JPS5932458B2 - Ｎ−（アルキルアミノアルキル）アクリルアミドの製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、有用な陽イオン性ビニールモノマーを製造す
る方法であり、特に、Ｎ−（アルキルアミノアルキル）
アクリルアミドを製造する改良された接触的方法である
。

本発明の生成物は、接着促進剤、油溶性分散剤、エポキ
シ硬化剤及びイオン交換樹脂を製造するのに有用である
。β−アミノプロピオンアミド化合物を、ジアルキルア
ミン化合物とアクリル酸又はエステル化合物とを、次に
記載されたジヨン・ジ一・エリクソン（ＪＯｈｎＱＥｒ
ｉｃｋｓＯｎ）の技術によつて、反応させて製造できる
ことは既知である：題名、ザ・プレパレーシヨン・アン
ド・スタビリテイズ・オブ・サム・ベーターアルキルア
ミノプロピオンアミ ド （ＴｈｅＰｒｅｐａｒａｔ
ｉＯｎａｌｌｄＳｔａｂｉｌｉｔｉｅｓＯｆＳＯｍｅβ
−Ｄｉａｌｌ（ＹｌａｍｉｎＯｐｒＯｐｉＯｎａｍｉｄ
ｅｓ）、ジヤーナル・オブ・ザ・アメリカン・ケミカル
・ソサイテイ（Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．ＳＯｃ．）第７４
巻第６２８１〜８２頁、１９５２年。

この文献は、Ｎ−Ｎ−ジアルキル−β−ジアルキルアミ
ノプロピオンアミドは温度１２５〜２１５℃に加熱する
と対応するジアルキルアミンに分解し、この分解の容易
性はジブチルアミンからジメチルアミン誘導体へと減少
していくと述べている。ある種のβジアルキルアミノプ
ロピオンアミドを加熱したときに、生成物で置換された
アクリルアミドの重合が拡張していることの観察も、又
、なされている。ジヨン・ジ一・エリクソンによるアメ
リカ特許第２４５１４３６号では、Ｎ−アルキル・アク
リルアミドを、アルキルアミン又はジアルキルアミン２
モルの反応によつて製造したＮ−アルキルβ−アルキル
アミノプロピオンアミドとアクリル酸又はメタクリル酸
のエステルとを、高い温度で強酸触媒の存在下で製造す
ることができると述べている。

この特許での酸触媒を用いる方法は、アミノアミドの塩
を製造することになり、この塩は加熱するとアルキルア
ミン塩及びＮ−アルキル化アクリルアミドに分解する。
後者は加熱すると蒸留する。アメリカ特許第２７１９１
７８号は、又、強酸で接触反応させた分解物について述
べている。ジヨン・ジ一・エリクソンによるアメリカ特
許第２５２９８３８号は、ある種のＮ−Ｎ−ジアルキル
・アクリルアミドはアルキル基１個当り炭素原子少くと
も５個を含むジアルキルアミンを単量体のアクリル・エ
ステルと過圧下で温度１５０〜４００℃で加熱して製造
できることを述べて（・る。この文献は、又、アルキル
基１箇当り炭素原子５個より少なく含むジアルキルアミ
ンはこの方法に使用することができないことを記載して
いる。しかし、これらの先行技術は、ある種のＮ（アミ
ノアルキル）アクリルアミド化合物の製造には不利であ
り、その理由は、これらの代表的な生成物は、タール状
又はゴム状の反応混合物を生成し、これらを相互に分離
し純粋な生成物を良い収量で得ることが困難であること
が見出された。

例えばアメリカ特許第２４５１４３６号に記載された酸
接触法は、塩の形状のアルキルアミノ・アルキルアクリ
ルアミドを生成し、これが蒸発性でないので、蒸留分離
方法によつて容易に回収することができない。その土、
アメリカ特許第２５２９８３８号に記載された方法は、
高温、高圧と長い反応期間を必要とする。

これらの欠点があるので、前述の方法はＮ一（アルキル
アミノアルキル）アクリルアミドの製造法には適用でき
ないと考えられており、他の別の方法が記載された。

例えば、ブルソン（ＢｒｕｓＯｎ）によるアメリカ特許
第２６４９４３８号は、下記のβ−プロピオンラクトン
を所望の第３アミノ・ジアミンと反応させ反応生成物を
減圧下で蒸留して（これにより脱水が容易に起こる）、
ある種のＮ−（第３アリールアミノアルキル）アクリル
アミドを製造することができると述べている。

この特許は、又、適当なアクリル・クロライドを所望の
第３アミノ・ジアミンと反応させて他種のＮ−（第３ア
リールアミノアルキル）アクリルアミドを製造すること
ができると述べている。

）ゞ０ン（ＢａｒｒＯｎ）によるアメリカ特許第３６５
２６７１号はＮ−（ジアルキルアミノアルキル）メタク
リルアミドの製造方法を述べており、それでは、タグク
リル酸のマイケル・アダクト（Ｍｉｃｈａｅｌａｄｄｕ
ｃｔ）とＮ−Ｎ−ジアルキルアルキレンジアミン〔即ち
、Ｎ−（ジアルキルアミノアルキル）−２−メチル−β
−アラニン〕とを１４０〜２３０℃の高温で加熱すると
、殆んど完全にＮ−（ジアルキルアミノアルキル）メタ
クリルアミド生成物に転化（Ｒｅａｒｒａｎｇｅｍｅｎ
ｔ）するＯこの方法は今迄に述べた先行技術より更に改
良されているようにみえるけれども、これはＮ−（ジア
ルキルアミノアルキル）メタクリルアミドの製造のみに
しか適用できないという不利な点があり、このときの前
記メタクリルアミドはメタクリル酸付加物から得られる
ものである。我々の特許では、所望の方法においてアク
リル酸の対応する付加物を使用すると副反応が優勢な悪
い結果を与えることを示喫している。これらの付加物を
加熱することによつて製造される反応混合物は、大部分
が副産物及びタール状物質で、所望のアクリルアミドが
少量しか生産されないと述べられている。アメリカ特許
第３８７８２４７号は、Ｎ−第３アミノアルキル）アク
リルアミドを対応するβ−アミノプロピオンアミドの分
解によつて製造する熱的方法を記載しているが、しかし
、比較的高温度を適用すると、時々、熱的に導かれた副
反応が起こると述べている。本発明の目的は、Ｎ−（ア
ルキルアミノアルキル）アクリルアミド、特に、Ｎ−（
第３アミノアルキル）アクリルアミドを対応するβ−ア
ミノプロピオンアミドの接触的分解によつて製造する方
法を提供することであり、それにより、所望しない副反
応が少なくなる。

Ｎ−（アルキルアミノアルキル）アクリルアミドを対応
するβ−アミノプロピオンアミドの接触的分解によつて
製造する方法は既に発見されているが、比較的低温度で
実施された本発明の方法の結果で、第１アミングループ
をもつ第３アミノアルキル・アミンは、第２ジアルキル
アミンに対してよりも早く、アクリル酸又はエステルの
炭素炭素二重結合に添加する傾向があると分かつたこと
はアルキルアミノアルキルアミンに対しては驚くべきこ
とであつた。

この逆は、第１アミンでもつと抵抗性があるときに起き
る。予想されることは逆に、この様なことは、本発明で
は起らないのである。普通、第１アミンが第２アミンよ
り早く逆添加し（Ａｄｄｂａｃｋ）対応するβ−アミノ
プロピオンアミド出発物質を形成するので、比較的純粋
な安定な生成物を高収量で得ることは期待されないので
ある。本発明の方法を次に示す。

（式中、Ｒ１はＨまたはメチル、ｎは２〜６の数、単独
に結合したＲ２及びＲ３は水素又は炭素原子１〜４個を
含む低級アノビキル基で、しかも、少くともＲ２及びＲ
３の１つは低級アルキル基である。

）をもつβ−アミノプロピオンアミドを、塩酸または硝
酸のカルシウムまたはマグネシウム塩の左右下で温度１
００〜２５０℃に加熱し、生成した式（式中、Ｒ１、Ｎ
．Ｒ２及びＲ３は前述の通り）をもつＮ−（アルキルア
ミノアルキル）アクリルアミドを分離する、ことを特徴
とするＮ−（アルキルアミノアルキル）アクリルアミド
を製造する方法。

好ましくは、温度は１５０〜２２０℃の範囲内である。

本発明で有用な触媒は、塩酸または硝酸のカルシウムま
たはマグネシウム塩である。次に、生成したＮ−（アル
キルアミノアルキル）アクリルアミドを高収量で殆んど
純粋な形態で分離する。β−アミノプロピオンアミドを
少くとも２モルのアルキルアミノアルキル・アミンと式
結合したときは水素又は炭素原子１〜４個を含む低級ア
ルキル基（Ｒ２及びＲ３の少くとも１個は低級アルキル
基である）〕、のアルキルアミノアルキル・アミンと式
（式中、Ｒ１はＨ又はメチル、Ｚは炭素原子１〜２個を
含むアルキル基である）を混合し温度２０〜２００℃の
範囲内で対応するβ−アミノプロピオンアミド化合物が
形成されるに足る充分な時間反応させて製造される。

本発明の方法は、対応するＮ−（アルキルアミノアルキ
ル）アクリルアミドを実質的に高い収量で製造すること
ができβ−アミノプロピオンアミドの逆添加（ｂａｃｋ
ａｄｄｉｔｉｏｎ）又は、タール状又はゴ状残渣の生
成が殆んどなく、特に、熱的に誘導される副反応を避け
うるものである。その上、生成物であるＮ−（アルキル
アミノアルキル）アクリルアミド化合物は、β−アミノ
プロピオンアミド反応混合物及びこのようにして形成さ
れたアルキルアミノアルキル・アミンの両者から、蒸留
及び凝縮のような従来の分離方法によつて、容易に分離
することができる。本発明の方法は、バツチ式でも、又
、実質的に単一な連続式方法でも実施されるが、後者が
好ましい。

本発明の好ましい実施態様では所望のアルキルアミノア
ルキル・アミンの少くとも２モルを所望のアクリル酸又
はエステル化合物と混合し、この混合物を温度１００〜
２００℃の範囲内で、対応するβ−アミノプロピオンア
ミド反応生成物を生成するに足る時間の間加熱する。好
ましくは、所望のアルキルアミノアルキル・アミンを２
モルより過剰に使い対応するβ−アミノプロピオンアミ
ド生成物を最高に形成させるようにする。使用するアミ
ン化合物の最大量に決定的な量は決めてないが、使用量
が多いと反応混合物から過剰の末反応のアミンを除く配
慮がいる。普通、反応生成物は、使用する特殊の出発物
質と使用する温度によつて、３０分〜１０時間の時間内
で形成される。次に、対応するβ−アミノプロピオンア
ミド反応生成物を反応混合物から従来の蒸留方法で分離
する。（このとき反応混合物は反応による水又はアルコ
ール及び過剰の未反応アミン化合物を含んでいる。）し
かし、本発明の方法では、反応による水又はアルコール
及び過剰の未反応アミンは本発明の方法に妨害をしない
ので、全部の反応混合物を連続して使用することができ
る。本発明の実施に特に有用なアルキルアミノアルキル
・アミンは次のアミンである：イソプロピルアミノプロ
ピルアミン、ｔ−ブチルアミノプロピルアミン、３−ジ
メチルアミノプロピルアミン、２−ジエチルアミノエチ
ルアミン。

最高の収量は３−ジメチルアミノプロピルアミンで得ら
れた。本発明で有用なアクリル酸及びエステル化合物は
次の化合物である：アクリル酸、メタクリル酸、メチル
・アクリレート、メチル・メタクリレート、エチル・ア
クリレート及びエチル・メタクリレート。次に、前述の
β−アミノプロピオンアミドを触媒の存在下で温度１０
０〜２５０℃の範囲内で加熱すると、所望の対応するＮ
−（アルキルアミノアルキル）アクリルアミノアルキル
・アミンが形成されるに従いオーバーヘツドとして得ら
れる。

好ましい温度は、勿論、使用するβ−アミノプロピオン
アミドの沸点によつて決まる。β−アミノプロピオンア
ミドは対応するアルキルアミノアルキルアミン及びアク
リル酸及びエステル化合物より誘導されるものである。
特殊なβ−アミノプロピオンアミド及び対応する生成物
であるアミド及び分解したアルキルアミノアルキルアミ
ンのそれぞれに対する温度は、当業界の熟練者には、僅
かの実１験及び調査で容易に決めることができる筈であ
る。例えば、３−ジメチルアミノプロピルアミン及びメ
チル・メタクリルレートの反応生成物であるβ−アミノ
プロピオンアミドを使う実験では、反応生成物混合物を
温度１５０〜２２０℃の範囲内に加熱ずると全体として
の最高の収量を得ることができることを見出した。本発
明の方法は、所望の結果に影響を及ぼさないて、減圧下
でも又は低い加圧下でも実施することができる。

特別な圧力は決定的なものではなく、これらは出発物質
、温度、反応混合物中の成分比、即ち、反応でのアルコ
ール又は水及び又はβ−アミノプロピオンアミド反応生
成物と共にある未反応アミンの含有量によつて決まる。
高圧は、一般に、高温のときに採用される。好ましくは
、加熱は連続式方法で２〜７６０ｍｍＨｇの減圧か又は
ゲージ圧約１０．５ｋｇ／Ｃｄ（１５０ｐｓｉｇ）まで
の加圧下で実施される。

連続式方式では２〜５００ｍｍＨｇの範囲内で最良の結
果が得られる。バツチ式方法ではゲージ圧０．３５〜６
．０ｋ９／Ｃｄ（５〜８５ｐｓｉｇ）の低い加圧下で実
施することが好ましい。実験の結果では、適当なβ−ア
ミノプロピオンアミドの存在下で温度を前述の範囲内で
加熱すると、対応する所望のＮ−（アルキルアミノアル
キル）アクリルアミド生成物を実際に高収量で得ること
ができ、反応混合物の重合及びβ−アミノプロピオンア
ミドの発生が殆んどないことを示した。

所望のＮ−（アルキルアミノアルキル）アクリルアミド
及び熱分解から生成した分解した第３アミノアルキル・
アミンを、当業界の熟練者には既知の分留のような従来
の分離方法によつて、容易に分離することができる。所
望の場合は、反応混合物の蒸気からＮ−（アルキルアミ
ノアルキル）アクリルアミド生成物を選択的に凝縮させ
て、この生成物を殆んど純粋な形態で得ることが可能で
ある。

これは、反応に使う圧力下において生成物アミド及び対
応する出発物質ジアミンの沸点か選択的凝縮を起すに足
るように充分異つていると分かつているときには、有効
に実行できる。必須のことではないが、重合を減少させ
たり又は避けるために、β−アミノプロピオンアミドを
重合抑制剤の存在下で加熱する。

本発明に有用な重合抑制剤は次の化合物である：ヒドロ
キノン、ｐ−メトキシフエノール、２・６−ジ一ｔ−ブ
チル−ｐ−クレゾール、Ｎ−フエニル一２−ナフチルア
ミン、Ｎ−Ｎ−ジフエニル一ｐ−フエニレンジアミン、
２−メルカプトベンゾチアゾール又は銅粉。本発明の方
法は、特に、３−ジメチルアミノフロピルアミン及び出
発物質アクリル化合物の量をベースとしてＮ−ジメチル
アミノプロピル・アクリルアミド化合物の連続的製造方
法に適用することができる。

このようにして本発明の好ましい実施態様では、３−ジ
メチルアミノプロピルアミン及びアクリル酸又はエステ
ル化合物を、連続して高温で後で述べるようにモル比少
くとも２：１で混合し反応混合物を温度１５０〜２２０
℃、圧力５〜７５ｍｍＨｇで反応させる。Ｎ−ジメチル
アミノプロピル・メタクリルアミドを、次に、蒸留によ
つて連続して集め、所望の生成物を高い収量で得て逆添
加物（Ｂａｃｋ−ＡｄｄｉｔｉＯｎ）又は重合物は殆ん
ど得られないのである。この工程は、単一の反応帯で連
続的に制御した温度及び圧力を用い、又は、前で述べた
ように、反応による水又はアルコール及び過剰のジメチ
ルアミノプロピルアミンを形成されるに従いβ−アミノ
プロピオンアミド反応生成物から除く。その上、過剰の
未反応のジメチルアミノプロピルアミン及び未分解の対
応するβ−アミノプロピオンアミドは既知の方法によつ
てそれぞれの反応に再循環し更に効果を向上させる。本
発明で効果ある触媒は、塩酸または硝酸のカルシウムま
たはマグネシウム塩である。

普通、前記強酸は電離指数（ＰＫａ）約−１以下をもつ
ている。次に、本発明の理解を容易にするために実施例
について説明する。

実施例 １ （試験番号黒１） メチル・メタクリレート１００ｙ及び３−（ジメチルア
ミノ）プロピルアミン２５１７を容量１１のステンレス
・スチール・オートクレーブに、塩化マグネシウム１５
ｙと共に装入した。

窒素雰囲気にし８５℃に加熱しこの温度に自生圧力ゲー
ジ圧０．７０ｋ９／Ｃｄ（１０ｐｓｉ）に８時間維持し
た。内容物を冷却後ガスクロマイトグラフイ一（ＧＬＣ
）で分析した結果、メチル・メタクリレートの転化率は
、１００％であつた。

混合物３３４７の試料を真空で９０℃で３０７７にまで
蒸発した。

この生成物２５１７を容量２５０ｍ１のガラス反応器〔
マグネチツク・スターラ一、温度計、２０．３０ＩｒＬ
（８インチ）ビグロ一（ＶｉｇｒｅａｌｌＸ）カラム及
び蒸留ヘツドを具備する〕の添加沢斗に装入した。反応
器にＮ−Ｎ″−ジフエニル一ｐ−フエニレンジアミン２
７及び添加沢斗含有物の３５ｍ１を加え温度１８０℃に
加熱した。生成物を早く蒸留し補充液を分液沢斗より加
え大体始めの容積を保持するようにした。反応温度は１
８０〜２１２℃に変化した。

４５分の反応で、供給液は１００ｍ１加えオーバーヘツ
ドから８２Ｖを回収した。ＧＬＣで分析の結果次の組成
を示した：メタノール２．３ｗｔ％、３−（ジメチルア
ミノ）プロピルアミン４５．３ｗｔ％、Ｎ） ３−（ジ
メチルアミノ）プロピルメタクリルアミド５３．０ｗｔ
％残部未知物痕跡。実施例 ２ （試験番号＆２〜▲７） 触媒選別試験のために、３ −（ ３ −ジメチルアミ
ノプロピルアミノ）−Ｎ−（ ３ −ジメチルアミノプ
ロピル）− ２ ＝メチルプロピオンアミド８３．２ｗ
ｔ％及びＮ − ３ −（ジメチルアミノ）プロピルメ
タクリルアミド（ ＤＭＡＰＭＡ）１２．１ｗｔ％を含
む触媒のない供給物を調製した。

これはゲル滲透ＧＬＣで調べた。残りは、未知物で、大
部分はＤＭＡＰＭＡより蒸発し易い物質であつた。３−
（ジメチルアミノ）プロピルアミンε・（ＤＭＡＰＡ）
は検出されなかつた。触媒の比較に次の操作を行つた。

実施例１と同じ２５０ｍ１のガラス反応器に前記供給物
１００Ｖを装入した。反応器を５ｍｍＨｇの減圧に維持
し内容物を１８０℃に加熱しこの温度に３０分〜１時間
維持した。オーバーヘツド蓄積物の第１のレート（Ｒａ
ｔｅ）を決めた。次に、触媒を加えオーバーヘツド蓄積
物の第２のレートを決めた。効果ある触媒はオーバーヘ
ツド蓄積物に測定できる増加量を示した。試験結果を次
の第１表に示す。第１表において註１のレートは３０分
後のレートを示し、註２、Ｈｒは触媒を添加後１８０℃
に維持した時間を示し、註ェのＴｓはｐ−トルエン・ス
ルホニルを示す。第１表をみると強酸の塩（Ｍｇ、Ｃａ
）が有効であることが分かる。他は、見かけは同じよう
にみえるが、反応に効果を示さず、本発明の触媒に比較
して効果が劣ることを示す。実施例 ３ 実施例１の容量２５０ｍ１の反応器に塩化マグネシウム
４．２Ｖ、実施例２のピロピオンアミド供給物７５．８
ｙ及びＮ−Ｎ−ジフエニル一 ｐ −フエニレン・ジア
ミンを装入し反応器を２ｍｍＨｇに減圧し温度１７８〜
１８０℃に加熱した。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 式 ▲数式、化学式、表等があります▼ （式中、Ｒ＿１はＨまたはメチル、ｎは２〜６の数、単
   独に結合したＲ＿２及びＲ＿３は水素又は炭素原子１〜
   ４個を含む低級アルキル基で、しかも少くともＲ＿２及
   びＲ＿３の１つは低級アルキル基である）をもつβ−ア
   ミノプロピオンアミドを、塩酸又は硝酸のカルシウム、
   又はマグネシウム塩の存在下で温度１００〜２５０℃に
   加熱し、生成した式▲数式、化学式、表等があります▼ （式中、Ｒ＿１、ｎ、Ｒ＿２及びＲ＿３は前述の通り）
   をもつＮ−（アルキルアミノアルキル）アクリルアミド
   を分離する、ことを特徴とするＮ−（アルキルアミノア
   ルキル）アクリルアミドを製造する方法。 ２ 生成するＮ−（アルキルアミノアルキル）アクリル
   アミドを蒸留によつて反応混合物の蒸気から分離する、
   特許請求の範囲第１項記載の方法。