JP2005176802A

JP2005176802A - エステルの製造方法

Info

Publication number: JP2005176802A
Application number: JP2003426355A
Authority: JP
Inventors: Yoko Sakurai; 陽子櫻井
Original assignee: Sanyo Chemical Industries Ltd
Current assignee: Sanyo Chemical Industries Ltd
Priority date: 2003-12-24
Filing date: 2003-12-24
Publication date: 2005-07-07

Abstract

【課題】酵素触媒の失活が少なく、再利用可能であり、モノ（メタ）アクリル酸エステルの収率が高いエステルの製造法を提供することである。
【解決手段】下記一般式(1)で表される活性水素含有化合物（Ａ）と(メタ)アクリル酸および／またはその低級アルキルエステルとを、酵素（B)の存在下で反応させる際に、特定の有機溶剤下、系中の水分含量を0.01〜0.5重量％に保持しながら行う。
Ｊ−（Ｃ_aＨ_2a-1-bＲ¹ _bＯ）_c−（Ｃ_dＨ_2d-1）_e−Ｌ（１）

Description

本発明は、酵素触媒を用いた（メタ）アクリル酸エステルの製造法に関する。さらに詳しくは、酵素の失活が少なく、モノ（メタ）アクリル酸エステルの収率が高いエステルの製造法に関する。

（メタ）アクリル酸と水酸基をもつ活性水素含有有機化合物とのエステルは分散剤、塗料原料、接着剤、凝集剤、反応性希釈剤、硬化剤などに使用されており、活性水素含有化合物と（メタ）アクリル酸または（メタ）アクリル酸の低級アルキルエステルとのエステル化またはエステル交換により得られることは公知である。｛［「新高分子文庫２１ＵＶ硬化技術入門」加藤清視、中原正二著、（株）高分子刊行会発行（１９８４）等｝。しかし、これらの方法では、反応温度は通常１００℃近くであり、得られるエステルが着色する場合があった。また、ｐ−トルエンスルホン酸やフッ化ホウ素などの酸触媒を用いるため、特殊な加工をした反応釜を必要とし、また、これら触媒が痕跡でも残存していると後の反応に影響するなどの問題がある。また、このような酸触媒を用いず、酵素触媒を用いて１００℃以下の反応温度で（メタ）アクリル酸のエステルを製造する方法が提案されている。(例えば、特許文献１)
特開２０００−１４３７９５

しかしながら、酵素を用いただけではジエステルやトリエステルなどの好ましくない副生成物まで得られる。これらの副反応物は得られた（メタ）アクリル酸エステルを原料とする反応にそのまま使用すれば物性に悪影響を与える。また、（メタ）アクリル酸エステルを９５％以上の収率で得ようとすると、反応時間が長くなり酵素が失活するため、高価な酵素を再利用することができないという問題があった。
すなわち、本発明の目的は、酵素の失活が少なく、モノ（メタ）アクリル酸エステルの収率が高いエステルの製造法を提供することである。

本発明者は、上記目的を達成すべく鋭意検討した結果、特定の有機溶媒下、系中の水分含量を０．０１〜０．５重量％に保持し、シリカ、活性白土、活性炭、セライト、イオン交換樹脂から選ばれた吸着剤を少なくとも一つ、酵素に対し重量比で０．５〜５倍量添加することにより短時間でモノ(メタ)アクリル酸エステルを選択的に生成し、且つ、酵素の失活を抑えられることを見出し、本発明に到達した。
すなわち、本発明は下記一般式(1)で表される活性水素含有化合物（Ａ）と(メタ)アクリル酸および／またはその低級アルキルエステルとを、酵素の存在下で反応させる際に、特定の有機溶剤下、系中の水分含量を０．０１〜０．５重量％にコントロールしながら行うことを特徴とする（メタ）アクリル酸エステルの製造方法である。
Ｊ−（Ｃ_aＨ_2a-1-bＲ¹ _bＯ）_c−（Ｃ_dＨ_2d-1）_e−Ｌ（１）
[式中、Ｊは水素原子、Ｒ²−、Ｒ²Ｏ−、Ｒ²Ｓ−、Ｒ²ＮＨＣＯ−で表される１価の基（但し、Ｒ²はその水素原子がハロゲン原子で置換されていてもよい炭素数１〜３０の１価の炭化水素基）を表し；Ｒ¹は水素原子、ハロゲン原子、炭素数１〜１０の炭化水素基、−ＯＨ、−ＳＨ、−ＮＨ₂から選ばれる一価の基、；Ｌは−ＯＨ、−ＳＨ、−ＮＨ₂で表される１価の有機基を表し；ａ＝１〜１０、ｂ＝０〜１０、ｃ＝０〜３００、ｄ＝０〜３０、ｅ＝０〜１００、但しｃ＋ｅは１以上である。ｂが２以上の場合、Ｒ¹は同じでも異なっていてもよい。]

本発明のエステル製造法は下記の効果を奏する。
（１）１００℃以下の反応温度でエステルを製造できるため、着色、重合などの課題がない。
（２）モノ(メタ)アクリルエステルを選択的に生成する。
（３）反応時間が短く、酵素の失活が少ない。
（４）生成物のろ過のみで目的物を純度よく得ることができる。

本発明における活性水素化合物（Ａ）は一般式（１）で表される。
一般式（１）において、Jは水素原子、Ｒ²−、Ｒ²Ｏ−、Ｒ²Ｓ−、Ｒ²ＮＨＣＯ−で表される１価の基（但し、Ｒ²はその水素原子がハロゲン原子で置換されていてもよい炭素数１〜３０の１価の炭化水素基）を表す。
Ｒ²で表される１価の炭化水素基は、炭素数１〜３０の炭化水素基が使用でき、脂肪族炭化水素基、脂環式炭化水素基及び芳香族炭化水素基等が含まれる。また、一部の水素原子がハロゲン原子（フッ素、塩素、臭素等）で置換されていてもよい。ハロゲン原子で置換される個数は任意でよいが、好ましくは１〜３個である。

脂肪族炭化水素基としては、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、イソブチル、ターシャリーブチル、ペンチル、ヘキシル、ヘプチル、オクチル、２−エチルヘキシル、オクタデシル、オクチル、オクタデシル、２−モノフルオロノニル、トリフルオロデシル、ペンタフルオロテトラデシル、クロロオクチル、１，１，１−トリフルオロメチル及び１−モノクロロエチル等が挙げられる。
脂環式炭化水素としては、飽和脂環式炭化水素及び不飽和脂環式炭化水素が使用できる。

飽和脂環式炭化水素としては、炭素数３〜３０（好ましくは３〜２０、より好ましくは３〜１５）の飽和脂環式炭化水素等が用いられる。具体例としては、シクロプロピル、シクロブチル、シクロペンチル、２−メチルシクロプロピル、シクロヘキシル、シクロヘプチル、１−メチルシクロペンチル、１−メチルシクロヘキシル、ドデシルシクロへキシル、２，３，４−トリプロピルシクロヘキシル、２−メチルシクロヘキシル、３，５−ジメチルシクロヘキシル、２，４，６−トリメチルシクロヘキシル、４，５−ジクロロシクロデシル及びパーフルオロシクロヘキシル等が挙げられる。

不飽和脂環式炭化水素としては、炭素数３〜３０（好ましくは３〜２０、より好ましくは３〜１５）の不飽和脂環式炭化水素等が用いられる。具体例としては、シクロプロペニル、シクロブテニル、シクロペンテニル、シクロドデセニル、シクロヘキセニル、シクロヘプテニル、５−メチルシクロトリコセニル、２−メチルシクロヘキセニル、３−メチルシクロヘプテニル、シクロオクテニル、２，４，６−トリクロロシクロヘキセニル及び２，３，４−トリメチルシクロヘキセニル等が挙げられる。

芳香族炭化水素としては、炭素数６〜３０（好ましくは６〜２０、より好ましくは６〜１５）の芳香族炭化水素等が用いられる。具体例としては、フェニル、トリル、キシリル、クミル、メシル、１−エチルフェニル、２−プロピルフェニル、１−ｔ−ブチルフェニル、１，３，５−トリメチルフェニル、３−ヘキシルフェニル、３−オクチルフェニル、３−ノニルフェニル、３−デシルフェニル、５−ドデシルフェニル、３−フェニルフェニル、３−ベンジルフェニル、ｐ−クミルフェニル、α−ナフチル、β−ナフチル、ペンタフルオロフェニル、トリフルオロメチルフェニル、トリフルオロメチルナフチル、３−メチルテトラフルオロフェニル、ｐ−トリフルオロメチルテトラフルオロフェニル、３，５−ジメチルトリフルオロフェニル、２，４，５−トリフルオロメチルフェニル、３，５−ジ［ｔ−ブチル］フェニル、２，３，５−トリメチルフェニル、インデニル、アズレニル、フルオレニル、フェナントレニル、アントラセニル、アセナフチレニル、ビフェニレニル及びパーフルオロ−３，４，５−トリプロピルフェニル等が挙げられる。
上記Ｒ²の内好ましいのは脂肪族炭化水素、芳香族炭化水素であり、特に好ましいのは脂肪族炭化水素である。

Ｒ²Ｏ−で表される１価の有機基としては、炭素数１〜３０のアルコキシ基、アルケニルオキシ基、シクロアルコキシ基、シクロアルケニルオキシ基及びアリールオキシ基等であり、その一部の水素原子がハロゲン原子で置換されていてもよい。
アルコキシ基としては、炭素数１〜３０（好ましくは１〜２０、より好ましくは１〜１５）のアルコキシ基等が用いられ、メチルオキシ、エチルオキシ、プロピルオキシ、イソプロピルオキシ、ブチルオキシ、ｉ−ブチルオキシ、ｔ−ブチルオキシ、ペンチルオキシ、ｎ−ヘキシルオキシ、２−エチルヘキシルオキシ、ｎ−オクタデシルオキシ、トリフルオロメチルオキシ、ジクロロエチルオキシ及びパークロロプロピルオキシ基等が挙げられる。

アルケニルオキシ基としては、炭素数２〜３０（好ましくは２〜２０、より好ましくは２〜１０）のアルケニルオキシ基等が用いられ、１，２−エテンオキシ、１，２−プロペニルオキシ、１，２−ブテンオキシ、１，２−ペンテンオキシ、２−ヘキセン−１−オキシ、パークロロオクテンオキシ及び２−臭化デカニルオキシ基等が挙げられる。
シクロアルコキシ基としては、炭素数３〜３０（好ましくは３〜２０、より好ましくは３〜１５）のシクロアルコキシ基等が用いられ、シクロプロピルオキシ、シクロブチルオキシ、シクロヘキシルオキシ、４−ｔ−ブチルシクロヘキシルオキシ、シクロヘプチルオキシ、シクロオクチルオキシ、１，３−フルオロシクロオクチルオキシ、パークロロシクロヘプチルオキシ、メチルシクロプロピルオキシ及びトリフルオロエチルシクロヘキシルオキシ等が挙げられる。

シクロアルケニルオキシ基としては、炭素数３〜３０（好ましくは３〜２０、より好ましくは３〜１５）のシクロアルケニルオキシ基等が用いられ、シクロプロピレンオキシ、シクロブテンオキシ、シクロペンテンオキシ、シクロヘキセンオキシ及びパーフルオロシクロオクテンオキシ等が挙げられる。
アリールオキシ基としては、炭素数６〜３０（好ましくは６〜２０、より好ましくは６〜１５）のアリールオキシ基等が用いられ、フェノキシ、クレジルオキシ、２，３，４−トリメチルフェノキシ、２，３，４−トリニトロフェノキシ、ｐ−クロロフェノキシ、ペンタクロロフェノキシ、ｐ−シアノフェノキシ、２，３−キシリルオキシ、ニトロフェノキシ、ｐ−トリフルオロメチルフェノキシ、ペンタフルオロフェノキシ及びヘプタフルオロナフチルオキシ及び３，４，５，６−テトラプロピルナフチルオキシ等が挙げられる。
上記Ｒ²Ｏ−の内好ましいのはアルコキシ基、アリールオキシ基であり、より好ましいのはアルコキシ基である。

Ｒ²Ｓ−で表される１価の有機基としては上記Ｒ²Ｏ−のＯをＳに置換したものが挙げられ、好ましいもの等もＲ²Ｏ−と同じである。

Ｒ²ＮＨＣＯ−で表される１価の有機基としては、上記Ｒ²にアルキルアミノカルボニル基（ＮＨＣＯ）が付加した基のものが挙げられる。例えば、炭素数２〜３０のアルキルアミノカルボニル基、アルケニルアミノカルボニル基、シクロアルキルアミノカルボニル基、シクロアルケニルアミノカルボニル基、アリールアミノカルボニル基等であり、その一部の水素原子がハロゲン原子で置換されていてもよい。これらの具体的な基としては、上記Ｒ²にアルキルアミノカルボニル基（ＮＨＣＯ）が付加した基のものが挙げられる。好ましいものも同じである。

Ｒ²ＣＯＮＨ−で表される１価の有機基としては上記Ｒ²にカルボニルアミノ基（ＣＯＮＨ）が付加した基のものが挙げられる。アルキルカルボニルアミノ、アルケニルカルボニルアミノ、シクロアルキルカルボニルアミノ、シクロアルケニルカルボニルアミノ、アリールカルボニルアミノ等であり、その一部の水素原子がハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基で置換されていてもよい。これらの具体的な基としては、上記Ｒ²にカルボニルアミノ基（ＣＯＮＨ）が付加した基のものが挙げられる。好ましいものも同じである。
上記Ｊの内、好ましいのはＲ²−、Ｒ²Ｏ−、Ｒ²ＣＯＯ−、であり、特に好ましいのはＲ²−、Ｒ²Ｏ−である。これらはそれぞれ同一でも異なっていてもよい。

Ｒ¹は水素原子、ハロゲン原子、炭素数１〜１０の炭化水素基、−ＯＨ、−ＳＨ、−ＮＨ₂から選ばれる一価の基である。ここで、炭素数１〜１０の炭化水素基としては、脂肪族炭化水素基、脂環式炭化水素基及び芳香族炭化水素基等が含まれる。また、一部の水素原子がハロゲン原子（フッ素、塩素、臭素等）で置換されていてもよい。ハロゲン原子で置換される個数は任意でよいが、好ましくは１〜３個である。

炭素数１〜１０の脂肪族炭化水素基、脂環式炭化水素基及び芳香族炭化水素基等が含まれる。また、一部の水素原子がハロゲン原子（フッ素、塩素、臭素等）で置換されていてもよい。ハロゲン原子で置換される個数は任意でよいが、好ましくは１〜３個である。

脂肪族炭化水素基としては、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、イソブチル、ターシャリーブチル、ペンチル、ヘキシル、ヘプチル、オクチル、２−エチルヘキシル、オクタデカニル、オクチル、オクタデシル、２−モノフルオロノニル、トリフルオロデシル、ペンタフルオロテトラデシル、クロロオクチル、１，１，１−トリフルオロメチル及び１−モノクロロエチル等が挙げられる。
脂環式炭化水素としては、飽和脂環式炭化水素及び不飽和脂環式炭化水素が使用できる。

飽和脂環式炭化水素としては、炭素数３〜１０(好ましくは３〜６)の飽和脂環式炭化水素等が用いられる。具体例としては、シクロプロピル、シクロブチル、シクロペンチル、２−メチルシクロプロピル、シクロヘキシル及び１，２−フルオロシクロヘキシル等が挙げられる。

不飽和脂環式炭化水素としては、炭素数３〜１０（好ましくは３〜６）の不飽和脂環式炭化水素等が用いられる。具体例としては、シクロプロペニル、シクロブテニル、シクロヘキセニル及び２，３，４−トリメチルシクロブチル等が挙げられる。

芳香族炭化水素としては、炭素数６〜１０の芳香族炭化水素等が用いられる。具体例としては、フェニル、トリル、キシリル、クミル、１−エチルフェニル、２−プロピルフェニル、１−ｔ−ブチルフェニル、１，３，５−トリメチルフェニル、等が挙げられる。
上記Ｒ¹の内好ましいのは脂肪族炭化水素、−ＯＨ、−ＳＨ、−ＮＨ₂であり、特に好ましいのは脂肪族炭化水素、−ＯＨである。

一般式（１）で表される(Ａ)としては、例えば下記のものが挙げられる。
Ｌが−ＯＨである（Ａ）としては、メタノール、エタノール、エチレングリコール、プロピレングリコール、ブチルアルコールのエチレンオキサイド（ＥＯ）２モル付加物、グリセリンのＥＯ３モル付加物、ソルビトールのプロピレンオキサイド（ＰＯ）４モル付加物、エチレングリコールのＥＯ１０モル−ＰＯ１０モルランダム共重合物、フェノール、ビスフェノールＡのＥＯ２モル付加物等が挙げられる。

Ｌが−ＳＨである（Ａ）としては、メチルメルカプタン、エチルメルカプタン、エチレンジチオール、プロピレンジチオール、ブチルアルコールのプロピレングリコールとエチレンジチオールの脱水縮合物等が挙げられる。

Ｌが−ＮＨ₂である（Ａ）としては、メチルアミン、エチルアミン、メチルアミン等のＥＯ、ＰＯ付加物等が挙げられる。

これらのうち、Ｌが−ＯＨである（Ａ）が好ましい。より好ましくは、エチレングリコール、プロピレングリコール等のジオール、グリセリン、ソルビトール及びそれらのＥＯ、ＰＯ付加物であり、特に好ましくはエチレングリコール、プロピレングリコール及びそれらのＥＯ、ＰＯ付加物である。

これら（Ａ）は、市販されるものを使用するか、必要により製造して使用することができる。

本発明で得られる（メタ）アクリル酸エステルは、（メタ）アクリル酸および／またはその低級アルキルエステルを原料とすることができる。（メタ）アクリル酸の低級アルキルエステルとしては、（メタ）アクリル酸のメチル、エチル、プロピル、ブチル、ビニルエステルから選ばれるすくなくとも一つ以上のエステルが使用できる。

上記（Ａ）は、単独または２種以上組み合わせて使用してもよい。（メタ）アクリル酸および／またはその低級アルキルエステルの使用量は、活性水素化合物（Ａ）の活性水素１モルに対し、（メタ）アクリル酸基が０．１〜５モル、好ましくは０．１〜２モルの範囲で混合、反応させることができる。

本発明における酵素（Ｂ）として使用することのできる酵素としては、例えば、リパーゼ、プロテアーゼ、セルラーゼ等の加水分解酵素が挙げられる。
リパーゼとしては、ブタ肝臓，ブタ膵臓由来リパーゼの他、リゾプス（Ｒｈｉｚｏｐｕｓ）属，アスペルギルス（Ａｓｐｅｒｇｉｌｌｕｓ）属，ムコール（Ｍｕｃｏｒ）属，ゲオトリウム（Ｇｅｏｔｏｒｉｃｈｕｍ）属，キャンデイダ（Ｃａｎｄｉｄａ）属，クロモバクテリウム（Ｃｈｒｏｍｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ）属，シュードモナス（Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ）属，ペニシリウム（Ｐｅｎｉｃｉｌｌｉｕｍ）等の細菌，糸状菌，酵母由来のものが挙げられる。
また、プロテアーゼとしては、例えば、キモトリプシン，パパイン，ペプシン等を挙げることができる。セルラーゼとしては、例えば、Ｔｒｉｃｈｏｄｅｒｍａ、Ｆｕｓａｒｉｕｍ、Ｐｓｅｄｏｍｏｎａｓ由来のものを挙げることができる。
これらのうち、好ましいものはリパーゼである。

前記リパーゼは市販されるものを使用するか、必要によっては製造して使用できる。市販されるリパーゼとしては、例えば、シュードモナス・エスピー由来のリパーゼ「アマノ」ＰＳ（天野製薬（株）製、商品名）、シュードモナス属由来のリパーゼ「アマノ」ＡＫ（天野製薬（株）製、商品名）、キャンディダ・シリンドラセア由来のリパーゼタイプＶＩＩ（シグマ社製、商品名）、アスペルギルス・ニガー由来のリパーゼ「アマノ」Ａ（天野製薬（株）製、商品名）、クロモバクテリウム・ビスコサム由来のリパーゼ（東洋醸造（株）製、商品名）、リゾープス・エスピー由来のリパーゼ「アマノ」Ｄ（天野製薬（株）製、商品名）、シュードモナス・エスピー由来のリパーゼ「アマノ」ＣＥＳ（天野製薬（株）製、商品名）、ＣａｎｄｉｄａＡｎｔａｒｃｔｉｃａ由来のノボ（Ｎｏｖｏ）社のリパーゼ又はノボザイム４３５などがあげられるが、なかでもリパーゼＰＳおよびノボ社のノボザイム４３５が好ましい。特にノボザイム４３５はアクリル樹脂を担体として使用しているため、本発明においてそのまま使用することができる。
以上の加水分解酵素は少なくとも１種使用することが必要であるが、場合によって２種以上のものを組み合わせて使用することもできる。

本発明において（Ｂ）は担体に固定化して使用する。リパーゼを固定化する担体としては、セライト、ケイソウ土、パーライト、シリカ、活性炭、セルロースパウダー、キトサン担体、ポリスチレンおよびジビニルベンゼンを母体とするイオン交換樹脂、またはアクリル樹脂、ポリアクリルアミド樹脂などのキレート樹脂等が挙げられるがシリカ、セライト、活性炭、イオン交換樹脂、キレート樹脂が好ましく、特にシリカ、セライト、キレート樹脂が好ましい。

酵素固定化には通常の手法が用いられる。酵素は吸着またはイオン結合または共有結合により担体上に固定化される。（Ｗ．Ｈａｒｔｍｅｉｅｒ：ＩｍｍｏｂｉｌｉｓｉｅｒｔｅＢｉｏｋａｔａｌｙｓａｔｏｒｅｎ，ＳｐｒｉｎｇｅｒＶｅｒｌａｇＢｅｒｌｉｎＨｅｉｄｅｌｂｅｒｇ，ＮｅｗＹｏｒｋ，Ｔｏｋｙｏ１９８６ｐａｇｅ１４〜１６）。

反応に使用した、固定化酵素はデカンテーションなどにより取り除き、そのまま、もしくは水やアセトンなどの極性溶媒で再生し、再度利用してもよい。

（Ｂ）の添加量については、特に制限はないが、活性水素化合物（Ａ）と（メタ）アクリル酸および／またはその低級アルキルエステルに対し、０．０１〜１０重量％（好ましくは０．０５〜５重量％）添加することが望ましい。

反応系中に、シリカ、活性白土、活性炭、セライト、イオン交換樹脂から選ばれる吸着剤を少なくとも一つ、酵素の重量に対し０．５〜５倍量、好ましくは０．５〜２倍量、さらに好ましくは０．５〜１．５倍量添加することにより酵素の失活を防ぐことができる。

本発明においてエステル化およびエステル交換反応は、溶解度パラメータ（ＳＰ値）が６．５〜９．５である有機溶媒から選ばれる少なくとも１つ以上を用いて行われる。ＳＰ値が６．５〜９．５である有機溶媒は、例えば炭化水素化合物｛ヘキサン（７．２８）、トルエン（８．４５）｝、エーテル化合物の場合｛ジオキサン（９．３７）、ＴＨＦ（９．３７）、ジエチルエーテル（７．２５）｝、ケトン化合物の場合｛アセトン（９．０７）、メチルエチルケトン（６．９５）｝等が挙げられる。上記ＳＰ値であっても、エステル系溶媒（酢酸メチル、酢酸エチル等）は（Ａ）と反応するため、本発明では使用できない。これらのうち、好ましくはトルエン、ヘキサン、ＴＨＦ、メチルエチルケトンであり、エステル化反応により生成した水の除去のし易さから、ヘキサンおよびトルエンが特に好ましい。

ＳＰ値は、Ｆｅｄｏｒｓ法によって計算される。なお、ＳＰ値は、次式で表せる。
ＳＰ値（δ）＝（ΔＨ／Ｖ）^1/2
但しただし、式中、ΔＨはモル蒸発熱（ｃａｌ）を、Ｖはモル体積（ｃｍ³）を表す。
また、ΔＨ及びＶは、「ＰＯＬＹＭＥＲＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧＡＮＤＦＥＢＲＵＡＲＹ，１９７４，Ｖｏｌ．１４，Ｎｏ．２，ＲＯＢＥＲＴＦ．ＦＥＤＯＲＳ．（１５１〜１５３頁）」に記載の原子団のモル蒸発熱（ｅｉ）の合計（ΔＨ）とモル体積（ｖｉ）の合計（Ｖ）を用いることができる。

本発明において、系中の水分含量（重量％）は、反応系内の全重量に対し０．０１〜０．５、好ましくは０．０１〜０．２、特に好ましくは、０.０２〜０．１、最も好ましくは０．０２〜０．０５である。水分含量が０．０１未満の場合は、酵素が劣化し再利用できなくなり、０．５を超えると加水分解反応も平行しておこるため、反応の進行が著しく遅くなる。水分の調整は減圧度を緩め、反応によって副生する水を利用してもよいし、反応途中で一定量の水を添加していってもよい。

反応温度は特に限定されないが、酵素が失活せず、反応時間が遅くなりすぎない１０〜８０℃（特に２０〜７０℃）の範囲が好ましい。反応時間は５〜３０時間が好ましい。エステル化により発生する水の除去は減圧除去、共沸溶媒下での除去、水吸収剤による吸収、透析膜による透析蒸発などいずれでもよいが、特に減圧除去、水吸収剤による吸収が好ましい。
減圧除去する場合は、例えば、冷却管と水分定量受器を減圧ポンプとの間に設置し、冷却管で回収した溶媒は水分定量受器で水と分離し、再度反応系中に戻し使用できるようにすることが望ましい。減圧度は、５ｍＰａ以上５０ｍＰａ以下が好ましい。

また反応の際、必要に応じて、重合禁止剤（ＨＱ，ＭＱ等）、安定剤（リン酸エステル等）、調整剤としての充填剤（シリカ、酸化チタン等）、着色剤（カーボンブラック、染料等）等を使用してもよい。

以下、実施例により本発明を更に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
以下において、部及び％はそれぞれ重量部及び重量％を示す。

冷却管付き水分定量受器を接続した１リットルのコルベンにトルエン１００ｍｌ、エチレングリコール（ＥＧ）６２．１（１モル）部、酵素（「ノボザイム４３５」：ノボ社製）、０．０４部、ハイドロキノン０．０１部、シリカ（「アドマファインＳＯ−Ｃ２」：アドマテック社製）０．０２部を秤量し、４０℃に加熱した。このとき、系中の水分量は０．０３％であった。そこにモレキュラーシーブス４Ａを用いて水分を０．０１％に調節したアクリル酸７２．１部（１モル）を攪拌下、少量ずつ１０分かけて分割投入し、全量投入後、減圧度を５〜５０ｍＰａに保ち４０℃で９時間反応した。反応２時間ごとに反応系中の水分量（ＪＩＳＫ００６８−２００１、６．４電量滴定法）を測定し、反応中の水分は０．０２〜０．０４％であった。また反応終了時の系内の水分量は０．０２％であった。反応後、触媒および吸水剤を濾別し、目的とするアクリル酸エステルを得た。
得られた（メタ）アクリル酸エステルは、ガスクロマトグラフィー（以下ＧＣと略記する。）によって収率と副成物を求めた。また着色は、ハーゼン単位色数（ＪＩＳＫ００７１−１９９３，５.ハーゼン単位色数）を用いて表した。
＜＜ＧＣ条件＞＞
装置島津社製ガスクロマトグラフＧＣ−１７
カラムＳＨＩＮＣＡＲＢＯＮＡ（信和化工（株）製）
気化室温度２００℃
ディテクタ温度２１０℃
カラム初期温度９０℃
カラム昇温速度６℃／分
カラム最終温度２８０℃
試料濃度５０％アセトン溶液

各生成物はあらかじめＧＣＭＳを用いてピーク位置（リテンションタイム）を確認した。
＜＜ＧＣＭＳ条件＞＞
装置島津社製四重極型質量分析計（ＧＣＭＳＱＰ−５０００）
＜ＧＣ条件＞上記ＧＣ条件と同じ
＜ＭＳ条件＞
測定開始質量範囲ＥＩ３３〜６００
走査間隔（Ｉ）１．０ｓｅｃ
しきい値（Ｔ）１０００
溶媒溶出時間０．０５ｍｉｎ
測定開始時間０．１ｍｉｎ
測定終了時間４０ｍｉｎ
スキャンゲイン１．４ＫＶ

ＧＣ分析の結果、生成物中、ヒドロキシエチルアクリレート（ＨＥＡ）の純度は９８．９％であり、不純物としてエチレングリコールジアクリレート（ＥＧＤＡ）１．１０％を検出した。

実施例１において、アクリル酸７２．１部（１モル）をメタクリル酸８６．１部（１モル：水分量０．０１％）に変えた以外は実施例１と同様にして目的物を得た。反応に要した時間は約１０時間であった。反応前の系内の水分量は０．０３５％、反応中の系内の水分量は０．０１〜０．０３５％であった。ガスクロマトグラフィーによりヒドロキシエチルメタクリレート（ＨＥＭＡ）の収率は９９．０％、不純物としてエチレングリコールジメタクリレート（ＥＧＤＭＡ）１．０％を検出した。

実施例１において、エチレングリコール６２．１部（１モル）をグリセリンのＰＯ付加物（平均付加モル数４モル、ＧＰＯ４）３２４部（１モル）に変えた以外は実施例１と同様にして目的物を得た。反応に要した時間は約９時間であった。反応前の系内の水分量は０．０４５％であり、反応中の系内の水分量は０．０２〜０．０４％であった。ガスクロマトグラフィーによりグリセリンＰＯアクリレート（ＧＰＡ）の収率は９９．１％、不純物としてグリセリンＰＯジアクリレート（ＧＰＤＡ）０．７％、グリセリンＰＯトリアクリレート（ＧＰＴＡ）０．２％を検出した。

実施例１において、、エチレングリコール６２．１部（１モル）をビスフェノールＡ（ＢＰＡ）２２８部（１モル）、アクリル酸７２．１部（１モル）を１４４．２部（２モル）に変えた以外は実施例１と同様にして目的物を得た。反応に要した時間は約１０時間であった。反応前の系内の水分量は０．０４％であり、反応中の系内の水分量は０．０２〜０．０５％であった。ガスクロマトグラフィーによりビスフェノールＡジアクリレート（ＢＡＤＡ）９７．５％、不純物としてビスフェノールＡモノアクリレート（ＢＡＡ）２．５％を検出した。

実施例１において、使用後取り出した酵素触媒をアセトン中４０℃で２４時間放置後、再度実施例１と同様に使用した。反応時間は９時間であった。反応前の系内の水分量は０．０５％であり、反応中の系内の水分量は０．０２〜０．０５％であった。ガスクロマトグラフィーにより、ヒドロキシエチルアクリレート（ＨＥＡ）の純度は９８・８％であり、不純物としてエチレングリコールジアクリレート（ＥＧＤＡ）１．２％を検出した。

＜比較例１＞
酵素（「ノボザイム４３５」）を硫酸１部に変え、反応温度を９０℃とし、シリカを添加しなかった以外は実施例１と同様にしてエステル化合物を得た。反応に要した時間は約１０時間であった。反応前の系内の水分量は０．０５％であり、反応中の系内の水分量は０．００５〜０．００８％であった。ガスクロマトグラフィーによりヒドロキシエチルアクリレート（ＨＥＡ）は７６％、不純物として未反応エチレングリコールは９％、ヒドロキシエチルジアクリレート（ＨＥＤＡ）は１０％、多量体（Ｏｌｇ）は５％であった。

＜比較例２＞
触媒をテトライソプロポキシドチタン（ＴＰＴ）に変え、反応温度を８０℃とし、シリカを添加しなかった以外は実施例２と同様にしてエステル化合物を得た。反応に要した時間は約９時間であった。反応前の系内の水分量は０．０６％であり、反応中の系内の水分量は０．００３〜０．０１％であった。ガスクロマトグラフィーによりヒドロキシエチルメタクリレート（ＨＥＭＡ）は７７％、不純物として未反応エチレングリコールは１０％、ヒドロキシエチルジメタクリレート（ＨＥＤＭＡ）１１％、多量体（Ｏｌｇ）は２％であった。

＜比較例３＞
溶媒を使用せず、減圧度を５ｍＰａにし、シリカを添加しなかった以外は実施例３と同様にしてエステル化合物を得た。反応に要した時間は約２１時間であった。反応前の系内の水分量は０．０４％であり、反応中の系内の水分量は０．００５〜０．００７％であった。ガスクロマトグラフィーによりグリセリンＰＯアクリレート（ＧＰＡ）は７９％、不純物として未反応グリセリンＰＯ付加物（ＧＰＯ４）は８％、グリセリンＰＯジアクリレート（ＧＰＤＡ）１０％、グリセリンＰＯトリアクリレート（ＧＰＴＡ）３％を検出した。

＜比較例４＞
比較例３において使用した酵素触媒をアセトン中４０℃で２４時間放置後、シリカを添加しない以外実施例１と同じ条件で１０時間反応した。反応前の系内水分は０．０３％、反応中の系内水分は０．０３〜０．０３５％であった。反応はまったく進まなかった。

実施例１〜５及び比較例１〜４で使用したエステル化触媒（Ｂ）、カルボン酸成分、活性水素化合物（Ａ）、反応時間（ｈｒ）、生成物、ハーゼン単位色数を表１に記載した。

表１から明らかなように、本発明の条件ではいずれも、酸と活性水素化合物の仕込み比により、モノエステル、ジエステルの生成比率をより精密にコントロールすることができる。また、得られたエステル化合物の着色が少ない。

本発明の製造法では、モノエステル、ジエステルの生成比率のコントロールが可能なため、ＵＶ硬化樹脂原料、クリヤー塗料原料、硬化剤等用途に合わせて、（メタ）アクリル酸エステルを容易に提供できる。また、（メタ）アクリル酸を酢酸、プロピオン酸、アジピン酸、フタル酸等の有機酸に代えることにより、種々のエステル化合物を得ることが出来るので、エステル製造法として広範囲の用途に有用である。

Claims

下記一般式（１）で表される活性水素含有化合物（Ａ）と(メタ)アクリル酸および／またはその低級アルキルエステルとを、有機溶媒中、酵素（Ｂ）の存在下で反応させる際に、系中の水分含量を０．０１〜０．５重量％に保持して反応させることを特徴とする（メタ）アクリル酸エステルの製造方法。
Ｊ−（Ｃ_aＨ_2a-1-bＲ¹ _bＯ）_c−（Ｃ_dＨ_2d-1）_e−Ｌ（１）
[式中、Ｊは水素原子、Ｒ²−、Ｒ²Ｏ−、Ｒ²Ｓ−、Ｒ²ＮＨＣＯ−で表される１価の基（但し、Ｒ²はその水素原子がハロゲン原子で置換されていてもよい炭素数１〜３０の１価の炭化水素基）を表し；Ｒ¹は水素原子、ハロゲン原子、炭素数１〜１０の炭化水素基、−ＯＨ、−ＳＨ、−ＮＨ₂から選ばれる一価の基、；Ｌは−ＯＨ、−ＳＨ、−ＮＨ₂で表される１価の有機基を表し；ａ＝１〜１０、ｂ＝０〜１０、ｃ＝０〜３００、ｄ＝０〜３０、ｅ＝０〜１００、但しｃ＋ｅは１以上である。ｂが２以上の場合、Ｒ¹は同じでも異なっていてもよい。]
反応系中にシリカ、活性白土、活性炭、セライト、イオン交換樹脂から選ばれた吸着剤を少なくとも一つを、酵素に対し重量比で０．５〜５倍添加することを特徴とする請求項１記載のエステル製造方法。
前記（Ｂ）が加水分解酵素である請求項１または２記載のエステル製造方法。
前記（Ｂ）が固定化加水分解酵素である請求項１〜３のいずれか記載のエステル製造方法。
前記（Ｂ）がリパーゼであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか記載のエステル製造方法。
請求項１〜５のいずれか記載の製造法により得られてなるエステル化合物。