JPH0553785B2

JPH0553785B2 -

Info

Publication number: JPH0553785B2
Application number: JP17073084A
Authority: JP
Inventors: Yoshiro Nagatsu; Hiroshi Tamura; Seiji Ushida; Tooru Shiroshita; Motoyasu Saito
Original assignee: Kojin Co Ltd
Current assignee: Kojin Co Ltd
Priority date: 1984-08-15
Filing date: 1984-08-15
Publication date: 1993-08-10
Also published as: JPS6150947A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、不飽和四級アンモニウム塩の製造方
法、詳しくは、不純物の少ないジアルキルアミノ
アルキルアクリレート四級塩を水溶液の形態で得
る方法に関する。

本発明において「（メタ）アクリレート」とは
「アクリレート」または、「メタアクリレート」を
意味する。

（従来の技術と解決しようとする問題点）近年、環境規制の強化に伴つて産業排水および
生活廃水の処理用としてカチオン系凝集剤、脱水
剤の使用が増加しており、一方製紙工程などで紙
力増強剤あるいは濾水歩留向上剤として使用され
るカチオン系ポリマーの需要量が増加している。

カチオン系ポリマー製造時の原料となるカチオ
ン系モノマーとしては、三級アミノ基を有するも
のが経済的な理由により多く用いられている。

特に、凝集剤、脱水剤あるいは濾水歩留向上剤
などの原料に用いられるカチオン系ビニルモノマ
ーのほとんどが三級アミノ基を有するアミノアル
キル（メタ）アクリレートの四級化物である。

非カチオン系ポリマーの重合時の溶媒としては
水系が広く用いられているので、その原料として
供給されるアミノアルキル（メタ）アクリレート
四級化物の製品形態としては、水溶液状のものが
望ましい。

しかしながら、アルキルアミノアルキル（メ
タ）アクリレートはエステル結合を有しているた
め、水が存在している場合特に反応系のPHが９以
上のアルカリ性領域では常温で加水分解を受け易
く、その一部が（メタ）アクリル酸とアルキルア
ミノアルキルアルコールとに分解する。

一般に、ジアルキルアミノアルキル（メタ）ア
クリレートを水系で塩化メチルにより四級化する
場合には、副反応としてジアルキルアミノアルキ
ル（メタ）アクリレートの加水分解が起こり生成
した四級塩中に（メタ）アクリル酸とジアルキル
アミノアルキルアルコールを含有することにな
る。

一方、カチオン性ポリマー合成の際には、ジア
ルキルアミノアルキル（メタ）アクリレート四級
塩の水溶液中に、ジアルキルアミノアルキル（メ
タ）アクリレートの加水分解物が存在すると、得
られたカチオン性ポリマーの重合度が低下するの
でポリマーの主な用途である凝集剤、脱水剤ある
いは濾水歩留向上剤として要求される機能を満足
に発現できない場合がある。したがつて、ジアル
キルアミノアルキル（メタ）アクリレート四級塩
の製造に関しては、上記の加水分解反応の進行を
極力抑制しなければならず、そのための工夫が
色々と試みられている。

この加水分解反応の抑制については、たとえば
特開昭52−27712号公報、特開昭52−31016号公報
および特開昭57−126452号公報等の提案がある。
特開昭52−27712号公報の方法は、反応を有機溶
媒中で行い水との接触を避けることにより、ジア
ルキルアミノアルキル（メタ）アクリレートの加
水分解を防止するものである。

しかしながら、この方法は反応終了後に有機溶
媒を除去してから水に溶解させるので、固液分離
という煩雑な操作とそのための設備を必要とし、
また、洗浄に多量の有機溶媒を使用するため溶媒
の回収設備を必要とし工業的に好ましい方法では
ない。

特開昭52−31016号公報の方法は、水の添加量
を少なくすることによつてジアルキルアミノアル
キル（メタ）アクリレートの加水分解反応を抑制
することを特徴とするものであり、その実施例に
はジメチルアミノエチルメタアクリレートを塩化
メチルによつて四級化する場合に加水分解によつ
て副生するメタアクリル酸の含有量は0.1％程度
に抑制できると記載されている。

さらに、特開昭57−126452号公報の方法は、ジ
アルキルアミノアルキル（メタ）アクリレートの
加水分解を抑制するために、四級化剤の添加と併
行して水を断続的あるいは連続的に添加するもの
であり、その実施例にはベンジルクロライドを用
いてジミチルアミノエチルメタアクリレートを四
級化した場合に副生するメタアクリル酸の量は
0.05モル％であると記載されている。

しかしながら、上記のように水の添加量を少な
くしたり、あるいは、水を少量ずつ分割添加する
方法によつても、ジアルキルアミノアルキルアク
リレートを原料とする場合には、原料がジアルキ
ルアミノアルキルメタアクリレートの場合と異な
り、副生するアクリル酸の量を生成物中0.2％以
下に抑制することは困難である。

以上述べてきたことから明らかなように、様々
な工夫にも拘らず不純物の少ないジアルキルアミ
ノアルキルアクリレート四級塩の工業的な製法と
して満足なものはまだ見出されていない。

そこで、本発明は、このような従来技術の問題
点に着目してなされたものであり、ジアルキルア
ミノアルキルアクリレートの加水分解による副反
応を極力抑制して、不純物の少ないジアルキルア
ミノアルキルアクリレート四級アンモニウム塩を
水溶液の形態で得ることを目的とする。

（問題点を解決するための手段）本発明者は、ジアルキルアミノアルキルアクリ
レートと比較して副反応による加水分解が起り易
いジアルキルアミノアルキルアクリレートの四級
塩を水溶液の形態で工業的に有利に製造する方法
を鋭意検討した結果、本発明に到達したものであ
る。

本発明の方法は、下記一般式で表される化合
物と塩化メチルとを反応させて下記一般式で表
される化合物を製造する際に、反応の進行に伴う
反応系の粘度上昇に対応してアセトンと水との混
合液を断続的あるいは連続的に分割添加し、これ
らの混合液の存在下に反応系の粘度上昇を抑制し
ながら反応を進行させることを特徴とするもので
ある。以下、本発明の方法を詳細に説明する。

一般式ただしｎは、２または３ R₁、R₂は、メチル基、エチル基またはプロピ
ル基を表わす。

原料であるジアルキルアミノアルキルアクリレ
ート（必要により重合禁止剤などの添加剤を加え
てもよい）と塩化メチルとを反応させ、反応がた
とえば理論量の10％程度進行した時点で、アセト
ンと水との混合液を各成分が所定の重量比になる
ように、反応系に添加する。その際、反応系内の
組成が一般式の生成物10部に対して、アセトン
３〜30部、水４〜30部の比率になるように前記有
機溶媒および水を添加し、さらにその後も反応の
進行に伴う反応系の粘度上昇に対応して、たとえ
ば反応が更に10％程度進行した都度、上記と同様
にして順次水とアセトンの混合液あるいはアセト
ンまたは水を単独で添加する。

反応温度は10〜70℃の範囲で選定できるが、反
応速度の面からは30〜70℃で反応させるのが好ま
しい。

塩化メチルは、ガスあるいは液体の何れの形態
で供給してもよく、反応系の圧力はゲージ圧で
0.1〜10Kg／cm²の範囲で選定できるが反応容器の
耐圧性などを考慮すれば0.1〜1.5Kg／cm²程度が好
適である。反応に必要な時間は、添加する混合液
の量、反応温度、反応系の圧力などによつても変
化するが、温度30℃以上、圧力0.5Kg／cm²以上の
条件では10〜20時間で反応が終了する。

反応終了後、一般式の化合物の濃度が一般式
の化合物と前記混合液とを合計したものに対し
て77〜85重量％の範囲内にあればそのまま、もし
水の量が不足な場合には必要な水を追加した後、
減圧条件下にて反応生成物から有機溶媒を除去す
る。このようにして不純物の少ないジアルキルア
ミノアルキルアクリレートの四級アンモニウム塩
が水溶液の形態で得られる。

（発明の効果）本発明の方法によれば、四級化反応の進行に伴
う反応系の粘度上昇に対応して、アセトンと水と
の混合液を分割添加して反応系の粘度上昇を抑制
しながら反応を進行させるので、反応が反応系全
体にわたつて均一に進行するとともに、反応熱の
拡散が容易になり、ジアルキルアミノアルキルア
クリレートの加水分解や重合による副反応が抑制
されて純度の高いジアルキルアミノアルキルアク
リレート四級塩が得られる。

また、反応終了後に反応液に含有されている有
機溶媒は、ジアルキルアミノアルキルアクリレー
ト四級塩100部に対して10部以下に調整可能なた
め、減圧下にエアレーシヨンにより容易に除去で
きるので、本発明の方法は固液分離設備や溶媒回
収設備を必要としない。

次に、実施例によつて本発明の方法をさらに具
体的に説明するが、本発明は、これらの実施例に
限定されるものではない。

実施例１１のガラス製オートクレーブに重合禁止剤と
してＰ−メトキシフエノール5000ppmを含むジメ
チルアミノエチルアクリレート300ｇを加え恒温
槽にて30℃に保温した後、撹拌しながらボンベよ
り塩化メチルガスを圧入し、四級化反応を実施し
た。注入圧力は1.0Kg／cm²であつた。反応が理論
量の10％まで進行した時に、水10.2ｇとアセトン
1.32ｇの混合液を圧入した。以後、反応系の温度
を30℃、圧力を1.0Kg／cm²に保ちながら反応の理
論量の20％、30％、40％、50％、60％および70％
に達した時点でそれぞれ水10.2ｇ／アセトン1.32
ｇの混合溶媒を追加圧入し反応系の粘度上昇を抑
制した。混合溶媒量合計80.64ｇを注入後は反応
系の温度を30℃、圧力を1.0Kg／cm²に保ち反応開
始後、合計24時間反応を継続した。反応終了後
30.5ｇの水を追加し、反応系の水分量を調整後、
減圧下にてアセトンを留去した。アセトン留去
後、アクリロイルオキシエチル・トリメチルアン
モニウムクロライドの80.5％水溶液、502ｇを得
た。この生成物を液体クロマトグラフイーで分析
した結果、アクリル酸の含有量は0.098％であつ
た。

実施例２実施例１において、水およびアセトンの添加条
件を塩化メチル吸収量が理論量の10％、20％およ
び30％に達した時にそれぞれ10.2ｇ、アセトン
5.57ｇの混合液を圧入添加し、塩化メチル吸収量
が理論量の40％、50％、60％および70％に達した
時にそれぞれ水10.2ｇのみを圧入添加するように
変更した以外は、全く、実施例１と同じ操作を繰
返しアクリロイルオキシエチル・トリメチルアン
モニウムクロライドの80.1％水溶液503ｇを得た。
この生成物を液体クロマトグラフイーにより分析
した結果、アクリル酸の含有量は0.100％であつ
た。

実施例３１のオートクレーブにジエチルアミノエチル
メタアクリレート350ｇ（Ｐ−メトキシフエノー
ル5000ppmを含有）を仕込みその温度を30℃に調
整した後、塩化メチルのボンベをオートクレーブ
につなぎ、反応系を撹拌しながら、ボンべより塩
化メチルガス圧入し、反応器内の圧力を1.0Kg／
cm²として反応を開始した。理論量の10％反応が進
行した時点で水12.0ｇとアセトン2.5ｇの混合液
を圧入した。以後反応系の温度を30℃、圧力を
1.0Kg／cm²に保ちながら、反応率が20％、30％、
40％、50％、60％および70％に達した時点でそれ
ぞれ水12.0ｇとアセトン2.5ｇの混合液を追加圧
入し反応系の粘度上昇を抑制した。混合溶媒量合
計101.5ｇを添加後、系の温度を30℃、圧力を1.0
Kg／cm²に保ち、合計24時間反応を継続した。反応
終了後、30ｇの水を追加し、濃度を調整してか
ら、減圧下にてアセトンを除去しアクリロイルオ
キシエチル・ジエチルメチルアンモニウムクロラ
イドの79.9％水溶液563ｇを得た。この生成物を
液体クロマトグラフイーにより分析した結果、メ
タアクリル酸の含有量は0.092％であつた。

比較例１実施例１において反応の進行に伴いその都度添
加する混合液が水のみ10.2ｇとなつた以外は全く
実施例１と同様に反応して実施した後、塩化メチ
ルを減圧下にエアレーシヨンにより除去したとこ
ろ503ｇのアクリロイルオキシエチル・トルメチ
ルアンモニウムクロライドの80％水溶液が得られ
た。この生成物を液体クロマトグラフイーにより
分析したところアクリル酸の含有量は0.503％で
あつた。

以上の実施例および比較例から明らかなよう
に、ジアルキルアミノアルキルアクリレートを製
造するに際して粘度調整用溶媒として水のみを用
いる場合には、少量ずつ添加して生成物中のアク
リル酸の副生量は0.5％程度と多いが、本発明の
方法によりアセトンと水との混合液を少量ずつ分
割添加する場合には、生成物中のアクリル酸の副
生量は0.1％程度と著しく少なかつた。

Claims

【特許請求の範囲】１一般式で表される化合物と塩化メチルとを
反応させて一般式で表される化合物を製造する
際に、反応の進行に伴う反応系の粘度上昇に対応
して、アセトンと水との混合液を断続的あるいは
連続的に分割添加し、これらの混合液の存在下に
両成分を反応せしめることを特徴とする一般式
で表される不飽和四級アンモニウム塩の製造方
法。一般式ただしｎは、２または３ R₁、R₂は、メチル基、エチル基またはプロピ
ル基を表す。一般式ただしｎは、２または３ R₁、R₂は、メチル基、エチル基またはプロピ
ル基を表す。２反応系に含まれる一般式で表される化合
物、アセトンおよび水の重量比が、100：３〜
30：４〜30の範囲になるようにアセトンと水との
混合液を分割添加することを特徴とする特許請求
の範囲第１項記載の不飽和四級アンモニウム塩の
製造方法。