JPH0733363B2 - 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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JPH0733363B2
JPH0733363B2 JP61187803A JP18780386A JPH0733363B2 JP H0733363 B2 JPH0733363 B2 JP H0733363B2 JP 61187803 A JP61187803 A JP 61187803A JP 18780386 A JP18780386 A JP 18780386A JP H0733363 B2 JPH0733363 B2 JP H0733363B2
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清一 渡辺
一也 逆井
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  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)

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な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「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。
(従来の技術および発明が解決しようとする問題点) 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「(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段階の反応 第2段階の反応 (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、上記のN−アルコキシメチル(メタ)ア
クリルアミドの反応において、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ことが知られてい
る。例えば、他の可能な反応として次式のものが挙げら
れる。
(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を含有したままのN−
アルコキシメチル(メタ)アクリルアミドは、例えば、
これを用いて製造した素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、または水洗による
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
じる効果となり、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、かかる従来技術の問題点を改善し、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
法を提供すべく鋭意研究した。その結果、ホルムアルデ
ヒドとアルコールとの反応生成液と、(メタ)アクリル
アミドとを酸触媒の存在下、pH2〜5の範囲で反応さ
せ、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出し、本発明を完成した。
すなわち、本発明は一般式(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(メタ)アクリルアミドを製造する方法におい
て、 (a)ホルムアルデヒドと一般式(II) R2OH (II) (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表す)で
表されるアルコールとの反応生成液と (b)一般式(III) CH2=C(R1)CONH2 (III) (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)アクリルアミドとを酸触媒の存在下、pH2〜
5の範囲で反応させ、反応終了後、反応生成液のpHを2
〜5の範囲で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るホルムアルデヒドは、種々の形の
ものでよい。例えば、一般工業用の純度80重量%以上の
パラホルムアルヒド、またはホルムアルデヒド溶液など
がある。
本発明の方法に用いるアルコールとしては、ノルマルア
ルコール、ブチルアルコール、イソブチルアルコール、
セカンダリーブチルアルコールまたはターシャリーブチ
ルアルコールがある。
ホルムアルデヒドとアルコールとの反応温度は70〜100
℃、反応時間はとくに限定されないが、通常、30〜90分
間である。
ホルムアルデヒドとアルコールの使用量はアルコール/
ホルムアルデドのモル比で1.0〜6.0の範囲である。この
範囲で使用することにより、これら化合物の(メタ)ア
クリルアミドに対する使用量を所望の範囲にすることが
できる。
本発明の方法のホルムアルデヒドとアルコールとからな
る反応生成物において、例えばホルムアルデヒドの単量
体や重合体とブチルアルコールのアルコールとのヘミア
セタール類のブチルヘミホルマールなどの市販品を使用
することもできる。
本発明の方法に用いる一般式(III)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。
本発明の方法において、ホルムアルデヒド/(メタ)ア
クリルアミドのモル比は1.0〜1.5の範囲で用いる。モル
比が1.0未満または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、不純物を生成するので好ましくな
い。
また、アルコール/(メタ)アクリルアミドのモル比
は、1.5〜6.0が好ましい。さらに好ましいモル比は2.5
〜4.0である。モル比が1.5未満では、ホルムアルデヒド
や(メタ)アクリルアミドの結晶が溶解し難く、モル比
6.0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。
前述したホルムアルデヒドとアルコールとの反応生成物
に(メタ)アクリルアミドを加え、溶解後、重合防止剤
を添加する。この重合防止剤としては、例えば、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
されているものである。
その後、酸触媒を加えpHを2〜5に調整する。この酸触
媒としては、例えば、硫酸、リン酸および塩酸のような
無機酸、またはシュウ酸、マロン酸、フタル酸、マレイ
酸及びパラトルエンスルホン酸のような有機酸のいずれ
でも使用できる。
この調整液を昇温し、還流下で反応を行う。留出してく
る液は、静置槽を用いて槽分離し、生成する水層は系外
へ取り出し、アルコール層は系内へ戻される。反応時間
は通常2〜7時間である。
次いで、反応生成液のpHを2〜5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
ド及び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)アクリルアミドへと転化
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、濃縮温度
は60〜100℃である。
このようにして得た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り行った。
実施例−1 撹拌機、温度計、コンデンザー付静置槽を有する四つ口
フラスコに80%パラホルムアルデヒド(一般工業用)5
6.3g(1.5mol)と96%ノルマルブチルアルコール296.6g
(4mol)を加え、90℃にて45分間撹拌しパラホルムアル
デヒドを溶解した。次に、99%アクリルアミド結晶(一
般工業用)71.1g(1.0mol)を加え、溶解したのち、ハ
イドロキノン0.033gを添加し、リン酸にてpH3.5に調整
した。次いで、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、ノル
マルブチルアルコ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、84.2%、6.8%、9.0%であった。ま
た、反応生成液のpHは4.2であった。
次いで、リン酸にて反応生成液のpHを3.5に調整し、減
圧下、内温を90℃に保ちながら濃縮し無色透明な濃縮液
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、アクレルアミド
の比率は98.1%、0.4%、1.5%であった。
実施例−2 実施例−1と同じ装置を用い、80%パラホルムアルデヒ
ド(一般工業用)45.0g(1.2mol)と99%イソブチルア
ルコール222.4%(3.0mol)を加え、90℃にて1時間撹
拌した。次に98%メタクリルアミド結晶(一般工業用)
86.7g(1.0mol)を加え、溶解したのち、ハイドロキノ
ン0.038gを添加した。次いで、シュウ酸にてpHを3.0に
調整したのち、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
ソブチルアルコール層は系内に戻し、3時間反応した。
次いで、シュウ酸にて反応生成液のpHを3.0に調整し再
び減圧下に内温を90℃に保ちながら濃縮し、無色透明な
濃縮液178.2gを得た。濃縮液のN−イソブトキシメチル
メタアクリルアミド、N−メチロールメタアクリルアミ
ド、メタアクリルアミドの比率はそれぞれ97.4%、0.5
%、2.0%、であった。
比較例−1 実施例−1と同様にして、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、アクレルアミ
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168.5g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8
5.8%、6.8%、7.4%、であった。
比較例−2 比較例−2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、液体クロマトグ
ラフィーにて分析した。N−ブトキシメチルアクリルア
ミド、N−ト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96.1%、2.2%、1.7%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70.6g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98.2%、0.8%、1.0%、であった。
実施例−3 酸触媒として硫酸を用い、実施例−1と同様な操作を行
った。得られた濃縮液の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97.6%、0.7%、1.7%であった。
実施例−4 酸触媒としてマロン酸を用い、実施例−1と同様な操作
を行った。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98.0%、0.6%、1.4%、であった。
実施例−5 実施例−1において、80%−パラホルムアルデヒドのか
わりに、37%−ホルマリン水溶液121.7g(1.5mol)を用
いて同様の操作を行った。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97.8%、0.7%、1.5%、であった。
実施例−6 実施例−1と同じ装置を用い、ブチルヘミホルマール
(一般工業用、ホルムアルデヒド分40.0重量%)90.0g
(1.2mol)と96%−ノルマルブチルアルコール296.6g
(4mol)を加えたのち、99%−アクリルアミド結晶(一
般工業用)71.1g(1.0mol)を溶解し、ハイドロキノン
0.033gを添加した。リン酸にてpH3.5に調整したのち、
昇温し還流下で反応を開始した。以下、実施例−1と同
様に操作した。得られた濃縮液の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%、0.4%、1.4%、であった。
(効果) 本発明のN−アルコキシメチル(メタ)アクリルアミド
の製造方法において、酸触媒の存在下、pH2〜5の範囲
にて反応させ、濃縮を行うことにより、未反応の原料及
び中間生成物を所望のN−アルコキシメチル(メタ)ア
クリルアミドに転化できる。
その結果に伴い、従来必要であったフラッシュ蒸留また
は水洗などの生成操作を省略でき、さらに高品質の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。
このように、本発明の方法は、極めて有利な優れた工業
的な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。

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)ホルムアルデヒドと一般式(II) R2OH (II) (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との反応生成液と (b)一般式(III) CH2=C(R1)CONH2 (III) (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を酸触媒の
    存在下、pH2〜5の範囲で反応させ、反応終了後、反応
    生成液のpHを2〜5の範囲で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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