JP7750140B2 - Method for producing (meth)acrylic acid ester - Google Patents
Method for producing (meth)acrylic acid esterInfo
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Description
本発明は、(メタ)アクリル酸エステルの製造方法に関する。 The present invention relates to a method for producing (meth)acrylic acid esters.
ジヒドロキシベンゾフェノン誘導体のモノ(メタ)アクリル酸エステルは、レンズ材料やレジスト材料を得るためのモノマーとして有用である。
ジヒドロキシベンゾフェノン誘導体のモノ(メタ)アクリル酸エステルの製造方法として、非特許文献1には、アセトン中で2,4-ジヒドロキシベンゾフェノンに1.5倍モルのアクリル酸クロライドと1倍モルのトリエチルアミンを反応させる方法が記載されている。
Mono(meth)acrylic acid esters of dihydroxybenzophenone derivatives are useful as monomers for obtaining lens materials and resist materials.
As a method for producing a mono(meth)acrylic acid ester of a dihydroxybenzophenone derivative, Non-Patent Document 1 describes a method in which 2,4-dihydroxybenzophenone is reacted with 1.5 moles of acrylic acid chloride and 1 mole of triethylamine in acetone.
非特許文献2には、テトラヒドロフラン中で2,4-ジヒドロキシベンゾフェノンに1倍モルのアクリル酸クロライドと1.6倍モルのトリエチルアミンを反応させる方法が記載されている。
特許文献1には、4-(ジメチルアミノ)ピリジンを触媒として、テトラヒドロフランに2,4-ジヒドロキシベンゾフェノンを混合し、氷冷下メタクリル酸無水物を滴下する方法が記載されている。
Non-Patent Document 2 describes a method in which 2,4-dihydroxybenzophenone is reacted with 1 mole of acrylic acid chloride and 1.6 moles of triethylamine in tetrahydrofuran.
Patent Document 1 describes a method in which 2,4-dihydroxybenzophenone is mixed with tetrahydrofuran using 4-(dimethylamino)pyridine as a catalyst, and methacrylic anhydride is added dropwise to the mixture under ice cooling.
しかしながら、非特許文献1及び非特許文献2に記載の方法は、原料を過剰量使用する上に、大量のトリエチルアミン塩酸塩が生成し、高純度品を得るために溶媒置換など煩雑な精製操作を行う必要がある。
また大量の溶媒を使用し、冷却しながら実施する反応であるため、工業的に適した製法とは言えない。
However, the methods described in Non-Patent Documents 1 and 2 use excessive amounts of raw materials, and also produce a large amount of triethylamine hydrochloride, which requires complicated purification procedures such as solvent substitution to obtain a highly pure product.
Furthermore, since a large amount of solvent is used and the reaction is carried out while cooling, it cannot be said to be an industrially suitable production method.
特許文献1に記載の方法では、毒性の高い4-(ジメチルアミノ)ピリジンを使用する上に、大量の溶媒を使用することが必要である。また、冷却しながらメタクリル酸無水物を添加するなど、煩雑な操作を要する。さらに、不純物を除くためにシリカゲルカラムクロマトグラフィーなど工業的に不利な精製方法が必要となる。
さらに、本発明者らの検討によると、この方法では、ジ(メタ)アクリレートに加えて、(メタ)アクリル酸エステルのメタクリロイル基あるいはアクリロイル基の不飽和結合に(メタ)アクリル酸のカルボキシ基がマイケル付加した化合物が生成することが分かった。
The method described in Patent Document 1 requires the use of highly toxic 4-(dimethylamino)pyridine and a large amount of solvent. It also requires complicated procedures, such as adding methacrylic anhydride while cooling. Furthermore, it requires an industrially disadvantageous purification method, such as silica gel column chromatography, to remove impurities.
Furthermore, according to the investigations of the present inventors, it has been found that in this method, in addition to the di(meth)acrylate, a compound is produced in which the carboxy group of (meth)acrylic acid is added to the unsaturated bond of the methacryloyl group or acryloyl group of the (meth)acrylic acid ester by Michael addition.
本発明は、上記事情に鑑み、ジヒドロキシベンゾフェノン誘導体のモノ(メタ)アクリル酸エステルを効率的に得ることができる(メタ)アクリル酸エステルの製造方法を提供することを課題とする。 In view of the above circumstances, an objective of the present invention is to provide a method for producing a (meth)acrylic acid ester that can efficiently produce a mono(meth)acrylic acid ester of a dihydroxybenzophenone derivative.
上記の課題を達成するために、本発明は以下の構成を採用した。
[1]周期律表1族の金属及び周期律表2族の金属から選ばれる少なくとも一種の金属の化合物の存在下に、下記式(1)で表されるアルコールと、(メタ)アクリル酸無水物とを反応させる工程を含む、下記式(2)で表される(メタ)アクリル酸エステルの製造方法。
[2]前記金属が、リチウム、ナトリウム、マグネシウム、カリウム、カルシウム、ストロンチウム及びバリウムからなる群から選ばれる少なくとも一種である、[1]に記載の(メタ)アクリル酸エステルの製造方法。
[3]前記金属の化合物が、前記金属の酸化物、水酸化物、炭酸塩、炭酸水素塩、塩化物及び有機酸塩からなる群から選ばれる少なくとも一種である、[1]又は[2]に記載の(メタ)アクリル酸エステルの製造方法。
[4]前記金属の化合物が、前記金属の(メタ)アクリル酸塩である、[3]に記載の(メタ)アクリル酸エステルの製造方法。
[5]溶媒を用いて反応させる、[1]~[4]のいずれか一項に記載の(メタ)アクリル酸エステルの製造方法。
[6]前記溶媒の使用量が、前記式(1)で表されるアルコールに対し、質量比で2倍以下である、[5]に記載の(メタ)アクリル酸エステルの製造方法。
[7]0℃~130℃で反応させる、[1]~[6]のいずれか一項に記載の(メタ)アクリル酸エステルの製造方法。
[8]前記式(1)で表されるアルコールに対し、モル比で1~1.5倍の(メタ)アクリル酸無水物を使用して反応させる、[1]~[7]のいずれか一項に記載の(メタ)アクリル酸エステルの製造方法。
[9]得られた(メタ)アクリル酸エステルを晶析により回収する、[1]~[8]のいずれか一項に記載の(メタ)アクリル酸エステルの製造方法。
In order to achieve the above object, the present invention employs the following configuration.
[1] A method for producing a (meth)acrylic acid ester represented by the following formula (2), comprising a step of reacting an alcohol represented by the following formula (1) with (meth)acrylic anhydride in the presence of a compound of at least one metal selected from metals of Group 1 of the periodic table and metals of Group 2 of the periodic table:
[2] The method for producing a (meth)acrylic acid ester according to [1], wherein the metal is at least one selected from the group consisting of lithium, sodium, magnesium, potassium, calcium, strontium, and barium.
[3] The method for producing a (meth)acrylic acid ester according to [1] or [2], wherein the compound of the metal is at least one selected from the group consisting of an oxide, hydroxide, carbonate, hydrogencarbonate, chloride, and organic acid salt of the metal.
[4] The method for producing a (meth)acrylic acid ester according to [3], wherein the compound of the metal is a (meth)acrylic acid salt of the metal.
[5] The method for producing a (meth)acrylic acid ester according to any one of [1] to [4], in which the reaction is carried out using a solvent.
[6] The method for producing a (meth)acrylic acid ester according to [5], wherein the amount of the solvent used is not more than twice the mass ratio of the alcohol represented by the formula (1).
[7] The method for producing a (meth)acrylic acid ester according to any one of [1] to [6], wherein the reaction is carried out at 0°C to 130°C.
[8] The method for producing a (meth)acrylic acid ester according to any one of [1] to [7], wherein the alcohol represented by the formula (1) is reacted with (meth)acrylic anhydride in an amount of 1 to 1.5 times by molar ratio.
[9] The method for producing a (meth)acrylic acid ester according to any one of [1] to [8], wherein the obtained (meth)acrylic acid ester is recovered by crystallization.
本発明の(メタ)アクリル酸エステルの製造方法によれば、ジヒドロキシベンゾフェノン誘導体のモノ(メタ)アクリル酸エステルを効率的に得ることができる。 The method for producing a (meth)acrylic acid ester of the present invention makes it possible to efficiently obtain a mono(meth)acrylic acid ester of a dihydroxybenzophenone derivative.
本明細書及び特許請求の範囲における以下の用語の定義は以下のとおりである。
「(メタ)アクリル酸」は、「アクリル酸」及び「メタクリル酸」から選ばれる化合物を意味する。
「(メタ)アクリル酸無水物」は、「アクリル酸無水物」及び「メタクリル酸無水物」から選ばれる化合物を意味する。
「(メタ)アクリル酸エステル」は、「アクリル酸エステル」及び「メタクリル酸エステル」から選ばれる化合物を意味する。
「ジ(メタ)アクリレート」は、「ジアクリレート」及び「ジメタクリレート」から選ばれる化合物を意味する。
「マイケル付加物」は、式(2)で表される(メタ)アクリル酸エステルのメタクリロイル基あるいはアクリロイル基の不飽和結合に(メタ)アクリル酸のカルボキシ基がマイケル付加した化合物を意味する。
As used in the specification and claims, the following terms have the following definitions:
"(Meth)acrylic acid" means a compound selected from "acrylic acid" and "methacrylic acid".
"(Meth)acrylic anhydride" means a compound selected from "acrylic anhydride" and "methacrylic anhydride".
The term "(meth)acrylic acid ester" refers to a compound selected from "acrylic acid ester" and "methacrylic acid ester".
"Di(meth)acrylate" means a compound selected from "diacrylate" and "dimethacrylate".
The term "Michael adduct" refers to a compound in which a carboxy group of (meth)acrylic acid is added to the unsaturated bond of the methacryloyl group or acryloyl group of a (meth)acrylic acid ester represented by formula (2) by Michael addition.
<反応工程>
本発明の(メタ)アクリル酸エステルの製造方法は、下記式(1)で表されるアルコールと、(メタ)アクリル酸無水物とを反応させる工程を含む。
<Reaction step>
The method for producing a (meth)acrylic acid ester of the present invention includes a step of reacting an alcohol represented by the following formula (1) with (meth)acrylic anhydride.
(前記式(1)中、R1及びR2は、各々独立に、水素原子、ハロゲン原子、炭素数1~10のアルキル基、又は炭素数1~10のアルコキシ基を示す。) (In the formula (1), R1 and R2 each independently represent a hydrogen atom, a halogen atom, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, or an alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms.)
(前記式(2)中、R1及びR2は、各々前記式(1)におけるR1及びR2と同一であり、R3は水素原子又はメチル基を示す。) (In the formula (2), R1 and R2 are the same as R1 and R2 in the formula (1), respectively, and R3 represents a hydrogen atom or a methyl group.)
R1、R2としては、腐食性の点から、水素原子、炭素数1~10のアルキル基、又は炭素数1~10のアルコキシ基が好ましく、反応速度及び安定性の点から、水素原子、又はメチル基がより好ましい。R1とR2は、互いに同一でも異なっていてもよい。
式(1)で表されるアルコールとしては、反応速度及び安定性の点から、2,4-ジヒドロキシベンゾフェノンが最も好ましい。
From the viewpoint of corrosiveness, R 1 and R 2 are preferably a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, or an alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms, and from the viewpoint of reaction rate and stability, a hydrogen atom or a methyl group is more preferable. R 1 and R 2 may be the same or different.
As the alcohol represented by formula (1), 2,4-dihydroxybenzophenone is most preferred in terms of reaction rate and stability.
(メタ)アクリル酸無水物の使用量は、式(1)で表されるアルコールに対しモル比で0.5~5倍が好ましい。アルコール基準の(メタ)アクリル酸エステル収率の点から、このモル比は0.9倍以上であることが好ましく、1倍以上であることがより好ましく、1.1倍以上であることがさらに好ましい。また、反応終了時の残存(メタ)アクリル酸無水物の処理負荷軽減の点から、このモル比は2倍以下であることが好ましく、1.5倍以下であることがより好ましく、1.3倍以下であることがさらに好ましい。 The amount of (meth)acrylic anhydride used is preferably 0.5 to 5 times the amount of the alcohol represented by formula (1) in molar ratio. From the perspective of the (meth)acrylic acid ester yield based on the alcohol, this molar ratio is preferably 0.9 or more, more preferably 1 or more, and even more preferably 1.1 or more. Furthermore, from the perspective of reducing the processing load of the remaining (meth)acrylic anhydride at the end of the reaction, this molar ratio is preferably 2 or less, more preferably 1.5 or less, and even more preferably 1.3 or less.
[金属の化合物]
本発明の(メタ)アクリル酸エステルの製造方法は、前記式(1)で表されるアルコールと、(メタ)アクリル酸無水物との反応を、周期律表1族の金属及び周期律表2族の金属から選ばれる少なくとも一種の金属の化合物の存在下で行う。
[Metal compounds]
In the method for producing a (meth)acrylic acid ester of the present invention, the alcohol represented by the formula (1) is reacted with (meth)acrylic anhydride in the presence of a compound of at least one metal selected from the group consisting of metals in Group 1 and metals in Group 2 of the periodic table.
周期律表1族の金属及び周期律表2族の金属から選ばれる少なくとも一種の金属は、リチウム、ナトリウム、マグネシウム、カリウム、カルシウム、ストロンチウム及びバリウムからなる群から選ばれる少なくとも一種であることが好ましい。
中でも、良好な触媒活性が得られることから、リチウム、マグネシウム、カルシウムから選ばれる少なくとも一種であることが好ましい。
The at least one metal selected from the metals of Group 1 of the periodic table and the metals of Group 2 of the periodic table is preferably at least one metal selected from the group consisting of lithium, sodium, magnesium, potassium, calcium, strontium, and barium.
Among these, at least one selected from lithium, magnesium, and calcium is preferred because good catalytic activity can be obtained.
金属の化合物としては、周期律表1族の金属及び周期律表2族の金属から選ばれる少なくとも一種の金属の、酸化物、水酸化物、無機酸との塩、有機酸との塩、錯塩などが挙げられる。
無機酸との塩としては、炭酸塩、炭酸水素塩、硫酸塩、塩化物、硝酸塩、リン酸塩、ホウ酸塩などが挙げられる。
有機酸との塩としては、酢酸塩、(メタ)アクリル酸塩、安息香酸塩などが挙げられる。
錯塩としては、アセチルアセトナート、シクロペンタジエニル錯体などが挙げられる。
Examples of metal compounds include oxides, hydroxides, salts with inorganic acids, salts with organic acids, and complex salts of at least one metal selected from metals in Group 1 and Group 2 of the periodic table.
Examples of salts with inorganic acids include carbonates, hydrogen carbonates, sulfates, chlorides, nitrates, phosphates, and borates.
Examples of the salts with organic acids include acetates, (meth)acrylates, and benzoates.
Examples of the complex salt include acetylacetonate and cyclopentadienyl complexes.
金属の化合物は、良好な触媒活性が得られることから、前記金属の酸化物、水酸化物、炭酸塩、炭酸水素塩、塩化物及び有機酸塩からなる群から選ばれる少なくとも一種であることが好ましい。設備や容器を腐食させる問題があるハロゲンを含まないことから、前記金属の酸化物、水酸化物、炭酸塩、炭酸水素塩、有機酸塩からなる群から選ばれる少なくとも一種であることがより好ましい。
副生成物の生成が少ないことから、前記金属の(メタ)アクリル酸塩であることが最も好ましい。
The metal compound is preferably at least one selected from the group consisting of oxides, hydroxides, carbonates, bicarbonates, chlorides, and organic acid salts of the metals, as this provides good catalytic activity, and more preferably at least one selected from the group consisting of oxides, hydroxides, carbonates, bicarbonates, and organic acid salts of the metals, as this does not contain halogens that may corrode equipment or containers.
The (meth)acrylates of the above metals are most preferred because they produce fewer by-products.
金属の化合物は、反応系内で混合されることにより上記金属の化合物が得られる化合物、具体的には、金属、金属化合物、酸、塩基などを各々反応系に添加して、反応系内において、上記金属の化合物として作用するようにしたものでもよい。
金属の化合物は、反応系内において、すべてが溶解していても、一部が溶解していてもよい。
The metal compound may be a compound that can be mixed in a reaction system to obtain a compound of the metal, specifically, a metal, a metal compound, an acid, a base, or the like, which is added to the reaction system and acts as a compound of the metal in the reaction system.
The metal compound may be completely or partially dissolved in the reaction system.
金属の化合物は、一種を単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
金属の化合物を反応器に仕込む方法としては、全量を最初に反応器に仕込む方法、最初に一部を仕込み、残りを後で供給する方法などが挙げられる。
金属の化合物の使用量は、式(1)で表されるアルコールに対し、モル比で0.0001~0.5倍が好ましい。反応を円滑に進行させる点から、モル比は0.001倍以上が好ましく、0.01倍以上がより好ましい。一方、上記金属の化合物の除去や副反応の抑制の点から、このモル比は0.03倍以下が好ましく、0.02倍以下がより好ましい。
The metal compounds may be used alone or in combination of two or more.
The method for charging the metal compound into the reactor may include charging the entire amount into the reactor at first, or charging a portion of the compound into the reactor at first and then feeding the remainder later.
The amount of the metal compound used is preferably 0.0001 to 0.5 times the amount of the alcohol represented by formula (1) in terms of molar ratio. From the viewpoint of smoothly proceeding with the reaction, the molar ratio is preferably 0.001 times or more, and more preferably 0.01 times or more. On the other hand, from the viewpoint of removing the metal compound and suppressing side reactions, the molar ratio is preferably 0.03 times or less, and more preferably 0.02 times or less.
[溶媒]
式(1)で表されるアルコールと、(メタ)アクリル酸無水物との反応には、溶媒を使用することができる。溶媒としては、例えば、ヘキサン、ヘプタン、ペンタン、シクロヘキサン等の脂肪族系炭化水素;トルエン、キシレン等の芳香族系炭化水素;ジエチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、メチル-tert-ブチルエーテル、テトラヒドロフランなどのエーテル類;アセトン、メチルエチルケトン、ジイソプロピルケトン、メチルイソブチルケトンなどのケトン類などが使用できる。これらの溶媒は2種以上を混合して使用してもよい。
[solvent]
A solvent can be used in the reaction between the alcohol represented by formula (1) and (meth)acrylic anhydride. Examples of the solvent that can be used include aliphatic hydrocarbons such as hexane, heptane, pentane, and cyclohexane; aromatic hydrocarbons such as toluene and xylene; ethers such as diethyl ether, diisopropyl ether, methyl tert-butyl ether, and tetrahydrofuran; and ketones such as acetone, methyl ethyl ketone, diisopropyl ketone, and methyl isobutyl ketone. Two or more of these solvents may be mixed and used.
溶媒を使用する場合、その使用量は、式(1)で表されるアルコールに対し、質量比で10倍以下とすることが好ましい。反応速度及び精製負荷の点から、溶媒の使用量は、アルコールに対し、質量比で2倍以下が好ましく、0.6倍以下がより好ましい。
また、アルコールを溶解させて反応を円滑に進める点から、溶媒の使用量は、アルコールに対し、質量比で0.001倍以上が好ましく、0.01倍以上がより好ましい。
本発明の製造方法によれば、アルコールが(メタ)アクリル酸無水物に一部溶解することから、溶媒を使用しなくても、式(2)で表される(メタ)アクリル酸エステルを製造することが可能である。また、溶媒を使用する場合も少量の使用とすることが可能である。
When a solvent is used, the amount of the solvent used is preferably 10 times or less by mass relative to the alcohol represented by formula (1). From the viewpoints of reaction rate and purification load, the amount of the solvent used is preferably 2 times or less by mass relative to the alcohol, and more preferably 0.6 times or less.
In order to dissolve the alcohol and allow the reaction to proceed smoothly, the amount of the solvent used is preferably 0.001 times or more, more preferably 0.01 times or more, by mass ratio relative to the amount of the alcohol.
According to the production method of the present invention, since the alcohol is partially dissolved in the (meth)acrylic anhydride, it is possible to produce the (meth)acrylic acid ester represented by formula (2) without using a solvent. Furthermore, even when a solvent is used, it is possible to use only a small amount of the solvent.
[重合防止剤]
本発明においては、重合防止剤を使用することができる。重合防止剤は反応器中に導入されるが、配管類、還流冷却塔の塔頂や塔の途中にも導入することもできる。
重合防止剤としては、ハイドロキノン、ハイドロキノンモノメチルエーテル、ベンゾキノン等のキノン系重合防止剤、2,6-ジ-tert-ブチルフェノール、2,4-ジ-tert-ブチルフェノール、2-tert-ブチル-4,6-ジメチルフェノール、2,6-ジ-tert-ブチル-4-メチルフェノール、2,4,6-トリ-tert-ブチルフェノール等のアルキルフェノール系重合防止剤、アルキル化ジフェニルアミン、N,N’-ジフェニル-p-フェニレンジアミン、フェノチアジン等のアミン系重合防止剤、4-ヒドロキシ-2,2,6,6-テトラメチルピペリジン-N-オキシル、4-ベンゾイルオキシ-2,2,6,6-テトラメチルピペリジン-N-オキシルや4-アセトアミノ-2,2,6,6-テトラメチルピペリジン-N-オキシルなどのヒンダートアミン系重合防止剤、金属銅、硫酸銅、ジメチルジチオカルバミン酸銅、ジエチルジチオカルバミン酸銅、ジブチルジチオカルバミン酸銅等のジチオカルバミン酸銅系重合防止剤などが挙げられる。
[Polymerization inhibitor]
In the present invention, a polymerization inhibitor can be used. The polymerization inhibitor is introduced into the reactor, but it can also be introduced into the piping, the top of the reflux cooling tower, or somewhere along the tower.
Examples of the polymerization inhibitor include quinone-based polymerization inhibitors such as hydroquinone, hydroquinone monomethyl ether, and benzoquinone; alkylphenol-based polymerization inhibitors such as 2,6-di-tert-butylphenol, 2,4-di-tert-butylphenol, 2-tert-butyl-4,6-dimethylphenol, 2,6-di-tert-butyl-4-methylphenol, and 2,4,6-tri-tert-butylphenol; alkylated diphenylamine, N,N'-diphenyl-p-phenylenediamine, and phenylenediamine; Examples of the polymerization inhibitor include amine-based polymerization inhibitors such as ethiazine, hindered amine-based polymerization inhibitors such as 4-hydroxy-2,2,6,6-tetramethylpiperidine-N-oxyl, 4-benzoyloxy-2,2,6,6-tetramethylpiperidine-N-oxyl, and 4-acetamino-2,2,6,6-tetramethylpiperidine-N-oxyl, and copper dithiocarbamate-based polymerization inhibitors such as metallic copper, copper sulfate, copper dimethyldithiocarbamate, copper diethyldithiocarbamate, and copper dibutyldithiocarbamate.
これらの重合防止剤は1種を単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。重合防止剤の添加量は、その種類や条件により影響されるが、反応液に対して0.1~10000質量ppmの範囲で使用することが好ましい。また、反応液に酸素を含む気体をバブリングさせることにより、重合防止効果が向上する場合がある。 These polymerization inhibitors may be used alone or in combination of two or more. The amount of polymerization inhibitor added will depend on the type and conditions, but it is preferable to use it in the range of 0.1 to 10,000 ppm by mass relative to the reaction liquid. Furthermore, bubbling an oxygen-containing gas through the reaction liquid may improve the polymerization inhibition effect.
[反応条件等]
式(1)で表されるアルコールと、(メタ)アクリル酸無水物とを反応させる反応温度は、0~130℃の範囲で実施できる。反応を円滑に進行することができる点から、反応温度は20℃以上がより好ましく、40℃以上がさらに好ましい。一方、重合や副反応を抑制する点から、反応温度は120℃以下がより好ましく、110℃以下がより好ましく、100℃以下がさらに好ましい。
[Reaction conditions, etc.]
The reaction temperature for reacting the alcohol represented by formula (1) with the (meth)acrylic anhydride can be in the range of 0 to 130° C. In order to ensure smooth progress of the reaction, the reaction temperature is preferably 20° C. or higher, and more preferably 40° C. or higher. On the other hand, in order to suppress polymerization and side reactions, the reaction temperature is preferably 120° C. or lower, more preferably 110° C. or lower, and even more preferably 100° C. or lower.
反応時間は、仕込み比、反応温度から適宜決めればよいが、0.5~48時間とすることが好ましい。式(1)で表されるアルコールの転化率が70%以上になる時間が好ましく、90%以上になる時間がより好ましい。一方、生産性の点から反応時間は18時間以下が好ましく、12時間以下がより好ましく、8時間以下がさらに好ましい。 The reaction time can be determined appropriately based on the charge ratio and reaction temperature, but is preferably 0.5 to 48 hours. The time required for the conversion of the alcohol represented by formula (1) to reach 70% or more is preferred, and the time required for the conversion to reach 90% or more is even more preferred. From the standpoint of productivity, the reaction time is preferably 18 hours or less, more preferably 12 hours or less, and even more preferably 8 hours or less.
反応前の反応器に原料を仕込む方法に特に限定はなく、例えば、以下の方法が挙げられる。
1)式(1)で表されるアルコールと、(メタ)アクリル酸無水物の全量を一度に仕込む方法。
2)式(1)で表されるアルコールと、(メタ)アクリル酸無水物のいずれか一方の全量を反応器に仕込み、他方を後から仕込む方法。
3)式(1)で表されるアルコールと、(メタ)アクリル酸無水物のいずれか一方の全量を反応器に仕込み、他方の一部を仕込む方法。
4)式(1)で表されるアルコールと、(メタ)アクリル酸無水物の双方を、一部仕込む方法。
There is no particular limitation on the method for charging the raw materials into the reactor before the reaction, and examples thereof include the following methods.
1) A method in which the alcohol represented by formula (1) and (meth)acrylic anhydride are charged in their entirety at once.
2) A method in which either the alcohol represented by formula (1) or (meth)acrylic anhydride is charged in its entirety into a reactor, and the other is subsequently charged.
3) A method in which the entire amount of either the alcohol represented by formula (1) or (meth)acrylic anhydride is charged into a reactor, and a portion of the other is charged.
4) A method in which both the alcohol represented by formula (1) and (meth)acrylic anhydride are partially charged.
また、金属の化合物、重合防止剤、溶媒等の他の原料も、各々反応前の反応器に全量を仕込んでもよいし、一部仕込んでもよい。
反応前の反応器に一部仕込んだ原料については、残りを反応開始後に分割又は連続のいずれの方法で供給してもよい。
Furthermore, other raw materials such as metal compounds, polymerization inhibitors, and solvents may be charged in their entirety or in part into the reactor before the reaction.
With respect to the raw materials partially charged into the reactor before the reaction, the remainder may be fed either in portions or continuously after the start of the reaction.
反応方式としては、例えば、単一の反応器内に全ての原料を仕込んで反応を完結させる回分式、反応器内に原料を連続的に供給して連続的に反応させる連続式、反応器と配合タンクとを備え、反応器と配合タンクとの間で原料を循環させながら反応器で反応させる循環式などが挙げられる。反応は副生する(メタ)アクリル酸を回収しながら行ってもよい。また、圧力は、減圧した状態、大気圧、加圧した状態のいずれでもよい。 Reaction methods include, for example, a batch system in which all raw materials are charged into a single reactor and the reaction is completed; a continuous system in which raw materials are continuously supplied into a reactor and the reaction is carried out continuously; and a circulation system in which a reactor and a blending tank are provided and the raw materials are reacted in the reactor while circulating between the reactor and the blending tank. The reaction may be carried out while recovering the by-product (meth)acrylic acid. The pressure may be reduced, atmospheric, or increased.
<回収・精製>
反応終了後は、反応液を、蒸留、吸着剤処理、濃縮、晶析、洗浄等の処理をすることによって、反応に使用した金属の化合物や残存する(メタ)アクリル酸無水物を除去して、式(2)で表される(メタ)アクリル酸エステルを回収・精製することができる。
<Recovery and refinement>
After completion of the reaction, the reaction solution can be subjected to treatment such as distillation, treatment with an adsorbent, concentration, crystallization, washing, etc. to remove compounds of the metals used in the reaction and remaining (meth)acrylic anhydride, and the (meth)acrylic acid ester represented by formula (2) can be recovered and purified.
[(メタ)アクリル酸無水物の除去]
反応終了後、(メタ)アクリル酸無水物が残存している場合、反応液に、(メタ)アクリル酸無水物と反応する化合物を加えて、(メタ)アクリル酸無水物を除去しやすい化合物に予め変化させてから蒸留、抽出、洗浄などの処理を行うことも好ましい。(メタ)アクリル酸無水物と反応する化合物としては、水、アルコール、塩基性物質、酸性物質等が挙げられる。
[Removal of (meth)acrylic anhydride]
When (meth)acrylic anhydride remains after the reaction is completed, it is also preferable to add a compound that reacts with (meth)acrylic anhydride to the reaction solution to convert the (meth)acrylic anhydride into a compound that is easy to remove, and then carry out treatment such as distillation, extraction, washing, etc. Examples of the compound that reacts with (meth)acrylic anhydride include water, alcohol, basic substances, and acidic substances.
水やアルコールを加えた場合、(メタ)アクリル酸無水物を(メタ)アクリル酸エステルや(メタ)アクリル酸に変化させることができる。
アルコールとしては、メチルアルコール、エチルアルコール、n-プロピルアルコール、イソプロピルアルコール、n-ブチルアルコール、sec-ブチルアルコール、tert-ブチルアルコール、イソブチルアルコール等の直鎖又は分枝鎖の脂肪族アルコール、アリルアルコール等の不飽和アルコール、シクロペンタノール、シクロヘキサノール等の環式アルコール、フェノール、ベンジルアルコール等の芳香族アルコール、エチレングリコール、1,2-プロパンジオール、1,3-プロパンジオール、1,2-ブタンジオール、1,3-ブタンジオール、1,4-ブタンジオール、グリセリン等の多価アルコールなどが挙げられる。
When water or alcohol is added, (meth)acrylic anhydride can be converted to (meth)acrylic acid ester or (meth)acrylic acid.
Examples of the alcohol include straight-chain or branched-chain aliphatic alcohols such as methyl alcohol, ethyl alcohol, n-propyl alcohol, isopropyl alcohol, n-butyl alcohol, sec-butyl alcohol, tert-butyl alcohol, and isobutyl alcohol; unsaturated alcohols such as allyl alcohol; cyclic alcohols such as cyclopentanol and cyclohexanol; aromatic alcohols such as phenol and benzyl alcohol; and polyhydric alcohols such as ethylene glycol, 1,2-propanediol, 1,3-propanediol, 1,2-butanediol, 1,3-butanediol, 1,4-butanediol, and glycerin.
これらのアルコールの中でも、生成した(メタ)アクリル酸エステル除去の点から、炭素数4以下のアルコールが好ましく、メチルアルコール、又はエチルアルコールがより好ましい。
アルコールを作用させる場合の処理温度は、0~100℃が好ましい。処理時間を短縮する観点から、処理温度は20℃以上がより好ましく、40℃以上がさらに好ましい。一方、重合や副反応を抑制する点から、処理温度は100℃以下が好ましく、80℃以下がより好ましい。
Among these alcohols, alcohols having 4 or less carbon atoms are preferred, and methyl alcohol or ethyl alcohol is more preferred, from the viewpoint of removing the produced (meth)acrylic acid ester.
The treatment temperature when reacting with an alcohol is preferably 0 to 100° C. From the viewpoint of shortening the treatment time, the treatment temperature is more preferably 20° C. or higher, and even more preferably 40° C. or higher. On the other hand, from the viewpoint of suppressing polymerization and side reactions, the treatment temperature is preferably 100° C. or lower, and more preferably 80° C. or lower.
塩基性物質及び酸性物質、あるいはそれらの水溶液を加えた場合、(メタ)アクリル酸無水物を(メタ)アクリル酸又は(メタ)アクリル酸の塩に変化させることができる。
塩基性物質としては、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等の周期律表1族の金属の水酸化物;水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム等の周期律表2族の金属の水酸化物;炭酸ナトリウム、炭酸カリウム等の周期律表1族の金属の炭酸塩;炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム等の周期律表2族の金属の炭酸塩;炭酸水素ナトリウム、炭酸水素カリウム等の周期律表1族の金属の炭酸水素塩;炭酸水素カルシウム、炭酸水素マグネシウム等の周期律表2族の金属の炭酸水素塩;ピリジン、トリエチルアミンなどの有機塩基等が挙げられる。また、これらの塩基性物質を2種類以上組み合わせて使用することも可能である。
When a basic substance or an acidic substance, or an aqueous solution thereof, is added, (meth)acrylic anhydride can be converted into (meth)acrylic acid or a salt of (meth)acrylic acid.
Examples of basic substances include hydroxides of metals in Group 1 of the periodic table, such as sodium hydroxide and potassium hydroxide; hydroxides of metals in Group 2 of the periodic table, such as calcium hydroxide and magnesium hydroxide; carbonates of metals in Group 1 of the periodic table, such as sodium carbonate and potassium carbonate; carbonates of metals in Group 2 of the periodic table, such as calcium carbonate and magnesium carbonate; bicarbonates of metals in Group 1 of the periodic table, such as sodium bicarbonate and potassium bicarbonate; bicarbonates of metals in Group 2 of the periodic table, such as calcium bicarbonate and magnesium bicarbonate; and organic bases, such as pyridine and triethylamine. It is also possible to use two or more of these basic substances in combination.
酸性物質としては、硫酸、硝酸、リン酸、ホウ酸、塩酸及びヘテロポリ酸などの無機酸、酢酸、メタンスルホン酸、パラトルエンスルホン酸、カンファースルホン酸などの有機酸などが挙げられる。また、これらの酸性物質を2種類以上組み合わせて使用することも可能である。 Examples of acidic substances include inorganic acids such as sulfuric acid, nitric acid, phosphoric acid, boric acid, hydrochloric acid, and heteropolyacids, and organic acids such as acetic acid, methanesulfonic acid, paratoluenesulfonic acid, and camphorsulfonic acid. It is also possible to use two or more of these acidic substances in combination.
塩基性物質及び酸性物質を作用させる場合の処理温度は、0~100℃が好ましい。処理時間を短縮する観点から、処理温度は10℃以上がより好ましく、20℃以上がさらに好ましい。一方、重合や副反応を抑制する点から、処理温度は80℃以下がより好ましく、60℃以下がさらに好ましい。 When using a basic substance or an acidic substance, the treatment temperature is preferably 0 to 100°C. From the perspective of shortening the treatment time, the treatment temperature is more preferably 10°C or higher, and even more preferably 20°C or higher. On the other hand, from the perspective of suppressing polymerization and side reactions, the treatment temperature is more preferably 80°C or lower, and even more preferably 60°C or lower.
(メタ)アクリル酸無水物を、水、アルコール、塩基性物質、酸性物質等を用いて除去しやすい化合物に予め変化させる処理には、反応に不活性な溶媒を用いることもできる。不活性な溶媒としては、式(1)で表されるアルコールと、(メタ)アクリル酸無水物との反応に使用可能な溶媒として挙げたものと同様のものが挙げられる。
除去しやすい化合物に予め変化させる処理における溶媒の使用量は、得られた式(2)で表される(メタ)アクリル酸エステルに対し、質量比で0.1~50倍量が好ましい。
A solvent inert to the reaction can also be used in the treatment of converting (meth)acrylic anhydride into a compound that is easily removed using water, an alcohol, a basic substance, an acidic substance, etc. Examples of the inert solvent include the same solvents as those listed as usable in the reaction of the alcohol represented by formula (1) with (meth)acrylic anhydride.
The amount of solvent used in the treatment for converting the compound into one that is easily removable is preferably 0.1 to 50 times by mass relative to the amount of the (meth)acrylic acid ester of formula (2) obtained.
(メタ)アクリル酸無水物を、水、アルコール、塩基性物質、酸性物質等を用いて除去しやすい化合物に予め変化させる処理時間は、0.01~48時間とすることができる。(メタ)アクリル酸無水物を充分に消失させるため、処理時間は0.1時間以上が好ましく、0.2時間以上がさらに好ましい。重合及び副反応を抑制する点から処理時間は24時間以下が好ましく、12時間以下がより好ましく、6時間以下がさらに好ましい。 The treatment time for converting (meth)acrylic anhydride into a compound that is easily removed using water, alcohol, a basic substance, an acidic substance, or the like can be 0.01 to 48 hours. To ensure sufficient removal of (meth)acrylic anhydride, the treatment time is preferably 0.1 hour or more, and more preferably 0.2 hour or more. To suppress polymerization and side reactions, the treatment time is preferably 24 hours or less, more preferably 12 hours or less, and even more preferably 6 hours or less.
(メタ)アクリル酸無水物を除去しやすい化合物に予め変化させる処理、蒸留、抽出、洗浄などにより、(メタ)アクリル酸無水物、又は、これを予め変化させた化合物を除去する処理は、金属の化合物を除く前に行っても、除いた後に行ってもよい。 The removal of (meth)acrylic anhydride or a compound obtained by previously converting (meth)acrylic anhydride into an easily removable compound, such as by distillation, extraction, or washing, may be carried out either before or after removing the metal compound.
[蒸留]
式(2)で表される(メタ)アクリル酸エステルを蒸留精製する方法としては、例えば、単蒸留、複数段の蒸留塔(精留塔)を用いて蒸留する方法などが挙げられる。
蒸留塔には、例えば、ステンレス鋼、ガラス、陶磁器製などのラシヒリング、レッシングリング、ディクソンパッキン、ポールリング、サドル、スルザーパッキンなどの形状を有する充填物を使用した充填塔、多孔板塔や泡鐘塔などの棚段塔などが使用できる。
[distillation]
Examples of methods for purifying the (meth)acrylic acid ester represented by formula (2) by distillation include simple distillation and distillation using a multi-stage distillation column (rectification column).
The distillation column may be, for example, a packed column using packings made of stainless steel, glass, ceramic, or the like having the shape of Raschig rings, Lessing rings, Dixon packings, Paul rings, saddles, Sulzer packings, or the like; or a plate column such as a perforated plate column or a bubble cap column.
蒸留塔と反応器との接続は、反応器の上部に蒸留塔が連接された形態、反応器と接続された別容器の上部に蒸留塔が連接された形態、蒸留塔の上段から下段のいずれかの位置に反応器が接続された形態のいずれでもよい。いずれの接続形態においても、反応器と蒸留塔の間の経路は一つでも複数でもよく、途中に熱交換器などの装置が介在していてもよい。 The distillation tower and reactor may be connected in any of the following ways: the distillation tower is connected to the top of the reactor; the distillation tower is connected to the top of a separate vessel connected to the reactor; or the reactor is connected to any position between the top and bottom of the distillation tower. In any of these connection types, there may be one or more paths between the reactor and the distillation tower, and a device such as a heat exchanger may be interposed along the way.
蒸留では、還流器を使用しない内部還流方式や還流器を使用して還流比を制御する方式等が使用できる。蒸留は、減圧下、10~250℃の範囲で実施できる。重合や副反応を抑制する点から蒸留温度は200℃以下が好ましく、150℃以下がより好ましい。蒸気量を充分に維持する点から蒸留温度は40℃以上が好ましく、60℃以上がより好ましい。 Distillation can be performed using an internal reflux method that does not use a reflux condenser, or a method that uses a reflux condenser to control the reflux ratio. Distillation can be carried out under reduced pressure at a temperature range of 10 to 250°C. To prevent polymerization and side reactions, the distillation temperature is preferably 200°C or lower, and more preferably 150°C or lower. To maintain a sufficient amount of steam, the distillation temperature is preferably 40°C or higher, and more preferably 60°C or higher.
[吸着剤処理]
反応液を吸着剤と接触させる吸着剤処理により不純物量を低減することができる。吸着剤処理方法としては、カラムクロマトグラフィー、吸着剤を懸濁して不純物を吸着させた後、吸着剤を分離する方法などが挙げられる。
[Adsorbent treatment]
The amount of impurities can be reduced by contacting the reaction solution with an adsorbent, such as by column chromatography or by suspending the adsorbent to adsorb the impurities and then separating the adsorbent.
吸着剤としては、活性白土、ハイドロタルサイト類、多孔質の重合体、イオン交換樹脂(陽イオン交換樹脂又は陰イオン交換樹脂)、活性炭、吸着樹脂、シリカゲル、シリカアルミナ系吸着剤、アルミナゲル、活性アルミナ、二酸化ケイ素、ゼオライト等が挙げられる。 Adsorbents include activated clay, hydrotalcites, porous polymers, ion exchange resins (cation exchange resins or anion exchange resins), activated carbon, adsorption resins, silica gel, silica-alumina-based adsorbents, alumina gel, activated alumina, silicon dioxide, and zeolites.
吸着剤の使用量は式(2)で表される(メタ)アクリル酸エステルの質量に対し、0.05~20質量%とすることが好ましい。特に0.5~10質量%が好ましい。少ない場合は不純物の低減効果が充分に得られず、多い場合は吸着剤に対する式(2)で表される(メタ)アクリル酸エステルの合計吸着量が多くなって、式(2)で表される(メタ)アクリル酸エステルの吸着によるロスや吸着剤をろ過などにより分離する場合の負荷が大きくなる。 The amount of adsorbent used is preferably 0.05 to 20% by mass relative to the mass of the (meth)acrylic acid ester represented by formula (2). 0.5 to 10% by mass is particularly preferred. If the amount is too small, the impurity reduction effect will not be sufficient, and if the amount is too large, the total amount of (meth)acrylic acid ester represented by formula (2) adsorbed onto the adsorbent will increase, resulting in loss due to adsorption of the (meth)acrylic acid ester represented by formula (2) and a heavy load when separating the adsorbent by filtration or other means.
反応液と吸着剤とを接触させる際の温度は、特に限定されないが、0~100℃とすることができる。処理時の副反応抑制の点から接触させる際の温度は、60℃以下、特に40℃以下が好ましい。反応液と吸着剤とを接触させる際の時間は、吸着剤の種類やその使用量などによって異なるが、1~120分間とすることが好ましく、3~60分間とすることがより好ましい。 The temperature at which the reaction liquid and adsorbent are brought into contact is not particularly limited, but can be between 0 and 100°C. To prevent side reactions during treatment, the temperature at which the reaction liquid and adsorbent are brought into contact is preferably 60°C or lower, and particularly 40°C or lower. The time for which the reaction liquid and adsorbent are brought into contact varies depending on the type of adsorbent and the amount used, but is preferably between 1 and 120 minutes, and more preferably between 3 and 60 minutes.
吸着剤によって吸着処理した後には、例えば、ろ過などの方法により、式(2)で表される(メタ)アクリル酸エステルを含む反応液と吸着剤とを分離することができる。
フィルターとしては、例えば、ポリテトラフルオロエチレンなどのフッ素樹脂製メンブランフィルターなどが挙げられる。
After the adsorption treatment with the adsorbent, the reaction liquid containing the (meth)acrylic acid ester represented by formula (2) can be separated from the adsorbent by a method such as filtration.
Examples of the filter include membrane filters made of fluororesin such as polytetrafluoroethylene.
反応液と吸着剤とを接触させる際は、予め反応液に溶媒を加えておくことも好ましい。
溶媒としては、式(1)で表されるアルコールと、(メタ)アクリル酸無水物との反応に使用可能な溶媒として挙げたものの中でトルエン、メチル-tert-ブチルエーテル、テトラヒドロフラン、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等が好ましく使用できる。これらの溶媒は2種以上を混合して使用してもよい。
When the reaction solution is brought into contact with the adsorbent, it is also preferable to add a solvent to the reaction solution in advance.
As the solvent, among those listed as solvents usable in the reaction of the alcohol represented by formula (1) with (meth)acrylic anhydride, toluene, methyl tert-butyl ether, tetrahydrofuran, acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, etc. These solvents may be used in combination of two or more.
[晶析]
式(2)で表される(メタ)アクリル酸エステルを晶析する方法としては、溶媒に溶解させたのち、溶液の温度を下げて結晶を析出させる方法、溶液を濃縮することによって濃縮して結晶を析出させる方法、式(2)で表される(メタ)アクリル酸エステル溶液に溶解度の低い溶媒を添加する方法などが挙げられる。
得られた結晶は遠心分離、加圧ろ過、減圧ろ過、自然ろ過などの公知の方法で回収できる。
[Crystallization]
Examples of methods for crystallizing the (meth)acrylic acid ester represented by formula (2) include a method of dissolving the ester in a solvent and then lowering the temperature of the solution to precipitate crystals, a method of concentrating the solution to precipitate crystals, and a method of adding a solvent in which the ester has low solubility to a solution of the (meth)acrylic acid ester represented by formula (2).
The obtained crystals can be recovered by a known method such as centrifugation, pressure filtration, vacuum filtration, or gravity filtration.
式(2)で表される(メタ)アクリル酸エステルを溶解させる溶媒としては、式(1)で表されるアルコールと、(メタ)アクリル酸無水物との反応に使用可能な溶媒として挙げたものの中でトルエン、メチル-tert-ブチルエーテル、テトラヒドロフラン、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等が好ましく使用できる。これらの溶媒は2種以上を混合して使用してもよい。
式(2)で表される(メタ)アクリル酸エステルを溶解させる溶媒の使用量は、式(2)で表される(メタ)アクリル酸エステルに対し、質量比で0.1~30倍が好ましく、0.5~5倍がより好ましい。
As a solvent for dissolving the (meth)acrylic acid ester represented by formula (2), among those listed as solvents usable for the reaction of the alcohol represented by formula (1) with (meth)acrylic anhydride, toluene, methyl tert-butyl ether, tetrahydrofuran, acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, etc. These solvents may be used in combination of two or more.
The amount of the solvent used to dissolve the (meth)acrylic acid ester represented by formula (2) is preferably 0.1 to 30 times, more preferably 0.5 to 5 times, in mass ratio, relative to the amount of the (meth)acrylic acid ester represented by formula (2).
式(2)で表される(メタ)アクリル酸エステル溶液に加える溶解度の低い溶媒としては、式(1)で表されるアルコールと、(メタ)アクリル酸無水物との反応に使用可能な溶媒として挙げたものの中でヘキサン、ヘプタン、ペンタン、シクロヘキサン等が好ましく使用できる。これらの溶媒は2種以上を混合して使用してもよい。
溶解度の低い溶媒の使用量は、式(2)で表される(メタ)アクリル酸エステルを溶解させている溶媒に対し、質量比で2~200倍が好ましく、4~100倍がより好ましい。
As a solvent having low solubility to be added to the solution of the (meth)acrylic acid ester represented by formula (2), among those listed as solvents usable in the reaction of the alcohol represented by formula (1) with (meth)acrylic anhydride, hexane, heptane, pentane, cyclohexane, etc. These solvents may be used in combination of two or more.
The amount of the solvent having low solubility is preferably 2 to 200 times, more preferably 4 to 100 times, in mass ratio, the amount of the solvent in which the (meth)acrylic acid ester represented by formula (2) is dissolved.
[洗浄]
蒸留、吸着剤処理、晶析等により回収した、式(2)で表される(メタ)アクリル酸エステルを洗浄する方法としては、水、食塩や硫酸ナトリウムなどの塩の水溶液、塩基性物質の水溶液によって洗浄する方法が挙げられる。また、塩基性物質の水溶液によって洗浄する前に、水又は酸性物質の水溶液によって洗浄してもよい。
[Cleaning]
The (meth)acrylic acid ester represented by formula (2) recovered by distillation, treatment with an adsorbent, crystallization, etc. may be washed with water, an aqueous solution of a salt such as sodium chloride or sodium sulfate, or an aqueous solution of a basic substance. Furthermore, the (meth)acrylic acid ester may be washed with water or an aqueous solution of an acidic substance before being washed with the aqueous solution of a basic substance.
洗浄により、水溶性の不純物を除去することができる。
洗浄に使用する塩基性物質及び酸性物質としては(メタ)アクリル酸無水物を(メタ)アクリル酸又は(メタ)アクリル酸の塩に変化させるために使用できる塩基性物質及び酸性物質として挙げたものと同様のものが使用できる。
Washing can remove water-soluble impurities.
As the basic substance and acidic substance used for washing, the same basic substances and acidic substances as those exemplified as the basic substances and acidic substances that can be used to convert (meth)acrylic anhydride into (meth)acrylic acid or a salt of (meth)acrylic acid can be used.
洗浄は1回でも複数回でもよい。更に、異なる塩基性物質の水溶液により複数回の洗浄を行うこともできる。塩基性物質で洗浄後は、有機層に残存する塩基性物質を除くために水による洗浄を行うことが好ましい。洗浄に使用する水は、蒸留水やイオン交換樹脂等で脱イオンされた純水を使用することが好ましい。 Washing may be performed once or multiple times. Furthermore, multiple washes using aqueous solutions of different basic substances may also be performed. After washing with a basic substance, it is preferable to wash with water to remove any basic substances remaining in the organic layer. The water used for washing is preferably distilled water or pure water deionized using an ion exchange resin or the like.
式(2)で表される(メタ)アクリル酸エステルを水や水溶液で洗浄する際は、予め溶媒を加えておくことも好ましい。
溶媒としては、式(1)で表されるアルコールと、(メタ)アクリル酸無水物との反応に使用可能な溶媒として挙げたものの中で、水に溶解しにくく、式(2)で表される(メタ)アクリル酸エステルを溶解しやすいものが使用できる。具体的には、水100gへの溶解量が20g以下のものが好ましく使用できる。
水100gへの溶解量が20g以下の溶媒としては、ヘキサン、ヘプタン、ペンタン、シクロヘキサン、トルエン、キシレン、ジエチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、メチル-tert-ブチルエーテル、メチルイソブチルケトン等が挙げられる。これらの溶媒は2種以上を混合して使用してもよい。
When the (meth)acrylic acid ester represented by formula (2) is washed with water or an aqueous solution, it is also preferable to add a solvent in advance.
As the solvent, among those listed as solvents usable for the reaction of the alcohol represented by formula (1) with the (meth)acrylic anhydride, a solvent that is poorly soluble in water but easily dissolves the (meth)acrylic acid ester represented by formula (2) can be used. Specifically, a solvent that dissolves 20 g or less in 100 g of water can be preferably used.
Examples of the solvent that dissolves 20 g or less in 100 g of water include hexane, heptane, pentane, cyclohexane, toluene, xylene, diethyl ether, diisopropyl ether, methyl tert-butyl ether, methyl isobutyl ketone, etc. Two or more of these solvents may be mixed and used.
水や水溶液で洗浄する際、予め加えておく溶媒の量は、式(2)で表される(メタ)アクリル酸エステルに対し、質量比で0.1~30倍が好ましく、0.5~5倍がより好ましい。溶媒の量が少ないと、洗浄に使用する水や水溶液への式(2)で表される(メタ)アクリル酸エステルの移動が起こる場合ある。また、多いと大きな反応器が必要となる上に、濃縮する時間や必要なエネルギー量が大きくなる。 When washing with water or an aqueous solution, the amount of solvent added in advance is preferably 0.1 to 30 times, and more preferably 0.5 to 5 times, the mass ratio of the (meth)acrylic acid ester represented by formula (2). If the amount of solvent is too small, the (meth)acrylic acid ester represented by formula (2) may migrate into the water or aqueous solution used for washing. Furthermore, if the amount of solvent is too large, a larger reactor will be required, and the time and energy required for concentration will increase.
[作用効果]
式(1)で表されるアルコールと、(メタ)アクリル酸無水物とを反応さたせた場合に副反応により生成する副生物としては、下記式(3)で表されるジメタクリレートや、下記式(4)で表されるマイケル付加物が挙げられる。
本発明の(メタ)アクリル酸エステルの製造方法によれば、斯かる副反応が抑制され、式(2)で表される(メタ)アクリル酸エステルを効率的に得ることができる。
[Action and effect]
Examples of by-products that may be produced by a side reaction when the alcohol represented by formula (1) is reacted with (meth)acrylic anhydride include a dimethacrylate represented by the following formula (3) and a Michael adduct represented by the following formula (4).
According to the method for producing a (meth)acrylic acid ester of the present invention, such side reactions are suppressed, and the (meth)acrylic acid ester represented by formula (2) can be efficiently obtained.
(前記式(3)及び式(4)中、R1及びR2は、各々前記式(1)におけるR1及びR2と同一であり、R3は前記式(2)におけるR3と同一である。) (In the formulas (3) and (4), R1 and R2 are the same as R1 and R2 in the formula (1), respectively, and R3 is the same as R3 in the formula (2).)
以下、本発明を実施例によって詳しく説明するが、本発明はその要旨を越えない限り、以下の実施例に限定されるものではない。 The present invention will be described in detail below using examples, but the present invention is not limited to the following examples as long as it does not deviate from the gist of the invention.
本実施例における略号、略称は、以下のとおりである。
MAOMA:アルドリッチ株式会社製、メタクリル酸無水物を蒸留精製したもの。
DHBP:東京化成工業株式会社製、2,4-ジヒドロキシベンゾフェノン。
MIBK:富士フイルム和光純薬株式会社製、メチルイソブチルケトン。
THF:富士フイルム和光純薬株式会社製、テトラヒドロフラン。
BHT:東京化成工業株式会社製、2,6-ジ-tert-ブチル-4-メチルフェノール。
DMAP:富士フイルム和光純薬株式会社製、4-(ジメチルアミノ)ピリジン。
HMBP:2-ヒドロキシ-4-(メタクリロイルオキシ)ベンゾフェノン。
DMBP:2,4-ジメタクリロイルオキシベンゾフェノン。
マイケル付加物:HMBPのメタクリロイル基にメタクリル酸が付加したマイケル付加物。
The abbreviations and abbreviations used in the present examples are as follows:
MAOMA: Manufactured by Aldrich Co., Ltd., distilled and purified methacrylic anhydride.
DHBP: 2,4-dihydroxybenzophenone, manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.
MIBK: Methyl isobutyl ketone, manufactured by Fujifilm Wako Pure Chemical Industries, Ltd.
THF: tetrahydrofuran, manufactured by Fujifilm Wako Pure Chemical Industries, Ltd.
BHT: 2,6-di-tert-butyl-4-methylphenol, manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.
DMAP: 4-(dimethylamino)pyridine, manufactured by Fujifilm Wako Pure Chemical Industries, Ltd.
HMBP: 2-hydroxy-4-(methacryloyloxy)benzophenone.
DMBP: 2,4-dimethacryloyloxybenzophenone.
Michael adduct: A Michael adduct in which methacrylic acid is added to the methacryloyl group of HMBP.
反応液の分析は液体クロマトグラフィー(以下、HPLCと表記する)にて行った。HPLC分析は、試料をアセトニトリルに溶解して以下の条件で行った。
・カラム:ODS-3V
・キャリア:アセトニトリル/10mMリン酸緩衝液=4/6
10mMリン酸緩衝液は、超純水1Lにリン酸二水素ナトリウム二水和物0.78gを溶解し、85%リン酸を約0.34ml使用して、pH2.6に調整して製造した。
・流量:1ml/min
・サンプル注入量:5μl
・温度:40℃
・検出波長:254nm
The reaction solution was analyzed by liquid chromatography (hereinafter referred to as HPLC). HPLC analysis was performed by dissolving a sample in acetonitrile under the following conditions.
Column: ODS-3V
Carrier: acetonitrile/10 mM phosphate buffer = 4/6
The 10 mM phosphate buffer solution was prepared by dissolving 0.78 g of sodium dihydrogen phosphate dihydrate in 1 L of ultrapure water and adjusting the pH to 2.6 using approximately 0.34 ml of 85% phosphoric acid.
・Flow rate: 1ml/min
Sample injection volume: 5 μl
・Temperature: 40℃
Detection wavelength: 254 nm
各成分の収率は、反応後の液のHPLCピーク面積から検量線法にて求めた収率であり、原料のDHBPの仕込み量(mol)を基準(100mol%)とした値である。
DHBP転化率は、以下の式により求めた。
DHBP転化率(mol%)=100-DHBP残存率(mol%)
The yield of each component was determined by the calibration curve method from the HPLC peak area of the liquid after the reaction, and is a value based on the amount (mol) of the raw material DHBP charged as the standard (100 mol%).
The DHBP conversion rate was calculated by the following formula.
DHBP conversion rate (mol%) = 100 - DHBP residual rate (mol%)
[実施例1]
還流冷却管付き、5つ口フラスコにMAOMA18.5g(0.12mol)、DHBP21.4g(0.1mol)、重質酸化マグネシウム(富士フイルム和光純薬株式会社製)0.40g(0.01mol)、MIBK6.4g、BHT10mgを入れ、オイルバスで加熱して、70℃で2時間反応させた。反応後の液を分析した結果を表1に示す。
[Example 1]
A five-neck flask equipped with a reflux condenser was charged with 18.5 g (0.12 mol) of MAOMA, 21.4 g (0.1 mol) of DHBP, 0.40 g (0.01 mol) of heavy magnesium oxide (manufactured by Fujifilm Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), 6.4 g of MIBK, and 10 mg of BHT, and the mixture was heated in an oil bath to react at 70° C. for 2 hours. The analysis results of the liquid after the reaction are shown in Table 1.
[実施例2~9]
実施例1の重質酸化マグネウムを表1に示す金属化合物0.01molに変更した他は、実施例1と同様の操作を行った。反応後の液を分析した結果を表1に示す。
[Examples 2 to 9]
The same procedure as in Example 1 was carried out except that the heavy magnesium oxide in Example 1 was changed to 0.01 mol of the metal compound shown in Table 1. The liquid after the reaction was analyzed and the results are shown in Table 1.
[実施例10]
MAOMAの量を15.1g(0.10mol)に変更した他は、実施例1と同様の操作を行った。反応後の液を分析した結果を表1に示す。
[Example 10]
The same procedure as in Example 1 was carried out except that the amount of MAOMA was changed to 15.1 g (0.10 mol). The liquid after the reaction was analyzed and the results are shown in Table 1.
[実施例11]
還流冷却管付き、5つ口フラスコにMAOMA20.0g(0.13mol)、DHBP21.4g(0.1mol)、重質酸化マグネシウム(富士フイルム和光純薬株式会社製)0.40g(0.01mol)、MIBK20g、BHT10mgを入れ、オイルバスで加熱して、60℃で4時間反応させた。反応後の液を分析した結果を表1に示す。
[Example 11]
A five-neck flask equipped with a reflux condenser was charged with 20.0 g (0.13 mol) of MAOMA, 21.4 g (0.1 mol) of DHBP, 0.40 g (0.01 mol) of heavy magnesium oxide (manufactured by Fujifilm Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), 20 g of MIBK, and 10 mg of BHT, and the mixture was heated in an oil bath to react at 60° C. for 4 hours. The analysis results of the liquid after the reaction are shown in Table 1.
[実施例12]
還流冷却管付き、5つ口フラスコにMAOMA18.5g(0.12mol)、DHBP21.4g(0.1mol)、重質酸化マグネシウム(富士フイルム和光純薬株式会社製)0.40g(0.01mol)、BHT10mgを入れ、オイルバスで加熱して、80℃で2時間反応させた。反応後の液を分析した結果を表1に示す。
[Example 12]
In a five-neck flask equipped with a reflux condenser, 18.5 g (0.12 mol) of MAOMA, 21.4 g (0.1 mol) of DHBP, 0.40 g (0.01 mol) of heavy magnesium oxide (manufactured by Fujifilm Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), and 10 mg of BHT were placed, and the mixture was heated in an oil bath to react at 80° C. for 2 hours. The analysis results of the liquid after the reaction are shown in Table 1.
[比較例1]
還流冷却管付き、5つ口フラスコにDHBP21.4g(0.1mol)、DMAP0.66g(0.0054mol)、THF53.7g、BHT10mgを入れ、氷浴で冷却しながら、MAOMA15.4g(0.1mol)を滴下した。滴下後室温で、5時間反応させた。反応後の液を分析した結果を表1に示す。
[Comparative Example 1]
A five-neck flask equipped with a reflux condenser was charged with 21.4 g (0.1 mol) of DHBP, 0.66 g (0.0054 mol) of DMAP, 53.7 g of THF, and 10 mg of BHT. While cooling in an ice bath, 15.4 g (0.1 mol) of MAOMA was added dropwise. After the dropwise addition, the mixture was allowed to react at room temperature for 5 hours. The analysis results of the reaction mixture are shown in Table 1.
[比較例2]
重質酸化マグネシウムをDMAP1.22g(0.01mol)に変更した他は、実施例1と同様の操作を行った。反応後の液を分析した結果を表1に示す。
[Comparative Example 2]
The same procedure as in Example 1 was carried out except that the heavy magnesium oxide was changed to 1.22 g (0.01 mol) of DMAP. The liquid after the reaction was analyzed and the results are shown in Table 1.
[比較例3]
MAOMAの量を17.0g(0.11mol)に変更した他は、比較例1と同様の操作を行った。反応後の液を分析した結果を表1に示す。
[Comparative Example 3]
The same operation as in Comparative Example 1 was carried out except that the amount of MAOMA was changed to 17.0 g (0.11 mol). The results of analysis of the liquid after the reaction are shown in Table 1.
表1に示すように、実施例では、何れもDHBP転化率とHMBP収率が高く、副生物が少なかった。
なお、DHBPと等モルのMAOMAを反応させた実施例10ではDHBP転化率が100mol%に満たなかった。これに対して、DHBPに対して、やや過剰量のMAOMAを反応させた他の実施例は、DHBP転化率が100mol%であった。このことから、DHBP転化率を高めるためには、DHBPに対して、やや過剰量のMAOMAを反応させた方が有利であることが確認された。
As shown in Table 1, in all of the Examples, the DHBP conversion rate and HMBP yield were high, and the amount of by-products was small.
In Example 10, in which DHBP and an equimolar amount of MAOMA were reacted, the DHBP conversion rate was less than 100 mol%. In contrast, in other examples in which a slightly excess amount of MAOMA was reacted with DHBP, the DHBP conversion rate was 100 mol%. From this, it was confirmed that in order to increase the DHBP conversion rate, it is advantageous to react a slightly excess amount of MAOMA with DHBP.
一方、DMAPを用いた比較例ではDHBP転化率とHMBP収率が劣り、副生物が多かった。中でも、冷却しながらMAOMAを滴下する操作を採用しなかった比較例2の結果が特に劣っていた。
なお、DHBPと等モルのMAOMAを反応させた比較例1に対してDHBPに対して、やや過剰量のMAOMAを反応させた比較例3では、DHBP転化率こそ高くなったものの、HMBP収率は却って低下した。
On the other hand, in the comparative examples using DMAP, the DHBP conversion rate and HMBP yield were poor, and a large amount of by-products were produced. In particular, the results of Comparative Example 2, which did not employ the operation of adding MAOMA dropwise while cooling, were poor.
In Comparative Example 3, in which a slightly excess amount of MAOMA was reacted with DHBP compared to Comparative Example 1 in which DHBP was reacted with an equimolar amount of MAOMA, the DHBP conversion rate was higher, but the HMBP yield was actually lower.
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