JPS6150940A - エステル交換によるアクリル―またはメタクリル酸のエステルの製法 - Google Patents

エステル交換によるアクリル―またはメタクリル酸のエステルの製法

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JPS6150940A
JPS6150940A JP60138082A JP13808285A JPS6150940A JP S6150940 A JPS6150940 A JP S6150940A JP 60138082 A JP60138082 A JP 60138082A JP 13808285 A JP13808285 A JP 13808285A JP S6150940 A JPS6150940 A JP S6150940A
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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】 浬築上の利用分野 本発明は、C1〜C4−アルコールとアクリル−ないし
メタクリル酸との大工業的に入手可能なエステルから出
発し、触媒として金属化合物の使用下にエステル交換に
よるアク1ツルーおよびメタクリル酸の特別なエステル
、殊に高級アルコールおよび置換アルコール ルは除く)のエステルの製法に関する。
従来の技術 多くのエステル交換反応における(無機)塩基の触媒作
用は公知である(スイス国特許第239750号明細書
)。この反応は有利に、(メタ)アクリル酸メチル−な
いしはエチルエステルからの高級(メタ)アクリル敵エ
ステルまたは塩基性エステルの製造のために有利に使用
される〔西ドイツ国特許出願公告第1180527号F
!A細書、米国特許第2138763号BA細書、G,
D,グレープス(Graves) & M.B.ホルン
(Horn)著、”アクリリック レゾンス(Acry
licnesins)”〔ラインホルト パブリック 
コーポレーション(Reinhold Pubt,Co
rp.) 、= ニーヨーク在、1960年〕。文献か
ら、工業上の努力が、特殊な課題の解決のために特別な
触媒を使用することに集中していたことが明らかになる
。それで、ジャーナル オブ アメリカン ケミカル 
ソサイテイー(J. Am. Chem。
Soc.)247巻第194ペーゾ(1955年)には
、水素化す) IJウムの存在で、ペンゾール中でテト
ラエチレングリコールを用いるメチルメタクリレートの
エステル交換が記載されている。
形成したメタノールは、ペンゾール/メタノール共沸混
合物として留出する。
特開昭50−142513号公報〔ケミカルアブストラ
クツ(Chem. Abstr.) 、第84巻13<
527/f:]から、水水酸化カルシラまたは酸化カル
シウムの存在で、ジアルキルアミノアルカノールを用い
るメチルアクリレートないしはメチルメタクリレートの
エステル交換反応は公知である。メチルメタクリレート
とたとえば2−エチルヘキサノールとのエステル交換を
、水素化リチウム、リチウムアルキル、フェニルリチウ
ム、水!を比リチウムアルミニウム、水素化ホウ素リチ
ウムないしはそのアルコキシVのようなリチウム化合物
、有機および無機酸のリチウム塩、リチウム−アセチル
アセトネート、酸化リチウムまたは金属リチウムにより
接触的に促進することは、特開昭54−4 1 8 1
 5号公報〔ケミカル アブスト2クツ(Chem、 
Abstr、)第9巻、40095v参照〕から明らか
でめる。
メタクリル−およびアクリル酸の低級エステルとグリシ
ゾールとのエステル変換によりグリシジルエステルを得
る反応が特に注目されている。
水酸化アルカリ(ないいま炭酸アルカリ、硫化アルカリ
、多硫化アルカリまたはチオ硫酸アルカリ)、へロrン
化リチウムまたはヨウ化ナトリウム、ヨウ化カリウム、
ヨウ化ルビゾウムまたはヨウ化セシウムの存在でメチル
メタクリレートとグリシレールとのエステル交換は、特
開昭55−94378号公報〔ケミカル アブスト2ク
ツ(Chem、 Abstr、)第94巻、12129
0u)の対象である。
ハロダン化アルカリ、殊に塩化リチウムの存在における
メチル(メタ)アクリレートとグリシドールとのエステ
ル交換は、特開昭55−105676号公報〔ケミカル
 アブスト2クツ(Chem、 Abstr、) M 
94巻、121292w参照〕に記載されており、特開
昭55−127380号公報〔ケミカル アブスト2ク
ツ(Chem。
Ahsir、) g 95巻、7026h)から&家、
ノーロrノ化アルカリ、殊に臭化ナトリウムの存在に2
ける他の有機カルボン酸の低級エステルとグリシドール
とのエステル交換が明らかになる。
発明が解決しようとする問題点 工業上、メチルメタクリレートのような、大工業的Kf
i造される(メタ)アクリル酸エステルのほかに、たと
えば重合特性の変化またを家固有のポリマー系の構成を
許す他の特殊なエステルを使用する必要が生じる(I(
、ラウフープンテガA (Rauch−Puntiga
m)およびTh、フェルカー(Milker)著、。ア
クリル−ラント メタクリ/l/ 7 工にビンVンr
ン(Acryl−und Methacryl−ver
bindungen) ”、スゾリンガー−7エアラー
ク(Springer verlag)、1967年参
照〕。
工業上の発展は、アクリル−ないしはメタクリル(71
)“特殊な主ステルの製造に関する特殊な保T1を、特
殊なエステル交換触媒を使用したことくより解決する方
向に経過した。さらに、できるかぎシ単一な製品製造の
ために、より一般的に適用でき、その際製品品質および
収率は、できれば、改良される方法が要求された。生態
的および経済的観点で被害を甘受することはできない。
反応−ないしは後処理条件下で重合可能な酸のエステル
における重合の危険および他の副反応がこれに加重され
る。それになお、特別’& 7 ルコールとのエステル
交換の際に困m 75f加わる。
従って、本発明の課題の特別な1B様は、アクリル−ま
たはメタクリル酸のようなラジカル重合可能なカルボ7
fRのエステルと特殊なアルコールとのエステル交換を
、できるかぎ力完全なエステル交換、即ちできるかぎり
高い選択性で高い収率を達成されるように調節すること
である。
従来の技itr +:: 、それ自体活性の少ない種々
の成分から形成された触媒が、上述の課題による・エス
テル交換反応において相乗作用を示すことには言及して
いなかった。
問題点を解決するための 段 メタクリル−ま起はアクリル酸と有利にC工〜C4−フ
ルカノールのエステル、殊にメチル−ないしエチルエス
テルと、エステル交換のための出発物質と異なる非多価
アルコールRO)(とのエステル交換は、エステル交換
反応を化合物A十Bの組合せから成る触媒系KS(その
際Aは化合物LinY (式中Yはハロゲン化物、塩素
酸塩または1〜6の腕素原子を有するカルボン酸塩イオ
ンまたは1〜4の炭素原子を有するアルコキシ、ヒドロ
キシまたは酸素を表わし、nはYの原子価に応じて1ま
たは2を表わす)を表わし、bは化合物CaXq C式
中Xは酸素または塩化物イオンを表わし、qはXの原子
価に応じて1または2を表わす)を表わす、但し、双方
の陰イオン成分XおよδYの少なくとも1つは酸素を含
有しているべきである〕の存在で実施する場合、特に有
利に進行することが判明したりエステル交換の際には有
利に、(工業的に良好に得られる)アクリル−ないしは
メタクリル敵とC1−C,−アルコール、特に01〜C
2−アルコールとのエステル、即チ殊ニエチルエステル
、特にメチルエステルから出発する。
エステル交換のために使用されるアルコール(出発エス
テルのアルコールとは異なる)は、一般に式I: ROHI によって表わすことができ、式中Rは a)  2〜60の炭素原子を有する線状アルキル基、 b)  3〜40の炭素原子を有する分校アルキル基、 c)  5〜30の炭素原子を有する環状アルキル基、 d)  7〜18の炭素原子を有するアルキル基、e)
複素環式基 zl f)分子中に1つまたは幾つかのアミン官能基Aを有す
る、2〜12の炭素原子を有するアルキル基、 g)  @)〜f)に定義された置換基尼は異なる、少
なくとも1つの官能基Gを有する、1〜18の炭素原子
を有するアルキル基 を表わし、そのvAa)〜g)による基R&家、なおe
)〜g)で挙げられた置換基とは異なる、1つまたは幾
つかの化学的に不活性の置換基Qを有していてもよい。
化学的に不活性の置換基Qとは、エステル交換条件下に
ラジカル重合不能の基(炭化水素基以外)、殊にフッ素
、塩素、臭素のようなノ翫ローン、式−ORI C式中
R1は1〜1B、特に1〜6の炭素原子を有するアルキ
ル基またを家フェニル基を表わす)のエーテル基、また
は基−中R′1はR1と同じものt−表替す)または基
−NR3R,C式中R3およびR4は互いに独立に水素
、フェニルまたは1〜6の炭素原子を有するアルキル基
金表わすかまたはR3およびR4k1鼠素原子および場
合により他のへテロ原子と一緒に5または6員の複索環
を形成し、Tはば累また&ま基−NR5t−表わし、n
は0または1を表わし、R5は水素または1〜乙の炭素
原子を有するアルキル基を表わす。
式I中a)による只の表わすものは、線状の第一および
第二アルコール、殊に3から上の炭素原子を有するアル
コール、特に炭素原子数24までのアルコールを表わす
。式I中b) Kよる只の表わすものでは、3〜28の
炭素原子を有する第一および第二分枝アルコールが有利
でめる。a)およびb)Kよる第二アルコールは、たと
えば1−グロパノール、ブタノール−2が特にi要でる
る。大工業的方法で得られるような、8〜18の平均炭
素原子数を有する線状の第一高級アルコールとの反応も
工業的に重要である。たとえばヒドロホルミル化によシ
得られル線状の第一アルコール〔タイプ:シェルヒエミ
ー肚のドパノール(DOBANOL)■〕、さらにはチ
ーグラ一方法により、アルミニウムアルコキシドの加水
分解により夷造される4〜12の炭素原子を有するアル
コール〔タイプ:ハ/ブルグ在コンデア社のアルフォー
ル(ALFOL)■〕ならびに脂肪アルコールないしは
一画分〔タイプ:へンケルKG社のクロール(LORO
L)[F]〕が挙げられる。殊にCIO’= C24−
アルコール、殊にC工、〜0110−アルコールが挙げ
られ、個々の代表例としてはデクルー・、ウンデシル−
、ラクリルー、オレイル−、オクタデシル−アルコール
が挙げられる。さらに、1つまたは幾つかの置換基Qを
有するアルコール、たとえばフッ素化アルコール、2.
5−ジクロルゾロパノールの上うな@素化アルコール、
ジエチレングリコール−2−エチルエーテル、n−y”
チル−シフリコール、β−メトキシエタノール、β−エ
トキシグリコールのようなエーテル化アルコール、β−
アセトキシエタノール、β−クロルアセトキシエタノー
ルのようなアシル化アル゛コール、β−オキシプロtオ
ン酸エチルエステル、マたはN−エタノール−N−メチ
ル−脂肪酸アミドのようなアきド基を有するアルコール
、たとえばやし油脂肪酸のN−メチルエタノールアミド
が挙げられる。
C)によるRの表わすものでは、殊にシクロヘキサノー
ル、シクロオクタツールのような1模的に得られるアル
コールが挙げられるが、アルキル化壌状アルコール、3
,3.5−トリメチルシクロヘキサノール、ならびKた
とえばイソボルネオールのようなテルペノイドアルコー
ルおよび誘導体も挙げられる。脂環式基は、アルキル置
換基にヒドロキシ基金有していてよい。
d) KよるRの堀わすものでは、ベンジルアルコール
、フェニルエタノール、3−フェニル−1−プロパツー
ルのようなアラルキルアルコールが挙げられる。Rがe
)Kよる2を表わすかぎり、複素環系のアルキル置換基
ならびに複素jJ!または複素環系それ自体にヒPロキ
シ基を有する複巣壌式アルコールが挙げられる。複素環
系は、殊に3−15−および6員の複素環化合物、殊に
01.c 6−アルキル基で置換されていてよい鼠索−
および/または酸素−および/または硫黄含有複索楓化
合物を表わす。たとえば、2−(1−イミダゾール)−
エタノール、2゜−(2−メチル−Δ2−1−イミダゾ
−リニル)−エタノールのようなイミダゾール誘導体、
2゜3−ジヒドロ−4H−ピyンのアルコール、りとえ
ば2,2−ジメチル−1,3−SPオキソ2ン−4−メ
タノール、2−N−モルホリノエタノール、フルフリル
アルコール、テトラヒドロフルフリルアルコール、なら
びにグリシシン、ヒF c!キシメチルジオキソラン、
2−エチル−5−(β−ヒrロキシエチル)が挙げられ
る。
f)Kよる只の表わすものでは、特に式:HO−R’−
Nf、机(式中R′は2〜30、特に2〜12の炭素原
子を有する、場合によシ分枝された炭化水素鎖、または
5〜20の炭tA原子を有する、場合により置換された
環状基を表わし、均およびX番は、R3および−と同じ
ものを表わす)のアルコール、殊にジメチル−およびジ
エテルア、ミンー置換エタノール、プロパツール、シタ
ノール、ペンタノールおよびヘキサノールが挙げられる
g)によるRの表わすもめは、特に式: HO−fのア
ルコールであり、式中rは1〜30、特に1〜12の炭
素原子を有する場合によシ分枝された炭化水素2tFま
たは場合によりアルキル−および/またはハロゲン置換
された、5〜2゜の炭素原子を有する環状基であp1該
基は官能基Gとして1つまたは幾つかの炭素炭素の二重
結合または三重結合またはニトリル−、フレイト−、ビ
ニルエーテルーまたはビニルヵルサキシ官能Minする
。たとえばアリルアルコール、ビニルオキクエタノール
が挙げられる。この結果によれば、これに対して触媒系
に8は第三アルコール”!?、:!!:yエノールの0
H−3のエステル交換を接触するのはあtシ適当でない
触媒系KSは、有利に触媒量で、一般に、使用されるア
ルコールに関して0、C1〜10重量%、特に0.2〜
Sji量チ使用される。その際、触媒系KS(=A4−
Bの総計)における成分Aの割合は5〜95重量%、特
VC90〜10!iチでめ9、成分Bの割合は95〜5
N量チ、特に90〜10重量%でめシ;殊にBはA&C
対し重量によシ過剰に、たとえば二倍量で存在する。
標準バッチとして、使用されるアルコールの量に対して
成分人0、C2〜2重量%、特に0.5〜2重量%とと
もに、成分8002〜5重量−1特に1〜3重量%の量
が妥当であり、殊に人対Bが1:2の重量比でおるバッ
チが妥当である。
有利に、触媒の使用は微綱な形、たとえば粉末形ないし
畝結晶形で行なわれる。成分人およびBは使用前に混合
することができるが、個々の成分として反応バッチに添
加することもできる。
たとえは、次のものから形成される触媒系が挙げられる
: 酸化リチウム + 酸化カルシウム 水酸化リチウム + 欧化カルシウム リチウムアルコキシpad化カルシウム炭酸リチウム 
+ 酸化カルシウム 酢酸リチウム + 酸化カルシウム 7フ化リチウム + 酸化カルシウム 塩化リチウム + 酸化カルシウム 臭化リチウム + 酸化力ルシクム ヨウ化リチウム + 酸化カルシウム 塩素酸リチウム + 酸化カルシウム リチウムメチラート+ 塩化カルシウム(その際アルコ
キシドとして、メトキシr1 エトキシド、t、−ブト
キシドが特に挙げられる)。
エステル交換のために化学量論的必要量を越える過剰の
アクリル−ないしメタクリル酸エステルを使用するのが
有利である。一般に、化学量論的計算量を越える、1.
5〜3倍、殊に2.5倍の過剰量が使用される。傾向に
よれば、バッチを実験室規模を越えて増大する場合には
、むしろ出発物質として使用される(メタ)アクリル酸
エステルの過剰の減少が推奨される。一般に、浴剤を一
緒に使用するのは不要である。しかし場合により、不活
性(ラジカル非形成性)溶剤、たとえばトリオール、シ
クロヘキサン、n−ヘキサン、ヘプタンのような炭化水
素を使用することもできる。存在する(メタ)アクリル
エステルの重合を抑制するために安定剤(ラジカル捕捉
剤)の共使用が推奨される。安定剤としては、通常のも
の、たとえばヒドロキノン化合物、チオ化合゛吻、アミ
ンが常用量(50〜50001)1)m’)で使用され
るC H,ラクフープンチガム(Rauch−Punt
igam)、Tb、フェルカー(Vi:1lker)6
アクリルーウント メタクリルフェルビンVンrン(A
cryl−und Methacrylverbind
ungep)”、スプリンガー・フエアラーク、第16
5ページ(1967年ン参照〕。反応の実施は、有利に
室温より上、特に60〜120”Cで行なわれる。
一般に、全反応時間は5〜20時間、特に6〜12時間
である。本来のアルコール分解時間の標準値として多く
の場合6±1時間が想定さへ完結までの残り時間の標準
値としてなお約2〜3時間が想定され、その1際いずれ
にせよバッチの大きさも重要である。特に有利なメチル
メタクリレートまたは−アクリレートを使用する場合に
は、有利にエステル交換の際に形成したメタノールはメ
タクリル酸エステルとの共沸混合物(65〜75”Cで
)5去させることができる。
反応は次のように実施することができる:アルコールを
過剰の(メタ)アクリル酸エステルあ−よび安定剤と一
緒に適当な反応容器中に装入する。触媒は反応の間に添
加することもできるし、最初から存在し、その際触媒系
・KSの成分人およびBを、混合物でまたは別々に添加
することができる。それで、たとえば適当な溶剤中のり
チウムアルコラード(たとえばメタノール中のりチウム
メチラート)fc使用することができる。また、混合物
で微細な形で、たとえば粉末または顆粒としての添加が
推奨される。
しかし、触媒の最初の分配器は、本来臨界的であるとは
思われない。
反応混合物を、攪拌しながら室温にもたらし、メチルメ
タクリレートを使用する場合には、lたとえば加熱沸騰
させる。形成するメタノールは、有利にエステルとの共
沸混合物で70°Cまでの塔頂温度で留出する。約98
℃までの塔頂温度で残留メタノールが未反応エステルと
一緒に留出し;最後に残留メチルエステルを有利に減圧
下に、最高150℃の缶部温度で留出させる。
後処理は自体公知の方法で行ない、たとえば粗製エステ
ルに漂白土または活性炭を加え、短時間後攪拌した後、
プレコーテッドフィルターまたは圧力フィルタを通して
濾過するのが有利であることが立証された。所望のエス
テル交換生成物の収率は、本発明による方法ではかlり
高く、たいてい90%より多い程度である。ビニル性二
重結合に対する付加化合物およびその他の副生成物の極
めて僅かな割合が顕著である。
次の実施例につき本発明を詳述する。
実施例 使用された装置:キノコ状加熱7−ド、サーベル形攪拌
機、温度計、空気導入管、ミラーコーティングされた塔
充填物、、4X4mmガラスラシツヒリング、自動ガス
相分配器、冷却器、アダプター、受器を有する2Eの丸
底フラスコ。
実施: アルコールROMおよびメチルメタクリレートを、1:
2.50モル比で、ヒドロキノンモノメチルエーテル2
00 ppmおよび!を量比1:2の粉末状LiCf/
CaOとともにフラスコ中に装入する。
撹拌および空気4人下に、反応混合物を加熱沸騰させた
。アルコール分解の際に形成するメタノールを、メタノ
ール形成の終了するまで留出させた。その後、塔頂温度
を制限することなしに、過剰のメチルメタクリレートを
、165℃の缶部温度まで蒸留する。引続き、110℃
および10ミリバールでガス抜きする。粗製エステルを
ガスクロマトグラフィーで試験した。結果は次表に示さ
れている: 塩化リチウム+酸化カルシウムの代わりに、酸化カルシ
ウム+酸化リチウム      および/または酸化カ
ルシウム+水酸化リチウム     および/または酸
化カルシウム+リチウムメチラート   および/また
は酸化カルシウム+リチウムー1.−ブトキシド およ
び/または酸化カルシウム+酢酸リチウム      
および/または酸化カルシウム+臭化リチウム    
  および/または酸化カルシウム+ヨウ化リチウム 
    および/または酸化カルシウム+塩素酸リチウ
ム     および/または塩化カルシウム+リチウム
メチラート から成る触媒系KSも、比較可能な結果で適用すること
ができる。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、触媒として金属化合物の存在においてC_1〜C_
    4−アルコールのアクリル−またはメタクリル酸エステ
    ルと、これとは異なるアルコール(多価のアルコールは
    除く)とのエステル交換によつて、アルコールのアクリ
    ル酸−またはメタクリル酸エステルを製造する方法にお
    いて、エステル交換反応を化合物A+Bの組合せから成
    る触媒系KS〔その際Aは化合物LinY(式中Yはハ
    ロゲン化物または塩素酸塩または炭酸塩、または1〜6
    の炭素原子を有するカルボン酸塩イオンまたは1〜4の
    炭素原子を有するアルコキシ、ヒドロキシまたは酸素を
    表わし、nはYの原子価に応じて1または2を表わす)
    を表わし、Bは化合物 CaXq(式中Xは酸素または塩化物イオンを表わし、
    qはXの原子価に応じて1または2の値を表わす)を表
    わす、双方の陰イオン成分XまたはYの少なくとも1つ
    は酸素を含有しているべきである〕の存在で実施するこ
    とを特徴とする、エステル交換による、アルコールのア
    クリル酸−またはメタクリル酸エステルの製法。 2、触媒系KSが、使用されるアルコールに対して0.
    01〜10重量%である、特許請求の範囲第1項記載の
    方法。 3、触媒系KS中で、化合物Aが5〜95重量%、化合
    物Bが95〜5重量%である、特許請求の範囲第2項記
    載の方法。 4、触媒系KSが 酸化カルシウム+酸化リチウムおよび/または酸化カル
    シウム+水酸化リチウムおよび/または酸化カルシウム
    +リチウムメチラートおよび/または酸化カルシウム+
    リチウム−t.ブトキシドおよび/または酸化カルシウ
    ム+酢酸リチウムおよび/または酸化カルシウム+塩化
    リチウムおよび/または酸化カルシウム+臭化リチウム
    および/または酸化カルシウム+ヨウ化リチウムおよび
    /または酸化カルシウム+塩素酸リチウムおよび/また
    は塩化カルシウム+リチウムメチラート から成る、特許請求の範囲第1項から第3項までのいず
    れか1項記載の方法。 5、反応時間が5〜12時間である、特許請求の範囲第
    1項から第4項までのいずれか1項記載の方法。 6、C_1〜C_4−アルコールとのアクリル−または
    メタクリル酸エステルを、エステル交換のために使用さ
    れるアルコールを越えて過剰に使用する、特許請求の範
    囲第1項から第5項までのいずれか1項記載の方法。 7、アクリル−またはメタクリル酸エステルを、使用さ
    れるアルコールを越えて1.5〜10倍の過剰に使用す
    る、特許請求の範囲第6項記載の方法。 8、60℃より上から120℃までの温度でエステル交
    換する、特許請求の範囲第1項から第7項までのいずれ
    か1項記載の方法。 9、メタクリル酸メチルエステルを使用する、特許請求
    の範囲第1項から第8項までのいずれか1項記載の方法
    。 10、形成されるメタノールを、エステル交換の進行中
    に共沸的にメチルメタクリレートと一緒に留去する、特
    許請求の範囲第9項記載の方法。 11、エステル交換粗生成物が、使用されるアルコール
    に対して、90%より上の収率で得られる、特許請求の
    範囲第1項から第10項までのいずれか1項記載の方法
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