JP2010138094A - β−アルコキシプロピオンアミド類の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明はβ−アルコキシプロピオンアミド類の製造方法に関する。
一般に、アミド系有機溶剤は、優れた溶解力と、水に容易に溶解する性質を有することから、水によるリンスが可能であり、溶剤又は洗浄剤として望ましい性能を有している。例えば、レジスト剥離剤やポリイミド、ポリアミドのような難溶性樹脂の特殊溶剤として使用できる。
また、最近ではハロゲン系溶剤がオゾン層を破壊する等環境汚染をもたらす恐れがあり毒性が大きいことや、NMP等は生殖毒性を有することからこれらの代替溶剤として使用可能である。
しかし、このアミド系化合物の従来の製造方法は高価な原料を出発原料としているため製造コストが高いことや、収率が低い等の課題があり、効率よい製造方法が望まれている。
特許文献1(特開昭49−66623)には重合性モノマーとして用いるα、β−オレフィン系不飽和モノカルボン酸のN,N−ジアルキルプロピオンアミド類の製造法において、中間体としてβ−アルコキシ−N,N−ジアルキルプロピオンアミド類を合成する方法が記載されている。
このβ−アルコキシ−N,N−ジアルキルプロピオンアミド類を合成する方法は、β−アルコキシプロピオン酸アルキルエステル類とジアルキルアミン類とを2個の隣接するヒドロキシルを有するポリオールの存在下で反応させてアミド化させる方法である。
この方法では、反応に長時間(20〜40時間)を要するばかりでなく、反応工程の途中に、中和−分離操作が必要でプロセスが複雑となり、工業的に製造するには難があった。
このβ−アルコキシ−N,N−ジアルキルプロピオンアミド類を合成する方法は、β−アルコキシプロピオン酸アルキルエステル類とジアルキルアミン類とを2個の隣接するヒドロキシルを有するポリオールの存在下で反応させてアミド化させる方法である。
この方法では、反応に長時間(20〜40時間)を要するばかりでなく、反応工程の途中に、中和−分離操作が必要でプロセスが複雑となり、工業的に製造するには難があった。
特許文献2にはジアルキルアクリルアミド類と炭素数1〜4の脂肪族一価アルコールを反応させる方法が記載されている。この方法はマイルドな条件で合成が可能である。しかし、ジアルキルアクリルアミドは例えば特開平10−279545のように3〜4工程を経て製造されており、ジアルキルアクリルアミド自体高価なものであり、この方法でβ−アルコキシ−N,N−ジアルキルプロピオンアミドを製造するとコスト高となってしまう。
また、特許文献3のように、アルコキシプロピオニルクロライドにジメチルアミンを反応させる方法がある。例えば、ジエチルエーテル溶媒存在下3−エトキシ−プロピオニルクロライドにジメチルアミンを反応させると、3−エトキシ−N,N−ジメチルプロピオンアミドが合成できる。
しかしこの方法も原料が高価であり、効率よい製造法とは言い難く工業的製造には難があった。
また、特許文献3のように、アルコキシプロピオニルクロライドにジメチルアミンを反応させる方法がある。例えば、ジエチルエーテル溶媒存在下3−エトキシ−プロピオニルクロライドにジメチルアミンを反応させると、3−エトキシ−N,N−ジメチルプロピオンアミドが合成できる。
しかしこの方法も原料が高価であり、効率よい製造法とは言い難く工業的製造には難があった。
さらに、特許文献4では、アクリル酸エステル類から一旦β−アルコキシプロピオン酸アルキルエステル類を製造し、次いでジアルキルアミンを添加し、β−アルコキシN,N−ジアルキルプロピオンアミド類を製造する方法が記されている。この方法では、β−アルコキシプロピオン酸アルキルエステル類からβ−アルコキシN,N−ジアルキルプロピオンアミド類を製造する際に、塩基性触媒とポリオールを併用する。特許文献4の方法は、特許文献1に比べて反応時間は短くなるものの、収率が不十分であった。
また、これら従来法では全て一括でアミド化反応を行っており、例えばβ−メトキシ−プロピオン酸メチルからアミド化によりβ−メトキシプロピオンアミドを合成する際に、未反応のジメチルアミンと副生するメタノールが共存し、これらは共沸するので、完全に分離できなく工業的に不利である。
特開昭49−66623号公報
特願2003−300329号
特開昭59−020258号公報
特願2007−039383号
本発明の目的は、効率の良いβ−アルコキシプロピオンアミド類の製造方法を提供することである。
上記に鑑み、本発明者等は効率よい製造法を鋭意検討した結果、β−アルコキシプロピオン酸エステル類を原料に用い、ポリオールと塩基性触媒を反応させることにより、β−アルコキシプロピオン酸エステル類のポリオールエステル交換体を高い選択率で製造し、ついでこれにアミン類を反応させる分割反応により、効率よく連続的にβ−アルコキシプロピオン酸エステル類をアミド化できることを見い出し、本発明に至った。
本発明によれば、以下のβ−アルコキシプロピオンアミド類の製造方法が提供される。
1.塩基性触媒の存在下、下記式(I)のβ−アルコキシプロピオン酸エステルと、OH基を2個以上有するポリオールとをエステル交換反応させ、β−アルコキシプロピオン酸エステルのポリオールエステル交換体を合成し、
次いで、前記ポリオールエステル交換体と、下記式(II)のアミン類とをアミド化反応させて、下記式(III)のβ−アルコキシプロピオンアミドを合成する、
β−アルコキシプロピオンアミド類の製造方法。
(式中、R1,R2は、同じでも異なってもよく、炭素数1〜8のアルキル基であり、R3,R4は、同じでも異なってもよく、水素、炭素数1〜6のアルキル基、炭素数1〜6のアルコキシ基、炭素数1〜8のアルコキシアルキル基、又はグリシジル基である。)
2.前記ポリオールが、エチレングリコール、グリセリン、ジエチレングリコール、又はプロピレングリコール類である1記載のβ−アルコキシプロピオンアミド類の製造方法。
3.前記エステル交換反応において、β−アルコキシプロピオン酸エステル1モルに対し、ポリオールが0.5〜4モル、塩基性触媒が0.001〜0.1モルである1又は2記載のβ−アルコキシプロピオンアミド類の製造方法。
4.前記アミド化反応において、ポリオールエステル交換体1モルに対し、式(II)のアミン類が0.5〜4モルである1〜3のいずれか記載のβ−アルコキシプロピオンアミド類の製造方法。
5.前記エステル交換の反応温度が40〜150℃であり、前記アミド化の反応温度が30〜120℃である1〜4のいずれか記載のβ−アルコキシプロピオンアミド類の製造方法。
6.前記エステル交換反応の後、前記ポリオールエステル交換体を中和分離することなく連続的してアミド化反応する1〜5のいずれか記載のβ−アルコキシプロピオンアミド類の製造方法。
1.塩基性触媒の存在下、下記式(I)のβ−アルコキシプロピオン酸エステルと、OH基を2個以上有するポリオールとをエステル交換反応させ、β−アルコキシプロピオン酸エステルのポリオールエステル交換体を合成し、
次いで、前記ポリオールエステル交換体と、下記式(II)のアミン類とをアミド化反応させて、下記式(III)のβ−アルコキシプロピオンアミドを合成する、
β−アルコキシプロピオンアミド類の製造方法。
2.前記ポリオールが、エチレングリコール、グリセリン、ジエチレングリコール、又はプロピレングリコール類である1記載のβ−アルコキシプロピオンアミド類の製造方法。
3.前記エステル交換反応において、β−アルコキシプロピオン酸エステル1モルに対し、ポリオールが0.5〜4モル、塩基性触媒が0.001〜0.1モルである1又は2記載のβ−アルコキシプロピオンアミド類の製造方法。
4.前記アミド化反応において、ポリオールエステル交換体1モルに対し、式(II)のアミン類が0.5〜4モルである1〜3のいずれか記載のβ−アルコキシプロピオンアミド類の製造方法。
5.前記エステル交換の反応温度が40〜150℃であり、前記アミド化の反応温度が30〜120℃である1〜4のいずれか記載のβ−アルコキシプロピオンアミド類の製造方法。
6.前記エステル交換反応の後、前記ポリオールエステル交換体を中和分離することなく連続的してアミド化反応する1〜5のいずれか記載のβ−アルコキシプロピオンアミド類の製造方法。
本発明によれば、効率の良いβ−アルコキシプロピオンアミド類の製造方法が提供できる。
本発明の方法では、塩基性触媒の存在下、下記式(I)のβ−アルコキシプロピオン酸エステルと、OH基を2個以上有するポリオールを混合して、エステル交換反応させ、β−アルコキシプロピオン酸エステルのポリオールエステル交換体を合成する。次いで、このポリオールエステル交換体に、下記式(II)のアミン類を添加してアミド化反応させて、下記式(III)のβ−アルコキシプロピオンアミドを合成する。
(式中、R1,R2は、同じでも異なってもよく、炭素数1〜8のアルキル基であり、R3,R4は、同じでも異なってもよく、水素、炭素数1〜6のアルキル基、炭素数1〜6のアルコキシ基、炭素数1〜8のアルコキシアルキル基、又はグリシジル基である。)
式(I)において、R1,R2は、それぞれ、好ましくは炭素数1〜6のアルキル基であり、より好ましくは炭素数1〜4のアルキル基である。
式(II),(III)において、R3,R4は、水素、炭素数1〜6のアルキル基、炭素数1〜6のアルコキシ基、炭素数1〜8のアルコキシアルキル基、又はグリシジル基である。
炭素数1〜6のアルキル基は、好ましくは、メチル基、エチル基であり、より好ましくはメチル基である。
炭素数1〜6のアルコキシ基は、好ましくはメトキシ基、エトキシ基である。
炭素数1〜8のアルコキシアルキル基は、好ましくはメトキシメチル基である。
炭素数1〜6のアルキル基は、好ましくは、メチル基、エチル基であり、より好ましくはメチル基である。
炭素数1〜6のアルコキシ基は、好ましくはメトキシ基、エトキシ基である。
炭素数1〜8のアルコキシアルキル基は、好ましくはメトキシメチル基である。
例えば、β−アルコキシプロピオン酸エステルとして、β−メトキシプロピオン酸メチル(MPM)、ポリオールとしてエチレングリコール(EG)、アミン類としてジメチルアミン(DMA)、塩基性触媒としてNaOCH3を用いたときの反応式を以下に示す。
上記の反応式に示すように、OH基2個有するエチレングリコールとβ−メトキシプロピオン酸メチルが反応すると、式(1)に示すようにエチレングリコールへの1個のエステル交換体と、式(2)に示すようにエチレングリコールへの2個のエステル交換体が得られる((1):(2)=70〜90:30〜10)。
エステル交換体(1)及び(2)から目的とするβ−アルコキシプロピオンアミド類が得られる。エステル交換反応とアミド化反応を連続で行う場合は、アミド化反応に使用する触媒はエステル交換反応で使用する触媒で代用できる。
β−アルコキシプロピオン酸エステル類(I)は、公知の方法例えばアクリル酸エステルとアルコールのマイケル付加反応により容易に得ることができる。
ポリオールは、例えばグリセリン、エチレングリコール、ジエチレングリコール、又はプロピレングリコール類等の2個以上のOH基をもつポリオールが使用可能である。
塩基性触媒は特に制限はなく、無機塩基、有機塩基の何れも用いることができる。無機塩基としては、例えばナトリウム、カリウム、リチウム等のアルカリ金属の水酸化物等が挙げられ、有機塩基としては例えば上記アルカリ金属のアルコキシド、第三級アミン、ピリジン、4−メチルアミノピリジン、1,8−ジアザシクロ(5,4,0)ウンデセン−7等が挙げられる。これらの中でアルカリ金属のアルコキシドが好ましく、特にカリウムブトキシド類やナトリウムメトキシド類が好適である。
本発明では、ポリオールと塩基性触媒を併用することが必須であり、どちらか一方のみ使用すると不都合を生じる。例えばポリオールのみを使用すると反応速度が低下し、長時間の反応が必要となる。また、塩基性触媒のみを使用すると、反応速度は向上するが、選択性が低下し目的物の収率が低下する。
ポリオールと塩基性触媒はそれぞれ一種を使用してもよく、2種以上を組み合わせてもよい。
ポリオールと塩基性触媒はそれぞれ一種を使用してもよく、2種以上を組み合わせてもよい。
ポリオールの使用量はβ−アルコキシプロピオン酸エステル類1モルに対し、好ましくは0.5〜4モル、より好ましくは0.8〜2モルである。塩基性触媒の使用量はβ−アルコキシプロピオン酸エステル類1モルに対し、好ましくは0.001〜0.1モル、より好ましくは0.004〜0.02モルである。ポリオールの使用量が少ないと選択性が低下し、多すぎると選択性向上に大きな向上が望めないばかりか分離に多大な費用がかかり工業的に望ましくない。また、塩基性触媒が少ないと反応速度が低過ぎ、長時間の反応時間が必要となり、多すぎると目的物の選択性が低下するので好ましくない。
このポリオールと塩基性触媒は続くアミド化反応にもそのまま使用でき、続くアミド化反応を連続で実施することができる。アミド化反応で反応速度が低下する不都合が生じた場合は、その都度塩基性触媒を追加することができる。
アミド化反応に使用するアミン類として、ジメチルアミン、ジエチルアミン等のジアルキルアミン等が使用でき、これらはそのまま使用してもよいし、適当な溶媒で希釈して使用してもよい。
アミン類の使用量は、β−アルコキシプロピオン酸エステル類1モルに対し、好ましくは0.5〜4モル、より好ましくは0.8〜2モル使用される。使用量が少ないと未反応物のβ−アルコキシプロピオン酸エステルやポリオールエステル交換体が残存し、多すぎるとアミン類の回収に多大な費用がかかる。
ポリオールエステル交換反応の反応温度は好ましくは40〜150℃、より好ましくは60〜120℃、さらに好ましくは80〜110℃である。温度が低過ぎると反応速度が低下し、高転化率をえるには長時間を要する。また逆に温度が高すぎると重質等の副生物が多くなり、収率が低下する。
アミド化反応の反応温度は好ましくは30〜120℃、より好ましくは40〜100℃、さらに好ましくは40〜80℃である。温度が低過ぎると反応速度が低下するばかりでなく、未反応のポリオールエステル交換体が残存し、分離に多大な労力を要する。逆に温度が高過ぎると分解物が増加し不利となる。
例えば、β−メトキシ−N,N−ジメチルプロピオンアミドを生成するとき、分解によりジメチルアクリルアミド(DMAA)等が副生するが、収率が低下するばかりでなくDMAAの高い重合能のために、配管等に閉塞等不都合を生じる。
本発明のように、β−アルコキシプロピオン酸エステルからβ−アルコキシプロピオンアミド類を製造する際に、まずポリオールと塩基性触媒の共存下でポリオールエステル交換反応を行わせ、次いでアミン類によりアミド化反応を行う所謂分割反応を行うことにより、収率が高くなるとともに、未反応物(原料、ポリオールエステル交換体)が少なくなり、副生成物が少なく高選択性となる。
また、例えば、β−メトキシプロピオン酸メチルとジメチルアミンを用いるとき、分割反応により、エステル交換反応後この反応で副生するメタノールをそのまま回収すると、後段のアミド化反応での未反応ジメチルアミンはメタノールが共存しないので、容易に回収可能である等の利点がある。
しかも温和な条件で反応ができ、生成物の中和・分離等の操作なしで連続で運転ができ、工業的な意義は大きい。
しかも温和な条件で反応ができ、生成物の中和・分離等の操作なしで連続で運転ができ、工業的な意義は大きい。
実施例1
以下のように、ポリオールエステル交換反応とアミド化反応を分割して行った(分割反応)。
圧力計及び攪拌回転子付きの100mlSUSオートクレーブにβ−メトキシプロピオン酸メチル(MPM)23.63g(0.2モル)とエチレングリコール18.62g(0.3モル)、及び塩基性触媒としてナトリウムメトキシド(NaOMe)0.065g(0.0012モル)を添加し、80℃の加熱下のオイルバスに浸漬し攪拌を開始した。攪拌を4時間行った後、オートクレーブをオイルバスから取り出し氷水浴で室温付近まで急冷し、生成液の一部を抜き出しガスクロマトグラフィ(GC)分析を行った。
以下のように、ポリオールエステル交換反応とアミド化反応を分割して行った(分割反応)。
圧力計及び攪拌回転子付きの100mlSUSオートクレーブにβ−メトキシプロピオン酸メチル(MPM)23.63g(0.2モル)とエチレングリコール18.62g(0.3モル)、及び塩基性触媒としてナトリウムメトキシド(NaOMe)0.065g(0.0012モル)を添加し、80℃の加熱下のオイルバスに浸漬し攪拌を開始した。攪拌を4時間行った後、オートクレーブをオイルバスから取り出し氷水浴で室温付近まで急冷し、生成液の一部を抜き出しガスクロマトグラフィ(GC)分析を行った。
その後、冷却したオートクレーブに液化ジメチルアミン(DMA)を10.82g(0.24モル)張り込み、60℃の加熱下のオイルバスに再度オートクレーブを浸漬し攪拌を開始し、攪拌を6時間行った。その後オートクレーブをオイルバスから取り出し、氷水浴で室温まで冷却後、反応液を抜き出しGC分析を行った。
反応液中には目的物のβ−メトキシ−N,N−ジメチルプロピオンアミド(MPA)の他、未反応のβ−メトキシプロピオン酸メチル、未反応のエステル交換物、下記構造のAPA、DMAA、MPAc、その他(軽質、重質)が副生した。
反応結果を以下に示す。尚、アミド化反応の結果はエステル交換反応−アミド化反応後の反応成績である。
ポリオールエステル交換反応
・MPM転化率:69.3%
・ポリオールエステル交換体選択率:93.8%
・その他選択率:6.2%
アミド化反応
・MPM転化率:97.1%
・選択率:MPA(97.1%)、ポリオールエステル交換体(0.0%)、APA(0.8%)、DMAA+MPAc(0.8%)、その他(1.3%)
ポリオールエステル交換反応
・MPM転化率:69.3%
・ポリオールエステル交換体選択率:93.8%
・その他選択率:6.2%
アミド化反応
・MPM転化率:97.1%
・選択率:MPA(97.1%)、ポリオールエステル交換体(0.0%)、APA(0.8%)、DMAA+MPAc(0.8%)、その他(1.3%)
実施例2
ポリオールにエチレングリコールの代わりにグリセリンを使用し、グリセリンの添加量を22.1g(0.24モル)にし、エステル交換反応を60℃、4時間とした以外は実施例1に従い実施した。反応結果を以下に示す。
ポリオールにエチレングリコールの代わりにグリセリンを使用し、グリセリンの添加量を22.1g(0.24モル)にし、エステル交換反応を60℃、4時間とした以外は実施例1に従い実施した。反応結果を以下に示す。
ポリオールエステル交換反応
・MPM転化率:56.8%
・ポリオールエステル交換体選択率:71.5%
・その他選択率:28.5%
アミド化反応
・MPM転化率:93.7%
・選択率:MPA(95.2%)、ポリオールエステル交換体(0.0%)、APA(1.3%)、DMAA+MPAc(1.8%)、その他(1.7%)
・MPM転化率:56.8%
・ポリオールエステル交換体選択率:71.5%
・その他選択率:28.5%
アミド化反応
・MPM転化率:93.7%
・選択率:MPA(95.2%)、ポリオールエステル交換体(0.0%)、APA(1.3%)、DMAA+MPAc(1.8%)、その他(1.7%)
実施例3
ポリオールにエチレングリコールの代わりにジエチレングリコールを使用し、ジエチレングリコールの添加量を25.47g(0.24モル)とし、アミド化反応のジメチルアミンの添加量を16.23g(0.36モル)とした以外は実施例1に従い実施した。反応結果を以下に示す。
ポリオールにエチレングリコールの代わりにジエチレングリコールを使用し、ジエチレングリコールの添加量を25.47g(0.24モル)とし、アミド化反応のジメチルアミンの添加量を16.23g(0.36モル)とした以外は実施例1に従い実施した。反応結果を以下に示す。
ポリオールエステル交換反応
・MPM転化率:52.4%
・ポリオールエステル交換体選択率:94.2%
・その他選択率:5.8%
アミド化反応
・MPM転化率:96.3%
・選択率:MPA(97.3%)、ポリオールエステル交換体(0.0%)、APA(0.6%)、DMAA+MPAc(1.1%)、その他(1.0%)
・MPM転化率:52.4%
・ポリオールエステル交換体選択率:94.2%
・その他選択率:5.8%
アミド化反応
・MPM転化率:96.3%
・選択率:MPA(97.3%)、ポリオールエステル交換体(0.0%)、APA(0.6%)、DMAA+MPAc(1.1%)、その他(1.0%)
実施例4
ポリオールにエチレングリコールの代わりに1,2−プロパンジオールを使用し、1,2−プロパンジオールの添加量を18.26g(0.24モル)とし、アミド化反応のジメチルアミンの添加量を12.62g(0.28モル)とした以外は実施例1に従い実施した。反応結果を以下に示す。
ポリオールにエチレングリコールの代わりに1,2−プロパンジオールを使用し、1,2−プロパンジオールの添加量を18.26g(0.24モル)とし、アミド化反応のジメチルアミンの添加量を12.62g(0.28モル)とした以外は実施例1に従い実施した。反応結果を以下に示す。
ポリオールエステル交換反応
・MPM転化率:58.6%
・ポリオールエステル交換体選択率:78.9%
・その他選択率:21.1%
アミド化反応
・MPM転化率:95.2%
・選択率:MPA(97.2%)、ポリオールエステル交換体(0.0%)、APA(0.6%)、DMAA+MPAc(1.1%)、その他(1.1%)
・MPM転化率:58.6%
・ポリオールエステル交換体選択率:78.9%
・その他選択率:21.1%
アミド化反応
・MPM転化率:95.2%
・選択率:MPA(97.2%)、ポリオールエステル交換体(0.0%)、APA(0.6%)、DMAA+MPAc(1.1%)、その他(1.1%)
実施例5
ポリオールにエチレングリコールの代わりに1,3−プロパンジオールを使用し、1,3−プロパンジオールの添加量を18.26g(0.24モル)とし、アミド化反応のジメチルアミンの添加量を12.62g(0.28モル)とした以外は実施例1に従い実施した。反応結果を以下に示す。
ポリオールにエチレングリコールの代わりに1,3−プロパンジオールを使用し、1,3−プロパンジオールの添加量を18.26g(0.24モル)とし、アミド化反応のジメチルアミンの添加量を12.62g(0.28モル)とした以外は実施例1に従い実施した。反応結果を以下に示す。
ポリオールエステル交換反応
・MPM転化率:71.7%
・ポリオールエステル交換体選択率:80.7%
・その他選択率:19.3%
アミド化反応
・MPM転化率:97.2%
・選択率:MPA(96.9%)、ポリオールエステル交換体(0.0%)、APA(0.7%)、DMAA+MPAc(1.2%)、その他(1.2)
・MPM転化率:71.7%
・ポリオールエステル交換体選択率:80.7%
・その他選択率:19.3%
アミド化反応
・MPM転化率:97.2%
・選択率:MPA(96.9%)、ポリオールエステル交換体(0.0%)、APA(0.7%)、DMAA+MPAc(1.2%)、その他(1.2)
比較例1
実施例1〜5では、ポリオール付加反応とアミド化反応を別々に行った(分割反応)が、オートクレーブにβ−メトキシプロピオン酸メチル、エチレングリコール及びジメチルアミンを同時に仕込み、ポリオール付加反応とアミド化反応を同時に行った(一括反応)。具体的には以下の様に実施した。
圧力計及び攪拌回転子付きの100mlSUSオートクレーブにβ−メトキシプロピオン酸メチル23.63g(0.2モル)とエチレングリコール24.83g(0.4モル)、及び塩基性触媒としてナトリウムメトキシド(NaOMe)0.065g(0.0012モル)を添加した。このオートクレーブに液化ジメチルアミンを10.82g(0.24モル)添加し、60℃の加熱下のオイルバスに浸漬し攪拌を開始した。攪拌を8時間行った後、オートクレーブをオイルバスから取り出し氷水浴で室温付近まで急冷し、生成液を抜き出しGC分析を行った。反応結果を以下に示す。
実施例1〜5では、ポリオール付加反応とアミド化反応を別々に行った(分割反応)が、オートクレーブにβ−メトキシプロピオン酸メチル、エチレングリコール及びジメチルアミンを同時に仕込み、ポリオール付加反応とアミド化反応を同時に行った(一括反応)。具体的には以下の様に実施した。
圧力計及び攪拌回転子付きの100mlSUSオートクレーブにβ−メトキシプロピオン酸メチル23.63g(0.2モル)とエチレングリコール24.83g(0.4モル)、及び塩基性触媒としてナトリウムメトキシド(NaOMe)0.065g(0.0012モル)を添加した。このオートクレーブに液化ジメチルアミンを10.82g(0.24モル)添加し、60℃の加熱下のオイルバスに浸漬し攪拌を開始した。攪拌を8時間行った後、オートクレーブをオイルバスから取り出し氷水浴で室温付近まで急冷し、生成液を抜き出しGC分析を行った。反応結果を以下に示す。
アミド化反応
・MPM転化率:96.1%
・選択率:MPA(95.1%)、ポリオールエステル交換体(0.8%)、APA(0.4%)、DMAA+MPAc(2.7%)、その他(1.0%)
・MPM転化率:96.1%
・選択率:MPA(95.1%)、ポリオールエステル交換体(0.8%)、APA(0.4%)、DMAA+MPAc(2.7%)、その他(1.0%)
比較例2
ポリオールにエチレングリコールの代わりにグリセリンを36.84g(0.4モル)添加した以外は比較例1に従い実施した。反応結果を以下に示す。
ポリオールにエチレングリコールの代わりにグリセリンを36.84g(0.4モル)添加した以外は比較例1に従い実施した。反応結果を以下に示す。
アミド化反応
・MPM転化率:91.1%
・選択率:MPA(89.8%)、ポリオールエステル交換体(6.2%)、APA(0.9%)、DMAA+MPAc(2.1%)、その他(1.0%)
・MPM転化率:91.1%
・選択率:MPA(89.8%)、ポリオールエステル交換体(6.2%)、APA(0.9%)、DMAA+MPAc(2.1%)、その他(1.0%)
比較例3
ポリオールにエチレングリコールの代わりにジエチレングリコールを25.47g(0.24モル)添加した以外は比較例1に従い実施した。反応結果を以下に示す。
ポリオールにエチレングリコールの代わりにジエチレングリコールを25.47g(0.24モル)添加した以外は比較例1に従い実施した。反応結果を以下に示す。
アミド化反応
・MPM転化率:95.8%
・選択率:MPA(92.8%)、ポリオールエステル交換体(1.2%)、APA(1.9%)、DMAA+MPAc(2.6%)、その他(1.5%)
・MPM転化率:95.8%
・選択率:MPA(92.8%)、ポリオールエステル交換体(1.2%)、APA(1.9%)、DMAA+MPAc(2.6%)、その他(1.5%)
比較例4
塩基性触媒であるNaOMeの添加なしで、反応条件を80℃、20時間にした以外は比較例1に従い実施した。反応結果を以下に示す。
塩基性触媒であるNaOMeの添加なしで、反応条件を80℃、20時間にした以外は比較例1に従い実施した。反応結果を以下に示す。
アミド化反応
・MPM転化率:83.4%
・選択率:MPA(95.4%)、ポリオールエステル交換体(0.9%)、APA(0.7%)、DMAA+MPAc(2.0%)、その他(1.0%)
・MPM転化率:83.4%
・選択率:MPA(95.4%)、ポリオールエステル交換体(0.9%)、APA(0.7%)、DMAA+MPAc(2.0%)、その他(1.0%)
比較例5
触媒に塩基性触媒NaOMeの代わりに硫酸(H2SO4)を0.20g(0.002モル)使用し、エステル交換反応を110℃、4時間行った以外は実施例2のエステル交換反応の方法に従い実施した。反応結果を以下に示す。
触媒に塩基性触媒NaOMeの代わりに硫酸(H2SO4)を0.20g(0.002モル)使用し、エステル交換反応を110℃、4時間行った以外は実施例2のエステル交換反応の方法に従い実施した。反応結果を以下に示す。
ポリオールエステル交換反応
・MPM転化率:69.6%
・ポリオールエステル交換体選択率:58.9%
・その他選択率:41.1%
・MPM転化率:69.6%
・ポリオールエステル交換体選択率:58.9%
・その他選択率:41.1%
(分割反応の効果)
分割反応(ポリオールエステル交換反応とアミド化反応を分割で反応)と一括反応(ポリオールエステル交換反応とアミド化反応を一括で反応)を比較する。
反応成績はポリオール種によって異なるので、実施例1と比較例1、実施例2と比較例2及び実施例3と比較例3のアミド化反応の反応成績を比較する。
表1,2から明らかなように、分割反応は一括反応に比べて、MPM転化率とMPA選択率が高く、収率が高いことが判る。特に分割反応では、ポリオールエステル交換体の残存がほとんどなかった。
分割反応(ポリオールエステル交換反応とアミド化反応を分割で反応)と一括反応(ポリオールエステル交換反応とアミド化反応を一括で反応)を比較する。
反応成績はポリオール種によって異なるので、実施例1と比較例1、実施例2と比較例2及び実施例3と比較例3のアミド化反応の反応成績を比較する。
表1,2から明らかなように、分割反応は一括反応に比べて、MPM転化率とMPA選択率が高く、収率が高いことが判る。特に分割反応では、ポリオールエステル交換体の残存がほとんどなかった。
(ポリオール種の効果)
実施例では5種のポリオールを使用したが、いずれも高い収率が得られ、ポリオールエステル交換体の残存はほとんどなかった。
実施例では5種のポリオールを使用したが、いずれも高い収率が得られ、ポリオールエステル交換体の残存はほとんどなかった。
(触媒添加の効果)
実施例では塩基性触媒としてNaOMeを使用したが、比較例4では触媒を使用しなかった。
比較例4はポリオールにエチレングリコールを使用しているので、同じエチレングリコールを使用し、触媒添加系の比較例1と比較すると、触媒添加なしではほぼ同等の選択率を得るのに長時間を要し、しかも20時間の長時間後も転化率は低かった。
実施例では塩基性触媒としてNaOMeを使用したが、比較例4では触媒を使用しなかった。
比較例4はポリオールにエチレングリコールを使用しているので、同じエチレングリコールを使用し、触媒添加系の比較例1と比較すると、触媒添加なしではほぼ同等の選択率を得るのに長時間を要し、しかも20時間の長時間後も転化率は低かった。
(触媒種の影響)
特許文献1(特開昭49−66623)では、ポリオールエステル中間体の製造に酸触媒(H2SO4)を使用している。このH2SO4を酸触媒として使用したのが比較例5である。同じ条件で触媒のみ変え塩基性触媒を使ったのが実施例2である。
実施例2と比較例5を比較すると、塩基性触媒を使用すると、酸触媒を使用した場合に比べて、転化率は若干低いものの、エステル交換体の選択率が高く、重質のような副生物量が少なく、反応効率が高くなる。
特許文献1(特開昭49−66623)では、ポリオールエステル中間体の製造に酸触媒(H2SO4)を使用している。このH2SO4を酸触媒として使用したのが比較例5である。同じ条件で触媒のみ変え塩基性触媒を使ったのが実施例2である。
実施例2と比較例5を比較すると、塩基性触媒を使用すると、酸触媒を使用した場合に比べて、転化率は若干低いものの、エステル交換体の選択率が高く、重質のような副生物量が少なく、反応効率が高くなる。
本発明の製造方法によれば、β−アルコキシプロピオンアミド類を効率よく製造できる。β−アルコキシプロピオンアミド類は溶剤として有用である。
Claims (6)
- 塩基性触媒の存在下、下記式(I)のβ−アルコキシプロピオン酸エステルと、OH基を2個以上有するポリオールとをエステル交換反応させ、β−アルコキシプロピオン酸エステルのポリオールエステル交換体を合成し、
次いで、前記ポリオールエステル交換体と、下記式(II)のアミン類とをアミド化反応させて、下記式(III)のβ−アルコキシプロピオンアミドを合成する、
β−アルコキシプロピオンアミド類の製造方法。
- 前記ポリオールが、エチレングリコール、グリセリン、ジエチレングリコール、又はプロピレングリコール類である請求項1記載のβ−アルコキシプロピオンアミド類の製造方法。
- 前記エステル交換反応において、β−アルコキシプロピオン酸エステル1モルに対し、ポリオールが0.5〜4モル、塩基性触媒が0.001〜0.1モルである請求項1又は2記載のβ−アルコキシプロピオンアミド類の製造方法。
- 前記アミド化反応において、ポリオールエステル交換体1モルに対し、式(II)のアミン類が0.5〜4モルである請求項1〜3のいずれか記載のβ−アルコキシプロピオンアミド類の製造方法。
- 前記エステル交換の反応温度が40〜150℃であり、前記アミド化の反応温度が30〜120℃である請求項1〜4のいずれか記載のβ−アルコキシプロピオンアミド類の製造方法。
- 前記エステル交換反応の後、前記ポリオールエステル交換体を中和分離することなく連続的してアミド化反応する請求項1〜5のいずれか記載のβ−アルコキシプロピオンアミド類の製造方法。
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