JPH07316111A - Ｎ，ｎ−二置換（メタ）アクリルアミド誘導体の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 特殊な反応装置を必要とすることなく緩和な
条件の下でＮ，Ｎ−ジアルキル（メタ）アクリルアミド
を高収率に製造する方法を提供する。 【構成】 特定の（メタ）アクリル酸エステルと特定の
二級アミンを反応させて付加物を生成し、引き続きこの
付加物に前記二級アミンと同じかもしくは異なる二級ア
ミンを反応せしめてプロピオン酸アミドとし、次いでこ
のプロピオン酸アミドにアルキル化剤を添加して４級ア
ンモニウム塩とし、しかる後、ホフマン脱離反応を行っ
てＮ，Ｎ−二置換（メタ）アクリルアミド誘導体を製造
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、Ｎ，Ｎ−二置換（メ
タ）アクリルアミド誘導体の新規な製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】Ｎ，Ｎ−二置換（メタ）アクリルアミド
誘導体は繊維、プラスチックスの改質剤や接着剤に、
又、石油の二次回収剤、及び紫外線−電子線硬化塗料用
希釈モノマーとして、さらには有機合成中間体として広
い用途が期待される有用な化合物である。

【０００３】このＮ，Ｎ−二置換（メタ）アクリルアミ
ド誘導体の合成法としては従来次のような方法が知られ
ている。 （Ａ）（メタ）アクリル酸エステルをアミンと反応させ
る場合、二重結合への付加が生じやすいので、これらの
化合物を原料として用いる場合は、アミンを２モル反応
させた後、生成したＮ，Ｎ−二置換−３−Ｎ，Ｎ−二置
換アミノ−（２−メチル）プロピオン酸アミドを熱分解
させてＮ，Ｎ−二置換（メタ）アクリルアミド誘導体を
製造する方法（Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．、７４
巻、６２８１、１９５２年及び特開平４−２０８２５８
号公報等）。 （Ｂ）又、（メタ）アクリル酸及びそのエステルの二重
結合への付加を抑えるために最初に（メタ）アクリル酸
及びそのエステルをシクロペンタジエンとのデイールス
−アルダー（Ｄｉｅｌｓ−Ａｌｄｅｒ）反応で付加体を
形成させて二重結合を保護した後、強塩基性触媒の存在
下、アミンと反応させてアミドに導き、しかる後、熱分
解によりシクロペンタジエンを除去して相当する（メ
タ）アクリルアミド誘導体を製造する方法（特開昭４９
−６６６２５号公報、特開昭６３−１７９８５１号公報
等）。

【０００４】しかしながら、上記（Ａ）の方法では熱分
解の反応速度が遅いため、高温で長時間という過酷な反
応条件が必要であり、生成するＮ，Ｎ−ジアルキル（メ
タ）アクリルアミドの重合、各種副反応の増加による収
率の低下が避けられない。又、上記（Ｂ）の方法では脱
保護行程において高温を必要とし、特殊な反応装置が必
要という問題がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明者等は、上述し
た如き問題点を有さないＮ，Ｎ−二置換（メタ）アクリ
ルアミド誘導体の新規な製造法の提供を目的としてい
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、下記一般式
（１）で表される（メタ）アクリル酸エステルと下記一
般式（２）で表される二級アミンとを反応させて下記一
般式（３）で表される付加物を生成させ、次いでこの付
加物に下記一般式（４）で表される二級アミンを反応さ
せて下記一般式（５）で表されるプロピオン酸アミドを
生成させ、次いでこのプロピオン酸アミドにアルキル化
剤を添加して下記一般式（６）で表される４級アンモニ
ウム塩とし、しかる後これに塩基性物質を添加してホフ
マン脱離反応を行うことにより下記一般式（７）で表さ
れるＮ，Ｎ−二置換（メタ）アクリルアミド誘導体とす
ることを特徴とする下記一般式（７）で表されるＮ，Ｎ
−二置換（メタ）アクリルアミド誘導体の製造方法を要
旨とするものである。

【化８】

【化９】

【化１０】

【化１１】

【化１２】

【化１３】

【化１４】

【０００７】本発明の製造法の工程は、上述したように
大きく四つの工程に分けられるのが特徴である。

【０００８】即ち、第一工程は上記一般式（１）で表さ
れる（メタ）アクリル酸エステル（以下、化合物（１）
と略記する）と上記一般式（２）で示される二級アミン
（以下、化合物（２）と略記する）とを反応させ、付加
反応により上記一般式（３）で表される付加物（以下、
付加物（３）と略記する）を生成する工程である。

【０００９】第二工程は化合物（３）に上記一般式
（４）で表されるもう一分子の二級アミン（以下、化合
物（４）と略記する）を反応させて上記一般式（５）で
表されるプロピオン酸アミド（以下、化合物（５）と略
記する）を生成する工程である。

【００１０】第三工程は化合物（５）にアルキル化剤を
反応させて上記一般式（６）で表される４級アンモニウ
ム塩（以下、化合物（６）と略記する）を生成する工程
である。

【００１１】第四工程は化合物（６）のホフマン脱離反
応を行うことにより、上記一般式（７）で表されるＮ，
Ｎ−二置換（メタ）アクリルアミド誘導体（以下、化合
物（７）と略記する）を生成する工程である。

【００１２】これら四つの工程はそれぞれ中間生成物を
単離して実施してもよいが、全てワンポットで行うこと
もできる。

【００１３】本発明を実施するに際して、第一工程にお
いて用いる化合物（１）の（メタ）アクリル酸エステル
としては何れでもよく、例えばアクリル酸メチル、アク
リル酸エチル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチ
ル等が挙げられる。

【００１４】又、第一工程において用いる化合物（２）
は二級アミンであれば何れでもよく、例えばジメチルア
ミン、ジエチルアミン等のジアルキルアミン、さらには
ピロリジン、モルホリン等の環状アミン等が挙げられ
る。

【００１５】第一工程における化合物（１）と化合物
（２）との反応は、溶媒の存在下もしくは不存在下の状
態で化合物（１）中に化合物（２）を添加するか、又は
化合物（２）中に化合物（１）を添加してもよい。この
化合物（１）と化合物（２）との付加反応により付加物
（３）が得られる。

【００１６】溶媒としては、化合物（１）及び化合物
（２）と反応しないものであれば何れでも使用可能であ
り、特に好ましい溶媒としてはトルエン、キシレン、ク
メン等の高沸点炭化水素、ジオキサン、メタノール等の
極性溶媒が挙げられる。

【００１７】第一工程における反応温度は０〜１００℃
の範囲で任意に設定できる。しかしながら、付加反応が
発熱反応であることや、あまり高温の温度領域では化合
物（１）が重合する危険性があることを考慮すると、反
応温度は０〜４０℃の範囲が好ましいものである。又、
反応時間は反応温度により任意に設定できるが、０．１
〜３時間の範囲で適宜行うことが好ましい。

【００１８】又、反応に際しての化合物（２）の仕込量
は、化合物（１）に対して０．５〜２倍モルの範囲、好
ましくは１〜１．１倍モルの範囲となるように任意に設
定することができる。

【００１９】次に本発明を実施するに際して、第二工程
においては上記第一工程において得られた化合物（３）
にもう一分子のアミンとして化合物（４）を反応させて
化合物（５）に変換するわけであるが、この第二工程に
おいて用いる化合物（４）は第一工程で用いたアミンと
同一のものであっても、異なるものであってもよい。な
お、同一のアミンを用いる場合は、アミンの仕込みは第
一工程において一緒に仕込むことができる。

【００２０】第二工程における化合物（４）の仕込量
は、化合物（１）に対して０．５〜２倍モルの範囲、好
ましくは１〜１．１倍モルの範囲となるように任意に設
定することができる。

【００２１】第二工程における化合物（３）と化合物
（４）との反応は、無触媒の状態で、もしくは塩基性触
媒の存在下で行うことができる。

【００２２】第二工程における反応を無触媒の状態で行
う場合、反応温度は１００℃より低い温度では反応が遅
いため、１００〜２００℃の温度範囲で設定することが
よい。一方、塩基性触媒の存在下で反応を行う場合は、
室温でも速やかにアミド化反応が起こるため、塩基性触
媒を用いて第二工程の反応を行うことが好ましい。な
お、第二工程でのアミド化反応の反応温度は塩基性触媒
を用いる場合は０〜１００℃の温度範囲であるが、低温
で反応させることによって生成する化合物（５）が個体
として析出するときには、反応混合物を均一にするため
に個体状の化合物（５）が溶解する温度に加温して反応
させてもよい。

【００２３】塩基性触媒としては、ナトリウムメチラー
ト、ナトリウムエチラート等が好ましく挙げられる。

【００２４】第二工程における反応時間は反応温度によ
り０．１〜４時間の範囲で任意に設定すればよく、１〜
３時間が好ましい反応時間である。

【００２５】上記第一工程が無溶媒であれば、この第二
工程は無溶媒でも溶媒の存在下でも実施することができ
る。使用する溶媒としては化合物（３）や、化合物
（２）及び化合物（４）と反応しないものであれば何れ
でも使用することができ、特に好ましいものとしてはト
ルエン、キシレン、クメン等の高沸点炭化水素、ジオキ
サン、メタノール等の極性溶媒が挙げられる。

【００２６】さらに本発明を実施するに際して、第三工
程は無溶媒の状態、又は溶媒で希釈した状態のいずれか
の状態で実施することができる。溶媒を使用する場合
は、この溶媒は上記化合物（５）を溶解し、且つアルキ
ル化剤と反応しないものであればいかなるものも使用す
ることができる。特に好ましい溶媒としてはトルエン、
キシレン、クメン等の高沸点炭化水素、ジオキサン、メ
タノール等の極性溶媒が挙げられる。

【００２７】第三工程における反応は、化合物（５）を
溶媒に溶解せずに直接これにアルキル化剤を添加して攪
拌するか、又は化合物（５）を溶媒に溶解した後、これ
にアルキル化剤を添加して攪拌することにより進行す
る。使用するアルキル化剤としては、塩化メチル、臭化
メチル、ヨウ化メチル等のハロゲン化アルキルや、硫酸
ジメチル、炭酸ジメチル等が挙げられる。

【００２８】第三工程におけるアルキル化剤の添加量
は、化合物（５）に対して１〜２倍モルの範囲で任意に
設定できるが、好ましくは１．２〜１．５倍モルの範囲
である。

【００２９】また、第三工程における反応温度は０〜１
２０℃の範囲で任意に設定できるが、好ましくは６０〜
１００℃の範囲である。

【００３０】さらに、第三工程における反応時間は１〜
２４時間の範囲で任意に設定できるが、０．５〜３時間
が好ましい反応時間である。

【００３１】第三工程では上記化合物（５）を上記アル
キル化剤と反応させることにより上記一般式（６）で表
される化合物（６）を得るわけであるが、一般式（６）
中のＸ^-は塩を形成する陰イオンである。Ｘ^-の塩を形成
する陰イオンとしては、ハロゲンイオン（Ｃｌ^-、Ｂ
ｒ^-、Ｉ^-等）、ＣＨ₃ＯＳＯ₃ ^-、ＨＳＯ₄ ^-、ＣＨ₃ＣＯ₂ ^-
等が挙げられる。

【００３２】次に、第四工程は第三工程で得られた化合
物（６）に塩基性物質を添加してホフマン脱離反応を行
い、化合物（７）を生成するわけであるが、第三工程に
続いて化合物（６）を単離することなく、ワンポットで
実施することができる。

【００３３】このホフマン脱離反応は、第三工程で得ら
れた化合物（６）に塩基性物質を添加し、熟成すること
により行うことができる。塩基性物質としては、苛性ソ
ーダ、苛性カリ等のアルカリ金属水酸化物が好ましいも
のとして挙げられ、これらは水溶液として用いることが
好ましい。

【００３４】塩基性物質の添加量は化合物（６）に対し
て１〜１．５倍モル、好ましくは１〜１．１倍モルの範
囲で任意に設定することができる。

【００３５】また、この第四工程におけるホフマン脱離
反応の反応温度は０〜１２０℃の範囲で任意に設定でき
るが、脱離反応を効率的に進めるために５０〜１２０℃
の範囲の温度することが好ましい。

【００３６】さらに、第四工程における反応時間は反応
温度により０．５〜６時間の範囲で任意に設定できる
が、１〜３時間が好ましい反応時間である。

【００３７】ホフマン脱離反応によって得られた化合物
（７）は溶媒抽出、蒸留等の操作により反応液中から単
離することができる。即ち、適当な抽出用溶媒（好まし
いものとしてはクロロホルム、塩化メチレン等）を用い
て化合物（７）を抽出した後、蒸留によって単離する。
なお、蒸留に際しては化合物（７）の重合を防止するた
め、ハイドロキノン、ｐ−メトキシフェノール、Ｎ−フ
ェニル−Ｎ’−（１，３−ジメチルブチル）−ｐ−フェ
ニレンジアミン（大内新興化学株式会社製、商品名：ノ
クラック６Ｃ）等を添加してもよい。

【００３８】

【実施例】以下、実施例により本発明を具体的に説明す
る。分析はガスクロマトグラフィーによった。

【００３９】実施例１ Ｎ−アクリロイルモルホリンの合成 攪拌機、滴下ロート、温度計、ジムロート冷却管を備え
たガラスフラスコにアクリル酸メチルを４３．０５ｇ
（０．５モル）仕込み、１５℃にてこれにモルホリン９
１．４８ｇ（１．０５モル）を１０分かけて滴下した。

【００４０】反応液は発熱し、反応液の温度は３５℃ま
で上昇した。この反応液を放冷しながら、さらに５０分
間熟成したところ、反応液の温度は１８℃まで下がり、
アクリル酸メチルは完全に消失した。

【００４１】引き続きこの反応液に１８℃にて２８％ナ
トリウムメチラート（メタノール溶液）４．８２ｇ
（０．０２５モル）を３分かけて滴下したところ白色結
晶が析出し、そのまま９３℃まで昇温して反応液を２時
間環流させた。

【００４２】その後、反応液を冷却し、硫酸１．２５ｇ
（０．０１２５モル）を添加してナトリウムメチラート
を中和した。

【００４３】得られた反応液全量は１３８ｇであった。
ガスクロマトグラフィーにより、反応液中の化合物
（５）である３−モルホリノプロピオン酸モルホリドを
分析したところ、この化合物の含有量は７５．９％であ
り、収率は仕込んだアクリル酸メチルに対して９１．８
％であった。

【００４４】次に、得られた化合物（５）を室温まで冷
却したところ固化したため、固化した化合物（５）１３
７．２ｇにジオキサン２００ｇを加え、６０℃まで昇温
して均一に溶解させた後、２５℃まで冷却させたとこ
ろ、化合物（５）が再度析出し均一なスラリーとなっ
た。

【００４５】このスラリーにヨウ化メチル９３．７２ｇ
（０．６６モル）を２５℃にて添加し同温度で２時間熟
成し、さらに９０℃まで昇温して１時間熟成（環流）さ
せた。

【００４６】次いで、反応液を５０℃まで冷却した後、
２９％苛性ソーダ水溶液を６８．９７ｇ（０．５モル）
添加し、その後８８℃まで昇温し同温度で１．５時間熟
成した。

【００４７】その後、反応液を室温まで冷却したところ
結晶が析出したので水８９．６ｇを添加して均一な反応
液５８８．２ｇを得た。

【００４８】この工程で生成する化合物（７）、即ちＮ
−アクリロイルモルホリンをガスクロマトグラフィーで
定量したところ、その含有量は８．１７％であり、収率
は化合物（５）に対して７４．７％であった。

【００４９】化合物（７）を含んだ反応液５７６．５ｇ
は水や無機塩等を含んでいるためクロロホルムで３回抽
出（クロロホルムの使用量は１回目は５７６．８ｇ、２
回目は２８７．８ｇ、３回目は１４５．３ｇ）した後、
クロロホルム抽出液の内１０００ｇを用いて溶媒を留去
した。

【００５０】しかる後、これに重合防止剤としてノクラ
ック６Ｃを１ｇ添加し、ビグリュウ管を用いて単蒸留を
行った。減圧蒸留にて５Torrで７０℃の留分を３１．６
ｇ分取した。この留分はＮ−アクリロイルモルホリンで
あり、高速液体クロマトグラフイーにおける相対面積純
度で９９％であった。

【００５１】

【発明の効果】本発明は、上述した如き方法を採用する
ことにより、特殊な反応装置を必要とすることなく緩和
な条件の下で高収率でＮ，Ｎ−ジアルキル（メタ）アク
リルアミドを製造することができる等優れた効果を有す
る。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 下記一般式（１）で表される（メタ）ア
   クリル酸エステルと下記一般式（２）で表される二級ア
   ミンとを反応させて下記一般式（３）で表される付加物
   を生成させ、次いでこの付加物に下記一般式（４）で表
   される二級アミンを反応させて下記一般式（５）で表さ
   れるプロピオン酸アミドを生成させ、次いでこのプロピ
   オン酸アミドにアルキル化剤を添加して下記一般式
   （６）で表される４級アンモニウム塩とし、しかる後こ
   れに塩基性物質を添加してホフマン脱離反応を行うこと
   により下記一般式（７）で表されるＮ，Ｎ−二置換（メ
   タ）アクリルアミド誘導体とすることを特徴とする下記
   一般式（７）で表されるＮ，Ｎ−二置換（メタ）アクリ
   ルアミド誘導体の製造方法。 【化１】 【化２】 【化３】 【化４】 【化５】 【化６】 【化７】