JPH03145455A - 2―アクリルアミド―2―メチルプロパンスルホン酸の製造方法 - Google Patents

2―アクリルアミド―2―メチルプロパンスルホン酸の製造方法

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JPH03145455A
JPH03145455A JP28429089A JP28429089A JPH03145455A JP H03145455 A JPH03145455 A JP H03145455A JP 28429089 A JP28429089 A JP 28429089A JP 28429089 A JP28429089 A JP 28429089A JP H03145455 A JPH03145455 A JP H03145455A
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    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C309/00Sulfonic acids; Halides, esters, or anhydrides thereof
    • C07C309/01Sulfonic acids
    • C07C309/02Sulfonic acids having sulfo groups bound to acyclic carbon atoms
    • C07C309/03Sulfonic acids having sulfo groups bound to acyclic carbon atoms of an acyclic saturated carbon skeleton
    • C07C309/13Sulfonic acids having sulfo groups bound to acyclic carbon atoms of an acyclic saturated carbon skeleton containing nitrogen atoms, not being part of nitro or nitroso groups, bound to the carbon skeleton
    • C07C309/14Sulfonic acids having sulfo groups bound to acyclic carbon atoms of an acyclic saturated carbon skeleton containing nitrogen atoms, not being part of nitro or nitroso groups, bound to the carbon skeleton containing amino groups bound to the carbon skeleton
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
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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】 (イ)発明の目的 [産業上の利用分野] 本発明は2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスル
ホン酸を、高純度かつ高収率で製造する方法に関するも
のである。
[従来の技術] 一般に、2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスル
ホン酸(以下rAMPsJと略す)は、反応溶媒を兼ね
る過剰のアクリロニトリル中に、所定量の硫酸または発
煙硫酸を全量添加混合後、イソブチレンを添加し、反応
混合物より析出する結晶として得られるAMPSを分離
することにより製造される(特公昭5O−30059)
[発明が解決しようとする課8] AMPSを重合して得られる単独重合体または共重合体
は、高分子電解質としてアクリル繊維の染色性改善剤、
抄紙用分散剤および凝集剤等に利用され、これら用途に
おいてはしばしば、高分子量の重合体を得るために高純
度のAMPSが要求されている。
しかし、本発明者らが前記特公昭50−30059に記
載された方法を逼試した結果では、得られるAMPSの
結晶中にアクリロニトリル加水分解物、イソブチレンの
スルホン化物および硫酸エステル等の不純物が含まれ、
高分子量の重合物を得るのに充分な純度のAMPSは得
られなかった。
一方、特公昭56−53306号等においては、反応混
合物より得られたAMPSの結晶を含水酢酸で再結晶し
、精製する方法が提案されている。
しかし、このような再結晶の実施は設備費、労務費およ
び原料原単位の増加をもたらし、経済的に好ましくない
従って、特別な精製方法を用いることなく、合成反応の
みで高純度のAMPSを効率よく製造する方法が望まれ
ていた。
(ロ)発明の構成 [課題を解決するための手段] 本発明者らはかかる問題点について鋭意検討した結果、
含水量0.2wtX以下に脱水したアクリロニトリルを
用い、かつ硫酸およびイソブチレンを別々に添加するこ
となく、これらの比をある特定の範囲に保持しながら、
連続的および/または断続的に、前記アクリロニトリル
に添加することにより、高純度のAMPSが得られるこ
とを見出し5本発明に至った。
すなわち、本発明はアクリロニトリル、硫酸およびイソ
ブチレンを反応させて2−アクリルアミド−2−メチル
プロパンスルホン酸を製造する方法において、含水量0
.2wtX以下に脱水したアクリロニトリル中に、硫酸
に対するイソブチレンのモル比を0.80〜1.20に
維持しつつ、両者を連続的および/または断続的に添加
することを特徴とする2−アクリルアミド−2−メチル
プロパンスルホン酸の製造方法である。
以下、本発明の製造方法に使用する各成分およびそれら
の添加方法等の反応条件にフいて説明する。
くアクリロニトリル〉 一般に重版のアクリロニトリル中には水分が約0.5w
tχ含まれている。
本発明に用いるアクリロニトリルは、含水量0゜2wt
%以下、好ましくは0.05wt%以下に脱水すること
が必要である。
含水量が0.2wtχより多いアクリロニトリルを用い
て反応させると、反応液中の定常的な硫酸濃度(HxS
O4/(H,SO4+ H,O)wtχ〕が低(なるた
め、硫酸エステル等の副生により、AMPSの収率は8
0%以下に低下する。
アクリロニトリルの脱水は、モレキエラーシーブ、脱水
樹脂および五酸化リン等の脱水剤を用いてもよいし、ま
たはシクロヘキサン、ノルマルヘキサンおよびベンゼン
等の適当な溶媒との蒸留で共沸除去してもよい。
本発明における反応は、アクリロニトリルと硫酸が等モ
ル量でも進行するが、反応の進行にともなってスラリー
濃度が増大し、撹拌が困難になる恐れがあるため、硫酸
1モルに対し、アクリロニトリルを4.0モル以上用い
ることが望ましい。
〈硫酸〉 反応に用いる硫酸の好ましい濃度は98〜102χ、よ
り好ましくは102±0.5χである。
硫酸濃度が98χ未満では硫酸エステル等の副生により
AMPSの収率が低下し、硫酸濃度が102χより高い
とイソブチレンのスルホン化物の副生量が増大するため
結晶が着色する傾向がある。
硫酸濃度は濃硫酸、発煙硫酸、無水硫酸および水を任意
の割合で混合することにより調整することができる。
また、発煙硫酸または無水硫酸を添加することにより、
アクリロニトリル中の水分を硫酸に変換することも可能
である。この場合、添加した発煙硫酸または無水硫酸の
添加量は、反応に用いる硫酸の添加量として加算される
くイソブチレン〉 イソブチレンの添加割合は、硫酸1モルに対し0.8〜
1.2モルであることが必要であり、好ましくは1.0
〜1.1モルである0本発明においては添加されるイン
ブチレンと硫酸のモル比が常にこの範囲内であることが
必要である。硫酸1モル当たりのイソブチレンの添加割
合が、0.8モル未満の場合には、副生成物がAMPS
中に混入し、1.2モルより多くなると、この過剰イソ
ブチレンがリッター反応性成物であるtert−ブチル
アクリルアミドに変換し、回収できないという問題があ
る。
〈添加方法〉 本発明の製造方法においては、アクリロニトリル中に、
硫酸に対するイソブチレンのモル比を0.80〜1.2
0に維持しつつ、両者を連続的および/または断続的に
添加することにより、極めて高純度のAMPSを高収率
で得られる。
アクリロニトリル中に硫酸とイソブチレンを添加する際
、もしアクリロニトリル中に硫酸のみを添加混合した後
イソブチレンを添加混合すると、アクリロニトリルと硫
酸とが反応するのに充分長い時間接触するため、アクリ
ロニトリルの加水分解生成物であるアクリルアミドおよ
びアクリル酸等がAMPSの結晶中に混入したり、反応
混合物中において、硫酸がイソブチレンに対し大過剰に
存在するため、イソブチレンのスルホン化物が析出し、
AMPSの結晶中に混入するという問題がある。
く反応条件〉 好ましい反応温度は一10〜70°C1より好ましくは
30〜50℃である0反応温度が70°Cより高いとイ
ソブチレンスルホン化物の副生量が増大し、生成物が着
色する傾向にあり、逆に反応温度が一10℃より低いと
硫酸エステルが副生ずるため、収率が低下する傾向にあ
る。
〈反応後の処理〉 本発明の方法に従い反応させると、その進行にともなっ
てAMPSの結晶が析出する。析出した結晶の分離は、
例えば濾過や遠心分離など通常の分離方法によって可能
である。かくして分離した結晶は、必要に応じて溶媒洗
浄後、真空乾燥等により乾燥する。
なお、結晶を分離した後のアクリロニトリルは、蒸留し
て再利用することも可能である。
[実施例] 以下実施例にて本発明を具体的に説明する。
なお、以下の実施例における百分率は重量百分率を表す
実施例および比較例において得られたAMPSの純度は
、高速液体クロマトグラフL−6000(日立製作新製
)を用いて測定した値であり、実施例および比較例にお
ける共重合体の粘度は、各実施例および比較例において
得たAMPSとアクリルアミドとを以下の方法により共
重合した重合体について測定したものである。
く重合方法〉 AMPSの品質を調べるため、その結晶40を水60g
に溶解したものの中に、16XNaOH水溶液を加えて
pH8に調整後、アクリルアミド123gを添加混合し
、さらに水を加えてモノマー濃度20χに調整した。
上記のようにして得た水溶液を入れた反応容器を窒素置
換後、デニアー瓶に収納し、この水溶液に過硫酸カリウ
ム200ppmおよび亜硫酸ナトリウム200pp+*
を加え、反応開始温度を30°Cとして重合を行った。
10時間後に重合体を取り出し、100℃で4時間真空
乾燥後、粉砕した。
上記のようにして得た共重合体の0.1χ水溶液の粘度
を、B型粘度計(回転速度: 6rpm)を用いて25
″Cで測定した。一般に、高分子量の共重合体はど高い
粘度を示す傾向があるので、高い粘度を示す共重合体は
ど、大きな分子量を有すると判断され、高純度のAMP
Sはかかる共重合体の製造原料として有用である。
実施例1 撹拌機、滴下ロートおよびガス吹き込み管を備えたIL
ガラス反応器に、モレキュラーシープ4Aによって含水
量0.o 5χに脱水したアクリロニトリル375g 
 (8,72モル)を仕込み、これを撹拌しながら、イ
ソブチレンガス56g(1モル)と100%硫酸98g
(1モル)を一定の添加速度で同時に52分間にわたっ
て添加した。このとき、最初15°Cであった反応液の
温度は、反応が進行するにつれて昇温したが、冷却によ
り45°C以下に保持しながら反応をおこなった。
室温で1時間熟成後、反応混合物を濾過し、アクリロニ
トリル150gで洗浄後、50°Cで3時間真空乾燥し
、AMPSの結晶lり3g  (理論針の93.2χ)
を得た。
AMPSの純度は99.2Xであり、この結晶を使用し
た共重合体の粘度は261cpであつた。
実施例2 反応開始温度を0℃とした他は、実施例1と同様に実施
して、AMPSの結晶193g(理論量の93.5χ)
を得た。
AMPSの純度は99.7χであり、この結晶を使用し
た共重合体の粘度は140cpであった。
比較例1 実施例1の反応器に含水量10.5χのアクリロニトリ
ル375g  (8,72モル)を仕込み、7χ発煙硫
酸106g (硫酸1モルと発煙硫酸0.1モルの混合
物であり、上記アクリロニトリル中に添加された後には
、含水量0.2zのアクリロニトリル中に、はぼ100
%の硫酸を添加したことに相当する。)を0℃で全量添
加した後、イソブチレン56゜(1モル)を52分間に
わたって一定の添加速度で添加し、反応液の温度を冷却
により45℃以下に保持した。
室温で1時間熟成後、反応混合物を濾過し、アクリロニ
トリル150gで洗浄後、50°Cで3時間真空乾燥し
、AMPSの結晶203g  (理論量の97,8χ)
を得た。
このAMPSの収率は高かったが、結晶の純度は92.
Iχであり、この結晶を使用した共重合体の粘度はfl
apに過ぎなかった。
比較例2 含水量0.5χアクリロニトリルを用いた他は実施例1
と同様にして、AMPSの結晶156g(理論量の75
.1χ)を得た。
この結晶の純度は99.2χと高く、またこの結晶を使
用した共重合体の粘度は150cpであったが、その収
率は極めて低い。
(ハ)発明の効果 本発明により、高純度のAMPSを高収率かつ容易に製
造することが可能となり、AMPSの経済的な新製法と
して斯界にもたらす影響は計り知れないものがある。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1、アクリロニトリル、硫酸およびイソブチレンを反応
    させて2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホ
    ン酸を製造する方法において、含水量0.2wt%以下
    に脱水したアクリロニトリル中に、硫酸に対するイソブ
    チレンのモル比を0.80〜1.20に維持しつつ、両
    者を連続的および/または断続的に添加することを特徴
    とする2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホ
    ン酸の製造方法。
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