KR20020083931A - 2-(디메틸아미노)-1-(디메틸아미노메틸)에틸(메트)아크릴레이트의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 화학식 1의 화합물의 제조방법으로서, 화학식 2의 화합물과 화학식 3의 알코올과의 반응에 의한 방법에 관한 것이다.
반응은 디부틸주석 산화물을 에스테르교환 반응 촉매로서 사용하여 수행된다.
[식 중, R1= H 또는 CH3이고; R2= 선형 C1-C4알킬 라디칼이다]
Description
본 발명은, 이하 약어 S-ADAME (2-(디메틸아미노)-1-(디메틸아미노메틸)에틸 아크릴레이트) 및 S-MADAME (2-(디메틸아미노)-1-(디메틸아미노메틸)에틸 메타크릴레이트)로도 인용되는 하기 화학식 1의 화합물의 제조방법에 관한 것이다:
[화학식 1]
[식 중, R1은 수소 또는 메틸기를 나타낸다].
S-ADAME 및 S-MADAME은, 예를 들면 염화벤젠을 4차화제로 사용함으로써, 하나의 또는 양 질소에 4차화되어, 각각 하기의 화합물들을 제공할 수 있다:
(S-(M)ADAMQUAT BZ)
및 (S-(M)-ADAMQUAT 2BZ)
본 방식으로 수득된 4차염의 수용액은 특히 수처리 공정에서 양이온성 응집제로서의 용도를 목적으로 하는 고분자의 제조에 사용된다.
S(M)-ADAME은, 트리에틸아민의 존재 하에서, 하기의 1,3-비스디메틸아미노-2-프로판올:
과 무수 (메트)아크릴산을, 0.5 내지 2의 무수 (메트)아크릴산/1,3-비스디메틸아미노-2-프로판올 몰비로, 20 내지 100℃, 특히 30 내지 60℃의 온도에서 2 내지 10 시간동안, 배치 (batch)에 대해 200 내지 3000 ppm 비율의 하나 이상의 안정화제, 예컨대 페노티아진, 히드로퀴논 메틸 에테르, 3,5-디-tert-부틸-4-히드록시톨루엔 및 히드로퀴논 및 이들 안정화제의 혼합물의 존재 하에 반응시킴으로써, 제조한다. 무수 (메트)아크릴산과의 반응에 있어서, 트리에틸아민은 반응을 촉매하고 염의 형태로 형성된 (메트)아크릴산을 소거하는 역할을 한다. 상기물은 일반적으로 무수 (메트)아크릴산에 대해 1 내지 2 몰 당량의 비율로 사용된다.
그러나, 이 방법은, 트리에틸아민에 의한 아크릴산의 소거에서 유래되는 다량의 염 폐기물을 생성한다는 점에서, 산업적 규모의 실행이 쉽지 않다.
또한, 문헌 [M.A. Korshonov, F.N. Bondaryuk 및 V.S. Mikhlin 저, Zh. Org. Khim. 1969 5(11) 1947-1952]에는, 테트라부틸 티타네이트를 촉매로서 사용하는 트랜스에스테르화 반응에 의한 S-ADAME의 합성에 대해 기재되어 있다. 그러나, 상기 방법에 의해 수득된 생성물의 순도는 부적절하다.
고순도의 화학식 1의 화합물의 제조를 공업적으로 실행할 수 있는 방법을 찾다가, 본 출원인은, 트랜스에스테르화 반응에 의한 화학식 1의 화합물의 제조에서 디부틸주석 산화물을 촉매로서 사용함으로써, 놀랍게도 상기 두 목적을 달성할 수 있다는 것을 발견하였다.
본 발명은 따라서, 하기 화학식 1의 화합물:
[화학식 1]
[식 중 R1은 수소 또는 메틸 라디칼을 나타낸다],
의 제조방법으로서, 하기 화학식 2의 화합물:
[화학식 2]
[식 중, R2는 선형 C1-C4알킬 라디칼을 나타낸다]
과 하기 화학식 3의 알코올:
[화학식 3]
을 반응시킴으로써 이루어지고, 상기 반응은 디부틸주석 산화물을 트랜스에스테르화 반응 촉매로서 사용하여 수행되는 것을 특징으로 하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 방법의 다양한 바람직한 특징에 따르면:
-디부틸주석 산화물은 화학식 3의 알코올에 대해 0.5 내지 5 몰%의 양으로, 특히 1 내지 3 몰%의 양으로 사용되고;
- 반응은 110 내지 180℃, 특히 140 내지 160℃의 온도에서 수행되며;
- 반응은 1.5 내지 5, 특히 2 내지 3의 (메트)아크릴레이트 (2)/알코올 (3)의 몰비로 수행되고;
- n-부틸 (메트)아크릴레이트가 화합물 (2)로서 사용되며;
- 반응은 배치에 대하여 500 내지 3000 ppm으로 존재하는 하나 이상의 안정화제의 존재 하에 수행되는데, 상기 안정화제 또는 안정화제들은 페노티아진, 디-tert-부틸히드록시톨루엔, 히드로퀴논 메틸 에테르, 파라-페닐렌디아민, 및 이들의 임의 비율의 혼합물로부터 선택되는 것이 유리하다.
실시예
하기의 실시예들은 본 발명을 설명하나, 그 범위를 한정하지는 않는다. 본 실시예들에서, 표시된 부(部) 및 백분율은 달리 표시되지 않는 한 중량 기준이며, 하기의 약어들이 사용되었다:
BUA: n-부틸 아크릴레이트
DBTO: 디부틸주석 산화물
Zr(acac)4: 지르코늄 아세틸아세토네이트
S-ADAME: 2-(디메틸아미노)-1-(디메틸아미노메틸)에틸 아크릴레이트
PTZ: 페노티아진
BHT: 디-tert-부틸히드록시톨루엔
실시예 1:
온도 측정 탐침기, 안정화에 필요한 공기를 도입하는 딥 튜브 (dip tube), 변속 기계식 교반기 및 꼭대기에 환류 장치를 갖는 비그로 (Vigreux) 형 단열 칼럼이 장착된 1 리터 짜리 재킷 유리 반응기에 하기를 채웠다:
- 1,3-비스디메틸아미노-2-프로판올 154.74 g;
- BUA 496.96 g; 및
- 안정화제로서 PTZ 0.45 g 및 BHT 0.45 g.
혼합물을 감압 (1.66 ×104Pa - 166 mbar) 하에서 끓이고, 아크릴레이트와의 공비 증류로 물을 제거한다 (존재하는 물은 반응물, 특히 1,3-비스디메틸아미노-2-프로판올에 함유된 것이다). 이 단계에서, BUA를 99 % 초과로 함유하는 BUA/H2O 혼합물 약 100 g을 제거한다.
이어서, DBTO 7.91 g을 반응기에 도입한다. 압력은 8.1 ×104Pa (810 mbar)로 고정되고, 온도는 반응 동안 145℃에서 159℃로 변한다. BUA/BuOH 공비혼합물의 회수는 칼럼 헤드에서의 고정 온도 (117℃임)에 의해 조절된다.
칼럼의 헤드에서 부탄올의 형성이 더 이상 관찰되지 않으면, 반응을 중지한다; 다시 말하면, 칼럼 헤드에서의 온도가, 8.1 ×104Pa (810 mbar) 하에서 부틸 아크릴레이트가 끓는 온도와 동등할 때, 중지한다.
감압 하에서 미정제 반응 혼합물을 증류하여, S-ADAME를 수득한다. 이의 순도는 99 %이다.
실시예 2 (비교예):
실시예 1을 반복하나, DBTO를 Zr(acac)4로 대체한다.
감압 하에서 미정제 반응 혼합물을 증류하여 수득한 S-ADAME의 순도는 98 %를 초과하지 않는다.
실시예 3 (비교예):
실시예 1을 반복하나, DBTO를 n-부틸 티타네이트로 대체한다.
감압 하에서 미정제 반응 혼합물을 증류하여 수득한 S-ADAME의 순도는 98 %를 초과하지 않는다.
본 발명은 화학식 1의 화합물을 산업적 규모로 실행할 수 있게 하며, 본 방법에서 수득되는 물질 또한 고순도의 물질이다.
Claims (10)
- 하기 화학식 1의 화합물의 제조방법으로서,하기 화학식 2의 화합물과 하기 화학식 3의 알코올의 반응에 의한 것이며,디부틸주석 산화물을 트랜스에스테르화 반응 촉매로서 사용하여 반응이 수행되는 것을 특징으로 하는 방법:[화학식 1][식 중, R1은 수소 또는 메틸 라디칼을 나타낸다];[화학식 2][식 중, R2는 선형 C1-C4알킬 라디칼을 나타낸다];[화학식 3]
- 제 1 항에 있어서, 상기 디부틸주석 산화물은 화학식 3의 알코올에 대하여 0.5 내지 5 몰%의 양으로 사용되는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 2 항에 있어서, 상기 디부틸주석 산화물은 화학식 3의 알코올에 대하여 1 내지 3 몰%의 양으로 사용되는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 반응은 110 내지 180℃의 온도에서 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 4 항에 있어서, 상기 반응은 140 내지 160℃의 온도에서 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 반응은, 1.5 내지 5의 (메트)아크릴레이트 (2)/알코올 (3)의 몰비로 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 5 항에 있어서, 상기 반응은, 2 내지 3의 (메트)아크릴레이트 (2)/알코올 (3)의 몰비로 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, n-부틸 (메트)아크릴레이트가 화합물 (2)로서 사용되는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 반응은 배치에 대하여 500 내지 3000 ppm의 하나 이상의 안정화제의 존재 하에 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 안정화제는 페노티아진, 디-tert-부틸히드록시톨루엔, 히드로퀴논 메틸 에테르, 파라-페닐렌디아민, 및 이들의 임의 비율의 혼합물로부터 선택되어 사용되는 것을 특징으로 하는 방법.
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