JPH1072379A - イソブチレンおよびメタクリル酸エステルの製造方法 - Google Patents

イソブチレンおよびメタクリル酸エステルの製造方法

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JPH1072379A
JPH1072379A JP8231008A JP23100896A JPH1072379A JP H1072379 A JPH1072379 A JP H1072379A JP 8231008 A JP8231008 A JP 8231008A JP 23100896 A JP23100896 A JP 23100896A JP H1072379 A JPH1072379 A JP H1072379A
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JP
Japan
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methacrylic acid
reaction
isobutylene
selectivity
exchange resin
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JP8231008A
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English (en)
Inventor
Koichi Yoshida
康一 吉田
Motomu Okita
求 大北
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Mitsubishi Rayon Co Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Rayon Co Ltd
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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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    • Y02P20/50Improvements relating to the production of bulk chemicals
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  • Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 メタクリル酸とアルキル第三級ブチルエーテ
ルとのエステル化反応によりイソブチレンとメタクリル
酸エステルを優れた反応率および選択率で製造する方法
を提供する。 【解決手段】 メタクリル酸とアルキル第三級ブチルエ
ーテルとのエステル化反応によりイソブチレンとメタク
リル酸エステルを製造する際に、触媒としてポーラス型
で架橋度が5〜40%である強酸性スルホン酸型イオン
交換樹脂を用いる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、メタクリル酸とア
ルキル第三級ブチルエーテルとのエステル化反応により
イソブチレンとメタクリル酸エステルを製造する方法に
関する。
【0002】
【従来の技術】メタクリル酸エステルを工業的に製造す
る方法に関しては、イソブタン、イソブチレン、三級ブ
タノール、メチル第三級ブチルエーテル、メタクロレイ
ン、イソブチルアルデヒド、イソ酪酸等を気相で接触酸
化し、メタクリル酸を製造した後、アルコールと脱水エ
ステル化反応によって製造する方法が一般的に知られて
いる。一方、メチル第三級アルキルエーテルによるメタ
クリル酸のエステル化反応に関しては、硫酸、脂肪族ま
たは芳香族のスルホン酸およびヘテロポリ酸を触媒とし
て用いる方法(特開昭54−5911号公報)が提案さ
れているだけである。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】この提案のなかで触媒
の一例として「酸形の陽イオン交換樹脂」が挙げられて
いるが、「酸形の陽イオン交換樹脂」には様々な種類が
あり、例えば、ゲル型の強酸性スルホン酸型のイオン交
換樹脂を、この反応の触媒として使用した場合、反応率
および選択率が低くなるという問題があった。
【0004】本発明は、メタクリル酸とアルキル第三級
ブチルエーテルとのエステル化反応によりイソブチレン
とメタクリル酸エステルを優れた反応率および選択率で
製造する方法を提供することを目的としている。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明者等は、イソブチ
レンや三級ブタノールを気相接触酸化して得られるメタ
クリル酸とアルキル第三級ブチルエーテルとのエステル
化反応により、1段の反応でイソブチレンとメタクリル
酸エステルを製造する方法について鋭意検討した。その
結果、陽イオン交換樹脂の中でも、特に限定された構造
を有する強酸性スルホン酸型イオン交換樹脂を触媒とし
て用いることにより、優れた反応率および選択率でイソ
ブチレンとメタクリル酸エステルを同時に製造できるこ
とを見い出した。
【0006】すなわち、本発明はメタクリル酸とアルキ
ル第三級ブチルエーテルとのエステル化反応によりイソ
ブチレンとメタクリル酸エステルを製造する際に、触媒
としてポーラス型で架橋度が5〜40%である強酸性ス
ルホン酸型イオン交換樹脂を用いることを特徴とするイ
ソブチレンおよびメタクリル酸エステルの製造方法であ
る。
【0007】
【発明の実施の形態】触媒のイオン交換樹脂は、多孔性
のポーラス型のものを使用する。ゲル型のイオン交換樹
脂を使用すると、イソブチレンとメタクリル酸エステル
の収率が悪くなる。また、イオン交換樹脂がポーラス型
でも、その架橋度が5〜40%のもの、好ましくは6〜
30%のものを触媒として用いた場合に、イソブチレン
とメタクリル酸エステルが高い収率で得られる。架橋度
が5%未満もしくは40%を超えると、原料の反応率が
低下して、イソブチレンとメタクリル酸エステルの収率
が低下する。更に、イオン交換樹脂の種類として強酸性
スルホン酸型であることが重要である。弱酸性型のイオ
ン交換樹脂を用いると、反応率が低いため、イソブチレ
ンとメタクリル酸エステルの収率が低くなる。このよう
に、触媒としてポーラス型で架橋度が5〜40%である
強酸性スルホン酸型のイオン交換樹脂を用いることによ
り、イソブチレンとメタクリル酸エステルを優れた反応
率および選択率で得ることができる。
【0008】イオン交換樹脂は、水によって膨潤したも
のをそのまま触媒として反応に使用してもよいが、洗浄
したものを使用してもよい。特に、洗浄したイオン交換
樹脂を触媒として反応に使用すると、反応速度が向上す
ることにより、反応時間が短縮されるという利点があ
る。イオン交換樹脂の洗浄方法としては、例えば、反応
に供する前のイオン交換樹脂の体積に対して1〜20倍
量、好ましくは2〜15倍量の水溶性の溶媒または水で
洗浄した後、ろ過等によって水を除去し、引き続き1〜
20倍量、好ましくは2〜15倍量の水溶性の溶媒また
は水によって洗浄する方法等が挙げられるが、この方法
に限定されるものではない。
【0009】イオン交換樹脂の洗浄に用いられる水溶性
の溶媒としては、例えば、メタノール、エタノール、イ
ソプロピルアルコール、三級ブタノール、テトラヒドロ
フランおよびメチルセロソルブ等が挙げられる。これら
は単独で用いても良いが、2種以上で用いても良い。水
溶性の溶媒としては、最終的に目的とするエステルのア
ルコール残基と同じアルコールを用いることが好まし
い。また、洗浄したイオン交換樹脂はろ過等によって大
部分の水溶性溶媒を除去し、水溶性溶媒に膨潤したもの
をそのまま用いても良いが、減圧乾燥機等によって完全
に乾燥した後、反応に用いても良い。
【0010】本発明で原料として使用するメタクリル酸
としては、例えば、イソブタンや三級ブタノールを接触
酸化して、メタクロレインおよびメタクリル酸を合成
し、得られたメタクロレインを更に接触酸化する方法等
により得られるメタクリル酸が挙げられるが、これに限
定されるものではない。
【0011】また、アルキル第三級ブチルエーテルとし
ては、例えば、ナフサクラッキングにより得られるC4
留分中のイソブチレンと各種アルコールとの選択的接触
反応によって得られるエーテル類が挙げられる。このア
ルキル第三級ブチルエーテルとしては、例えば、メチル
第三級ブチルエーテルおよびエチル第三級ブチルエーテ
ル等が挙げられるが、これに限定されるものではない。
【0012】エステル化反応は、回分式および連続式の
いずれの方法でも行える。反応温度は20〜180℃で
あればよく、好ましくは40〜150℃である。反応圧
力は常圧または加圧のいずれでも行える。回分式反応の
場合、反応時間は0.5〜15時間、好ましくは1〜1
2時間である。連続式反応の場合、空間速度は0.01
〜10hr-1、好ましくは0.05〜8hr-1である。
触媒の使用量は、回分式反応の場合、反応原料液の総重
量に対して乾燥状態で1〜50重量%、好ましくは2〜
30重量%の範囲である。原料のアルキル第三級ブチル
エーテルとメタクリル酸のモル比は任意に設定すること
ができるが、メタクリル酸基準の目的生成物選択率を高
くする場合、メタクリル酸対アルキル第三級ブチルエー
テルのモル比は1:0.5〜10がよく、好ましくは
1:1〜5である。反応に際しては、例えば、空気、ヒ
ドロキノン、フェノチアジン、ベンゾフェノチアジン等
の重合禁止剤を加えることが好ましい。
【0013】
【実施例】以下、本発明の実施例を示す。下記実施例お
よび比較例中の洗浄液の「倍量」は反応に供する前のイ
オン交換樹脂の体積を基準にした体積比を意味する。
【0014】反応の分析はガスクロマトグラフィーによ
り行った。メタクリル酸反応率、メタクリル酸基準のメ
タクリル酸エステル選択率(以下、メタクリル酸エステ
ル選択率という)およびメタクリル酸基準のイソブチレ
ン選択率(以下、イソブチレン選択率という)は以下の
定義に従って算出した。
【0015】 メタクリル酸反応率(%) = B/A×100 メタクリル酸エステル選択率(%) = C/B×100 イソブチレン選択率(%) = D/B×100 式中のA、B、CおよびDの意味は以下の通りである。
【0016】 A:供給したメタクリル酸のモル数 B:反応したメタクリル酸のモル数 C:生成したメタクリル酸エステルのモル数 D:生成したイソブチレンのモル数 [実施例1]架橋度7%のポーラス型強酸性スルホン酸
型イオン交換樹脂アンバーライトXH2071(ローム
アンドハース社製)を5倍量の水で洗浄し、ロートによ
って大部分の水を除去した後、5倍量のメタノールで洗
浄した。メタノールによって膨潤したイオン交換樹脂を
10mmHgの減圧下、80℃で12時間乾燥した。
【0017】500mlの還流器付きフラスコに、乾燥済
みのイオン交換樹脂15.0g、メタクリル酸38.0
gおよびメチル第三級ブチルエーテル80.0gを添加
した。さらに、重合禁止剤としてヒドロキノンを0.0
7g添加した後、空気を毎分50mlの流量で吹き込みな
がら、55℃で7時間反応させた。反応の際、還流器に
は0℃に保ったエチレングリコールを流通させ、還流器
の出口にはドライアイス/アセトンによって冷却したト
ラップを設置した。
【0018】フラスコ内の反応生成物とトラップで捕集
した溶液を回収して分析した結果、メタクリル酸反応率
85.0%、メタクリル酸メチル選択率98.0%、イ
ソブチレン選択率97.0%であった。不純物として三
級ブタノールとメタクリル酸の第三級ブチルエステルが
若干生成したが、イソブチレンの重合物は生成しなかっ
た。
【0019】[実施例2]実施例1で、架橋度20%の
ポーラス型強酸性スルホン酸型イオン交換樹脂アンバー
リストIR200CH(ロームアンドハース社製)を用
いた以外は実施例1と同様に反応を行った。
【0020】その結果、メタクリル酸反応率75.0
%、メタクリル酸メチル選択率98.0%、イソブチレ
ン選択率97.5%であった。不純物として三級ブタノ
ールとメタクリル酸の第三級ブチルエステルが若干生成
したが、イソブチレンの重合物は生成しなかった。
【0021】[実施例3]実施例1で、架橋度8%のポ
ーラス型強酸性スルホン酸型イオン交換樹脂レバチット
SPC108(バイエル社製)を用いた以外は実施例1
と同様に反応を行った。
【0022】その結果、メタクリル酸反応率73.8
%、メタクリル酸メチル選択率97.5%、イソブチレ
ン選択率96.5%であった。不純物として三級ブタノ
ールとメタクリル酸の第三級ブチルエステルが若干生成
したが、イソブチレンの重合物は生成しなかった。
【0023】[実施例4]実施例1で、架橋度8%のポ
ーラス型強酸性スルホン酸型イオン交換樹脂PK216
H(日本錬水社製)を用いた以外は実施例1と同様に反
応を行った。
【0024】その結果、メタクリル酸反応率71.4
%、メタクリル酸メチル選択率97.8%、イソブチレ
ン選択率95.4%であった。不純物として三級ブタノ
ールとメタクリル酸の第三級ブチルエステルが若干生成
したが、イソブチレンの重合物は生成しなかった。
【0025】[実施例5]実施例1で、架橋度14%の
ポーラス型強酸性スルホン酸型イオン交換樹脂PK22
8H(日本錬水社製)を用いた以外は実施例1と同様に
反応を行った。
【0026】その結果、メタクリル酸反応率69.4
%、メタクリル酸メチル選択率98.8%、イソブチレ
ン選択率96.3%であった。不純物として三級ブタノ
ールとメタクリル酸の第三級ブチルエステルが若干生成
したが、イソブチレンの重合物は生成しなかった。
【0027】[実施例6]実施例1において、7.5g
の乾燥したアンバーライトXH−2071を、フラスコ
に代えてガラス製U字管に充填し、55℃の恒温下に保
持する。メタクリル酸とメチル第三級ブチルエーテルを
モル比で1:1.5となるようにあらかじめ混合した反
応液を、空間速度0.2hr-1でU字管に通液させ、連
続的に反応を行った。反応後の液は0℃に保った還流器
によって捕集した後、更にドライアイス/アセトンによ
って冷却したトラップによって低沸点化合物の回収を行
った。
【0028】その結果、メタクリル酸反応率83.9
%、メタクリル酸メチル選択率98.6%、イソブチレ
ン選択率97.3%であった。不純物として三級ブタノ
ールとメタクリル酸の第三級ブチルエステルが若干生成
したが、イソブチレンの重合物は生成しなかった。
【0029】[比較例1]実施例1で、架橋度4%のポ
ーラス型強酸性スルホン酸型イオン交換樹脂レバチット
Oc1062(バイエル社製)を用いた以外は実施例1
と同様に反応を行った。
【0030】その結果、メタクリル酸反応率は8.4%
と低くメタクリル酸メチルはほとんど生成しなかった。
【0031】[比較例2]実施例1で、架橋度85%の
ポーラス型強酸性スルホン酸型イオン交換樹脂アンバー
ライトXN1010(ロームアンドハース社製)を用い
た以外は実施例1と同様に反応を行った。
【0032】その結果、メタクリル酸反応率31.4
%、メタクリル酸メチル選択率41.2%と低かった。
【0033】[比較例3]実施例1で、架橋度8%のゲ
ル型強酸性スルホン酸型イオン交換樹脂SK1B(日本
錬水社製)を用いた以外は実施例1と同様に反応を行っ
た。
【0034】その結果、メタクリル酸反応率30.1
%、メタクリル酸メチル選択率71.2%と低かった。
【0035】[比較例4]実施例1で、弱酸性イオン交
換樹脂WK20(日本錬水社製)を用いた以外は実施例
1と同様に反応を行った。
【0036】その結果、メタクリル酸反応率40.1
%、メタクリル酸メチル選択率51.2%と低かった。
【0037】
【発明の効果】メタクリル酸とアルキル第三級ブチルエ
ーテルとのエステル化反応によりイソブチレンとメタク
リル酸エステルを製造するにあたり、触媒としてポーラ
ス型で架橋度が5〜40%である強酸性スルホン酸型イ
オン交換樹脂を用いると、イソブチレンとメタクリル酸
エステルを優れた反応率および選択率で製造することが
できた。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 メタクリル酸とアルキル第三級ブチルエ
    ーテルとのエステル化反応によりイソブチレンとメタク
    リル酸エステルを製造する際に、触媒としてポーラス型
    で架橋度が5〜40%である強酸性スルホン酸型イオン
    交換樹脂を用いることを特徴とするイソブチレンおよび
    メタクリル酸エステルの製造方法。
JP8231008A 1996-08-30 1996-08-30 イソブチレンおよびメタクリル酸エステルの製造方法 Pending JPH1072379A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004503518A (ja) * 2000-06-09 2004-02-05 セラニーズ・インターナショナル・コーポレーション Mtbeからのターシャリーブチルアセテートの製造
JP2012521867A (ja) * 2009-03-27 2012-09-20 ルーサイト インターナショナル ユーケー リミテッド イオン交換樹脂の処理方法
JP2015172023A (ja) * 2014-02-21 2015-10-01 三菱レイヨン株式会社 (メタ)アクリル酸エステルの精製方法及び(メタ)アクリル酸エステル重合体の製造方法

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