JPH06192176A - アクリル酸s−ブチルの製造方法 - Google Patents

アクリル酸s−ブチルの製造方法

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JPH06192176A
JPH06192176A JP3038504A JP3850491A JPH06192176A JP H06192176 A JPH06192176 A JP H06192176A JP 3038504 A JP3038504 A JP 3038504A JP 3850491 A JP3850491 A JP 3850491A JP H06192176 A JPH06192176 A JP H06192176A
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    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C67/00Preparation of carboxylic acid esters
    • C07C67/04Preparation of carboxylic acid esters by reacting carboxylic acids or symmetrical anhydrides onto unsaturated carbon-to-carbon bonds

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  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明はアクリル酸s−ブチルの製造方法に
関する。 【構成】 本発明の方法は、アクリル酸と1−ブテン
を、スルホン酸基を含むイオン交換樹脂の存在で、連続
的と不連続的のいずれにでも反応させ、その反応を50
〜120℃の温度、10〜30kg/cm2 の圧力で、
0.5〜4時間の接触時間に行わせ、かつ0.3と10
の間のオレフィン/アクリル酸モル比を用いることから
成る。得られるアクリル酸s−ブチルは、高い耐熱性お
よび高い耐加水分解性を有する非常に硬質のポリマーを
生成する重合方法において有用である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はアクリル酸エステルの製
造、そして特にスルホン酸基を含むイオン交換樹脂の存
在で1−ブテンをアクリル酸に付加させることによるア
クリル酸s−ブチルの製造の技術分野に該当する。
【0002】
【従来の技術】一般に酸触媒の存在でのエステルの製
造、特にアクリル酸エステルの製造は完全に記述されか
つ完成された方法である。公知の方法の中には酸とアル
コールのエステル化およびカルボン酸に相当するオレフ
ィンの付加がある。
【0003】この第二の方法は従来のアルコールのエス
テル化に比較して重要な利点を有する。特に、安価なオ
レフィンの入手源があるならば有利である。それは原料
は最終製品の価格に著しい影響を有するからである。同
様に、この場合において水が反応生成物でないという事
実は、生成物の精製および未反応の反応剤の回収を容易
にするので、工程の節約においてこれまた非常に重要で
ある。
【0004】前記二つの方法の間で強調されるべき相違
点は、反応が異なる反応機構に従って起るので、一つの
または他の方法の使用は比較的容易に異なる種類のエス
テルを得ることを可能にする。古典的なエステル化法に
従って、アルキル−第一級基エステルの製造のみが従来
工業的規模で行なわれてきたが、それは第二級アルコー
ルをエステル化するために存在する難しさ、そして第三
級アルコールのエステル化のより一層の難しさのためで
あった。これと反対に、オレフィンを酸に付加する方法
によりアルキル−第三級基エステルはより容易に得ら
れ、対応するアルキル−第二級エステルは若干の困難さ
を伴って得られ、またアルキル−第一級エステルの合成
は非常に難しい。オレフィンをアクリル酸に付加するこ
とにより得られかつ一般にアルキル鎖に枝分れの存在す
るこの種の製品にはある優れた市場の期待が持てる。な
ぜならばそれらは他のアルキル酸またはアクリル酸のエ
ステルと全く同じ位に重合可能であり、純粋でありかつ
他のエステルと共に共重合体の一部を形成するし、また
それらは高い耐熱性と高い耐加水分解性を有する非常に
硬質のポリマーを生成するからである。
【0005】オレフィンをカルボン酸に付加する方法の
中で、二つの大きな群が区別されるであろう。第一群
は、以下「均一法」と呼ぶが、反応剤と触媒が同一相内
にあり、一般に液体であるすべての方法により作られて
いる。第二群は、「不均一法」と呼ばれ、触媒と反応剤
が異なる相にあり、通常は固体触媒と液体または気体の
反応剤であるすべての系から成る。
【0006】均一法に共通の特徴は触媒として強酸の使
用であり、硫酸は最も広く使用されており、例えば、英
国特許第814,360号に記載のように、メタクリル
酸とイソブチレンからメタクリル酸t−ブチルの製造に
使用されている。この種の酸生成物の性質のおかげで、
その使用は触媒の問題になる回収、エステルの精製を複
雑にする着色した副生成物の発生、および反応装置の腐
食の存在などを必らず伴う。
【0007】上記の因子のために、不均一法において十
分に活性でありかつ付加に選択的である固体触媒を使用
することは均一法に結びつく回収、反応媒体の着色およ
び腐食の諸問題を除去するので、そのような不均一法を
開発することに非常な関心がある。
【0008】オレフィンの直接エステル化を行うために
いろいろな種類の触媒が従来詳しく述べられた。例え
ば、米国特許第3,076,840号にはフッ化水素に
より処理された第III 族の多価金属ケイ塩の存在で第三
級オレフィンとカルボン酸のエステル化反応が教示され
ている。他の米国特許第4,293,499号にはモノ
オレフィンとカルボン酸から100〜400℃の温度
で、そして1〜1000m 2 /gの表面積を有する担体
中の5−スルホイソフタル酸から成る固体触媒を使用し
てエステルを製造する方法が含まれている。
【0009】スルホン基を含むイオン交換樹脂がオレフ
ィンエステルを製造するために使用されたことがある。
米国特許第3,037,052号はこれらの特徴を有す
る方法を記載しており、その方法で反応は広い範囲の温
度で第三級および第二級オレフィンを使用して行われて
いる。第二級オレフィンそして特にn−ブテンとアクリ
ル酸の反応でアクリル酸s−ブチル(すなわち、本発明
の製品対象)を得る反応の場合に、使用される諸条件は
アクリル酸の高い転化率に達することを許さないので、
アクリル酸はその沸点が対応するアクリラートの沸点に
近いため、並びに併行する重合プロセスのために減圧で
蒸留を行わなければならない事実のために、複雑な精製
方式および未反応の酸の回収または反応剤のかなりの損
失を失じせしめるので、この方法を経済上好ましくない
ものにする。
【0010】さらに最近になりヨーロッパ特許第026
8999号はメタクリル酸とイソブチレンからスルホン
酸基を含む市販のイオン交換樹脂の存在でメタクリル酸
t−ブチルを製造する方法を教示しており、そしてこの
方法ではオレフィンの好ましからぬ重合反応が、操作の
可変因子の値の適当な選択により最小となされる。
【0011】上記のすべてを考慮すると、不均一触媒の
使用はオレフィンの直接エステル化をもたらすためにあ
る優れた期待を持たせるものであり、そして特に陽イオ
ン交換樹脂はオレフィンとカルボン酸の直接エステル化
において均一触媒にまさる重要な利点を与える。
【0012】
【発明の要約】本発明はスルホン酸基を含むイオン交換
樹脂の存在でアクリル酸と1−ブテンからアクリル酸s
−ブチルを製造する方法を述べるものである。
【0013】その反応は広い範囲の条件(温度、オレフ
ィン/酸のモル比、接触時間)の下に連続方式並びに不
連続方式を用いて行われることができる。反応条件は高
いアクリル酸の転化率および高いアクリル酸s−ブチル
の選択率を同時に得るために適当でなければならない。
それはこれら両因子の精製工程への影響が著しいからで
ある。前記の方法に従えば、簡単な精製方式を用いるこ
とにより、それ以後の重合に適するアクリル酸s−ブチ
ルを得ることが可能である。
【0014】
【発明の説明】オレフィンとアクリル酸の反応はスルホ
ン酸基を含む陽イオン交換樹脂の存在で行われる。前記
の樹脂は多孔性であり、そして20〜100m2 /gの
BET表面積、1000Åの最大細孔直径、20〜80
%の気孔率および0.5〜3ミリ当量/リットルのイオ
ン交換容量を有するものでなければならない。上記の特
徴を併せ持ちかつこの反応を実施するために使用できる
市販品はLewatitSPC118,Amberli
st 15,Dowex MSC−1,Serdoli
t Redおよび同様の性質を有するその他の製品であ
る。
【0015】これらの陽イオン交換樹脂は無水のおよび
水和の形のいずれでも使用できるが、好ましくは反応に
それを使用する前に脱水を行うことおよび好ましくは乾
燥した極性溶媒と共に共沸蒸留または洗浄を行うことが
望ましい。
【0016】この反応は液相中で行われ、対応する反応
剤の供給系、反応器および製品処理設備を備えた不連続
式並びに連続式の装置において行われる。反応器に関し
て、反応は固定床並びに連続式または不連続式の攪拌槽
において行われる。
【0017】反応を実施するための操作条件は、高い転
化率と望みの製品の高い選択率を確実に得るための運用
範囲内に保たれなければならない。
【0018】反応温度は適当な転化率に達するため十分
に高くなければならないが、またそれは使用されるオレ
フィンの関数である。通常それは50と120℃の間
で、好ましくは80と110℃の間で変る。最高作業温
度は樹脂の熱安定性の問題のため120℃である。
【0019】圧力は反応混合物を液相に保つため必要な
ものでなければならない。明らかに最低作業圧力はまた
反応するオレフィンの関数である。通常使用される圧力
は10と30kg/cm2 の間にある。
【0020】オレフィン/アクリル酸のモル比は、反応
において得られる転化率と選択率に大きな影響を有す
る。低いオレフィン/アクリル酸モル比は酸の転化率の
減少をもたらすが、この固定の選択率を増加させ、そし
て出発原料のオレフィンの重合を最小にする。0.3と
10の間のオレフィン/アクリル酸比が通常用いられる
が、1と5の間の比が特に好まれる。
【0021】エステル化反応が不連続式に行われる場合
には、反応時間は温度およびその他の用いられる条件に
よって0.5〜4時間の範囲内で変る。もし連続方式が
アクリラートを製造するために使用されるならば、用い
られる接触時間は不連続選択方式において用いられるも
のと同じである。
【0022】エステル化反応の生成物は誘導されたアク
リル酸エステル、相当する未反応オレフィン、ごく低い
割合のアクリル酸および出発原料オレフィンのオリゴマ
ー化により生成した若干量の重オレフィンから成る。反
応が適当な操作条件の下で行われる場合には、工程の高
い転化率と選択率のおかげで、アクリル酸と重オレフィ
ンの量は減少する。上記の条件が満足される場合にはい
つも、これらの成分は容易に分離することができて、脱
ガスと未反応オレフィンの再循環、少量の残存アクリル
酸のための中和と水洗い、および減圧蒸留を用いて重オ
レフィンを除き、そして生成したアクリル酸s−ブチル
を精製する。
【0023】
【実施例】以下の非限定的な例は本発明を例示するもの
である。
【0024】例1 この例は1−ブテンとアクリル酸の
不連続完全混合反応器におけるエステル化を説明しかつ
オレフィン/アクリル酸モル比のアクリル酸の転化率お
よびアクリル酸2−ブチルの選択率に及ぼす効果を明ら
かにするものである。
【0025】あらかじめメタノールで洗ってから105
℃で24時間乾燥させた陽イオン交換樹脂Lewatt
it SPC118 14gを300cm3 の有効作業
容積を有しかつ攪拌装置を備えた反応器に装填する。ア
クリル酸と液体ブテン−1を反応器中に供給し、その反
応系を窒素で20kg/cm2 に加圧してから加熱を始
めて、作業温度90℃に達するまで続ける。反応の進展
を時間を追って次の表に見られるようにたどった。その
表ではアクリル酸の転化率と得られたアクリル酸2−ブ
チルの選択率がオレフィン/アクリル酸のモル比3つに
いて示されている。
【0026】
【表1】 反応時間(時間) 0.5 1 1.5 2 3 4 転化率(%) 97 97.5 97.4 97.2 96.5 96 選択率(%) 88 80 76 74 68 62
【0027】上表により、97%のアクリル酸転化率を
88%のアクリル酸2−ブチルの選択率と共に得ること
が可能である。主な副生成物は1−ブテンの二量化によ
り生成したC8 オレフィンである。
【0028】例2 上記の例において高い転化率が得ら
れたにもかかわらず、その値は前記のオレフィン/アク
リル酸モル比において作用しながらなお増加することさ
えできる。図1は例1と同様な方法で同じ条件の下に行
なわれたが、三種の異なる反応剤比1.5,3および5
で操作された三つの実験において得られた転化率を示し
ている。
【0029】比較的高いオレフィン/アクリル酸モル比
において酸の転化率は増加し、そしてモル比5において
98.5%の値に達することは注目に値にする。選択率
の観点から見ると、その効果は反対であり、図2に見ら
れるように、オレフィン/アクリル酸モル比1.5にお
いて最大の選択率を得ている。
【0030】例3 この例は、反応が不連続式攪拌槽内
で行われている間にアクリル酸の転化率およびアクリル
酸2−ブチルの選択率に及ぼす温度の効果を例示するも
のである。
【0031】用いられた操作手順は例1のそれと同じで
あり、そして次の表は用いられた三水準の温度におい
て、また1時間の一定反応時間において得られた結果を
示している。これらの実験はオレフィン/アクリル酸モ
ル比5で行われた。
【0032】
【表2】 温度(℃) 70 80 90 転化率(%) 83 93 98.5 選択率(%) 85 83 70
【0033】上表を見ると、アクリル酸の転化率は温度
と共に増加し、90℃において98.5%の値に達する
ことおよび選択率への効果は転化率とは反対に温度と共
に減少することが認められる。
【0034】例4 この例は陽イオン交換樹脂の存在で
の1−ブテンとアクリル酸のエステル化で、その反応が
連続式攪拌槽内でかつ内部再循環を伴って行なわれた場
合を例示するものである。
【0035】内部再循環を伴う反応器(Berty型)
に、あらかじめメタノールで洗ってから105℃で乾燥
することにより脱水工程にかけた125cm3 の陽イオ
ン交換樹脂Lewatit SPC118を装填した。
アクリル酸と1−ブテンの液状混合物を反応器の中へ、
全流速125cm3 /時およびオレフィン/酸モル比3
を維持しながら供給する。LHSV=1hr-1のこれら
の条件の下で、87℃の反応器温度および20kg/c
2 の圧力において次の結果が得られた。
【0036】
【表3】 アクリル酸 転化率 90.3% アクリル酸2−ブチルの選択率 −100% 1−ブテン 転化率 47.5% アクリル酸2−ブチルの選択率 54.4%
【0037】陽イオン交換樹脂は20日間連続して使用
されたが、その間に初めの活性の大きな損失はなかっ
た。
【0038】
【図面の簡単な説明】
【図1】オレフィン/アクリル酸モル比のアクリル酸の
転化率に及ぼす効果を表わすグラフ記号の説明 (a)アクリル酸転化率(%) (b)反応時間(時間) (c)温度90℃
【図2】オレフィン/アクリル酸モル比のアクリル酸エ
ステルの選択率に及ぼす効果を表わすグラフ記号の説明 (a)アクリルエステルの選択率(%) (b)反応時間 (c)温度90℃

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 アクリル酸と1−ブテンを、スルホン酸
    基を含むイオン交換樹脂の存在で、連続的並びに不連続
    的に反応させ、その反応を50〜120℃、好ましくは
    80〜110℃の温度、10〜30kg/cm2 の圧力
    で、0.5〜4時間の反応または接触時間で行い、かつ
    0.3〜10、好ましくは1〜5のオレフィン/アクリ
    ル酸モル比を用いることを特徴とするアクリル酸s−ブ
    チルを製造する方法。
  2. 【請求項2】 該反応が攪拌槽内で、スルホン酸基を含
    むイオン交換樹脂と共に行われる請求項1に記載の方
    法。
  3. 【請求項3】 該反応が、スルホン酸基を含むイオン交
    換樹脂を充填された固定床内で連続的に行われる請求項
    1に記載の方法。
  4. 【請求項4】 アクリル酸の転化率が95%より高い請
    求項1に記載の方法。
JP3038504A 1990-03-05 1991-03-05 アクリル酸s−ブチルの製造方法 Expired - Lifetime JPH06104645B2 (ja)

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ES9000646 1990-03-05
ES9000646A ES2020649A6 (es) 1990-03-05 1990-03-05 Procedimiento para la obtencion de acrilato de sec-butilo.

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JPH06192176A true JPH06192176A (ja) 1994-07-12
JPH06104645B2 JPH06104645B2 (ja) 1994-12-21

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JP (1) JPH06104645B2 (ja)
AT (1) ATE100076T1 (ja)
CA (1) CA2036720C (ja)
DE (1) DE69100955T2 (ja)
DK (1) DK0445859T3 (ja)
ES (1) ES2020649A6 (ja)

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DK0445859T3 (da) 1994-03-07
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