JPH03120263A - (メタ)アクリレート化合物の製造方法 - Google Patents

(メタ)アクリレート化合物の製造方法

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JPH03120263A
JPH03120263A JP25694489A JP25694489A JPH03120263A JP H03120263 A JPH03120263 A JP H03120263A JP 25694489 A JP25694489 A JP 25694489A JP 25694489 A JP25694489 A JP 25694489A JP H03120263 A JPH03120263 A JP H03120263A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は新規な(メタ)アクリレート化合物の製造方法
に関するものである。
(メタ)アクリレート化合物は熱、紫外線、イオン化放
射線、ラジカル重合開始剤の存在下で容易に単独重合ま
たは他の不飽和基含有化合物と共重合でき、また塗料用
樹脂の中間原料としても有用である。
(従来の技術) 従来より各種のアクリル酸エステル類が知られている。
例えばアクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル
酸2−エチルヘキシル等の単官能モノマーおよびトリメ
チロールプロパントリアクリレート、ペンタエリスリト
ールトリアクリレート等の多官能モノマーが一般的に知
られている。
(発明が解決しようとする課題) しかしながら、単官能モノマーは印刷インキおよび塗料
に用いた場合には硬化後の未反応モノマーの臭気がはな
はだしく問題となる。
また多官能モノマーは、塗料および印刷インキの希釈剤
として用いる場合には、樹脂に対して多量に使用する必
要があり、したがって樹脂が有する特性が失われるとい
う欠点を有している。
本発明者らは、鋭意研究の結果、3.4−エポキシシク
ロヘキサンメタノールに(メタ)アクリル酸または(メ
タ)アクリル酸エステルを反応させることにより低粘度
で、かつ、低臭気で広範囲にわたる樹脂への溶解性を有
する新規な三官能(メタ)アクリル酸エステルを得るに
至った。
このものはインキ、塗料、接着剤、被覆剤、成型用樹脂
の原料あるいは改質剤として有用である。
(発明の構成) すなわち、本発明は [3,4−エポキシシクロヘキサンメタノールに(メタ
)アクリル酸または(メタ)アクリル酸エステルを反応
させることを特徴とする下記の一般式(I) [式中Rは水素原子またはメチル基を表わす]で表わさ
れる(メタ)アクリレート化合物の製造方法」 である。
以下に本発明の(メタ)アクリレート化合物の製造方法
について詳述する。
反応出発原料である3、4−エポキシシクロヘキサンメ
タノールは以下のような構造式で示され、無色透明、蒸
気圧130℃/ 10 T 。
rrの性状を有する環式アルコールであり、エポキシ樹
脂の原料などに用いられている。
工業的にはテトラヒドロベンジルアルコールを有機過酸
でエポキシ化させることにより製造されている。
一方、アクリル酸はアクリロニトリルを硫酸で加水分解
するすることにより工業的に大量に製造されている。
また、メタクリル酸はメタクリル酸メチルを製造する際
の副生物として得られている。
これらアクリル酸、メタクリル酸は各種樹脂、ポリマー
エマルジョンなどを製造する場合に単独重合または共重
合モノマーとして用いられる凡用モノマーであり、アク
リル酸は無色の酢酸に類似した液体で沸点141.7℃
、水に可溶であり、メタクリル酸は無色透明な沸点15
9〜163℃の液体である。これらは共に重合しやすい
3.4−エポキシシクロヘキサンメタノールと(メタ)
アクリル酸とのエステル化により(メタ)アクリレート
化合物の製造を行なう場合には触媒を使用し、生成する
水を連続的に系外へ取り出すことにより反応は促進され
る。
反応をバッチで行なう場合は先ず、反応容器内に3.4
−エポキシシクロヘキサンメタノールを所定量仕込み、
この中に前記好適量の触媒を溶解させ、この中にアクリ
ル酸またはメタクリル酸を仕込み、行なう。
3.4−エポキシシクロヘキサンメタノールと(メタ)
アクリル酸とのエステル化反応におけるモル比は理論的
には1/1であるが、本発明などのように実際には1/
10〜10/1の範囲、好ましくは1/1〜1/3の範
囲である。
エステル化反応のモル比が3,4−エポキシシクロヘキ
サンメタノール/(メタ)アクリル酸−1/10未満の
場合は3.4−エポキシシクロへ午サンメタノールの選
択率および転化率の点で好ましいが、アクリル酸または
メタクリル酸自身の重合による損失が大きく、また、未
反応のアクリル酸またはメタクリル酸の回収に多大の費
用を要する、などの欠点がある。
逆にエステル化反応のモル比が3.4−エポキシシクロ
ヘキサンメタノール/(メタ)アクリル酸−10/1を
越える場合はアクリル酸またはメタクリル酸の重合によ
るロスは減少するが、3゜4−エポキシシクロヘキサン
メタノールの回収に多大のエネルギーを要するので好ま
しくない。
ここで使用する触媒は硫酸、p−トルエンスルホン酸、
三フッ化ホウ素等の通常用いられているエステル化触媒
として公知のものから任意に選択して使用することがで
きるが、取扱いのし易さ、腐蝕性が小さいなどの点から
p−トルエンスルホン酸が特に好ましい。
触媒の使用量は出発原料に対して0.001〜10重量
%、好ましくは0.01〜1.0重量%である。
触媒の使用量がo、ooi重量%より少ない場合は反応
速度が遅かったり、収率が悪いなどの不都合があり、逆
に10重量%より多くしても反応促進効果は改善される
訳ではないので、無意味である。エステル化反応の進行
とともに必然的に水が生成するので、これを系外に除去
してやる必要がある。反応により生成した水を分離する
にはそのまま蒸留により分離してもよいが、例えばトル
エン、ベンゼン、キシレン、n−へキサン、メチルイソ
ブチルケトンなどの水と共沸混合物をつくり、実質的に
は水と互いに混合しない有機溶媒をエントレーナーとし
て用いるのが有利である。
エントレーナーは最初の仕込みの段階で添加しておくの
がよい。
エントレーナーの使用量は理論量に対して1〜10倍で
あり、好ましくは2〜5倍である。
水とともに留出したエントレーナーは分液して循環使用
することが出来る。
反応温度は、反応時間の短縮と重合防止の点から65〜
150℃、好ましくは75〜120℃で行なわれるのが
有利である。
(メタ)アクリル酸の熱重合を防止するために重合禁止
剤を添加する。
このような重合禁止剤としてはハイドロキノン、P−メ
トキシフェノール、2.4−ジメチル−6−t−ブチル
フェノール、3−ヒドロキシチオフェノール、α−ニト
ロソ−β−ナフトール、P−ペンゾキノン、2.5−ジ
ヒドロキシ−P−キノン、銅塩等を使用することができ
るが、安定性などの点でハイドロキノン、P−メトキシ
フェニルが好ましい。
上記のような重合禁止剤の使用量は(メタ)アクリル酸
に対して0.001〜5.0重量%、好ましくは0.0
1〜1.0重量%である。
重合禁止剤の添加量が0.001重量%未満の場合は重
合禁止効果が小さく、逆に5.0重量%以上添加しても
効果は向上しないので無駄となる。
重合禁止剤の添加はエステル化反応を行なう直前に(メ
タ)アクリル酸中に溶解させる。
反応は常圧か又は若干減圧した状態でおこなうのが好適
である。
反応の終点の確認は脱水量あるいはガスクロ分析による
のが良い。
反応終了後の混合液から製品である(メタ)アクリレー
ト化合物を分離するのは薄膜蒸発器などを用いた蒸留に
よるのがよい。
反応は常圧か、若干減圧した状態で行なうので、耐圧容
器は必要としないが、ステンレス鋼、グラスライニング
鋼板などの耐蝕性の材料を用いるのがよい。
また、以上に述べたようなエステル化反応だけてなく化
合物(1)を3,4−エポキシシクロヘキサンメタノー
ルと(メタ)アクリル酸エステルとからエステル交換反
応によっても製造することが可能である。
この場合使用する(メタ)アクリル酸エステルとしては
メチル、エチル、n−プロピル、i−プロピル、ブチル
などの公知の(メタ)アクリル酸エステルを使用するこ
とができるが、中でもコスト、入手のし易さおよびエス
テル交換反応に伴って生成してくるアルコールの除去の
し品さなどを考慮するとメタクリル酸メチル、アクリル
酸メチルなどが好ましい。
3.4−エポキシシクロヘキサンメタノールと(メタ)
アクリル酸エステルとのエステル交換反応のモル比は理
論的には1/1であるが、本発明などのように実際には
1/1o〜1o/1の範囲、好ましくは1/1〜173
の範囲である。
エステル交換反応のモル比が3,4−エポキシシクロヘ
キサンメタノール/(メタ)アクリル酸エステル−1/
1o未満の場合は3,4−エポキシシクロヘキサンメタ
ノールの選択性、転化率の点では好ましいが、アクリル
酸エステル又はメタクリル酸エステル自身の重合による
ロスが多くなる。また、未反応のアクリル酸エステル又
はメタクリル酸エステルの回収に多大のエネルギーを要
する、などの欠点がある。
逆にエステル交換反応のモル比が3.4−エポキシシク
ロヘキサンメタノール/(メタ)アクリル酸エステル−
10/1を越える場合はアクリル酸エステル又はメタク
リル酸エステル自身の重合によるロスは減少するが、3
,4−エポキシシクロヘキサンメタノールの回収あるい
は反応粗液の精製に多大のエネルギーを要するので好ま
しくない。反応をバッチで行なう場合は先ず、反応容器
内に3.4−エポキシシクロヘキサンメタノールを所定
量仕込み、この中に前記好適量の触媒を溶解させ、この
中にメタクリル酸メチル、アクリル酸メチルなどを仕込
み、行なう。
使用する触媒としては前記したようなエステル化反応時
に用いるP−)ルエンスルホン酸、硫酸などの他にナト
リウムアルコラード、水酸化リチウム、アルミニウムア
ルコラード、テトラブトキシチタン等のエステル交換触
媒として公知のものから任意に選択して使用することが
できるが、価格、安定性などの点で水酸化リチウム、テ
トラブトキシチタンが好ましい。
触媒の使用量は出発原料に対して0.001〜10重量
%、好ましくは0.01〜1重量%である。触媒の使用
量が0.001重量%をより少ない場合は反応速度が遅
かったり、収率が悪いなどの不都合があり、逆に10重
量%より多くしても反応促進効果は改善される訳ではな
いので、無意味である。
エステル交換反応の温度は、反応時間の短縮と重合防止
の点から生成するアルコールの1弗点付近の温度で行な
われるのが有利である。
重合禁止剤としては前記エステル化反応と同じハイドロ
キノン、P−メトキシフェノール、2.4−ジメチル−
6−t−ブチルフェノール、3ヒドロキシチオフエノー
ル、α−ニトロソ−βナフトール、P−ベンゾキノン、
2.5−ジヒドロキ−P−キノン、銅塩等を使用するこ
とができるが、価格、安定性などの点でハイドロキノン
、P−メトキシフェノールが特に好ましい。
上記のような重合禁止剤の使用量は(メタ)アクリル酸
エステルに対して0.001〜5.0重量%、好ましく
は0.01〜1.0重量%である。
重合禁止剤の添加量が0.001重量%未満の場合は重
合禁止効果か小さく、逆に5.0重量%以上添加しても
効果は向上しないので無駄となる。
反応は3,4−エポキシシクロヘキサンメタノールと(
メタ)アクリル酸エステルとを重合禁止剤と触媒の存在
下で加熱し、生成する該低級アルコールを系外へ取り出
すことによりエステル交換反応を進行させる。
反応により生成した低級アルコールを分離するにはその
まま蒸留してもよいし、例えばn−ヘキサンなどの低級
アルコールと共沸混合物をつくり、実質的には低級アル
コールと互いに混合しない有機溶媒をエントレーナーと
して用いても良い。
エントレーナーは最初の仕込みの段階で添加しておくの
がよい。
エントレーナーの使用量は理論量に対して1〜10倍で
あり、好ましくは2〜5倍である。
低級アルコールとともに留出したエントレーナーは分液
して再使用することができる。
反応は常圧か又は若干減圧した状態でおこなうのが好適
である。
反応の終点の確認はガスクロ分析によるのが良い。反応
終了後の混合液から製品である(メタ)アクリレート化
合物を分離するのは薄膜式蒸発器などを用いて低沸分を
除去した後、薄膜式蒸発器をリボイラーとする蒸留塔を
用いるのが良い。
エステル交換反応もエステル化反応と同じように常圧か
、若干減圧した状態で行なうので、耐圧容器は必要とし
ないが、ステンレス鋼、グラスライニング鋼などの耐蝕
性の材料を用いるのがよい。
以下に実施例を示し本発明の効果を具体的に説明するが
、本発明はこれらの実施例によって限定されるものでは
ない。
〔実施例1〕 10段(40φ)の目皿式ガラス製蒸留塔を備えた5g
丸底フラスコに3.4−エポキシシクロヘキサンメタノ
ール1200g、メタクリル酸メチル1745g、n−
ヘキサン707g、水酸化リチウム10g1ハイドロキ
ノン3.7gを加えオイルバスで加熱し1時間全還流さ
せた後n〜ヘキサンをエントレーナーとしメタノールを
留出させた。
3.4−エポキシシクロヘキサンメタノールに対する反
応収率は56%であった。
〔実施例2〕 実施例1と同様の反応装置に3.4−エポキシシクロヘ
キサンメタノール1271g、メタクリル酸メチル21
59g、テトラブトキシチタン3゜2g、P−メトキシ
フェノール3.2gを加えオイルバスで加熱し1時間全
還流させた後メタツルを留出させた。
留出時、塔頂からP−メトキシフェノールを滴下した。
3.4−エポキシシクロヘキサンメタノールに対する反
応収率は59%であった。
〔実施例3〕 実施例1と同様の反応装置に3.4−エポキシシクロヘ
キサンメタノール1200g5p−)ルエンスルホン酸
2g1ハイドロキノン2g、ベンゼン200gを仕込み
、加熱還流させながらアクリル酸771gを1時間かけ
て滴下した。
生成する水をベンゼンとの共沸によって反応系より除い
て反応を進行させた。
留出したベンゼンは分液後反応系に戻し、循環再使用し
た。
3.4−エポキシシクロヘキサンメタノールに対する反
応収率は52%であった。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 3,4−エポキシシクロヘキサンメタノールに(メタ)
    アクリル酸または(メタ)アクリル酸エステルを反応さ
    せることを特徴とする下記の一般式( I ) ▲数式、化学式、表等があります▼( I ) [式中Rは水素原子またはメチル基を表わす]で表わさ
    れる(メタ)アクリレート化合物の製造方法。
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