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JP7346544B2 - Ｎ－メチル（メタ）アクリルアミドの製造方法 - Google Patents

Ｎ－メチル（メタ）アクリルアミドの製造方法 Download PDF

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JP7346544B2 JP2021504272A JP2021504272A JP7346544B2 JP 7346544 B2 JP7346544 B2 JP 7346544B2 JP 2021504272 A JP2021504272 A JP 2021504272A JP 2021504272 A JP2021504272 A JP 2021504272A JP 7346544 B2 JP7346544 B2 JP 7346544B2
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Description

本発明は、Ｎ－メチル（メタ）アクリルアミドの製造方法に関する。
Ｎ－メチル（メタ）アクリルアミドは、酸ハロゲン化物とメチルアミンとを反応させて製造することができる。しかしこの場合、さらなる１当量の塩基が必要であり、それによって、形成されたハロゲン化水素が捕捉される。疑念がある場合には、この塩基はメチルアミン自体であり、２当量のメチルアミンを要することになるので、該製造法の経済的存立可能性にマイナスに影響する。
さらなる製造法が、独国特許出願公開第４０２７８４３号明細書に、Ｎ置換アクリルアミドおよびメタクリルアミドの連続的な製造法として一般論的に記載されている。この方法では、アクリル酸またはメタクリル酸のアルキルエステルと脂肪族または芳香族アミンとをモル比１：≧２で、連続モードで反応させることにより、対応するＮ置換アクリルアミドおよびメタクリルアミドを得る。酸塩化物を用いる製造法と同様に、この方法は２当量のアミンを要し、したがって原子効率は限られている。この反応は触媒を必要としないものの、＞１５０℃、かつ圧力約１６０ｂａｒという厳しい条件下で進行する。化学量論量の無水メタクリル酸よりも多くのアミンを用いてＮ－メチルメタクリルアミドを製造した場合、真空下で不安定な塩が形成される。これが後続の後処理中に分解するので真空を維持できず、温度は制御不能なほど上昇し、最終的に生成物が重合する。
同様に、独国特許出願公開第１０２０１１０８９３６３号明細書も、同様に対応する酸無水物およびアルキルアミンから進行する、Ｎ－アルキル（アルキル）アクリルアミドの製造法を開示している。同明細書で特許請求しているのは、アミンの水溶液添加、および生成物回収前の溶液の中和である。Ｎ－メチル（メタ）アクリルアミドの製造では、水溶液中の製造は非常に不利である。Ｎ－メチル（メタ）アクリルアミドは液体であって、どのような比率でも水に溶解するので、抽出が極めて困難であり得、沸点が類似しているために蒸留分離で大量の損失が生じる。しかしアミン水溶液の使用は、中間生成物として形成される酸のアンモニウム塩を水の存在下で解離平衡させるという点で、重大な利点を有する。その結果、系中に常時微量のアミンが存在し、それが無水物と反応し得るので、全体的な収率は＞９５％に達する。
国際公開第２０１０／０２１９５６号は、同様に対応する酸無水物およびアルキルアミンから進行する、Ｎ－アルキル（アルキル）アクリルアミドの製造法を開示している。同明細書で特許請求しているのは、無水物を、最初から水溶液に装入された形態のアミンに添加することである。この方法変化形態は相当な発熱性を伴い、それゆえ変色が生じることがある。さらに、独国特許出願公開第１０２０１１０８９３６３号明細書と同様の欠点が存在する。
対処された課題は、Ｎ－メチル（メタ）アクリルアミドを製造するための特に経済的に信頼性の高い方法を提供することであった。
この課題は、無水（メタ）アクリル酸とメチルアミンとを水の非存在下で反応させることによるＮ－メチル（メタ）アクリルアミドの製造方法により解決された。
より具体的には、この課題は、
ａ）無水（メタ）アクリル酸をメチルアミンと反応させること、
ｂ）メチルアミンの含水率が、＜１０重量％であること、
ｃ）無水物：アミンの化学量論比が、１：２未満であること、
を特徴とするＮ－メチル（メタ）アクリルアミドの製造方法により解決された。
驚くべきことに、本発明の方法は、実質的に定量的な収量を実現すること、および純物質を得る後処理での損失が特に少ないことが判明した。そのうえ、（メタ）アクリル酸副生成物を無水物製造の開始物質として再利用できるので、反応の原子効率は完全であり、したがって特に高効率であるのみならず、非常に持続可能性が高い。
本発明の方法は、反応が実質的に無水である場合に、特に有利に実施できることが判明している。
さらに、この反応は、触媒を添加しなくても実施できることが判明しており、このことは、方法の経済的存立可能性のさらなる改善につながる。
本明細書では、「（メタ）アクリル酸」という表記は、メタクリル酸エステル、たとえばメタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル他、およびアクリル酸エステル、たとえばアクリル酸メチル、アクリル酸エチル他の双方、ならびに両者の混合物を意味する。
触媒
反応は、触媒の非存在下で実施することができる。反応は、触媒を添加しなくても十分に速い。
無水（メタ）アクリル酸
使用される無水（メタ）アクリル酸は、無水メタクリル酸または無水アクリル酸である。
安定剤
無水（メタ）アクリル酸は、好ましくは、安定した形態で使用される。好適な安定剤は、フェノチアジン、２，４－ジメチル－６－ｔｅｒｔ－ブチルフェノール、Ｎ，Ｎ’－ジフェニル－ｐ－フェニレンジアミン、４－ヒドロキシ－２，２，６，６－テトラメチルピペリジノオキシル、４－メチル－２，６－ジ－ｔｅｒｔ－ブチルフェノール、２－ｔｅｒｔ－ブチル－６－（３－ｔｅｒｔ－ブチル－２－ヒドロキシ－５－メチルベンジル）－４－メチルフェニルアクリラート、ベンゼン－１，４－ジアミン、Ｎ，Ｎ’－混合フェニルおよびトリル誘導体（ＤＴＰＤ）、２，６－ジ－ｔｅｒｔ－ブチル－アルファ－（ジメチルアミノ）－ｐ－クレゾール、ｔｅｒｔ－ブチルカテコール、ビス－２，２，６，６－テトラメチル－４－ピペリジルセバカート、２，２，６，６－テトラメチルピペリジンＮ－オキシル、およびそれらの混合物である。
ある量の安定剤が、無水（メタ）アクリル酸と一緒に溶液として反応器に反応開始時に導入されるか、または最初に装入されるか、または無水（メタ）アクリル酸の後に添加される。
メチルアミン
メチルアミンは、液体形態で、気体形態で（たとえば独国ハーナウのGHC Gerling, Holz + Coのモノメチルアミン）、または無水溶媒、たとえばＴＨＦ、ＭＴＢＥ、アセトニトリル、クロロホルム、ジクロロメタン、もしくはジエチルエーテル中で、使用され得る。メチルアミン水溶液は、この方法には適さない。
好ましくは、メチルアミンの含水率は、＜１０重量％、好ましくは＜５重量％、より好ましくは＜１重量％、もっとも好ましくは＜０．１重量％である。
好ましくは、全反応物の添加終了後の反応混合物の含水率は、＜１０重量％、好ましくは＜５重量％、より好ましくは＜１重量％、もっとも好ましくは＜０．１重量％である。
溶媒
反応は、無溶媒でも溶媒存在下でも生じさせることができる。好適な溶媒は、ＴＨＦ、ＭＴＢＥ、ジエチルエーテル、ジオキサン、アセトニトリル、ニトロメタン、クロロホルム、ジクロロメタン、ベンゼン、またはトルエン、およびそれらの混合物の群より選択される。
反応条件
反応は、－２０℃～１００℃、好ましくは０℃～８０℃、より好ましくは２０℃～５０℃の温度で引き起こされる。
望ましくない副生成物の形成を避けるために、特に低い温度を用いて、（メタ）アクリル酸エステルの二重結合へのアミンのマイケル付加を防止する。
無水（メタ）アクリル酸を、絶対圧力０．５ｂａｒ～１０ｂａｒ、好ましくは１ｂａｒ～５ｂａｒで、メチルアミンと反応させる。
反応時間は、０．１～１０時間、好ましくは０．５～５時間の範囲である。
化学量論
無水（メタ）アクリル酸：アミンの化学量論比は、１：２未満、好ましくは１：１．５未満、より好ましくは１：１．１未満、もっとも好ましくはちょうど１：１である。
周囲圧力が用いられるさらなる方法のバージョンでは、メチルアミンを反応溶液中に泡立たせることも可能である。この場合、すべてのメチルアミンが反応するわけではない。反応の成功に重要なのは、無水（メタ）アクリル酸に対する、反応するアミンの過剰が、０．５～１．５であることである。
中和および後処理:
得られた粗生成物を、反応終了直後に、中和の必要なく、分別蒸留によって後処理することができる。
好ましい方法の変化形態
無水（メタ）アクリル酸を最初にオートクレーブに装入し、オートクレーブをねじ式に閉める。鋼製メチルアミンガスボトルをオートクレーブにコイルＶＡフィードパイプで接続し、メチルアミンの導入後の重量の減少を観察する。
メチルアミンの導入を、約４ｇ／３分の供給速度で、室温で開始する。反応は強発熱性である。温度は４０℃（３５℃±５℃）を超えてはならない。混合物をアセトン－ドライアイス混合物で冷却する。メチルアミンの流量調節速度を６ｇ／３分に高める。化学量論量のメチルアミンを導入したら、ボトルを閉め、コンジットに残ったガスを１０分間放置して反応させてから、冷却をやめ、オートクレーブを排気する。
代替方法は、溶媒存在下での反応である。無水（メタ）アクリル酸および好適な溶媒、たとえばＭＴＢＥを最初に装入し、冷却する。メチルアミンガスを約２℃～１０℃で導入する。反応は弱発熱性である。
この温度では反応が徐々にしか進行しないので、ガスをより高速で導入してもよい。底部温度を５０℃まで上昇させることができる。無水（メタ）アクリル酸が検出されなくなったら、導入を終了する。溶媒を、たとえばロータリー・エバポレーターで排出させる。残渣を蒸留する。
本発明により製造されたＮ－メチル（メタ）アクリルアミドは、ポリマーの水溶性を高めるための（メタ）アクリル酸エステルポリマーのコポリマーとして使用できる。
以下に挙げる例は、本発明をよりわかりやすくするために提供されるが、本発明をそれらに開示される特徴に限定するものではない。
本例で使用されている無水メタクリル酸はすべて、２０００ｐｐｍの２，４－ジメチル－６－ｔｅｒｔ－ブチルフェノールで安定化させたものである。
実施例１：Ｎ－メチルメタクリルアミドの製造
反応式：
Figure 0007346544000001
装置：ガラスインサートを備えた２ｌオートクレーブ、Ｎｉ－Ｃｒ－Ｎｉ熱電対、ガスフィード：金属、鋼製メチルアミンガスボトル、圧力計、アセトン／ドライアイス浴
混合物：
６．０ｍｏｌ 無水メタクリル酸＝９４０．２ｇ
６．０ｍｏｌ メチルアミン、ガス＝１８６．４ｇ
理論収量：（＝開始重量）１１２６．６ｇ
手順：オートクレーブのガラスインサートに無水メタクリル酸を最初に装入し、オートクレーブをねじ式に閉める。鋼製メチルアミンガスボトルを秤に乗せ、コイルＶＡフィードパイプでオートクレーブに接続し、したがってメチルアミンの導入後の重量の減少を観察することができる。
メチルアミンの導入を、約４ｇ／３分の流量調節速度で、室温で開始する。反応は強発熱性である。温度は４０℃（３５℃±５℃）を超えてはならない。混合物をアセトン－ドライアイス混合物で冷却する。メチルアミンの流量調節速度を６ｇ／３分に高めるが、これ以上は可能でない。なぜならば、ガラスインサートゆえに熱伝導性が低く、冷却されるためである。化学量論量のメチルアミン（１８６．４ｇ、６ｍｏｌ）を導入したら、ボトルを閉め、コンジットに残ったガスを１０分間放置して反応させてから、冷却をやめ、オートクレーブを排気する。
収量：１１２５ｇ
生成物のＧＣ、方法：（ＧＣ：ＤＢ５、３０ｍ、Φ ０．２５ｍｍ、膜厚０．２５μｍ、５０℃、３分等温、１４℃／分→２８０℃、８分等温；ｄｅｔ：２８０℃、ｉｎｊ．：２５０℃）
Figure 0007346544000002
実施例２：蒸留によるＮ－メチルメタクリルアミドの後処理
装置：沸騰キャピラリーを備えた２ｌ三ツ口丸底フラスコ、Ｐｔ１００温度センサー、８×８ラシヒリングを備えた３０ｃｍミラー塔、自動式塔頭部（分液器）、還流冷却器、コイル冷却器、パーキントライアングル器具、受け器、油浴、真空ポンプ、圧力計
混合物：
１１２２ｇ 実施例１のＮ－メチルメタクリルアミド
２２．４ｍｇ ４－ヒドロキシ－２，２，６，６－テトラメチルピペリジノオキシル（ｒａｄ．）（２０ｐｐｍ）
２２４．４ｍｇ ヒドロキノンモノメチルエーテル（２００ｐｐｍ）
１１２２ｍｇ オクタデシル３－（３，５－ジ－ｔｅｒｔ－ブチル－４－ヒドロキシフェニル）プロピオナート（１０００ｐｐｍ）
手順：
Figure 0007346544000003
収量およびＧＣ分析：
Figure 0007346544000004
実施例３：溶媒中のＮ－メチルメタクリルアミドの製造
装置：精密ガラススターラー（Ｔｅｆｌｏｎスリーブ）を備えた１ｌ四ツ口丸底フラスコ、Ｐｔ１００温度センサー、ガス入口（Ｔｅｆｌｏｎ）、セーフティボトルとしての洗浄瓶を有するＴｅｆｌｏｎのガス出口、還流冷却器、鋼製メチルアミンガスボトル、フューム・フードに直接入る廃気コンジット、添加空気としての圧縮空気のフィード、アセトン／ドライアイス冷却浴
混合物：
１．０ｍｏｌ 無水メタクリル酸＝１５６．４ｇ
２５０ｍｌ メチルｔｅｒｔ－ブチルエーテル（ＭＴＢＥ）
１．０ｍｏｌ メチルアミン、ガス
理論収量：９９．１ｇ
手順：無水メタクリル酸およびＭＴＢＥを最初に装入し、冷却する。メチルアミンガスを約２℃～１０℃で導入する。反応は弱発熱性である。
この温度では反応が非常に緩慢にしか進行しないので、ガスをより速く導入して、底部温度を５０℃まで上昇させてもよい。無水メタクリル酸が検出されなくなったら、導入を終了する。ＭＴＢＥを、ロータリー・エバポレーター（ＲＥ）で、浴温度６０℃で、圧力を２００ｍｂａｒまで下げて排出する。
２００ｍｂａｒの留出物：１５１．５ｇ
２００ｍｂａｒの残渣：１８１．７ｇ
残渣（１８０ｇ）に、１０００ｐｐｍのオクタデシル３－（３，５－ジ－ｔｅｒｔ－ブチル－４－ヒドロキシフェニル）プロピオナート、５００ｐｐｍのヒドロキノンモノメチルエーテル、および２０ｐｐｍの４－ヒドロキシ－２，２，６，６－テトラメチルピペリジノオキシル（ｒａｄ．）を添加して、１５ｃｍのビグリューカラムにて減圧下で蒸留する。
Figure 0007346544000005
分析：（ＧＣ：ＤＢ５、３０ｍ、Φ０．２５ｍｍ、膜厚０．２５μｍ、５０℃、３分等温、１４℃／分→２８０℃、８分等温；ｄｅｔ：２８０℃、ｉｎｊ．：２５０℃）
Figure 0007346544000006
ＧＣ分析による収量：８９．９ｇのＮ－メチルメタクリルアミド＝理論の９０．７％
比較例１：過剰メチルアミンガス中のＮ－メチルメタクリルアミドの製造
装置：精密ガラススターラー（Ｔｅｆｌｏｎスリーブ）を備えた１ｌ四ツ口丸底フラスコ、Ｐｔ１００温度センサー、セーフティボトルとしての洗浄瓶を有するＴｅｆｌｏｎのガスフィード、ガス入口（Ｔｅｆｌｏｎ）、還流冷却器、鋼製メチルアミンガスボトル、フューム・フードに直接入る廃気コンジット、添加空気としての圧縮空気のフィード、アセトン／ドライアイス冷却浴
混合物：
１．０ｍｏｌ 無水メタクリル酸＝１５６．４ｇ
２５０ｍｌ メチルｔｅｒｔ－ブチルエーテル
およそ２ｍｏｌ メチルアミン、ガス
Ｎ－メチルメタクリルアミド理論収量：９９．１ｇ
手順：無水メタクリル酸およびＭＴＢＥを最初に装入し、勢いよく撹拌しながらメチルアミンガスを導入する。ＧＣにより変換を観察する。無水メタクリル酸が検出されなくなっても、まだ発熱反応が生じているので、メチルアミンをさらに導入する。発熱反応が弱くなったらすぐに導入を終了する。撹拌を停止した後、２つの相が生じる。ＭＴＢＥを、ロータリー・エバポレーターで、浴温度６０℃で、圧力を２００ｍｂａｒまで下げて排出する。
２００ｍｂａｒの留出物：１７７．１ｇ
２００ｍｂａｒの残渣：２１５．０ｇ
Figure 0007346544000007
ロータリー・エバポレーターの残渣１８０ｇに、１０００ｐｐｍのオクタデシル３－（３，５－ジ－ｔｅｒｔ－ブチル－４－ヒドロキシフェニル）プロピオナート、５００ｐｐｍのヒドロキノンモノメチルエーテル、および２０ｐｐｍの４－ヒドロキシ－２，２，６，６－テトラメチルピペリジノオキシル（ｒａｄ．）を添加して、１５ｃｍのビグリューカラムにて減圧下で蒸留する。
メタクリル酸メチルアンモニウムが分解されるため、塔底温度４０℃からはもう圧力を維持できない。塔底温度９０℃からは、受け器および装置内にミストが生じる。このことは、アミンと酸との反応の明白な兆候である。留出物が得られた直後に塔底に固形物が生じ、混合物は１０分以内に完全に重合する。
Figure 0007346544000008
 収量：留分１：１６．２ｇ
比較例２：メチルアミン水溶液からのＮ－メチルメタクリルアミドの製造
装置：精密ガラスサーベルスターラーを備えた２ｌ四ツ口丸底フラスコ、５００ｍｌ滴下漏斗、Ｐｔ－１００液相温度計、還流冷却器、冷却浴
混合物：
６．１５ｍｏｌ 無水メタクリル酸＝９６１．５ｇ
６．１５ｍｏｌ メチルアミン、Ｈ２Ｏ中４０％＝４７７．４ｇ
理論収量：６０９．６５ｇ
手順：
無水メタクリル酸を最初に装入し、撹拌しながら１０℃未満に冷却する。次いでメチルアミンの計量添加を開始する（発熱反応、氷浴での冷却、および少々のミスト形成）。滴加および冷却は、温度が１０℃よりも上昇しないように行う。滴加の終了後（４時間）、さらに２時間撹拌を続け、さらに反応させる。冷却をやめる。
後処理：
混合物（１４１９ｇ）に、１０００ｐｐｍのオクタデシル３－（３，５－ジ－ｔｅｒｔ－ブチル－４－ヒドロキシフェニル）プロピオナート、５００ｐｐｍのヒドロキノンモノメチルエーテル、および２０ｐｐｍの４－ヒドロキシ－２，２，６，６－テトラメチルピペリジノオキシル（ｒａｄ．）を添加して、ロータリー・エバポレーターで濃縮する。
フラスコ内残渣：２２９．７ｇ
３５ｍｂａｒの留出物、浴８０℃ ３４０．８ｇ
５ｍｂａｒの留出物、浴８０℃ ２７３．４ｇ
０ｍｂａｒの留出物、浴８０℃～９５℃ ５３１．６ｇ
ＧＣ分析：（ＤＢ５、３０ｍ、Φ０．２５ｍｍ、膜厚０．２５μｍ、５０℃、３分等温、１４℃／分→２８０℃、８分等温；ｄｅｔ：２８０℃、ｉｎｊ．：２５０℃）
Figure 0007346544000009
水相を中和せず、簡単な蒸留後、水とメタクリル酸との混合物としての生成物を４１０．２ｇ（理論の６７．３％）単離することが可能であり、およそ２３０ｇの固形物が残る。５ｍｂａｒおよび１ｍｂａｒの留出物（８０５ｇ、生成物は３９９ｇ）を比較例３で分別蒸留する。
比較例３：メタクリル酸水溶液からのＮ－メチルメタクリルアミドの蒸留
装置：１ｌ三ツ口丸底フラスコ、沸騰キャピラリー、６×６ラシヒリングを備えた３０ｃｍミラー塔、リービッヒ冷却器、クライゼン器具、パーキントライアングル器具、受け器、油浴、真空ポンプ
混合物：８０５ｇ 比較例２の留出物
６６．５ｍｇ ヒドロキノンモノメチルエーテル（１００ｐｐｍ）
６６５ｍｇ オクタデシル３－（３，５－ジ－ｔｅｒｔ－ブチル－４－ヒドロキシフェニル）プロピオナート（１０００ｐｐｍ）
３３．３ｍｇ ２，４－ジメチル－６－ｔｅｒｔ－ブチルフェノール（５０ｐｐｍ）
手順：
Figure 0007346544000010
 第１の留分 １５６．３ｇ
第２の留分 ４８．５ｇ（白濁留出物、「小塊状物」）
液相を陶製吸引フィルターで濾過する。濾液→２９２．５ｇ→ＧＣ
フィルターケークのサンプルをＭｅＯＨに溶解→３０７ｇ→ポリマー
ＧＣ分析：（Ｍｅｔｈ．Ｆ２４１、ＤＢ５、３０ｍ、Φ ０．２５ｍｍ、膜厚０．２５μｍ、５０℃、３分等温、１４℃／分→２８０℃、８分等温；ｄｅｔ：２８０℃、ｉｎｊ．：２５０℃）
Figure 0007346544000011
水とメタクリル酸とは非常にしっかりと単離できたが、メチルアミン水溶液を用いて製造した生成物は重合するので、９０分の蒸留後はＮ－メチルメタクリルアミドが２５％ほどしか存在しなかった。
比較例４：メチルアミン水溶液からのＮ－メチルメタクリルアミドの製造、抽出による後処理
装置：比較例２に同じ
混合物：
２．５ｍｏｌ Ｆ４９（１８７７０－４５、９６．６１％；１０００ｐｐｍ Ｓ４９）＝３９８．９ｇ
２．５ｍｏｌ Ｎ－メチルアミン、Ｈ２Ｏ中４０％＝１９４．１ｇ
２．５ｍｏｌ アンモニア、２５％＝１７０ｇ
理論収量：２４７．８ｇ
手順：粗生成物の製造は比較例２に同じ
粗生成物を部分冷却しながらＮＨ３溶液で中和する。相分離はなかった。
次いで混合物をＭＴＢＥで抽出する（ＧＣではメタクリル酸のみ存在）。これに続いて、毎回３００ｍｌのメタクリル酸メチル（ＭＭＡ）で３回、そして毎回２００ｍｌのＭＭＡでまた３回、抽出する（最後の抽出物中、生成物がまだ４％存在している）。合わせたＭＭＡ相をロータリー・エバポレーターにて減圧下で（浴温度６０℃）濃縮し、その際、Ｈ２Ｏの飛沫同伴がなおも存在する。
収量：１１５．８ｇ
ＧＣ分析：２０．４％ メタクリル酸、６９．２８％ Ｎ－メチルメタクリルアミド
水／メタクリル酸およびＮ－メチルメタクリルアミド系は、互いに非常に似ている。抽出で生成物を回収することはできるが、極めて手間がかかり、収量も低い。
比較例５：メチルアミン水溶液によるＮ－メチルメタクリルアミドの製造、およびＫＯＨでの残渣の中和
装置：精密ガラスサーベルスターラーを備えた２ｌ四ツ口丸底フラスコ、５００ｍｌ滴下漏斗、Ｐｔ－１００液相温度計、還流冷却器、氷浴
混合物：
６．０ｍｏｌ 無水メタクリル酸＝９３８．１ｇ
６．０ｍｏｌ メチルアミン、Ｈ２Ｏ中４０％＝４６５．９ｇ＊
理論収量：５９４．８ｇ
手順：無水メタクリル酸を最初に装入し、１０℃未満に冷却する。次いでメチルアミンの計量添加を開始する（発熱反応、氷／Ｈ２Ｏでの冷却、および少々のミスト形成）。滴加および冷却は、温度が１０℃よりも上昇しないように行う。滴加の終了後、混合物をさらに２時間撹拌し、さらに反応させる。冷却をやめる。
一晩保管した後（混合物は薄い黄色になる）、混合物を４ｌフラスコに移し、５．９ｍｏｌのＫＯＨで中和する（Ｈ２Ｏ中５０％、滴下漏斗で添加、Ｈ２Ｏ浴で冷却、２滴のフェノールフタレイン溶液の添加）→ｐＨ６．５。
次いで、陶製吸引フィルターを用いて濾過して沈殿固形物を吸引により除去し、濾液に１０００ｐｐｍのオクタデシル３－（３，５－ジ－ｔｅｒｔ－ブチル－４－ヒドロキシフェニル）プロピオナート、５００ｐｐｍのヒドロキノンモノメチルエーテル、および２０ｐｐｍの４－ヒドロキシ－２，２，６，６－テトラメチルピペリジノオキシル（ｒａｄ．）（理論収量のＮ－メチルメタクリルアミドに基づく）を添加して、ロータリー・エバポレーターにて減圧下で濃縮する（浴温度は最高８０℃、圧力は以下を参照）。
吸引フィルター上残渣 ７７．５ｇ（ｂ）
フラスコ内残渣 １０２６．２ｇ（ａ）
ＧＣ分析：（ＤＢ５、３０ｍ、Φ０．２５ｍｍ、膜厚０．２５μｍ、５０℃、３分等温、１４℃／分→２８０℃、８分等温；ｄｅｔ：２８０℃、ｉｎｊ．：２５０℃）
Figure 0007346544000012
留分中の生成物の質量を確認するために、正確に画定された量のジメチルアミノプロピルメタクリルアミドを添加し、積分値の比較により、正確な質量を決定する。
水相をＫＯＨで中和すると、蒸留後、希釈水溶液として１４４．９ｇ（理論の２９．６％）の生成物しか単離できない。
比較例６：メチルアミン水溶液によるＮ－メチルメタクリルアミドの製造、およびＮａＯＨでの残渣の中和
装置：精密ガラスサーベルスターラーを備えた２ｌ四ツ口丸底フラスコ、５００ｍｌ滴下漏斗、Ｐｔ－１００液相温度計、還流冷却器、冷却浴
混合物：
６．０ｍｏｌ 無水メタクリル酸＝９３８．１ｇ
６．０ｍｏｌ メチルアミン、Ｈ２Ｏ中４０％＝４６５．９ｇ＊
理論収量：５９４．８ｇ
手順：無水メタクリル酸を最初に装入し、１０℃未満に冷却する。次いでメチルアミンの計量添加を開始する（発熱反応、氷／Ｈ２Ｏでの冷却、および少々のミスト形成）。滴加および冷却は、温度が１０℃よりも上昇しないように行う。滴加の終了後、さらに２時間撹拌を続け、さらに反応させる。冷却をやめる。
次に、混合物を４ｌフラスコに移し、Ｈ２Ｏ浴で冷却しながら５．９ｍｏｌのＨ２Ｏ中５０％ＮａＯＨ（２３６ｇのＮａＯＨ、２３６ｇのＨ２Ｏ＊）を滴下漏斗で添加することにより中和し、２滴のフェノールフタレイン溶液も添加し、最高ｐＨ６．５～ｐＨ７．０とする。
陶製吸引フィルターを用いて濾過して沈殿固形物を除去する→固形物が蝋状であるため、濾過は非常にうまくいかない。
濾液：１６３４ｇ
分析のため、ＧＣバイアル中で１．５ｇの濾液を内部標準と混合し、それを用いてＮ－メチルメタクリルアミドの含有率を決定する：
ＧＣ分析により計算された生成物含有率：理論の３６．４％～９９．９％。
濾液をロータリー・エバポレーターにて減圧下で濃縮する（１）。冷却器で凝縮（凍結）させた凝縮物を一晩かけて融解させ、翌日、フラスコ内残渣を、浴温度８０℃、１ｍｂａｒで、再度濃縮して乾燥させる（２）。こうするうちに、かなりの量の固形物が沈殿する。得られた留出物をＧＣにより分析する。
ＧＣ：（ＤＢ５、３０ｍ、Φ０．２５ｍｍ、膜厚０．２５μｍ、５０℃、３分等温、１４℃／分→２８０℃、８分等温；ｄｅｔ：２８０℃、ｉｎｊ．：２５０℃）
Figure 0007346544000013
水相をＮａＯＨで中和すると、蒸留後、希釈水溶液として１４４．９ｇ（理論の２４．４％）の生成物しか単離できない。

Claims (11)

  1. ａ）無水（メタ）アクリル酸をメチルアミンと反応させること、
    ｂ）前記メチルアミンの含水率が＜１重量％であること、
    ｃ）無水（メタ）アクリル酸：アミンの化学量論比が１：１～１：２未満の範囲内であること、を特徴とする、Ｎ－メチル（メタ）アクリルアミドの製造方法。
  2. 前記反応は、安定剤の存在下で行われることを特徴とする、請求項１記載の方法。
  3. 前記安定剤は、フェノチアジン、２，４－ジメチル－６－ｔｅｒｔ－ブチルフェノール、Ｎ，Ｎ’－ジフェニル－ｐ－フェニレンジアミン、４－ヒドロキシ－２，２，６，６－テトラメチルピペリジノオキシル、４－メチル－２，６－ジ－ｔｅｒｔ－ブチルフェノール、２－ｔｅｒｔ－ブチル－６－（３－ｔｅｒｔ－ブチル－２－ヒドロキシ－５－メチルベンジル）－４－メチルフェニルアクリラート、ベンゼン－１，４－ジアミン、Ｎ，Ｎ’－混合フェニルおよびトリル誘導体（ＤＴＰＤ）、２，６－ジ－ｔｅｒｔ－ブチル－アルファ－（ジメチルアミノ）－ｐ－クレゾール、ｔｅｒｔ－ブチルカテコール、ビス－２，２，６，６－テトラメチル－４－ピペリジルセバカート、２，２，６，６－テトラメチルピペリジンＮ－オキシル、およびそれらの混合物からなる群から選択されることを特徴とする、請求項２記載の方法。
  4. 全反応物の添加終了後の反応混合物の含水率が、５重量％未満であることを特徴とする、請求項３記載の方法。
  5. 前記反応が、極性非プロトン溶媒中で実施されることを特徴とする、請求項１記載の方法。
  6. 前記メチルアミンが、純物質として、液体形態で、または気体形態で、添加されることを特徴とする、請求項１記載の方法。
  7. メチルアミンが、ガスとして添加されることを特徴とする、請求項１記載の方法。
  8. 無水（メタ）アクリル酸：アミンの化学量論比が１：１であることを特徴とする、請求項１記載の方法。
  9. （メタ）アクリル酸副生成物が、蒸留により除去または分離されることを特徴とする、請求項１から８までのいずれか１項記載の方法。
  10. 前記無水（メタ）アクリル酸を、－２０℃～１００℃の温度で、メチルアミンと反応させること特徴とする、請求項１から９までのいずれか１項記載の方法。
  11. 前記無水（メタ）アクリル酸を、絶対圧力０．５ｂａｒ～１０ｂａｒで、メチルアミンと反応させることを特徴とする、請求項１から１０までのいずれか１項記載の方法。
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