JPH01254648A - アクリル系モノマーの製造方法 - Google Patents

アクリル系モノマーの製造方法

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JPH01254648A
JPH01254648A JP63081301A JP8130188A JPH01254648A JP H01254648 A JPH01254648 A JP H01254648A JP 63081301 A JP63081301 A JP 63081301A JP 8130188 A JP8130188 A JP 8130188A JP H01254648 A JPH01254648 A JP H01254648A
Authority
JP
Japan
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alkali metal
formula
general formula
acrylic
catalyst
Prior art date
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Application number
JP63081301A
Other languages
English (en)
Inventor
Yasutaka Doi
土居 靖隆
Tetsuya Kamikuri
上栗 哲哉
Shigetoshi Nagai
永井 重利
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kohjin Holdings Co Ltd
Kohjin Co
Original Assignee
Kohjin Holdings Co Ltd
Kohjin Co
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Publication date
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    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
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  • Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、増粘剤、糊剤、凝集剤、製紙用紙力増強剤・
歩留向上剤など数多くの用途に用いられるアクリル系ポ
リマーの原料として有用なアクリル系モノマーの高収率
かつ高純度な製造方法に関する。
(従来の技術) 不純物の副生が比較的少ないアクリル系モノマーの製造
方法として、対応するアダクトをクラッキングする方法
、即ち一般式(I)で表わされるビシクロ[2,2,I
]へブテン−5−カルボン酸エステル−2(以下、単に
エステルアダクトと称す。)と一級アミン、二級アミン
又はジアルキルアミノアルコールとを、アルカリ金属、
アルカリ金属水素化物、アルカリ金属アルコラートまた
はアルカリ金属アミド化物を触媒として、アミド化反応
またはエステル交換反応せしめて、一般式(■)で表わ
される化合物(以下、単にアクリル系アダクトと称す。
)となし、次いで該アクリル系アダクトをクラブキング
して一般式(III)で表わされるアクリル系モノマー
を製造する方法は既に知られている。 (例えば、特公
昭56−20309号公報、特公昭54−9170号公
報、特公昭55−11655号公報、特公昭57−52
329号公報、特公昭59−24142号公報)これら
の方法は、アクリル系アダクト製造時のアミン種の選定
及び触媒種の選定を請求範囲の要点としたものであり、
アクリル系アダクト生成後も系中に触媒が残存している
とアクリル系アダクトが副反応を起こして不純物を生じ
るため、残存触媒を鉱酸または有機酸で中和してアルカ
リ金属の中和塩として沈澱せしめ、濾過または遠心分離
して除くか、イオン交換により除いた後に、アクリル系
アダクト液を蒸留してアクリル系アダクトを精製する方
法を採用していた。
(本発明が解決しようとする問題点) しかしながら、触媒中のアルカリ金属を酸による中和塩
として沈澱させ濾過または遠心分離で除く場合、中和塩
□の除去効率が40〜80%と余り高くなく、濾過また
は遠心分離後も残存した中和塩を含んだ状態でクラッキ
ングすると副反応による不純物を生じるため、濾過また
は遠心分離後も残存している中和塩を十分除去できるよ
うな条件で精留すると、精留収率が低いためクラッキン
グ後のモノマー収率が低くなるという問題点があった。
一方、イオン交換で除く場合は1モルの触媒を除くのに
約5当量の樹脂量が必要になり、樹脂量に付着したロス
のため、アクリル系アダクト液の回収率が低下し、した
がってアクリル系モノマーの収率が低くなる、また、工
業的生産の際にはがなりの設備コストがかかるなどの問
題点があった。
(問題点を解決するための手段) 本発明者らは、前記のごとき問題点を解決するために種
々検討を行った結果、触媒中のアルカリ金属を一般式(
mV)で表わされる(メタ)アクリル酸アダクトのアル
カリ金属塩に変換すると、該沈澱物が一般式(II)で
表わされるアクリル系アダクトに混入したままでクラッ
キングしても副反応による不純物を副生しにくく、一般
式([1)で表わされるアクリル系モノマーが高純度か
つ高収率で得られる事を見いだし、本発明を完成したも
のである。
即ち、本発明は一般式(I)で表わされるエステルアダ
クトと、一級アミン、二級アミンまたはジアルキルアミ
ノアルコールとを、アルカリ金属、アルカリ金属水素化
物、アルカリ金属アルコラート、アルカリ金属アミド化
物、又は、これらの混合物を触媒としてアミド化反応ま
たはエステル交換反応せしめて、一般式(II)で表わ
されるアクリル系アダクトとなし、次いて該アクリル系
アダクトをクラッキングし、一般式(III)で表わさ
れるアクリル系モノマーを製造する際、前記のアミド化
反応またはエステル交換反応の後、前記の触媒中のアル
カリ金属を一般式(IV)で表わされる(メタ)アクリ
ル酸アダクトのアルカリ金属塩に変換した後、クラッキ
ングすることを特徴とするアクリル系モノマーの製造方
法に関する。
一般式(I) (但し、式中R3は水素又はメチル基、R2は炭素数1
〜4のアルキル基を示す。) 一般式(IN) (但し、式中R1は水素又はメチル基、R3はモノ又は
ジアルキルアミド、ジアルキルアミノアルキルアミド、
ジアルキルアミノアルキルエステル又は環状アミド基を
示す。) 一般式(m) CH2=C−R3 ? R。
(但し、式中R5は水素又はメチル基、R3はモノ又は
ジアルキルアミド、ジアルキルアミノアルキルアミド、
ジアルキルアミノアルキルエステル又は環状アミド基を
示す。) 一般式(IV) (但し、式中R1は水素又はメチル基、Xはアルカリ金
属を示す。) 本発明において、一般式(I)で表わされるエステルア
ダクトと、一級アミン、二級アミンまたはジアルキルア
ミノアルコールとを、アルカリ金属、アルカリ金属水素
化物、アルカリ金属アルコラートまたはアルカリ金属ア
ミド化物を触媒としてアミド化反応またはエステル交換
反応せしめて、−般式(II)で表わされるアクリル系
アダクトに変換する具体的な方法としては、従来公知の
方法を用いれば良く、例えば、攪拌器及び温度計の付い
た減圧可能なる反応器にて、副生物であるメタノールを
留去しつつ、10〜30 m m Hg減圧下、40〜
120℃、好ましくは70〜100℃で反応させる。
反応後、得られた生成物中に残存する触媒を、必要によ
り加温状態で、投入した触媒と当モル量〜1.05倍の
モル量の水または一般式(V)で表わされる(メタ)ア
クリル酸アダクトを添加し充分攪拌することにより、 
(メタ)アクリル酸アダクトのアルカリ金属塩に変換し
沈澱させる。
尚、前記の内、水を添加した場合は、残存するエステル
アダクトが加水分解して(メタ)アクリル酸アダクトを
生成し、アルカリ金属との塩に変換される。
この際、水または(メタ)アクリル酸アダクトの添加量
がアクリル系アダクト中の触媒のモル量よりも少なすぎ
ると、触媒の除去が不十分であり、熱分解時に残存触媒
によりアクリル系アダクトが分解して不純物を生じ、逆
に添加量が多すぎても、添加した水または(メタ)アク
リル酸アダクト自体が不純物となるので、添加量は投入
した触媒の当モル竜〜1.05倍のモル量であることが
望ましい。
一般式(V) (但し、式中R5は水素又はメチル基を示す。)この様
に触媒を上記の沈澱物に変換されたものは、上記の沈澱
物はクラッキングの際に存在していても副反応を起こさ
ないので、実質的に脱触媒されたということができる。
しかし、上記の沈澱物は数十ミクロン以上の大きさの凝
集性粒子を形成し、沈澱性に優れているので、濾過ある
いは遠心分離等の手段で容易に除去することができるた
め、希望により除去しても良い。
濾過の方法としては、濾紙、濾布、膜及びろ過助剤を用
いた通常の方法(減圧濾過機、加圧濾過機)でよく、ま
た遠心分離の方法としてはスクリュープレス型、スクリ
ューデカンタ−型、デラバル型などの通常の方法でよい
が、かき取り器具の付いた連続式の方が望ましい。
以上のようにして、実質的に脱触媒されたアクリル系ア
ダクトは、クラッキングされて一般式(III)で表わ
されるアクリル系モノマーに変換される。
クラッキング方法としては、従来公知の方法を用いれば
良く、例えばアクリル系アダクトを薄膜蒸発機、流下膜
式蒸発機または単なる蒸発缶などで蒸発させ、加熱した
ラシヒリングを詰めたクラッキング管に通してクラッキ
ングし、クラッキング生成物を水冷した凝集器により凝
集させる。
この様にして得られたアクリル系モノマーは十分高純度
であるためこのまま重合してもゲル化等の問題は生じな
いが、希望により蒸留等により更に高純度に精留しても
良い。
(効果) 本発明の方法によれば、アクリル系アダクト中の残存触
媒を(メタ)アクリル酸アダクトのアルカリ金属塩に変
換し沈澱物とする事により、系中に該沈澱物が存在して
もアダクト工程で副反応による不純物を殆ど生ぜず、実
質的に脱触媒することができる。
したがって、従来のように反応物中の沈澱物を濾過また
は遠心分離後にアクリル系アダクトを精留しなくてもよ
いため、高収率かつ高純度でアクリル系モノマーを安価
に得ることができる。
この様にして得られたアクリル系モノマーは、精留しな
くても十分高純度であるため、このまま高重合度のポリ
マーに変換できる。
(実施例) 以下、実施例を挙げて本発明を説明するが、以下の記述
は本発明を限定するものではない。
尚、本発明で用いた測定法は以下の通りである。
1)アルカリ金属塩(触媒)除去率 濾過後のアクリル系アダクトの一部を加熱し、蒸発残分
より求めた。
2)粗モノマー純度及び製品純度 クラッキング後のアクリル系モノマーの純度及び精留後
のアクリル系モノマーの純度をガスクロマトグラフ法に
より求めた。
実施例1 一般式(I)で表わされるエステルアダクトの−っであ
るビシクロ[2,2,1コヘブテン−5−カルボン酸メ
チル−2(以後、ESDと略称する。
)304g、  ジメチルアミノエタノール215゜4
g及び触媒としてソジウムメトキシド5.9gを攪拌器
及び温度計の付いた減圧可能なる反応器に仕込み、副生
物であるメタノールを留去しつつ、常圧から10mmH
gの間の圧力に減圧しながら80℃で反応せしめ、一般
式(II)で表わされるアクリル系アダクトの一つであ
るビシクロ[2゜2、l]ヘプテン−5−N、N−ジメ
チルアミノエチルカルボキシレート−2(以後、DMA
Dと略称する。)液を383.2gを得た。
この様にして得たDMAD液383.2gに水を2g添
加し十分に攪拌して一般式(IV)で表わされる(メタ
)アクリル酸アダクトのアルカリ金属塩の一つであるビ
シクロ[2,2,1]へブテン−5−カルボン酸ナトリ
ウム(以後、ESD−Na塩と略称する。)の沈澱物を
発生せしめた。
この水を添加したDMAD液385.2gをヌッチエ成
過器を用いて、内径11cmの東洋濾紙No、5Cg紙
を4gのラジオライト#200てプレコートした濾紙上
に、室温にて減圧(I0〜20mmHg)I′A過して
沈澱物を除去し、濾液355gを得た。
この時の濾過速度は1951/h r/m2、ESD−
Na塩の除去率は99%であり、DMADの濾液回収率
は94%であった。
上記の脱触媒されたDMAD液352gを5mmHgの
減圧下で加熱して気化せしめ、450℃に加熱したラシ
ヒリングを詰めた2cmψ×100cmのクラッキング
管に通しクラッキングした。
クラッキング生成物は、まず水冷した第1の凝縮器によ
って凝縮せられて一般式(III)で表わされるアクリ
ル系モノマーの一つであるジメチルアミノエチルアクリ
レート(以後、DMAEAと略称する。)粗モノマー2
36.5g(クラッキング収率93.1%、粗モノマー
純度94.8%)を得、又、−40℃に冷却された第2
の凝縮器によってシクロペンタジェン(以後、CPDと
略称する。)105gを凝集して得た。
以上のようにして得たDMAEA粗モノマー229gを
蒸留塔に仕込み80°C110C11O減圧下で精留す
ることにより、DMAEAの製品200.4g(粗モノ
マーの精留収率89.4%、製品純度99.7%)を得
た。
実施例2 実施例1と同様にしてDMAD液を385.4g得た。
この様にして得たDMAD液385.4gにアクリル酸
アダクトを15.1g添加し十分に攪拌してESD−N
a塩の沈澱物を発生せしめた。
このアクリル酸アダクトを添加したDMAD液400.
5gを実施例1と同様にして沈澱物を濾過し、 濾液3
57.9gを得た。
この時のESD−Na塩の除去率は99%であり、DM
ADの′II!、液回収率は94.3%であった。
上記の沈澱物を濾過したDMAD液350gを実施例1
と同様にしてクラッキングし、DMAEAの粗モノマー
235.4g(クラッキング収率93.6%、粗モノマ
ー純度95.2%)を得た。
以上のようにして得たDMAEA粗モノマー230gを
実施例1と同様に精留することにより、DMAEAの精
品201.’7g(粗モノマーの精留収率90%、製品
純度99.9%)を得た。
実施例3 実施例1と同様にしてDMAD液を382.5g得た。
この様にして得たDMAD液382.5gにアクリル酸
アダクトを15.1g添加し十分に攪拌してESD−N
a塩の沈澱物を発生せしめた。
このアクリル酸アダクトを添加したDMAD液350g
を沈澱物を濾過しないでそのまま、実施例1と同様にし
てクラッキングし、D MA E Aの粗モノマー22
0.3g(クラッキング収率93゜3%、■モノマー純
度94%)を得た。
以上のようにして得たDMAEA粗モノマー207gを
実施例1と同様に精留することにより、DMAEAの製
品xs7.og(粗モノマーの精留収率90.3%、製
品純度99.8%)を得た。
比較例1 実施例1と同様にしてDMAD液384.6gを得た。
この様にして得たDMAD液に、添加した触媒と当量の
濃硫酸5.3gを加えて中和し、十分攪拌して中和塩を
沈澱させ、実施例1と同様にして沈澱物を濾過!八 濾
液342.5gを得た。
この時のDMAD液の濾過回収率は89.5%であり、
ESD−Na塩除去率は78%であった。
この様にして濾過したDMAD液300gを実施例1と
同様にしてクラッキングを行い、DMAEAの粗モノマ
ー(クラッキング収率は81.9%、粗モノマー純度8
8.2%)を得た。
このようにして得たDMAEAfflモノマーを実施例
1と同様にして精留を行いDMAEAの製品(粗モノマ
ーの精留収率76.8%、製品純度99゜2%)を得た
比較例2 実施例1と同様にしてDMAD液384.3gを得た。
この様にして得たDMAD液に、添加した触媒と当量の
濃硫酸5.3gを加えて中和し、十分攪拌して中和塩を
沈澱させ、実施例1と同様にして沈澱物を濾過し、濾液
342.4gを得た。
この時のDMAD液の濾過回収率は89.6%てあり、
ESD−Na塩除去率は78.5%であった。
この様にして濾過したDMAD液341gを蒸留塔に仕
込み100℃、lmmHg減圧下で精留することにより
、更にESD−Na塩を除去したDMAD314g (
DMADの精留収率92%)を得た。この様に精留する
ことにより、ESD−Na塩は99%まで除去された。
次に、精留したDMAD300gを実施例1と同様にし
てクラッキングを行い、DMAEAの粗モノマー(クラ
ッキング収率は92.9%、純度92.8%)を得た。
このようにして得たDMAEA粗モノマーを実施例1と
同様にして精留を行いDMAEAの製品(粗モノマーの
精留収率90.2%、製品純度99゜6%)を得た。
実施例4 ESD304gと3−(N’、N’−ジメチルアミノ)
プロピルアミン302.5gをボタシウムメトキシド7
.0gを触媒として、70℃で反応させた以外は実施例
1と同様の方法で反応せしめ、5−N−(3−N’、N
’−ジメチルアミノプロピル)カルボキシアミド−2−
ノルボルネン(以後、DPADと略称する。)液458
.2gを得た。
得られたDPAD液を70℃に保温した状態で、該DP
AD液にアクリル酸アダクト13.8gを加え、ESD
−に塩の沈澱物を発生せしめた。
上記のDPAD液を液が固化しないように70°Cに保
温した状態で濾別する以外は実施例1と同様にして沈澱
物を濾過し、濾液385.8gを得た。
この時の濾過速度は1001/h r/m2、ESD−
に塩の除去率は97%、DPAD液の濾過回収率87%
であった。
上記の沈澱物を濾過したDPAD液337gを実施例1
と同様の方法でクラッキングし、第1凝縮物として、N
−(3−N’、N’−ジメチルアミノプロピル)アクリ
ルアミド213g(クラッキング収率97.5%、粗モ
ノマー純度92.3%)を得、また第2凝集物としてC
PD94gを得た。
実施例5 ES0304g、N、N−ジメチルアミン97゜2g及
び金属ナトリウム2.0gを800 m lの電磁攪拌
式オートクレーブに仕込、40℃で12時間反応せしめ
、ビシクロ[2,2,1]へブテン−5−N、N−ジメ
チルカルボン酸アミド−2(以後、DMEDと略称する
。)液を310g得た。
このようにして得たDMED液に水1.6gを加え、十
分攪拌してESD−Na塩を析出せしめた。
このDMED液を60℃に加温し、濾過器を60°Cに
加温する以外は実施例1と同様にしてヌッチェ濾過し、
濾液28EL3gを得た。
この時の濾過速度は6001/h r/m2、ESD−
Na塩の除去率は97%、DMED液の濾過回収率は9
8%であった。
上記の脱触媒されたDMED303gを実施例1と同様
にクラッキングし、第1凝集物としてN、−(N’、N
’−ジメチルアミノ)アクリルアミド178g(クラッ
キング収率93.4%、粗モノマー純度94.2%)を
得、また第2凝集物としてCPD121gを得た。
実施例6 ビシクロ[2,2,1コヘブテン−5−メチル−5−カ
ルボン酸メチル(以後、MESDと略称する。)332
g、ジメチルアミン98g及び触媒としてソジウムメト
キシド3.8gを800 m lの電磁攪拌式オートク
レーブに仕込、70℃で10時間反応せしめ、副生した
メタノールと未反応ジメチルアミンをエバポレーターで
留去した後、ビシクロ[2,2,1]−へブテン−5−
メチル−5−N、N−ジメチルカルボン酸アミド(以後
、MDMEDと略称する。)液を354.3g得た。
このようにして得たMDMED液にメタクリル酸アダク
)10.7gを加え、十分攪拌してMESD−Na塩を
析出せしめた。
このMDMED液を実施例1と同様にしてヌッチ工濾過
し、濾液331gを得た。
この時のM E S D −N a塩の除去率は98.
5%、MDMED液の濾過回収率は94.3%であった
上記の脱触媒された300gを実施例1と同様にクラッ
キングし、第1凝縮物としてN、  N−ジメチルアミ
ノメタクリル酸アミド(以後、MDMAAと略称する。
)の粗モノマー198.2g(クラッキング収率92.
0%、粗モノマー純度90゜3%)を得、また第2凝縮
物としてCP D 95゜4gを得た。
以上のようにして得たMDMAA粗モノマー198.2
gを蒸留塔に仕込み80℃、1 m m Hg減圧下で
精留することにより、MDMAAの製品151.6g(
粗モノマーの精留収率87%、製品純度99,8%)を
得た。
比較例3 実施例6と同様にしてMDMED液353.8gを得た
。この液に、添加した触媒と当量の濃硫酸3.4gを加
えて中和し、十分攪拌して中和塩を沈澱させ、実施例6
と同様にして沈澱物を濾過し、濾液311.3gを得た
この時のMDMED液の濾過回収率は88%であり、M
 E S D −N a塩除去率は80.2%であった
この様にして濾過したMDMED液311.3gを精留
して、更にM E S D −N a塩を除去したMD
MED289.5g (MDMEDの精留収率93、 
1%)を得た。この様に精留することにより、MDME
D−Na塩は99%まで除去された。
次に、精留したMDME D 280 gを実施例6と
同様にしてクラッキングを行い、MDMAAの粗モノマ
ー(クラッキング収率は89.4%、純度88.7%)
を得た。
このようにして得たMDMAA粗モノマーを実施例6と
同様にして精留を行いMDMAAの製品(粗モノマーの
精留収率86.3%、製品純度99゜5%)を得た。
以上のようにして得られた結果を表−1にまとめて示し
た。
表−1の結果からも明らかなように、本発明の方法、即
ち(メタ)アクリル酸アダクトのアルカリ金属塩として
脱触媒されたアクリル系アダクトをクラッキングする方
法は、従来法のように単に触媒を酸により中和する方法
に比べ、クラッキング収率及び粗モノマーの精留収率が
大幅に改善され、且つ、得られる粗モノマーの純度およ
び製品モノマーの純度も改善され、より経済的なモノマ
ーの製造方法を実現できることが明かである。
手続補正書 昭和63年6月IS 日

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1)一般式( I )で表わされるエステルアダクトと、
    一級アミン、二級アミンまたはジアルキルアミノアルコ
    ールとを、アルカリ金属、アルカリ金属水素化物、アル
    カリ金属アルコラート、アルカリ金属アミド化物、又は
    、これらの混合物を触媒としてアミド化反応またはエス
    テル交換反応せしめて、一般式(II)で表わされるアク
    リル系アダクトとなし、次いで該アクリル系アダクトを
    クラッキングし、一般式(III)で表わされるアクリル
    系モノマーを製造する際、前記のアミド化反応またはエ
    ステル交換反応の後、前記の触媒中のアルカリ金属を一
    般式(IV)で表わされる(メタ)アクリル酸アダクトの
    アルカリ金属塩に変換した後、クラッキングすることを
    特徴とするアクリル系モノマーの製造方法。一般式(
    I ) ▲数式、化学式、表等があります▼ (但し、式中R_1は水素又はメチル基、R_2は炭素
    数1〜4のアルキル基を示す。)一般式(II) ▲数式、化学式、表等があります▼ (但し、式中R_1は水素又はメチル基、R_3はモノ
    又はジアルキルアミド、ジアルキルアミノアルキルアミ
    ド、ジアルキルアミノアルキルエステル又は環状アミド
    基を示す。) 一般式(III) ▲数式、化学式、表等があります▼ (但し、式中R_1は水素又はメチル基、R_3はモノ
    又はジアルキルアミド、ジアルキルアミノアルキルアミ
    ド、ジアルキルアミノアルキルエステル又は環状アミド
    基を示す。) 一般式(IV) ▲数式、化学式、表等があります▼ (但し、式中R_1は水素又はメチル基、Xはアルカリ
    金属を示す。) 2)アミド化反応またはエステル交換反応の後、系に水
    を加えることにより触媒中のアルカリ金属を一般式(I
    V)で表わされる(メタ)アクリル酸アダクトのアルカ
    リ金属塩に変換することを特徴とする特許請求の範囲第
    1項記載のアクリル系モノマーの製造方法。 3)アミド化反応またはエステル交換反応の後、系に一
    般式(V)で表わされる(メタ)アクリル酸アダクトを
    加えることにより触媒中のアルカリ金属を一般式(IVb
    )で表わされる(メタ)アクリル酸アダクトのアルカリ
    金属塩に変換することを特徴とする特許請求の範囲第1
    項記載のアクリル系モノマーの製造方法。 一般式(V) ▲数式、化学式、表等があります▼ (但し、式中R_1は水素又はメチル基を示す。)
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