JPH0733362B2 - N−アルコキシメチル(メタ)アクリルアミドの製造方法 - Google Patents

N−アルコキシメチル(メタ)アクリルアミドの製造方法

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JPH0733362B2
JPH0733362B2 JP61146828A JP14682886A JPH0733362B2 JP H0733362 B2 JPH0733362 B2 JP H0733362B2 JP 61146828 A JP61146828 A JP 61146828A JP 14682886 A JP14682886 A JP 14682886A JP H0733362 B2 JPH0733362 B2 JP H0733362B2
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、特に塗料用樹脂の製造に利用されている、架
橋性モノマーとして有用であるN−アルコキシメチルア
クリルアミドまたはN−アルコキシメチルメタクリルア
ミド(以下、これらを単に「N−アルコキシメチル(メ
タ)アクリルアミド」という。)の製造方法に関するも
のである。
(従来の技術とその問題点) N−アルコキシメチル(メタ)アクリルアミドは、アク
リルアミドまたはメタクリルアミド(以下、単にこれら
を「(メタ)アクリルアミド」という。)をアルコール
中にて、アルカリ性条件下でホルムアルデヒドと反応さ
せてメチロール誘導体をつくり、続いて単離することな
しに酸性条件下でエーテル化反応を行うことにより得ら
れる(特公昭38−23607)。このような反応は、一般的
なメチロール化反応およびエーテル化反応によるもので
あり、次の反応式で表される。
第1段階 第2段階 (式中、R1は水素原子またはメチル基、R2はノルマルブ
チル基、イソブチル基、セカンダリーブチル基またはタ
ーシャリーブチル基を示す)。
しかしながら、N−アルコキシメチル(メタ)アクリル
アミドの製造の用いられる反応は本来、所望の反応以外
の反応が多数生じ、数種のものが実際に生じるという事
実は広く確認されている。他の可能な反応の中には次式
のものがある。
(式中、R1は水素原子またはメチル基、R2はノルマルブ
チル基、イソブチル基、セカンダリーブチル基またはタ
ーシャリーブチル基を示す)。
これらの副生物および反応中間体の存在は、N−アルコ
キシメチル(メタ)アクリルアミドを用いて製造した塗
料用樹脂の品質に多大な悪影響を及ぼす。すなわち、
(メタ)アクリルアミド、メチロール(メタ)アクリル
アミドの様な水溶性モノマーは樹脂の耐水性を低下させ
る。また、メチレンビス(メタ)アクリルアミド、ジ
(メタ)アクリルアミドジメチルエーテルなどの二官能
性モノマーは樹脂の粘度を著しく増加させる作用があ
る。高品質のN−アルコキシメチル(メタ)アクリルア
ミドを得る方法として、フラッシュ蒸留や水洗による精
製法が従来より知られているが、前者はその操作上、必
然的に効率を低下させる時間と生成物との損失を生じる
結果となり、後者は大量の排水処理および製品の脱水操
作などが必要となるため製造原価を著しく高めることと
なる。
(問題点を解決するための手段) 本発明者らは、かかる従来技術の欠点を改善し精製操作
を行うことなく、高品質のN−アルコキシメチル(メ
タ)アクリルアミドを高収率で経済的に製造する方法を
見出すべく鋭意研究した。その結果、(メタ)アクリル
アミドをメチロール化反応、ついでエーテル化反応を行
い、得られたN−アルコキチメチル(メタ)アクリルア
ミドのアルコール溶液を、pHが2〜5の範囲において溶
媒を留去、濃縮することにより事実上、精製操作を必要
としない高品質のN−アルコキシメチル(メタ)アクリ
ルアミドが得られることを見い出し、本発明を完成し
た。
すなわち、本発明は一般式(I) (式中、R1は水素原子またはメチル基、R2はノルマルブ
チル基、イソブチル基、セカンダリーブチル基またはタ
ーシャリーブチル基を示す)で表されるN−アルコキシ
(メタ)アクリルアミドを製造する方法において、 (a)一般式(II) (式中、R1は水素原子またはメチル基を示す)で表され
る(メタ)アクリルアミドとホルムアルデヒドとを一般
式(III) R2OH (III) (式中、R2はノルマブチル基、イソブチル基、セカンダ
リーブチル基またはターシャリーブチル基を示す)で表
されるアルコール溶媒中、アルカリ触媒の存在下でメチ
ロール化反応を行い、一般式(IV) (式中、R1は水素原子またはメチル基を示す)で表され
るN−メチロール(メタ)アクリルアミドを含有する反
応生成液を得、 (b)ひき続き、該反応生成液に一般式(III) R2OH (III) (式中、R2はノルマルブチル基、イソブチル基、セカン
ダリーブチル基またはターシャリーブチル基を示す)で
表されるアルコールを追加して酸触媒の存在下でエーテ
ル化反応を行った後、反応生成液のpHが2〜5の範囲に
おいて溶媒を留去し、濃縮することを特徴とするN−ア
ルコキシメチル(メタ)アクリルアミドの製造方法であ
る。
本発明の方法に用いられる一般式(II)で表される(メ
タ)アクリルアミドはそれぞれ一般工業用の結晶品を使
用できる。
ホルムアルデヒドは一般工業用の純度80%以上のパラホ
ルムアルデヒドを使用する。
メチロール化反応では溶媒として作用し、第2段階のエ
ーテル化反応では原料となる一般式(III)で表わされ
るアルコールとしては、ノルマブタノール、イソブタノ
ール、セカンダリーブタノールまたはターシャリーブタ
ノール等が上げられる。
本発明の方法において、メチロール化反応はホルムアル
デヒド対(メタ)アクリルアミドのモル比で1.0〜1.5の
範囲で用いる。1.0未満また1.5を越えると、それぞれ過
剰となる原料の副反応を生じ、不純物を生成し好ましく
ない。また、使用するアルコールは(メタ)アクリルア
ミドに対し0.4〜1.0モル比が好ましい。さらに好ましく
は0.5〜0.7モルである。0.4未満では(メタ)アクリル
アミドやパラホルムアルデヒドの結晶が溶解し難く、1.
0を越えるとアルコールを多量に使用することになり、
経済的でなく好ましくない。反応温度は40〜60℃の範囲
が好ましく、反応液のpHは8.0〜11.0の範囲、好ましく
は9.5〜10.5の範囲である。温度およびpHが低すぎると
反応速度が遅く、高すぎると(メタ)アクリルアミドの
加水分解が起こり好ましくない。
アルカリ触媒としては、例えば水酸化ナトリウム、水酸
化カリウムのような無機塩基、あるいはトリエチルアミ
ン、トリプロピレンアミン、モルホリンなどの有機塩基
を挙げることが出来る。
重合防止剤としてはハイドロキノン、ハイドロキノンモ
ノメチルエーテル、チオ尿素、塩化トリメチルベンジル
アンモニウムなど通常使用されている重合防止剤が用い
られる。
反応時間は温度、pHにより異なるが、通常、1〜4時間
の範囲である。メチロール化反応によりN−メチロール
(メタ)アクリルアミドが合成されるが、この反応は平
衡反応であり、未反応の(メタ)アクリルアミド、ホル
ムアルデヒドが若干残存する。
このような反応条件により一般式(IV)で表されるN−
メチロール(メタ)アクリルアミドが生成し、これを含
有する反応生成液が得られる。
本発明の方法では、このようにメチロール化反応で得ら
れた反応生成液につぎのエーテル化反応を行う。
このエーテル化反応は、メチロール化反応で得られた反
応生成液に一般式(III)で表されるアルコールをメチ
ロール化反応で生成したN−メチロール(メタ)アクリ
ルアミドに対して、モル比で好ましくは1〜10、さらに
好ましくは4〜7となるように追加し、エーテル化反応
を実施する。
エーテル化反応は、pHを2.0〜5.0の範囲とし還流下に行
う。pH2.0未満ではメチレンビス(メタ)アクリルアミ
ドが副生し、5.0を越えると反応が遅く、ジ(メタ)ア
クリルアミドジメチルエーテルが副生するので好ましく
ない。
酸触媒としては、例えば硫酸、リン酸、塩酸のような無
機酸、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、フマル酸、マレ
イン酸、パラトルエンスルホン酸のような有機酸のいず
れでも良い。
エーテル化反応は還流下の脱水縮合反応であるので、通
常、留出してくる液は静置槽を用いて層分離し、水層を
系外に取り出し、アルコール層は系内に戻されることに
なる。反応時間は通常2〜7時間である。メチロール化
反応と同様にエーテル化反応も平衡反応であり、若干の
N−メチロール(メタ)アクリルアミドが残存する。
ついで、反応生成液のpHを2.0〜5.0の範囲とし濃縮を行
う。濃縮が進むに伴い、反応で生じた水が除かれるため
平衡反応により残存していた(メタ)アクリルアミドお
よびN−メチロール(メタ)アクリルアミドは所望のN
−アルコキシメチル(メタ)アクリルアミドへの転化す
る。濃縮は常圧でも行い得るが、高温による重合を防止
する意味で一般には減圧下に行うのが好ましく、濃縮槽
の内温が60〜100℃の範囲にて行う。
かくして得たN−アルコキシメチル(メタ)アクリルア
ミドは、フラッシュ蒸留または水洗などの精製操作を行
なって得たN−アルコキシメチル(メタ)アクリルアミ
ドに匹敵する純度を有しており、そのまま一般樹脂製造
用として使用可能である。もちろん、特殊用途向けとし
て蒸留単離して用いることもできる。
(実施例) 以下、実施例および比較例により本発明を具体的に説明
する。なお、実施例、比較例における(メタ)アクリル
アミド、N−メチロール(メタ)アクリルアミド、N−
アルコキシメチル(メタ)アクリルアミドの分析は液体
クロマトグラフィーによった。
実施例−1 撹拌装置、温度計、コンデンサー付静置装置を有する四
つ口フラスコに80重量%パラホルムアルデヒド(一般工
業用)56.3g(1.5モル)と96重量%ノルマルブタノール
37.1gを加え、ハイドロキノンモノメチルエーテル0.033
gを添加し、トリエチルアミンを加えpHを10.0とした。
次に99%アクリルアミド結晶(一般工業用)71.7g(1.0
モル)を加え昇温し、50℃にして反応を開始する。原料
溶解後、pHが10.0となるようトリエチルアミンを再び加
えた。3時間反応後、生成液165.1gを得た。N−メチロ
ール(メタ)アクリルアミド濃度は58.6重量%、アクリ
ルアミド濃度は1.8重量%であった。
次に96重量%ノルマルブタノール425.2gを追加し、ハイ
ドロキノン0.033gを添加し、シュウ酸にてpH3.0に調整
する。昇温し還流下で反応を開始する。留出液は静置槽
により層分離し、生成する水層は除去し、ノルマルブタ
ノール層は系内に戻し3時間反応した。反応生成液中の
N−ブトキシメチルアクリルアミド、N−メチロールア
クリルアミド、アクリルアミドの比率は、それぞれ85.6
%、6.7%、7.7%であった。
ついで、シュウ酸にて反応生成液のpHを3.0に再び調整
し、減圧下内温を90℃に保ちながら濃縮し、濃縮液163.
2gを得た。濃縮液のN−ブトキシメチルアクリルアミ
ド、N−メチロールアクリルアミド、アクリルアミドの
比率は98.2%、0.3%、1.5%であった。
実施例2 実施例1と同じ装置を用い、80重量%パラホルムアルデ
ヒド(一般工業用)45.0g(1.2モル)と99重量%イソブ
タノール60.0gを加え、ハイドロキノンモノメチルエー
テル0.038gを添加し、トリエチルアミンを加えpHを9〜
10とした。次に98重量%メタクリアミド結晶(一般工業
用)86.7g(1.0モル)を加え昇温し、60℃にして反応を
開始する。原料溶解後、pHが10.0となるようにトリエチ
ルアミンを加えた。3時間反応後、生成液191.7gを得
た。N−メチロールメタクリルアミド濃度は57.9重量
%、アクリルアミド濃度は3.8重量%であった。
次に99重量%イソブタノール380.2gを追加し、ハイドロ
キノン0.038gを添加したのちシュウ酸にてpH3.0に調整
した。昇温し還流下で反応を開始した。留出液は静置槽
により層分離し、生成する水層は除去し、イソブタノー
ル層は系内に戻し3時間反応した。
ついで、シュウ酸にて反応生成液のpHを再び3.0に調整
し、減圧下に内温を90℃に保ちながら濃縮し、無色透明
な濃縮液177.3gを得た。濃縮液のN−イソブトキシメチ
ルメタクリルアミド、N−メチロールメタクリルアミ
ド、メタクリルアミドの比率は97.2%、0.5%、2.3%で
あった。
比較例1 実施例1と同じ装置を用い、同様にメチロール化および
エーテル化を行い、N−ブトキシメチルアクリルアミド
の反応生成液573.3gを得た。トリエチルアミンにてpHを
7.0に調整したのち、減圧下に内温を90℃に保ちながら
濃縮し、濃縮液165.7gを得た。濃縮液のN−ブトキシメ
チルアクリルアミド、N−メチロールアクリルアミド、
アクリルアミドの比率は85.8%、6.8%、7.4%であっ
た。
比較例2 比較例1で得た濃縮液50gに100mlの水を加え3時間撹拌
した。分液ロートにて油層をとり分析した結果、N−ブ
トキシメチルアクリルアミド、N−メチロールアクリル
アミド、アクリルアミドの比率は96.2%、2.2%、1.6%
であった。
比較例3 比較例1で得た濃縮液100gをフラッシュ蒸留にて精製
し、留出液72.3gを得た。留出液のN−ブトキシメチル
アクリルアミド、N−メチロールアクリルアミド、アク
リルアミドの比率は98.3%、0.8%、0.9%であった。
(作用および発明の効果) 実施例からも明らかなように、本発明ではN−アルコキ
シメチル(メタ)アクリルアミドの製造において、所定
時間の反応ののち未反応の原料および中間生成物を所望
のN−アルコキシメチル(メタ)アクリルアミドに変換
するものであり、結果として従来必要であったフラッシ
ュ蒸留あるいは水洗といった精製操作を省略し、メチロ
ール化およびエーテル化反応のみによる高品質のN−ア
ルコキシメチル(メタ)アクリルアミドの提供を可能と
した。本発明の方法は工業的な製造方法として極めて有
利な優れた方法である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】一般式(I) CH2=C(R1)CONHCH2OR2 (I) (式中、R1は水素原子またはメチル基、R2はノルマルブ
    チル基、イソブチル基、セカンダリーブチル基またはタ
    ーシャリーブチル基を示す)で表されるN−アルコキシ
    メチルアクリルアミドまたはN−アルコキシメチルメタ
    クリルアミドを製造する方法において、 (a)一般式(II) CH2=C(R1)CONH2 (II) (式中、R1は水素原子またはメチル基を示す)で表され
    るアクリルアミドまたはメタクリルアミドとホルムアル
    デヒドとを一般式(III) R2OH (III) (式中、R2はノルマルブチル基、イソブチル基、セカン
    ダリーブチル基またはターシャリーブチル基を示す)で
    表されるアルコール溶媒中、アルカリ触媒の存在下でメ
    チロール化反応を行い、一般式(IV) CH2=C(R1)CONHCH2OH (IV) (式中、R1は水素原子またはメチル基を示す)で表され
    るN−メチロールアクリルアミドまたはN−メチロール
    メタクリルアミドを含有する反応生成液を得、 (b)ひき続き、該反応生成液に一般式(III)で表さ
    れるアルコールを追加して酸触媒の存在下でエーテル化
    反応を行った後、反応生成液のpHが2〜5の範囲におい
    て溶媒を留去し、濃縮することを特徴とするN−アルコ
    キシメチルアクリルアミドまたはN−アルコキシメチル
    メタクリルアミドの製造方法。
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