方法では、式(II)の化合物と式(III)の化合物との間の反応は、触媒量のアンモニウム又はイミニウム塩の存在下で実施され、上記塩は均一な相であり、即ち上記塩が反応物と同一相中にあるか、又は上記塩が固体基材上に支持される。
Eは(CH2X)mであり、
mは1〜20であり、
XはO又はSであり、
n=1の場合、Fは以下の官能基:
n=2の場合、Fは以下の官能基:
n=3の場合、Fは:
Gは以下の官能基:
G及びFは互いから独立して選択され、
R2及びR3は、互いから独立して、官能基H、直鎖若しくは分岐C1‐C4アルキル、直鎖若しくは分岐C1‐C4ハロゲン化アルキル、カルボキシ置換C1‐C4アルキル、C3‐C10シクロアルキル、任意に置換されたアリール、及び複素環部分から選択され、又は
n=1の場合、Fは(CH2)p、(CHR’)p、(CR’R’’)pから選択された1つのR6基によってGに接続でき、ここでpは1〜6、好ましくは1〜4、より好ましくは1であり、R’及びR’’は、同一の又は異なるC1‐C4アルキル基であり:
好ましくは、Eは(CH2X)mであり、mは1〜10であり、XはO又はSであり、n=1であり、Fは以下の官能基:
Gは以下の官能基:
G及びFは互いから独立して選択され、
R2及びR3は、互いから独立して、官能基H、直鎖若しくは分岐C1‐C4アルキル、直鎖若しくは分岐C1‐C4ハロゲン化アルキル、カルボキシ置換C1‐C4アルキル、C3‐C10シクロアルキル、任意に置換されたアリール、及び複素環部分から選択され、又は
n=1の場合、Fは(CH2)p、(CHR’)p、(CR’R’’)pから選択されたR6基によってGに接続でき、ここでpは1〜6、好ましくは1〜4、より好ましくは1であり、R’及びR’’は、同一の又は異なるC1‐C4アルキル基であり;
より好ましくは、Eは(CH2X)mであり、mは1〜5であり、XはOであり、n=1であり、Fは以下の官能基:
Gは以下の官能基:
G及びFは互いから独立して選択され、
R2及びR3は、互いから独立して、官能基H、直鎖又は分岐C1‐C4アルキル、直鎖又は分岐C1‐C4ハロゲン化アルキル、カルボキシ置換C1‐C4アルキル、C3‐C10シクロアルキル、任意に置換されたアリール、及び複素環部分から選択され、好ましくは、R2及びR3は、互いから独立して、官能基H及び直鎖又は分岐C1‐C4アルキルから選択され;
更に好ましくは、Eは(CH2X)mであり、mは1〜3であり、XはOであり、n=1であり、Fは:
Gは:
G及びFは互いから独立して選択され、
R2及びR3は、互いから独立して、官能基H、直鎖又は分岐C1‐C4アルキル、直鎖又は分岐C1‐C4ハロゲン化アルキル、カルボキシ置換C1‐C4アルキル、C3‐C10シクロアルキル、任意に置換されたアリール、及び複素環部分から選択され、好ましくは、R2及びR3は、互いから独立して、官能基H及び直鎖又は分岐C1‐C4アルキルから選択される。
本発明の方法は、均一な相の状態の触媒量のアンモニウム又はイミニウム塩の存在下で、式(II)の化合物を式(III)の化合物と反応させるステップを含む。
Gは:
R2及びR3は、互いから独立して、官能基H、直鎖又は分岐C1‐C4アルキル、直鎖又は分岐C1‐C4ハロゲン化アルキル、カルボキシ置換C1‐C4アルキル、C3‐C10シクロアルキル、任意に置換されたアリール、及び複素環部分から選択される。
‐用語「予備形成された(preformed)」は、式(II)の化合物が、式(III)の化合物との反応に供される前に調製及び単離されていることを意味し;
‐「タンデム反応(tandem reaction)」という表現は、式(II)の化合物が、式(III)の化合物との反応が触媒量のアンモニウム又はイミニウム塩の存在下で発生する反応器と同一の反応器内で調製されることを意味し;
‐「直接反応(direct reaction)」という表現は、式(III)の化合物及び触媒量のアンモニウム又はイミニウム塩の存在下での、ホルムアルデヒド又はその源及び無水カルボン酸からの、式(II)の化合物の調製の具体的実施形態を指す。
‐「同一の反応器内で(in the same reactor)」という表現は、式(II)の化合物と式(III)の化合物との間の反応が発生する反応器と同一の反応器内において、上記塩がインシチュで調製されることを意味し;
‐用語「予備形成された(preformed)」は、アンモニウム又はイミニウム塩が調製及び単離されていることを意味する。
本発明の方法によって得られる1,1‐2置換エチレンモノマーの反応性は、これらの純粋なモノマーをベースとして調製された接着剤を用いて、様々な基材を接着するための固定時間を測定することによって評価できる。
1.一般式(I):
の1,1‐2置換エチレンモノマー類の調製方法であり、
上記方法は、一般式(II):
Eは(CH2X)mであり、
mは1〜20であり、
XはO又はSであり、
n=1の場合、Fは以下の官能基:
n=2の場合、Fは以下の官能基:
n=3の場合、Fは:
Gは以下の官能基:
G及びFは互いから独立して選択され、
R2及びR3は、互いから独立して、官能基H、直鎖若しくは分岐C1‐C4アルキル、直鎖若しくは分岐C1‐C4ハロゲン化アルキル、カルボキシ置換C1‐C4アルキル、C3‐C10シクロアルキル、任意に置換されたアリール、及び複素環部分から選択され、又は
n=1の場合、Fは(CH2)p、(CHR’)p、(CR’R’’)pから選択された1つのR6基によってGに接続でき、ここでpは1〜6、好ましくは1〜4、より好ましくは1であり、R’及びR’’は、同一の又は異なるC1‐C4アルキル基である)
の化合物と、一般式(III):
Eは(CH2X)mであり、
mは1〜5であり、
XはOであり、
n=1であり、
Fは以下の官能基:
Gは以下の官能基:
G及びFは互いから独立して選択され、
R2及びR3は、互いから独立して、官能基H、直鎖又は分岐C1‐C4アルキル、直鎖又は分岐C1‐C4ハロゲン化アルキル、カルボキシ置換C1‐C4アルキル、C3‐C10シクロアルキル、任意に置換されたアリール、及び複素環部分から選択される
ことを特徴とする、実施形態1〜5のいずれか1つに記載の方法。
Eは(CH2X)mであり、
mは1〜3であり、
XはOであり、
n=1であり、
Fは:
Gは:
G及びFは互いから独立して選択され、
R2及びR3は、互いから独立して、官能基H、直鎖又は分岐C1‐C4アルキル、直鎖又は分岐C1‐C4ハロゲン化アルキル、カルボキシ置換C1‐C4アルキル、C3‐C10シクロアルキル、任意に置換されたアリール、及び複素環部分から選択される
ことを特徴とする、実施形態6に記載の方法。
Gは:
R2及びR3は、互いから独立して、官能基H、直鎖又は分岐C1‐C4アルキル、直鎖又は分岐C1‐C4ハロゲン化アルキル、カルボキシ置換C1‐C4アルキル、C3‐C10シクロアルキル、任意に置換されたアリール、及び複素環部分から選択される
ことを特徴とする、実施形態1〜23のいずれか1つに記載の方法。
1Lの2重管反応器に、561g(5.5モル)の無水酢酸及び158g(5モル)の純度95%のパラホルムアルデヒドを導入し、得られた懸濁液を、均一な混合物が得られるまで室温で撹拌し続けた。反応器内の油を160℃で加熱しながら、2.45g(0.025モル)の濃縮硫酸を添加した。温度が138℃に達するとパラホルムアルデヒドは溶解し、混合物は透明になった。温度が160℃に達したら、試料を採取してガスクロマトグラフィで分析した。試料採取を毎時間繰り返した。3時間の反応後、98%の変換が観察され、反応物を冷却した。反応器の内容物を別の反応器に移し、蒸留した。671gのメチレンジアセテートの透明な蒸留物が得られ、これは1%未満の無水酢酸、1%のオキシビスメチレンジアセテート及び13.6%の酢酸を含有していた。この粗生成物を、分留によって更に精製し、純度およそ100%のメチレンジアセテートを得た。
9.4g(0.10モル)のN,N‐ジメチルメチレンイミニウム(Sigma‐Aldrich社)と、18.6g(0.10モル)の溶融p‐トルエンスルホン酸メチルとの混合物を、気泡カウンタを備えた100mL丸首フラスコ中で、約100℃まで撹拌しながら加熱した。上記フラスコを、100℃超の油浴中に浸漬した。反応は速やかに開始され、塩化メチルガスの発生を伴い、これによって泡が精製された。反応時間は、全量が溶融するまで5分であった。
‐融点約100℃のN,N‐ジメチルメチレンイミニウムベンゼンスルホン酸;
‐融点約70℃のN,N‐ジメチルメチレンイミニウムp‐トルエン/ベンゼンスルホン酸(複数のアニオンの混合物);
‐融点約160℃のN,N‐ジメチルメチレンイミニウムメタンスルホン酸。
a)第1のステップでは、複数のアニオンの混合物を有するアンモニウム塩を、以下に記載の手順に従ってN,N‐ジメチルアミンから調製した。
20mLのエタノール中のp‐トルエンスルホン酸一水和物(22.04g、0.116モル)の溶液を、25mLのエタノール中のピペラジン(5g、0.058モル)の溶液に添加した。反応混合物を室温で30分間撹拌した。得られた固体を濾過し、エタノールで洗浄(3×20mL)した。その後上記固体を回転蒸発装置内で乾燥させ、アンモニウム塩を定量的に得た。
100mLのヘプタン中の42gのパラホルムアルデヒド(1.4モル)の混合物に、0.54gのピペリジン(6ミリモル)を触媒量で添加し、得られた混合物を70℃に加熱して、その温度に10分間維持した。250.8gの2‐オクチルシアノアセテート(1.2モル)を、添加用漏斗によって30分間にわたって滴下した。水が回収されなくなるまで、混合物を還流下に維持した。この反応の結果、2‐オクチルシアノアクリレートのプレポリマーが得られた。
1.40モルのブチルシアノアセテートと、調製例1によって得られた2.1モルのメチレンジアセテートとを、1L反応器に添加した。続いて混合物を、120〜130℃まで加熱した。そして、5mol%のピペラジン及び15mol%のp‐トルエンスルホン酸一水和物を添加した。ガスクロマトグラフィ又は核磁気共鳴によって、反応を30分毎に監視した。1時間後、反応を終了させ、n‐ブチルシアノアクリレートを94%の選択性で得た。ここで「選択性」は、反応したシアノアセテートに対する生成されたモノマーの量として理解される。続いて、真空下で酢酸を除去し、モノマーの蒸留のために残滓に安定化剤を添加した。
n‐ブチルシアノアクリレートは、本発明の方法に従ったその合成に対する、表IVに示す要因の影響を研究するための、モデルモノマーとして選択された。
84.3gのオクタデシルシアノアセテートを、温度計を備えた250mLの3口フラスコ内に入れ、1.07gの1,3,5‐トリメチルヘキサヒドロ‐1,3,5‐トリアジン、84.3mgの2,60ジ‐tert‐ブチル‐4‐メチルフェノール(BHT)、及び69.4gのメチレンジアセテートと13.4gのドデシルベンゼンスルホン酸との混合物を添加した。後者の添加をゆっくりと実施して、固体のシアノアセテートを湿潤させた。混合物を穏やかに撹拌しながら加熱して、液体を得た。次に、核磁気共鳴スペクトルにおいてシアノアセテートの信号が消えるまで、1.5〜2時間にわたって、反応物を迅速に撹拌しながら、内部温度125℃に維持した。
59.4gのメチレンジアセテート、0.75gの2‐メチルピペラジン、及び12.0gのドデシルベンゼンスルホン酸の混合物を、110℃まで加熱した。次に189mgの2,2‐メチレンビス(6‐tert‐ブチル‐4‐メチルフェノール)を添加した後、37.8gの1,6‐ヘキサンジオールビスシアノアセテートを、30分間にわたって30の部分に分けてゆっくりと添加した。NMRスペクトルにおいてシアノアセテートの信号が消えるまで、反応を2時間にわたってこの温度に保持した。
実施例1に記載の本発明の方法に略従って、表VIに列挙した1,1‐2置換エチレンモノマーを調製した。この表は、反応時間、アミン又はイミンのモル%、及び酸のモル%、並びに各産物に関して得られる選択性を示す。
LAS:ドデシルベンゼンスルホン酸
p‐TSA:p‐トルエンスルホン酸
MSA:メタンスルホン酸
である。
クネーフェナーゲル反応に関して記載された方法に従って、いくつかのシアノアクリレートを調製し、得られた収率を、本発明の方法を用いて得られたものと比較した。
(a)文献に開示されている条件を再現することにより、実験によって得られた、単離収率
(b)Holl et al., J. Microencapsulation, 2002, 19(6), 699
(c)Holl et al., J. Microencapsulation, 2002, 19(6), 699
(d)特許文献2
(e)非特許文献2
(f)特許文献5
(g)特許文献3
実施例30及び31のアルコキシアルキルシアノアクリレートを例として用いて、本発明の方法によって得られる1,1‐2置換エチレンモノマーの反応性を試験した。この目的のために、これらの純粋なモノマーから調製された接着剤を用いて様々な基材を接着するために必要な固定時間を決定した。
1.77モルのエチルシアノアセテートと、調製例1によって得られた2.65モルのメチレンジアセテートとの混合物を、1L反応器中において、120〜130℃まで加熱した。次に、2.5モル%のピペラジン及び13モル%のメタンスルホン酸一水和物を添加した。ガスクロマトグラフィ又は核磁気共鳴によって、反応を30分毎に監視した。2時間後、反応は終了したものと考えられ、エチルシアノアクリレートが98%の選択性で得られた。ここで「選択性」は、反応したシアノアセテートに対する精製されたモノマーの量として理解される。続いて、真空下で酢酸を除去し、モノマーの蒸留のために残滓に安定化剤を添加した。エチルシアノアクリレートの収率は82%であった。
例えば英国特許出願第2311519号に開示されている方法に従って得られた、ガスクロマトグラフィアッセイによる純度が約90%の、25.3gの12‐メタクリロイルオキシドデシルシアノアセテートと、調製例1によって得られた19.8gのメチレンジアセテートと、0.375gの2‐メチルピペラジンと、0.128gのBHTと、5.08gのドデシルベンゼンスルホン酸(硫酸非含有)との混合物を、120℃とし、NMRによってチェックされるシアノアセテート信号が略消える時点まで、この温度で45分撹拌した。
Claims (11)
- 一般式(I):
の1,1‐2置換エチレンモノマー類の調製方法であって、
前記方法は、メチレンジアセテート、オキシビスメチレンジアセテート、メチレンジプロピオン酸及びオキシビスメチレンジプロピオン酸からなる群から選ばれる化合物と、一般式(III):
- 前記メチレンジアセテート、オキシビスメチレンジアセテート、メチレンジプロピオン酸及びオキシビスメチレンジプロピオン酸からなる群から選ばれる化合物と前記一般式(III)の化合物との間の前記反応は、均一な相の状態の触媒量のアンモニウム塩又はイミニウム塩の存在下で実施されることを特徴とする、請求項1に記載の方法。
- 前記アンモニウム塩は、酸と1級、2級又は3級アミンとの反応から得られる産物である、請求項1又は2に記載の方法。
- 前記アミンは、メチルアミン、ピペラジン、2‐メチルピペラジン、N,N’‐ジメトキシメチルピペラジン、アニリン、ベンジルアミン、2,6‐ジフルオロベンジルアミン、トリフルオロエチルアミン及びこれらの混合物からなる群から選択されることを特徴とする、請求項3に記載の方法。
- 前記イミニウム塩は、1級又は2級アミンとアルデヒド又はケトンとの、中性又は酸性媒体中での反応から得られる、酸からのアニオンを含有するイミンである、請求項1又は2に記載の方法。
- 前記イミニウム塩は、N,N‐ジメチルアミンとホルムアルデヒドとの反応の結果であることを特徴とする、請求項5に記載の方法。
- 前記酸は、酢酸、トリフルオロ酢酸、硫酸、メタンスルホン酸、p‐トルエンスルホン酸、ドデシルベンゼンスルホン酸、カンファースルホン酸、塩酸、リン酸及びこれらの混合物からなる群から選択されることを特徴とする、請求項3〜6のいずれか1項に記載の方法。
- 前記イミニウム塩は、メチレンジアセテート、オキシビスメチレンジアセテート、メチレンジプロピオン酸及びオキシビスメチレンジプロピオン酸からなる群から選ばれる化合物と、1級、2級又は3級アミンと酸又は酸混合物との間の反応から得られたアンモニウム塩との間の反応によって調製されることを特徴とする、請求項1に記載の方法。
- 前記アンモニウム又はイミニウム塩は、インシチュで調製されることを特徴とする、請求項1〜8のいずれか1項に記載の方法。
- 予備形成されたアンモニウム又はイミニウム塩を採用し、前記中性アンモニウム又はイミニウム塩に対して過剰な酸を添加することを特徴とする、請求項1〜8のいずれか1項に記載の方法。
- 前記メチレンジアセテート、オキシビスメチレンジアセテート、メチレンジプロピオン酸及びオキシビスメチレンジプロピオン酸からなる群から選ばれる化合物は、前記式(III)の化合物及び均一な相の状態の触媒量のアンモニウム又はイミニウム塩の存在下で、ホルムアルデヒドガス又はホルムアルデヒド源と無水カルボン酸との間の反応から得られることを特徴と
する、請求項1〜10のいずれか1項に記載の方法。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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