JPWO2013129486A1

JPWO2013129486A1 - グリセリンカーボネートアクリレート化合物の製造方法

Info

Publication number: JPWO2013129486A1
Application number: JP2014502315A
Authority: JP
Inventors: 吉田　洋一; 洋一吉田
Original assignee: Ube Industries Ltd
Current assignee: Ube Corp
Priority date: 2012-02-28
Filing date: 2013-02-27
Publication date: 2015-07-30
Anticipated expiration: 2033-02-27
Also published as: WO2013129486A1; JP6083431B2

Abstract

グリセリンカーボネートとアクリル酸ビニル化合物とを反応させることによりグリセリンカーボネートアクリレート化合物を製造するに当たり、塩基性触媒や金属成分を用いない方法を提供することを課題とする。リパーゼの存在下、式（Ｉ）で表されるグリセリンカーボネートと、式（ＩＩ)で表されるアクリル酸ビニル化合物とを反応させることを特徴とする、式（ＩＩＩ）で示されるグリセリンカーボネートアクリレート化合物の製造方法に関する。

Description

本発明は、グリセリンカーボネートとアクリル酸ビニル化合物とを反応させて、グリセリンカーボネートアクリレート化合物を製造する方法に関する。

グリセリンカーボネートアクリレート化合物は、例えば、塗料、コーティング材料、光硬化性樹脂、その他の樹脂等の原料として有用な化合物であり、より具体的には、電解液や、光感光性樹脂への適用が開示されている（例えば、非特許文献１参照）。

グリセリンカーボネートから、グリセリンカーボネートアクリレート化合物を製造する方法としては、例えば、グリセリンカーボネートとアクリル酸メチルをナトリウムメトキシド等の塩基触媒の存在下で反応させる方法（例えば、特許文献１参照）、又は、ジルコニウム錯体等の金属触媒存在下で反応させる方法（例えば、特許文献２参照）が知られている。

しかしながら、塩基触媒を用いる方法では、副生するアルコールが塩基性条件下（又は、酸性条件下でも）、グリセリンカーボネートを分解する可能性があった（特許文献３参照）。

これに対して、金属触媒を用いる方法では、平衡反応の為、大過剰のアクリル酸メチルを用いても、原料が残存し原料除去の工程を必要とする。また、金属触媒由来の金属成分の残留は、品質に影響しうるため、触媒成分の分解、回収工程が必要となる。更に、この方法では、副生アルコールを留去する際に原料アクリル酸エステルが共沸し、反応系外に出てしまう問題があり、加えて、気化した原料アクリル酸エステルによるポップコーン重合が発生する可能性があることが問題となりうる。
ここで、ポップコーン重合とは、主に気相中で核となるポリマーが生成した後、それを起点として高温の重合熱を伴いながら爆発的に重合が起こる現象であり、多孔性で嵩高い重合物を生成する。ポップコーン重合が、大きなスケールで製造中に発生すると、装置の閉塞から、設備の破損、爆発に繋がるおそれがあるため、気相中のビニル化合物濃度が上昇しない低温での製造方法が求められていた。

一方で、中性条件下、グリセリンカーボネートとアクリル酸とを縮合剤を用いて縮合させることで、グリセリンカーボネートアクリレート化合物を製造する方法（例えば、非特許文献２参照）が開示されているが、当量以上の縮合剤を必要とし、経済的にも、環境負荷の点でも、現実的な製法とは言えない。

ところで、一般的な酸・塩基触媒や金属触媒と異なり、加水分解酵素であるリパーゼは、それそのものが基質の立体構造を認識するため、立体異性体混合物を用いた反応においては、片方の異性体のみが反応することから、通常、目的物の選択率は１００％に近いものが得られたとしても、その収率は最大でも５０％である（例えば、非特許文献３参照）。

例えば、リパーゼの存在下、不斉炭素を有するグリセリンカーボネート（異性体混合物）と酢酸ビニルとの反応においては、リパーゼの立体認識により片方の異性体のみしか反応が起こらないため、目的物の収率は５０％未満であった（例えば、非特許文献４参照）。

従って、立体異性体混合物を原料として用いた反応において、リパーゼのような立体異性体を認識する触媒の使用は、効率的とはいえず、避けられるのが通常であり、特に、その収率を１００％近くまで高めようとしたい場合には回避される。

米国公報２，９６７，１７３号国際公開第２００５／０５８８６２号公報特開２０００−１１９２０５号公報

ＰｒｏｇｒｅｓｓｉｎＯｒｇａｎｉｃＣｏａｔｉｎｇｓ，４７巻、７７頁（２００３年）Ｃｈｅｍ．Ｃｏｍｍｕｎ．，２０１０年，４６巻，１４８８頁ＨｙｄｒｏｌａｓｅｓｉｎＯｒｇａｎｉｃＳｙｎｔｈｅｓｉｓ，５頁，Ｗｉｌｅｙ−ＶＣＨ（１９９９年刊）ＪｏｕｒｎａｌｏｆＯｒｇａｎｉｃＣｈｅｍｉｓｔｒｙ，５９巻、１７５１頁（１９９４年）

本発明の目的は、グリセリンカーボネートとアクリル酸ビニル化合物とを反応させることによりグリセリンカーボネートアクリレート化合物を製造するに当たり、塩基性触媒や金属成分を用いなければならないという問題点を解決し、特に、グリセリンカーボネートが不斉炭素を有するグリセリンカーボネート（異性体混合物）を原料として用いた反応にも、好適に適用しうる製造方法を提供することである。本発明の目的は、更に、５０％を越える高い収率で目的物であるグリセリンカーボネートアクリレート化合物を得ることにある。

本発明１は、リパーゼの存在下、式（Ｉ）

で表されるグリセリンカーボネートと、式（ＩＩ)

（式中、Ｒ^２は、水素原子又は炭素原子数１〜４の直鎖状又は分岐鎖状のアルキル基であり、Ｒ^３は、水素原子又は炭素原子数１〜１０の直鎖状、分岐鎖状若しくは環状のアルキル基である）
で表されるアクリル酸ビニル化合物とを反応させることを特徴とする、式（ＩＩＩ）

（式中、Ｒ^２は、前記と同義である。）
で示されるグリセリンカーボネートアクリレート化合物の製造方法に関する。
さらに、本発明２は、リパーゼが、バルクホルデリア・セパシア（Ｂｕｒｋｈｏｌｄｅｒｉａｃｅｐａｃｉａ）を起源とするリパーゼ、カンジダ・アンタークティカ（Ｃａｎｄｉｄａａｎｔａｒｃｔｉｃａ）を起源とするリパーゼ及びサーモマイセス・ラヌギノサス（Ｔｈｅｒｍｏｍｙｃｅｓｌａｎｕｇｉｎｏｓｕｓ）を起源とするリパーゼからなる群より選択される１種以上である、本発明１のグリセリンカーボネートアクリレート化合物の製造方法に関する。
本発明３は、反応が、０〜１００℃で行なわれる、本発明１又は２のグリセリンカーボネートアクリレート化合物の製造方法に関する。
本発明４は、反応が、有機溶媒中で行なわれる、本発明１〜３のいずれかのグリセリンカーボネートアクリレート化合物の製造方法に関する。
本発明５は、有機溶媒が、ｔｅｒｔ−ブチルアルコール及び２−メチル２−ブタノールからなる群より選択される１種以上である、本発明４のグリセリンカーボネートアクリレート化合物の製造方法に関する。
本発明６は、リパーゼの使用量が、グリセリンカーボネート１．０ｇに対して、０．１〜１０，０００ｍｇである、本発明１〜５のいずれかのグリセリンカーボネートアクリレート化合物の製造方法に関する。
本発明７は、アクリル酸ビニル化合物の使用量が、グリセリンカーボネート１モルに対して、１．０〜６０モルである、本発明１〜６のいずれかのグリセリンカーボネートアクリレート化合物の製造方法に関する。
本発明８は、リパーゼが、バルクホルデリア・セパシア（Ｂｕｒｋｈｏｌｄｅｒｉａｃｅｐａｃｉａ）を起源とするリパーゼであることを特徴とする、本発明１〜８のいずれかのグリセリンカーボネートアクリレート化合物の製造方法に関する。
本発明９は、リパーゼが、カンジダ・アンタークティカ（Ｃａｎｄｉｄａａｎｔａｒｃｔｉｃａ）を起源とするリパーゼであることを特徴とする、本発明１〜８のいずれかのグリセリンカーボネートアクリレート化合物の製造方法に関する。
本発明１０は、リパーゼが、サーモマイセス・ラヌギノサス（Ｔｈｅｒｍｏｍｙｃｅｓｌａｎｕｇｉｎｏｓｕｓ）を起源とするリパーゼであることを特徴とする、本発明項１〜８のいずれかのグリセリンカーボネートアクリレート化合物の製造方法に関する。

本発明の方法により、塩基性触媒や金属成分を用いず、リパーゼの存在下、グリセリンカーボネートとアクリル酸ビニル化合物から、グリセリンカーボネートアクリレート化合物を製造できる。特に、本発明の方法は、グリセリンカーボネートが不斉炭素を有するグリセリンカーボネート（異性体混合物）を原料として用いた反応にも、好適に適用しうるものである。本発明の方法によれば、更に、５０％を越える高い収率で目的物であるグリセリンカーボネートアクリレート化合物を得ることも可能である。

本発明の反応は、リパーゼの存在下、グリセリンカーボネートとアクリル酸ビニル化合物とを反応させることにより、グリセリンカーボネートアクリレート化合物を製造するものである（下記式参照）。

式（Ｉ）のグリセリンカーボネートは、どのような方法で製造されたものでもあってもよい。例えば、グリセリンと炭酸エステル（例えば、炭酸ジメチル、炭酸ジエチル、炭酸ジブチル、炭酸ジフェニル）とのエステル交換反応により製造されたグリセリンカーボネートや、グリセリンとホスゲンとの反応により製造したグリセリンカーボネートを使用することができる。グリセリンカーボネートは、純粋な光学異性体であっても、異性体混合物であってもよく、ラセミ混合物も使用することができる。

本発明で使用されるアクリル酸ビニル化合物は、下記式（ＩＩ）で示される。

（式中、Ｒ^２は、水素原子又は炭素原子数１〜４の直鎖状又は分岐状のアルキル基であり、Ｒ^３は、水素原子又は炭素原子数１〜１０の直鎖状、分岐状若しくは環状のアルキル基である。）

Ｒ^２が炭素原子数１〜４の直鎖状又は分岐状のアルキル基の場合、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ｎ−ブチル基、イソブチル基、ｓｅｃ−ブチル基等が挙げられる。Ｒ^２は、好ましくは水素原子又はメチル基である。

Ｒ^３が炭素原子数１〜１０の直鎖状、分岐状若しくは環状のアルキル基の場合、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、オクチル基、デシル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基が挙げられる。Ｒ^３は、好ましくは、水素原子又はメチル基、エチル基である。

式（ＩＩ）のアクリル酸ビニル化合物としては、例えば、アクリル酸ビニルや、アクリル酸イソプロペニル等のアクリル酸アルケニルエステルや、メタクリル酸ビニルや、メタクリル酸イソプロペニル等のメタクリル酸アルケニルエステル等が挙げられるが、本発明の反応においては、式（ＩＶ）で示したように副生したビニルアルコールをケトン又はアルデヒドとして反応系内から除去しながら行うことが望ましいため、Ｒ^３がより小さいアクリル酸ビニル（Ｒ^３が水素）、メタクリル酸ビニル（Ｒ^３がメチル基）が好適に用いられる。

式（ＩＩ）のアクリル酸ビニル化合物は、１種を単独で、又は２種以上を併用してもよい。

アクリル酸ビニル化合物の使用量は、グリセリンカーボネート１モルに対して１．０〜６０モルとすることができ、１．０〜５．０モルであることが好ましい。

（リパーゼの範囲）
本発明で使用されるリパーゼとしては、グリセリンカーボネートとアクリル酸ビニル化合物から、高収率でグリセリンカーボネートアクリレート化合物が得られるリパーゼであれば、特に限定されないが、好ましくは、バルクホルデリア・セパシア（Burkholderia cepacia）を起源とするリパーゼ（例えば、Amano PS(アマノエンザイム社製)）、カンジダ・アンタークティカ（Candida antarctica）を起源とするリパーゼ（例えば、Novozym 435(ノボザイム社製)）、サーモマイセス・ラヌギノサス（Thermomyces lanuginosus）を起源とするリパーゼ（Lipase TL）であり、特に好ましくはバルクホルデリア・セパシア（Burkholderia cepacia）を起源とするリパーゼ（例えば、Amano PS(アマノエンザイム社製)）、カンジダ・アンタークティカ（Candida antarctica）を起源とするリパーゼ（例えば、Novozym 435 (ノボザイム社製)）である。

これらリパーゼは、上記のような微生物から得られたリパーゼをコードする遺伝子を、酵母や糸状菌のような適切な宿主に導入して得られた組換え体の培養物から得たものであってもよい。

リパーゼの組換え発現のために使用される組換えＤＮＡ技術は、当該分野において公知である。リパーゼのアミノ酸配列は上記のものに限定されず、例えば、これらの配列において、１個又は数個のアミノ酸が欠失、置換又は付加されたアミノ酸配列からなり、かつリパーゼ活性を有するタンパク質を本発明に好適に使用することができる。あるいは、これらの配列と、例えば９０％以上、好ましくは９５％、より好ましくは９７％以上の配列同一性を示すアミノ酸配列からなり、かつリパーゼ活性を有するタンパク質も本発明に好適に使用することができる。

これらのリパーゼの形態は、特に限定されず、天然又は固定化酵素の形態であってもよい。

固定化酵素は、固定化担体にリパーゼを吸着等により担持させたものをいう。固定化担体としては、セライト、ケイソウ土、カオリナイト、シリカゲル、モレキュラーシーブス、多孔質ガラス、活性炭、炭酸カルシウム、セラミックス等の無機担体、ポリビニルアルコール、ポリプロピレン、キトサン、イオン交換樹脂、疎水吸着樹脂、キレート樹脂、合成吸着剤の有機高分子等が挙げられるが、特に酵素の吸着力が高い点から合成吸着剤が好ましい。また、合成吸着剤の中でも、大きな表面積を有することにより酵素の吸着量を高くできるという点から、多孔質であることが好ましい。

リパーゼは、１種を単独で、又は２種以上を併用してもよい。

リパーゼの使用量は、効率的な反応速度を実現する点から、式（Ｉ）のグリセリンカーボネート１．０ｇに対して、好ましくは０．１〜１０，０００ｍｇ、より好ましくは、１〜５００ｍｇ、特に好ましくは１０〜２００ｍｇである。

本発明において、反応方式は、特に限定されず、バッチ方式又はリパーゼを固定化したカラムを通過させる流通連続式をはじめとする、いかなる方式でも行なうことができる。

（溶媒の範囲）
本発明の反応は、有機溶媒を使用して行なうことができる。有機溶媒としては、基質であるグリセリンカーボネートとアクリル酸ビニル化合物を均一に溶解でき、かつ、リパーゼを失活させない溶媒であれば特に限定されない。

有機溶媒としては、例えば、ｔｅｒｔ−ブチルアルコール、２−メチル−２−ブタノール等のアルコール類、特に好ましくはｔｅｒｔ−ブチルアルコールである。本発明の反応は、エステル交換反応であるが、リパーゼの存在下で行なうことによって、有機溶媒としてこれらのアルコール類を使用しても、アルコールが反応に関与することなく、グリセリンカーボネートとアクリル酸ビニル化合物との反応が進むことがわかった。これらの有機溶媒は、１種を単独で、又は２種以上を併用してもよい。

有機溶媒の使用量は、式（Ｉ）のグリセリンカーボネート１ｇに対して、好ましくは０．１〜１００ｍＬ、より好ましくは、０．２〜５０ｍＬ、特に好ましくは０．５〜５ｍＬである。

本発明の反応は、アクリレート部位の重合を防ぐため、重合禁止剤を共存させて行うことが好ましい。重合禁止剤は通常に使用されるものであれば特に限定されず、例えば、フェノール、クレゾール、ヒドロキノン、ｔ−ブチルヒドロキノン、ｐ−メトキシフェノール（メトキノン）、２，６−ジ−ｔ−ブチル−４−メチルフェノール、フェノチアジン等が使用できる。重合禁止剤の使用量は、グリセリンカーボネート１モルに対して０．０００００１〜０．０５モル、更には０．０００００２〜０．０３モルであることが好ましい。

（反応温度、圧力範囲）
本発明において、反応温度は、０〜１００℃とすることができ、好ましくは１０〜９０℃であり、より好ましくは３０〜７０℃である。本発明において、反応圧力は、特に限定されず、常圧下又は減圧下のいずれの条件でも行なうことができる。

本発明の方法は、アクリル酸エステルを還流させながら常圧でエステル交換反応を行う場合に比べて低温にて反応を行うことができ、効率及び安全性の点で優れている。

また、本発明の反応は、流通連続式で行うこともできる。流通連続式にて反応を行う場合、反応溶液中のグリセリンカーボネート化合物の濃度は、反応系の全質量に対して５〜５０質量％とすることが好ましく、アクリル酸ビニル化合物の濃度は反応系の全重量に対して５〜３０質量％が好ましい。また、反応液の通液線速度は、好ましくは０．５〜４００ｍｍ／分、更に１〜２００ｍｍ／分であるのが好ましい。この通液線速度（ｍｍ／分）は、１分間当りの送液量（ｍｍ^３／分）（又は送液速度（１０^-３ｍＬ／分）ともいう）を充填層断面積（ｍｍ^２）で除した商で表わされる値をいう。

通液線速度を上げることによる充填塔内圧力の増大に伴い、通液が困難となり、耐圧性の高い酵素充填塔が必要となる他に、固定化酵素が塔内圧力増加により破砕される場合が生じることもあるため、通液線速度は４００ｍｍ／分以下とすることが好ましい。また、生産性の点から通液線速度は１ｍｍ／分以上とすることが好ましい。固定化酵素の発現活性は、通液線速度により変化するため、最適な通液線速度を選定して反応条件を決定することで、所望の生産能力、製造コストに見合った反応を行うことができる。反応容器中の反応溶液の流通時間は、３０秒〜６時間の範囲とすることができる。

（精製法）
本発明の製造方法では、反応後、減圧下、溶媒やアクリル酸ビニル化合物等の低沸点成分を留去することで、純度８０％以上のグリセリンカーボネートアクリレート化合物を得ることができる。
グリセリンカーボネートアクリレート化合物の純度は、ガスクロマトグラフィー分析による面積百分率から算出できる。また、原料のグリセリンカーボネートが残存した場合は、抽出操作により除去が可能である。

更に、本発明の製造方法によって得られた、グリセリンカーボネートアクリレート化合物は、蒸留、分液、抽出、晶析、再結晶及びカラムクロマトグラフィー等の一般的な方法によって、更に精製することも出来る。

本発明の製造方法にて得られる、グリセリンカーボネートアクリレート化合物は、リパーゼを使用して製造されている。このため、従来のグリセリンカーボネートアクリレート化合物の製造方法において起こりうる、製品への金属塩又はハロゲン化物等の不純物混入の可能性は極めて低く、化学的により安全な製品が得られる。

本発明の製造方法にて得られるグリセリンカーボネートアクリレート化合物は、例えば、（メタ）アクリル系単量体と乳化重合させて、アクリル系エマルションとすることができる。このアクリル系エマルジョンは塗料組成物に用いることができるが、グリセリンカーボネートアクリレートへの金属塩等の混入がないため、電子基板用塗料材料等に好適である。

アクリル系エマルションの製造方法は、特に限定されず、グリセリンカーボネートアクリレート化合物、（メタ）アクリル系モノマー及び場合により他の不飽和モノマーに、反応性乳化剤を加えて撹拌し、不飽和単量体混合物の乳化物とした後、重合開始剤を添加して、乳化重合させることにより、製造することができる。

（メタ）アクリル系単量体としては、例えば、（メタ）アクリル酸の炭素原子数１〜６の直鎖状又は分岐状のアルキルエステル、具体的には、（メタ）アクリル酸メチル、（メタ）アクリル酸エチル、（メタ）アクリル酸プロピル、（メタ）アクリル酸ブチル、（メタ）アクリルアミド等が挙げられる。他の不飽和単量体としては、スチレン、α−メチルスチレン等が挙げられる。

反応性乳化剤は、ポリオキシアルキレンアルキルエーテル硫酸エステルナトリウム塩、ポリオキシアルキレンオレイルエーテル硫酸ナトリウム塩、ポリオキシアルキレンアルキルフェニルエーテル硫酸エステル塩等が挙げられる。重合開始剤としては、過酸化ベンゾイル、ｔ−ブチルヒドロペルオキシド、クメンヒドロペルオキシド等の過酸化物、２、２−アゾビスイソブチロニトリル等のアゾビス化合物等が挙げられる。

次に、実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明の範囲はこれらに限定されるものではない。

なお、本発明の反応で使用したリパーゼは、以下の通りである。
Ｎｏｖｏｚｙｍｅ４３５：ノボザイム社製ＣａｎｄｉｄａａｎｔａｒｃｔｉｃａｌｉｐａｓｅＢを多孔性樹脂担体に固定化したもの。
ＡｍａｎｏＰＳ−Ｃ：天野エンザイム社製Ｂｕｒｋｈｏｌｄｅｒｉａｃｅｐａｃｉａ由来リパーゼを多孔性セラミック担体に吸着固定化したもの。
ＡｍａｎｏＰＳ−ＩＭ：天野エンザイム社製Ｂｕｒｋｈｏｌｄｅｒｉａｃｅｐａｃｉａ由来リパーゼをセライト担体に吸着固定化したもの。
固定化リパーゼ：和光純薬製Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓｓｐリパーゼを無機担体に固定化したもの。
ＬｉｐａｓｅＯＦ：名糖産業製Ｃａｎｄｉｄａｃｙｌｉｎｄｒａｃｅａ由来リパーゼ。
ＬｉｐｏｚｙｍｅＲＭＩＭ：Ｒｈｉｚｏｍｕｃｏｒｍｉｅｈｅｉ由来リパーゼをイオン交換樹脂に固定化したもの。
ＰＦＬ（Ｓｏｌ−Ｇｅｌ）：Ｓｉｇｍａ社製Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｓ由来リパーゼをゾルゲル法にて固定化したもの。
ＣａｌＡ（ＣＬＥＡ）：Ｓｉｇｍａ社製ＣａｎｄｉｄａａｎｔａｒｃｔｉｃａｌｉｐａｓｅＡ由来リパーゼをＣＬＥＡ法（Ｃｒｏｓｓ−Ｌｉｎｋｅｄ−Ｅｎｚｙｍｅ−Ａｇｇｒｅｇａｔｅｓ：架橋酵素凝集体）にて、固定化したもの。
ＬｉｐａｓｅＴＬ（ＣＬＥＡ）：Ｓｉｇｍａ社製Ｔｈｅｒｍｏｍｙｃｅｓｌａｎｕｇｉｎｏｓｕｓ由来リパーゼをＣＬＥＡ法（Ｃｒｏｓｓ−Ｌｉｎｋｅｄ−Ｅｎｚｙｍｅ−Ａｇｇｒｅｇａｔｅｓ：架橋酵素凝集体）にて、固定化したもの。

また、グリセリンカーボネート及びグリセリンカーボネートアクリレート化合物の定量、及び、転化率、収率、生成物純度の算出は、ガスクロマトグラフィーにより算出した。なお、ガスクロマトグラフィーによる分析条件は以下の通りである。

（ガスクロマトグラフィー分析条件）
ガスクロマトグラム島津製 GC-2100
分析カラム：DB-5 30m×0.25mmID 0.25μm
カラム温度：60℃(2min)→10℃/min→250℃(2min)
注入口温度：200℃
検出口温度（FID）：250℃
キャリアーガス：ヘリウム
線速度：30cm/sec
スプリット比：50:1
注入量：1.0μ
保持時間
トリグライム（内部標準物質）：１０．７６ｍｉｎ
グリセリンカーボネート：１１．４ｍｉｎ
グリセリンカーボネートメタクリレート：１４．６ｍｉｎ

実施例１（グリセリンカーボネートメタクリレートの合成、及び単離精製）

２００ｍｌフラスコに、グリセリンカーボネート(Ｇｌｙｃｅｒｏｌ１，２−Ｃａｒｂｏｎａｔｅ：東京化成製、ラセミ混合物)１０．０ｇ（８４ｍｍｏｌ）、メタクリル酸ビニル(東京化成製)２８．５ｇ（２５４ｍｍｏｌ）、ｔｅｒｔ−ブチルアルコール４８．７ｇを加え、Ｎｏｖｏｚｙｍｅ４３５１．０ｇを加え、バス温５０℃で、マグネチックスターラー攪拌下、２４時間反応させた。

反応終了後、ろ過により固定化酵素を除去した後、濾液を減圧濃縮、薄黄色液体１５．９ｇを得た。

得られた液体をシリカゲルクロマト(ＷａｋｏＣ−３００)で、溶離液ｎ−ヘキサン：酢酸エチル＝９：１〜１：１で精製した。

目的物を含むフラクションを濃縮し、無色透明液体１０．２ｇを取得した。^１Ｈ−ＮＭＲから、グリセリンカーボネートメタクリレートと同定した。

実施例２（種々リパーゼによるグリセリンカーボネートメタクリレートの合成）
攪拌装置、温度調節及び上部冷却装置を備えた内容積約１９ｍｌのガラス製容器に、グリセリンカーボネート（Ｇｌｙｃｅｒｏｌ１，２−Ｃａｒｂｏｎａｔｅ：東京化成製、ラセミ混合物）４００ｍｇ（３．３９ｍｍｏｌ）、メタクリル酸ビニル５７６ｍｇ（５．１４ｍｍｏｌ）、内部標準物質として、トリグライム４０．０ｍｇを加えた後ｔｅｒｔ−ブチルアルコールを加えて２．０ｍｌに定容した反応液に、各種リパーゼ４０．０ｍｇを混合し、攪拌しながら５０℃にて２４時間反応させた。反応中、経時的に反応液５０μｌを採取し、９５０μlアセトンを加えたものをろ過し、１．０μｌをガスクロマト分析に供した。反応収率は、生成物標準品と内標比の検量線から、生成物量を定量して算出した。
その結果を表１に示す。

上記表１に示すように、種々リパーゼのなかで、バルクホルデリア・セパシア (Ｂｕｒｋｈｏｌｄｅｒｉａｃｅｐａｃｉａ)を起源とするリパーゼ（例えば、ＡｍａｎｏＰＳ(アマノエンザイム社製)）、カンジダ・アンタークティカ(ＣａｎｄｉｄａａｎｔａｒｃｔｉｃａｌｉｐａｓｅＢ)を起源とするリパーゼ（例えば、Ｎｏｖｏｚｙｍｅ４３５(ノボザイム社製)）、サーモマイセス・ラヌギノサス(Ｔｈｅｒｍｏｍｙｃｅｓｌａｎｕｇｉｎｏｓｕｓ)を起源とするリパーゼ（ＬｉｐａｓｅＴＬ）のみが、５０％を越える高い収率を示した。これらのリパーゼを使用した場合、基質の立体構造に関わらず、反応が進むことがわかる。

実施例３（種々の反応溶媒によるグリセリンカーボネートメタクリレートの合成）
攪拌装置、温度調節及び上部冷却装置を備えた内容積約１９ｍｌのガラス製容器に、グリセリンカーボネート（Ｇｌｙｃｅｒｏｌ１，２−Ｃａｒｂｏｎａｔｅ：東京化成製、ラセミ混合物）４００ｍｇ（３．３９ｍｍｏｌ）、メタクリル酸ビニル５７６ｍｇ（５．１４ｍｍｏｌ）、内部標準物質として、トリグライム４０．０ｍｇを加えた後、各種溶媒を１．０ｍｌ加えた反応液に、リパーゼ（ＡｍａｎｏＰＳ−ＩＭ）４０．０ｍｇを混合し、攪拌しながら５０℃にて２４時間反応させた。反応終了後、反応液５０μｌを採取し、９５０μlアセトンを加えたものをろ過し、１．０μｌをガスクロマト分析に供した。反応収率は、生成物標準品と内標比の検量線から、生成物量を定量して算出した。
その結果を表２に示す。

上記表１に示すように、種々有機溶媒の中で、２−メチル−２−ブタノール、ｔｅｒｔ−ブチルアルコールのみが、高い活性を示した。反応基質であるグリセリンカーボネートと、メタクリル酸ビニルは、相溶性がなく、攪拌しても相分離状態となるが、上記有機溶媒種の中では、２−メチル−２−ブタノール、ｔｅｒｔ−ブチルアルコール添加時のみ、反応液が均一相となった。

実施例４（種々の反応温度、及び、メタクリル酸ビニル添加量によるグリセリンカーボネートメタクリレートの合成）
攪拌装置、温度調節及び上部冷却装置を備えた内容積約１９ｍｌのガラス製容器に、グリセリンカーボネート（Ｇｌｙｃｅｒｏｌ１，２−Ｃａｒｂｏｎａｔｅ：東京化成製、ラセミ混合物）４００ｍｇ（３．３９ｍｍｏｌ）、メタクリル酸ビニル５７６ｍｇ（５．１４ｍｍｏｌ）あるいは、７６２ｍｇ（６．８０ｍｍｏｌ）、内部標準物質として、トリグライム４０．０ｍｇを加えた後ｔｅｒｔ−ブチルアルコールを加えて２．０ｍｌに定容した反応液に、リパーゼを混合し、攪拌しながら所定の反応温度にて２４時間反応させた。反応中、経時的に反応液５０μｌを採取し、９５０μlアセトンを加えたものをろ過し、１．０μｌをガスクロマト分析に供した。反応収率は、生成物標準品と内標比の検量線から、生成物量を定量して算出した。
その結果を表３に示す。

実施例５（グリセリンカーボネートメタクリレートの単離収率、純度）
攪拌装置、温度調節及び上部冷却装置を備えた内容積１Ｌのガラス製三ツ口フラスコに、グリセリンカーボネート（Ｇｌｙｃｅｒｏｌ１，２−Ｃａｒｂｏｎａｔｅ：東京化成製純度９０．１％、ラセミ混合物）１００ｇ（０．８５ｍｏｌ）、メタクリル酸ビニル１９１ｇ（１．７ｍｏｌ：東京化成製純度９９．９％）、重合禁止剤としてｐ−メトキシフェノール２０．０ｍｇを加えた後、ｔｅｒｔ−ブチルアルコール２００ｇを加えて均一とした。そこにリパーゼとしてＡｍａｎｏＰＳ−ＩＭ１５．０ｇを混合し、攪拌しながら５０℃にて２４時間反応させた。
反応後、反応混合物をろ過し、ろ液をロータリーエバポレーターにて減圧濃縮して、無色透明液体１４２ｇを取得した。
取得液５０μｌを採取し、９５０μlアセトンにて希釈し、１．０μｌをガスクロマト分析に供した。
ガスクロマト分析の結果、得られたグリセリンカーボネートメタクリレートの純度は、８８．７％であり、単離収率は８８％であった。

応用例（グリセリンカーボネートメタクリレートを含むアクリル系エマルションの合成）
メタクリル酸メチル５６．０質量部、アクリル酸ｎ−ブチルエステル２４．０質量部、実施例５で得られたグリセリンカーボネートメタクリレート２０．０質量部、メタクリル酸２．０質量部、アクリルアミド１．０質量部を混合した後、これに反応性乳化剤としてポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸エステルナトリウム塩３．６８質量部及び中和剤としてアンモニア水を加え、室温にて攪拌しながら不飽和単量体混合物の乳化物を予め調整した。
別途、攪拌装置、温度計、還流冷却器及び滴下漏斗を備えた反応装置に、イオン交換水２０質量部を加え、窒素雰囲気にて７０℃まで昇温した後、予め調整した不飽和単量体混合物の乳化物をゆるやかに滴下した。
次いで、重合開始剤として過酸化ベンゾイル０．１質量部を加えて，攪拌しながら７０℃で乳化重合させ、グリセリンカーボネートメタクリレートを含むアクリル系エマルションを得た。
なお、重合時の反応性は高く、粗粒物の発生は観察されなかった。また、エマルションの不揮発成分は４２．０質量％であり、粘度は２０ｍＰａ・Ｓであった。ここで、粘度は、２３℃で、ＢＭ型粘度計により、回転数６０ｒｐｍにて測定した値である。

本発明によれば、プロトン酸や金属成分を用いず、ある種のリパーゼを用いてグリセリンカーボネートとアクリル酸ビニル化合物から、グリセリンカーボネートアクリレート化合物を製造できる。特に、本発明の方法は、グリセリンカーボネートが不斉炭素を有するグリセリンカーボネート（ラセミ混合物）を原料として用いた反応にも、好適に適用しうるものであり、便利である。本発明の方法によれば、更に、５０％を越える高い収率で目的物であるグリセリンカーボネートアクリレート化合物を得ることも可能である。また、本発明の方法は、比較的低温にて反応を行うことができ、効率及び安全性の点で優れている。更に、本発明の方法により、高純度のグリセリンカーボネートアクリレート化合物を得ることができる。即ち、本発明により、入手しやすい原料を使用して、高品質のグリセリンカーボネートアクリレート化合物を容易に製造することができる。

Claims

リパーゼの存在下、式（Ｉ）

で表されるグリセリンカーボネートと、式（ＩＩ)

（式中、Ｒ^２は、水素原子又は炭素原子数１〜４の直鎖状又は分岐鎖状のアルキル基であり、Ｒ^３は、水素原子又は炭素原子数１〜１０の直鎖状、分岐鎖状若しくは環状のアルキル基である。）
で表されるアクリル酸ビニル化合物とを反応させることを特徴とする、式（ＩＩＩ）

（式中、Ｒ^２は、前記と同義である。）
で示されるグリセリンカーボネートアクリレート化合物の製造方法。
リパーゼが、バルクホルデリア・セパシア（Ｂｕｒｋｈｏｌｄｅｒｉａｃｅｐａｃｉａ）を起源とするリパーゼ、カンジダ・アンタークティカ（Ｃａｎｄｉｄａａｎｔａｒｃｔｉｃａ）を起源とするリパーゼ及びサーモマイセス・ラヌギノサス（Ｔｈｅｒｍｏｍｙｃｅｓｌａｎｕｇｉｎｏｓｕｓ）を起源とするリパーゼからなる群より選択される１種以上である、請求項１記載のグリセリンカーボネートアクリレート化合物の製造方法。
反応が、０〜１００℃で行なわれる、請求項１又は２記載のグリセリンカーボネートアクリレート化合物の製造方法。
反応が、有機溶媒中で行なわれる、請求項１〜３のいずれか１項記載のグリセリンカーボネートアクリレート化合物の製造方法。
有機溶媒が、ｔｅｒｔ−ブチルアルコール及び２−メチル２−ブタノールからなる群より選択される１種以上である、請求項４記載のグリセリンカーボネートアクリレート化合物の製造方法。
リパーゼの使用量が、グリセリンカーボネート１．０ｇに対して、０．１〜１０，０００ｍｇである、請求項１〜５のいずれか１項記載のグリセリンカーボネートアクリレート化合物の製造方法。
アクリル酸ビニル化合物の使用量が、グリセリンカーボネート１モルに対して、１．０〜６０モルである、請求項１〜６のいずれか１項記載のグリセリンカーボネートアクリレート化合物の製造方法。
リパーゼが、バルクホルデリア・セパシア（Ｂｕｒｋｈｏｌｄｅｒｉａｃｅｐａｃｉａ）を起源とするリパーゼであることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項記載のグリセリンカーボネートアクリレート化合物の製造方法。
リパーゼが、カンジダ・アンタークティカ（Ｃａｎｄｉｄａａｎｔａｒｃｔｉｃａ）を起源とするリパーゼであることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項記載のグリセリンカーボネートアクリレート化合物の製造方法。
リパーゼが、サーモマイセス・ラヌギノサス（Ｔｈｅｒｍｏｍｙｃｅｓｌａｎｕｇｉｎｏｓｕｓ）を起源とするリパーゼであることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項記載のグリセリンカーボネートアクリレート化合物の製造方法。