KR20030059092A - (메트)아크릴로일옥시에틸벤질디메틸암모늄 클로라이드수용액의 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 물 존재하 N,N-디메틸아미노에틸 (메트)아크릴레이트 ((M)ADAME) 를 벤질 클로라이드와 반응시켜 (메트)아크릴로일옥시에틸벤질디메틸암모늄 클로라이드 ((M)ADAMQUAT BZ) 수용액을 제조하는 방법에 관한 것이다. 본 발명은 잘 혼합되는 반응기 기술에 따라 작동되는 반응기 내에서 반응이 계속적으로 수행되는 것을 특징으로 하는 방법이다.
Description
본 발명은 물 존재하 N,N-디메틸아미노에틸 아크릴레이트 (ADAME) 및 N,N-디메틸아미노에틸 메트아크릴레이트 (MADAME) 를 각각 4차 시약 (quaternizing agent) 으로 벤질 클로라이드와 반응시켜 아크릴로일옥시에틸벤질디메틸암모늄 클로라이드 (ADAMQUAT BZ) 및 메트아크릴로일옥시에틸벤질디메틸암모늄 클로라이드 (MADAMQUAT BZ) 4차염 수용액을 제조하는 방법에 관한 것이다.
이러한 4차염의 수용액 (일반적으로 80 중량% 의 활성 성분으로 평가됨) 은 폴리머 제조시 물 처리 중 양이온성 엉김제로 작용할 목적으로 사용된다.
유럽 특허 EP-B-250 325 에는 하나 이상의 중합 저해제의 존재하, 하기 방법에 따라 ADAMQUAT BZ 및 MADAMQUAT BZ 를 포함하는 4차염의 수용액 제조방법이 개시되어 있다:
- 제1단계 (a) 에서, (M)ADAME 는 반응에 필요한 5 내지 20 중량% 의 4차 시약과 반응하거나, 대안적인 방법 (a') 에 따라, 50 내지 85 중량% 의 4차염을 함유하는 4차염 수용액 5 내지 20 중량% ((M)ADAME 중량에 대한) 와 반응하고;
- 제2단계 (b) 에서, 물 및 4차 시약을 계속적으로 첨가하여 물 중 목적하는4차염의 농도가 되게 한다.
(a) 및 (b) 단계 동안, 온도는 30 내지 60℃ 로 유지된다. 또한, (a) 및 (b) 단계 및 반응의 종료 근처에서는, 반응기 배출구에서의 총 가스 부피 (또는 부피 통과량) 대 동일한 반응기 주입구에서 도입되는 산소 부피 (또는 부피 통과량) 의 비가 100 미만이 되도록 산소화 기체의 스트림이 반응 매질에서 유지된다.
상기 반응은 주위 온도에서 1년을 초과하는 안정성을 가지는 4차염 수용액의 제조를 가능하게 한다. 그러나, 특히 고함량의 불순물, 특히
와이 상기 용액에서 발견된다.
부가적으로, 상기 방법은 비교적 긴 반응 시간을 요구하며, 이는 명백한 경제적 손실을 의미한다.
그 후, 4차화 반응 동안 불순물의 생성을 감소시키기 위한 방법이 국제 출원 WO 89/07588 에 의해 제공되었다. 상기 방법에 따르면, 10 내지 80℃ 의 온도에서 반응이 수행되며,
- 제1단계에서, 반응에 필요한 4차 시약 전부, 또는 일부분이 반응기에 도입되고, 상기 시약은 반응 조건하에서 액체 상태에 있으며,
- 이어서, (M)ADAME 가 첨가되고,
- (M)ADAME 의 화학량 0 내지 30 % 가 반응기에 도입되자마자, 4차 시약의 잔류액, (M)ADAME 의 잔류액 및 물이 계속적으로, 동시에 첨가되어 4차염의 원하는 농도가 되게 하고,
- 4차 시약이 반응 온도에서 가스 상태로 도입되는 경우, 반응은 산소 존재하에서 수행되며 압력은 4차 시약이 반응 온도에서 액체가 되도록 적용되며, 반응 종료시에는 압력이 점차 감소되어 대기압이 되고, 동시에, 반응기의 배출구에서의 총 가스 부피 통과량 대 반응기에 도입되는 산소의 부피 통과량 비가 100 미만이 된다.
WO 89/07588 에 따른 상기 방법은 EP-B-250 325 에 따른 방법에 비하여 상당한 개선을 나타낸다. 그러나, 상기 방법은 4차염의 순도가 여전히 충분하지 않은 문제가 있다. 따라서, 상기 방법은 (M)ADAME 의 가수분해로부터 생성되는 (메트)아크릴산의 함량을 현저히 감소시키는 것이 가능한 반면, 상당항 양의 벤질 알코올 (500 내지 2600 ppm) 을 함유하는 (M)ADAMQUAT BZ 를 생성시키고, 상기 불순물은 벤질 클로라이드의 가수분해에 의해 야기되며 중합 반응에서 (M)ADAMQUAT BZ 의 사용을 부적합하게 한다.
따라서, 본 출원인은 매우 높은 분석적으로 고질의 수용액 중의 상기 염을 제공하는 한편, 반응 시간은 감소시키기 위해, 상기 불순물을 최소화시킬 수 있는 ADAMQUAT BZ 및 MADAMQUAT BZ 의 수용액 제조를 위한 작동 조건을 찾아왔다.
따라서, 본 발명의 요지를 이루는 새로운 방법은 완벽하게 교반되는 반응기 기술 (Techniques of the Engineer, Volume J3, Proess Engineering- Reactors-Industrial Processes 참조) 에 따라 작동되는 반응기 내에서 반응이 계속적으로 수행되는 것을 특징으로 한다.
공지의 배치 방법과 비교시, 본 발명의 방법은 생산성의 개선 및 반응 부피의 감소를 가능하게 하고, 따라서 안전성을 개선하는 한편, 균일한 질의 생성물을 제공하는 이점이 있다.
나아가, 본 발명에 따른 반응은 일반적으로 (M)ADAME 대 벤질 클로라이드의 몰비가 1 내지 1.1, 특히 1.02 내지 1.05 로 수행된다. 벤질 클로라이드/물 도입 통과량 비는 일반적으로 1.8 내지 2.5, 특히 2 내지 2.2 이다.
본 발명에 따른 반응은 일반적으로 1 내지 8 시간, 특히 2 내지 6 시간의 체류시간으로 수행된다. 온도는 일반적으로 25 내지 55℃, 특히 35 내지 50℃ 이다. 또한 본 발명의 방법은 일반적으로 대기압에서 수행된다.
특히 바람직한 구현예에 따르면, 반응기는 처음에 75 내지 80 중량% 의 (메트)아크릴로일옥시에틸벤질디메틸암모늄 클로라이드 수용액으로 충전되고 이어서, 물, (M)ADAME 및 벤질 클로라이드가 동시에 도입된다.
또한 본 발명에 따른 방법은 특히 3,5-디(tert-부틸)-4-히드록시톨루엔, 히드로퀴논 메틸 에테르, 히드로퀴논, 카테콜, tert-부틸카테콜 및 이러한 안정화제의 혼합물로부터 선택되는 하나 이상의 안정화제의 존재하에서 유리하게 수행되며, 안정화제의 함량은 (메트)아크릴로일옥시에틸벤질디메틸암모늄 클로라이드 수용액에 대하여 특히 20 내지 2000 ppm, 바람직하게는 100 내지 1200 ppm 이다.
부가적으로, 본 발명에 따른 방법은 특히 디에틸렌트리아민펜타아세트산, 디에틸렌트리아민펜타아세트산의 펜타소듐염, N-(히드록시에틸)에틸렌디아민트리아세트산 및 N-(히드록시에틸)에틸렌디아민트리아세트산의 트리소듐염으로부터 선택되는 하나 이상의 금속이온봉쇄제 존재하에서 유리하게 수행되며, 금속이온봉쇄제의함량은 (메트)아크릴로일옥시에틸벤질디메틸암모늄 클로라이드 수용액에 대하여 특히 1 내지 100 ppm, 바람직하게는 5 내지 30 ppm 이다.
일반적으로 금속이온봉쇄제는 수용액의 형태로 이용가능하기 때문에, 일반적으로 수용액의 형태로 첨가된다. 따라서, [Versenex 80] 이라는 이름으로 판매되는 디에틸렌트리아민펜타아세트산의 펜타소듐염은 약 40 중량% 의 수용액의 형태로 제공된다.
본 발명에 따른 방법은 하기 표에 나타난 바와 같이, 특히 50 내지 85 중량%의 (M)ADAMQUAT BZ 농도를 가지며 아주 소량의 불순물을 함유하는 수용액의 제조를 가능하게 한다.
하기 실시예는 본 발명을 설명하지만, 여기에 한정되는 것은 아니다.
실시예: ADAMQUAT BZ 의 제조
700 g 의 ADAMQUAT BZ 를 완벽하게 교반되는 반응기 기술에 따라 작동되는 1 리터 용량의 반응기에 넣고 공기중 기포를 생성시키면서 교반하 38℃ 로 하였다. 이어서, (800 ppm 의 HQME로 안정화된) ADAME, 물 및 벤질 클로라이드를 목적하는 각각의 통과량, 75.7 g/h (0.529 몰/h), 31.5 g/h 및 65.65 g/h (0.518몰/h), 즉 ADAME/벤질 클로라이드 몰비 1.02 및 벤질 클로라이드/물 중량비 2.084 로 동시에 도입하였다.
오버플로잉 (overflowing) 에 의한 최종 생성물의 회수 통과량은 171.7 g/h, 즉 총 체류시간이 4 시간이었다.
작동 시간을 임의적으로 6 시간, 즉 1.5 체류시간으로 설정한 후, HPLC 로 생성물을 분석하였다. 결과는 하기 표 1 에 나타나 있다.
| HPLC 분석 | 함량 (ppm) |
| 아크릴산 | 3418 |
| 벤질 클로라이드 | < 10 |
| 벤질 알코올 | 72 |
Claims (9)
- 물 존재하 N,N-디메틸아미노에틸 (메트)아크릴레이트 ((M)ADAME) 와 벤질 클로라이드를 반응시켜 (메트)아크릴로일옥시에틸벤질디메틸암모늄 클로라이드 ((M)ADAMQUAT BZ) 수용액을 제조하는 방법으로서, 완벽하게 교반되는 반응기 기술에 따라 작동되는 반응기 내에서 반응이 계속적으로 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 1 항에 있어서, 반응이 (M)ADAME 대 벤질 클로라이드의 몰비가 1 내지 1.1 로 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 반응이 벤질 클로라이드/물 도입 통과량 비가 1.8 내지 2.5 로 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 반응이 1 내지 8 시간의 체류시간으로 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 반응이 25 내지 55℃ 의 온도에서 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 반응이 대기압에서 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 반응기가 처음에 75 내지 80 중량% 의 (메트)아크릴로일옥시에틸벤질디메틸암모늄 클로라이드 수용액으로 충전되고, 이어서, 물, (M)ADAME 및 벤질 클로라이드가 동시에 도입되는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 3,5-디(tert-부틸)-4-히드록시톨루엔, 히드로퀴논 메틸 에테르, 히드로퀴논, 카테콜, tert-부틸카테콜 및 이러한 안정화제의 혼합물로부터 선택되는 하나 이상의 안정화제의 존재하에서 수행되며, 안정화제의 함량은 (메트)아크릴로일옥시에틸벤질디메틸암모늄 클로라이드 수용액에 대하여 20 내지 2000 ppm 인 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 디에틸렌트리아민펜타아세트산, 디에틸렌트리아민펜타아세트산의 펜타소듐염, N-(히드록시에틸)에틸렌디아민트리아세트산 및 N-(히드록시에틸)에틸렌디아민트리아세트산의 트리소듐염으로부터 선택되는 하나 이상의 금속이온봉쇄제 존재하에서 추가적으로 수행되며, 금속이온봉쇄제의 함량은 (메트)아크릴로일옥시에틸벤질디메틸암모늄 클로라이드 수용액에 대하여 1 내지 100 ppm 인 것을 특징으로 하는 방법.
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