專利名稱：(甲基)丙烯酸n－烷基氨基烷基酯的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及(甲基)丙烯酸N-烷基氨基烷基酯的制造方法。
背景技術(shù)：
(甲基)丙烯酸N-烷基氨基烷基酯被廣泛用作高分子凝聚劑、潤滑添加劑、紙力增強(qiáng)劑等的原料。特別是在制造高分子凝聚劑時，存在為了提高凝聚劑的性能而進(jìn)行高分子量化的情況，但是這時，存在產(chǎn)生不溶于水的凝膠狀物質(zhì)的問題。雖然不能詳細(xì)地說明該凝膠狀物質(zhì)的生成機(jī)理，但是可以推斷是由于(甲基)丙烯酸N-烷基氨基烷基酯中含有低沸點(diǎn)成分的緣故，特別是由于作為反應(yīng)原料的(甲基)丙烯酸酯、N-烷基氨基烷基醇的緣故，因而希望低沸點(diǎn)成分少的(甲基)丙烯酸N-烷基氨基烷基酯。例如，作為(甲基)丙烯酸N-烷基氨基烷基酯中含有的低沸點(diǎn)成分的濃度，雖然因使用目的的不同而不能一概而論，但是，通常優(yōu)選為0.06質(zhì)量％或以下，更優(yōu)選為0.05質(zhì)量％或以下，進(jìn)一步優(yōu)選為0.04質(zhì)量％或以下。
因此，作為(甲基)丙烯酸N-烷基氨基烷基酯的制造方法，已知在催化劑的存在下，使(甲基)丙烯酸酯與N-烷基氨基烷基醇發(fā)生酯交換反應(yīng)，然后通過蒸餾操作將未反應(yīng)的原料從反應(yīng)液中蒸餾除去，然后對目標(biāo)生成物(甲基)丙烯酸N-烷基氨基烷基酯進(jìn)行蒸餾的方法。但是，在反應(yīng)液中存在由下述反應(yīng)生成的副產(chǎn)物(以下稱為邁克爾加成物)，所述反應(yīng)為，原料N-烷基氨基烷基醇、反應(yīng)副生成的烷基醇在原料(甲基)丙烯酸酯、目標(biāo)生成物(甲基)丙烯酸N-烷基氨基烷基酯的雙鍵部位發(fā)生的加成反應(yīng)，即，所謂的邁克爾(Michael)加成反應(yīng)。該邁克爾加成反應(yīng)是可逆反應(yīng)，不僅在酯交換反應(yīng)中，而且在隨后的蒸餾除去原料時、蒸餾目標(biāo)生成物時都會發(fā)生邁克爾加成物的分解反應(yīng)，因此，存在目標(biāo)生成物(甲基)丙烯酸N-烷基氨基烷基酯中混入原料等低沸點(diǎn)成分的問題。針對這些問題，提出了各種各樣的對策。
作為低沸點(diǎn)成分少的(甲基)丙烯酸N-烷基氨基烷基酯的制造方法，在專利文獻(xiàn)1、專利文獻(xiàn)2中記載了在催化劑的存在下、在酯交換反應(yīng)之后進(jìn)行精制時，首先將催化劑從反應(yīng)液中分離，然后除去低沸點(diǎn)成分、精制目標(biāo)生成物，從而制造高純度的(甲基)丙烯酸N-烷基氨基烷基酯的方法。
另外，在專利文獻(xiàn)3、專利文獻(xiàn)4中，記載了通過對副反應(yīng)生成物進(jìn)行熱分解處理，來減少(甲基)丙烯酸N-烷基氨基烷基酯中的低沸點(diǎn)成分的方法。
另外，在專利文獻(xiàn)5中，記載了通過在反應(yīng)體系中經(jīng)時地添加原料N-烷基氨基烷基醇，來抑制副反應(yīng)的方法。
專利文獻(xiàn)1特開平11-322680號公報專利文獻(xiàn)2特開平3-112949號公報專利文獻(xiàn)3特開平11-222469號公報專利文獻(xiàn)4特開平10-279540號公報專利文獻(xiàn)5特開平4-95054號公報專利文獻(xiàn)6特開平8-268938號公報發(fā)明內(nèi)容在專利文獻(xiàn)1、專利文獻(xiàn)2所記載的方法中，增加了從反應(yīng)液中分離催化劑和(甲基)丙烯酸N-烷基氨基烷基酯的工序，存在成本增加的問題。
另外，在專利文獻(xiàn)3、專利文獻(xiàn)4所記載的方法中，存在以下問題必須另外配備用于對副反應(yīng)生成物進(jìn)行熱分解處理的裝置而使裝置成本增加，以及熱分解需要時間從而導(dǎo)致生產(chǎn)率降低等。
在專利文獻(xiàn)5所記載的方法中，含有約2000ppm(0.2質(zhì)量％)的雜質(zhì)，不能充分提高(甲基)丙烯酸N-烷基氨基烷基酯的純度。
本發(fā)明是鑒于上述問題而完成的，其目的在于提供一種不需要進(jìn)行繁瑣的操作，并且不需要特別的裝置，制造低沸點(diǎn)成分少，特別是原料成分少的(甲基)丙烯酸N-烷基氨基烷基酯的方法。
可通過下述本發(fā)明來實現(xiàn)上述目的。
即，本發(fā)明是一種(甲基)丙烯酸N-烷基氨基烷基酯的制造方法，是利用(甲基)丙烯酸酯與N-烷基氨基烷基醇的反應(yīng)來制造(甲基)丙烯酸N-烷基氨基烷基酯的方法，其特征在于，具有(A)在催化劑的存在下，使(甲基)丙烯酸酯與N-烷基氨基烷基醇反應(yīng)，得到含有(甲基)丙烯酸N-烷基氨基烷基酯的反應(yīng)液的工序，(B)將沸點(diǎn)低于上述(甲基)丙烯酸N-烷基氨基烷基酯的成分從上述工序(A)所得到的反應(yīng)液中蒸餾除去的工序，(C)蒸餾上述(甲基)丙烯酸N-烷基氨基烷基酯的工序，還具有(D)在上述工序(A)之后、調(diào)整上述工序(C)之前的反應(yīng)液中水的濃度到0.01～1質(zhì)量％的工序。
利用這樣的本發(fā)明的(甲基)丙烯酸N-烷基氨基烷基酯制造方法，不需要進(jìn)行繁瑣的操作，并且不需要特別的裝置，能夠制造低沸點(diǎn)成分少，特別是原料成分少的(甲基)丙烯酸N-烷基氨基烷基酯。
在本發(fā)明的(甲基)丙烯酸N-烷基氨基烷基酯的制造方法中，優(yōu)選上述(甲基)丙烯酸酯為式(1)所示的化合物CH2＝CR1COOR2(1)(式中，R1表示氫或甲基，R2表示碳原子數(shù)為1～2的烷基)。另外，在上述工序(D)中，優(yōu)選在上述工序(A)之后、向上述工序(C)之前的反應(yīng)液中投入水。另外，上述工序(D)優(yōu)選在上述工序(B)之前進(jìn)行。
也可以將這些(甲基)丙烯酸N-烷基氨基烷基酯的制造方法中的工序(C)之后殘留的殘渣中含有的催化劑的至少一部分再利用于(甲基)丙烯酸酯與N-烷基氨基烷基醇的反應(yīng)中。
另外，在本發(fā)明中，術(shù)語“(甲基)丙烯酸”意味著甲基丙烯酸或者丙烯酸。
根據(jù)本發(fā)明，不需要進(jìn)行繁瑣的操作，并且不需要特別的裝置，能夠得到低沸點(diǎn)成分少，特別是原料成分少的(甲基)丙烯酸N-烷基氨基烷基酯。


顯示可以用于本發(fā)明的(甲基)丙烯酸N-烷基氨基烷基酯的制造方法的一例的制造裝置的結(jié)構(gòu)的簡圖。
顯示可以用于本發(fā)明的(甲基)丙烯酸N-烷基氨基烷基酯的制造方法的一例的制造裝置的結(jié)構(gòu)的簡圖。
符號的說明1 蒸餾釜2 攪拌機(jī)3 蒸餾塔4 氣體導(dǎo)入口5 冷凝器6 液體分配器7 回流線8 餾出線9 供水線10 傾析器11 上層回流線12 下層排出線13 蒸餾釜14 攪拌機(jī)15 蒸餾塔16 氣體導(dǎo)入口17 冷凝器
18 液體分配器19 回流線20 餾出線21 注水口具體實施方式
本發(fā)明的(甲基)丙烯酸N-烷基氨基烷基酯的制造方法具有(A)在催化劑的存在下，使(甲基)丙烯酸酯與N-烷基氨基烷基醇發(fā)生酯交換反應(yīng)，得到包含(甲基)丙烯酸N-烷基氨基烷基酯的反應(yīng)液的工序。
在本發(fā)明中，作為用作原料的(甲基)丙烯酸酯，可以使用(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸異丙酯、(甲基)丙烯酸正丁酯等。其中，從發(fā)生酯交換反應(yīng)的容易性出發(fā)，優(yōu)選式(1)所示的化合物，CH2＝CR1COOR2(1)(式中，R1表示氫或甲基，R2表示碳原子數(shù)為1～2的烷基)，即，優(yōu)選(甲基)丙烯酸甲酯或(甲基)丙烯酸乙酯。特別優(yōu)選(甲基)丙烯酸甲酯。
在本發(fā)明中，作為用作原料的N-烷基氨基烷基醇，可以列舉出例如，2-二甲基氨基乙醇、2-二乙基氨基乙醇等，可以使用與將要制造的(甲基)丙烯酸N-烷基氨基烷基酯對應(yīng)的N-烷基氨基烷基醇。
在本發(fā)明中，可以任意地設(shè)定(甲基)丙烯酸酯與N-烷基氨基烷基醇的加入比例，但是從生產(chǎn)率的觀點(diǎn)出發(fā)，相對于1mol的N-烷基氨基烷基醇，(甲基)丙烯酸酯通常為0.1～10mol，優(yōu)選為0.5～4mol。進(jìn)而，在酯交換反應(yīng)中，還可以向反應(yīng)體系中適當(dāng)添加原料(甲基)丙烯酸酯和/或N-烷基氨基烷基醇。
本發(fā)明中使用的催化劑，只要使用酯交換反應(yīng)中所使用的公知的催化劑即可，可以列舉例如，堿金屬醇鹽、鎂醇鹽、鈦醇鹽等金屬醇鹽催化劑，二丁基氧化錫、二辛基氧化錫等含錫催化劑等。在本發(fā)明中，從反應(yīng)活性和目標(biāo)生成物的選擇性的觀點(diǎn)出發(fā)，特別優(yōu)選含錫催化劑。反應(yīng)中所使用的催化劑的量相對于1mol N-烷基氨基烷基醇，通常為0.0001～0.1mol。
在上述酯交換反應(yīng)中，對壓力并無特別的限制，可以在常壓、減壓、加壓的任一情況下進(jìn)行。反應(yīng)溫度通常為60℃～150℃。
由于上述酯交換反應(yīng)為平衡反應(yīng)，因而要求一邊除去副生的烷基醇、一邊進(jìn)行反應(yīng)。在上述酯交換反應(yīng)中，不一定需要使用溶劑，但是為了通過共沸來除去副生的烷基醇等，可以使用溶劑。作為所使用的溶劑，可以列舉出例如，正戊烷、正己烷、正庚烷、苯、甲苯、環(huán)己烷等。在使用溶劑時，例如，可以使用專利文獻(xiàn)6中記載的下述方法等。
即，可以利用下述方法等通過蒸餾操作，將副生的烷基醇與共沸溶劑一起以共沸物的形式餾出，一部分回流到塔頂，剩余的部分與水混合并利用傾析器進(jìn)行二層分離，主要由共沸溶劑所組成的上層回流到塔中，主要由水和烷基醇所組成的下層排出到系統(tǒng)之外。
在進(jìn)行上述那樣的酯交換反應(yīng)時，為了抑制原料(甲基)丙烯酸酯、或者反應(yīng)生成物(甲基)丙烯酸N-烷基氨基烷基酯的聚合，通常使阻聚劑共存在反應(yīng)液中。對阻聚劑沒有特別的限制，可以是公知的阻聚劑等?？梢粤信e出例如，氫醌、氫醌單甲基醚、酚噻嗪、N，N’-二-2-萘基-對苯二胺、N-氧基化合物等。阻聚劑的添加量相對于反應(yīng)液的質(zhì)量，優(yōu)選為0.001～2質(zhì)量％。
另外，通過向進(jìn)行酯交換反應(yīng)的反應(yīng)體系中導(dǎo)入氧氣、或者氧氣與惰性氣體的混合物，例如空氣、氧氣與氬氣的混合氣體等，可以進(jìn)一步提高防止原料(甲基)丙烯酸酯、或者反應(yīng)生成物(甲基)丙烯酸N-烷基氨基烷基酯的聚合的效果，因此是優(yōu)選的。
在進(jìn)行這樣的酯交換反應(yīng)時，優(yōu)選使用蒸餾裝置。對所使用的蒸餾裝置沒有特別的限制，可以使用公知的裝置等?？梢粤信e出例如，塔板型蒸餾塔、填充型蒸餾塔、薄膜型蒸餾裝置等。
反應(yīng)的形式可以是例如間歇式反應(yīng)、連續(xù)式反應(yīng)等一般使用的方法。
為了將副生成的烷基醇從反應(yīng)體系中除去，可以利用共沸溶劑或者(甲基)丙烯酸酯與副生的烷基醇的共沸。為了抑制由于原料的(甲基)丙烯酸酯的過剩餾出而導(dǎo)致的損失，優(yōu)選進(jìn)行溫度控制以便將塔頂保持在共沸溫度，因此，回流液的組成優(yōu)選為共沸組成。但是，通常共沸混合物的相互溶解性低，冷凝器中的冷凝液有時分離成兩層即主要由共沸溶劑所組成的上層和主要由副生的烷基醇所組成的下層。在冷凝液分離成兩層的情況下，由于回流液的組成偏向上層組成或下層組成而偏離共沸組成，因此優(yōu)選在使冷凝液接近共沸組成之后進(jìn)行回流。作為使冷凝液接近共沸組成的方法，可以列舉出例如，用靜態(tài)混合器、泵來對冷凝液施加機(jī)械能量使其接近共沸組成的方法；用傾析器使冷凝液分離成兩層，將上層與下層調(diào)整成共沸組成后進(jìn)行回流的方法等。
在進(jìn)行了這樣的酯交換反應(yīng)后的反應(yīng)液中，含有反應(yīng)生成物(甲基)丙烯酸N-烷基氨基烷基酯和所使用的催化劑，另外也常常殘留有原料等低沸點(diǎn)的成分。另外，通常還含有由作為副反應(yīng)的邁克爾加成反應(yīng)生成的邁克爾加成物，進(jìn)而，由于邁克爾加成反應(yīng)是可逆反應(yīng)，所以有時邁克爾加成物的分解所生成的成分也存在于工序(A)所得到的反應(yīng)液中。
因此，在本發(fā)明中，在上述反應(yīng)之后，具有(B)將沸點(diǎn)低于(甲基)丙烯酸N-烷基氨基烷基酯的成分從上述工序(A)所得到的反應(yīng)液中蒸餾除去的工序，(C)蒸餾(甲基)丙烯酸N-烷基氨基烷基酯的工序。
優(yōu)選使用蒸餾裝置來進(jìn)行上述工序(B)和工序(C)。對所使用的蒸餾裝置沒有特別的限制，可以使用公知的裝置等?？梢粤信e出例如，塔板型蒸餾塔、填充型蒸餾塔、薄膜型蒸餾裝置等。可以直接使用上述工序(A)中所使用的裝置，也可以使用其他蒸餾裝置。反應(yīng)的形式只要是公知的方法即可，沒有特別的限制，可以是例如間歇式反應(yīng)、連續(xù)式反應(yīng)等一般使用的方法。
可以適當(dāng)?shù)剡x擇上述工序(B)和工序(C)的條件，以便在工序(C)中，能夠得到盡量高純度的(甲基)丙烯酸N-烷基氨基烷基酯。通常，由于工序(A)所得到的反應(yīng)液中含有的沸點(diǎn)低于(甲基)丙烯酸N-烷基氨基烷基酯的成分基本是反應(yīng)的原料，所以在工序(B)中，優(yōu)選采用可以蒸餾除去反應(yīng)原料的條件來回收原料，在工序(C)中，優(yōu)選采用可以蒸餾(甲基)丙烯酸N-烷基氨基烷基酯的條件。對壓力沒有特別的限制，可以在常壓、減壓、加壓的任一情況下實施，但是由于原料(甲基)丙烯酸酯、反應(yīng)生成物(甲基)丙烯酸N-烷基氨基烷基酯容易因熱而發(fā)生聚合，因而優(yōu)選在能在低溫下進(jìn)行回收的減壓條件下進(jìn)行。
另外，在進(jìn)行工序(B)和工序(C)時，為了抑制殘存的原料(甲基)丙烯酸酯、和反應(yīng)生成物(甲基)丙烯酸N-烷基氨基烷基酯的聚合，優(yōu)選與工序(A)一樣，使阻聚劑共存于工序(B)和工序(C)的反應(yīng)液中，或?qū)胙鯕?、或氧氣與惰性氣體的混合物。當(dāng)使用與工序(A)相同的裝置進(jìn)行工序(B)和工序(C)時，由于可以利用工序(A)中使用的阻聚劑來抑制工序(B)和工序(C)中的聚合，因此，也可以無需重新加入阻聚劑。
在本發(fā)明中，進(jìn)一步具有(D)在上述工序(A)之后、調(diào)整上述工序(C)之前的反應(yīng)液中的水的濃度到0.01～1質(zhì)量％的工序。通過進(jìn)行該工序(D)，能夠大幅度減少所得到的(甲基)丙烯酸N-烷基氨基烷基酯中含有的低沸點(diǎn)成分，特別是原料成分。雖然不清楚其具體的機(jī)理，但是可以認(rèn)為是由于，利用水可以抑制邁克爾加成物的分解反應(yīng)。
這里，將水的濃度調(diào)整為0.01～1質(zhì)量％是重要的。通過調(diào)整到0.01質(zhì)量％或其以上，能夠充分地減少低沸點(diǎn)成分。另外，根據(jù)催化劑的種類的不同，通過將水的濃度調(diào)整到1質(zhì)量％或其以下，能夠?qū)⒐ば?C)后殘存的殘渣中含有的催化劑作為再次酯交換反應(yīng)的催化劑進(jìn)行再利用。水的濃度優(yōu)選為0.015質(zhì)量％～0.5質(zhì)量％，更優(yōu)選為0.015質(zhì)量％～0.2質(zhì)量％。另外，在本發(fā)明中，水的濃度是利用卡爾費(fèi)歇爾法測定出的。
在工序(D)中，作為在上述工序(A)之后、調(diào)整上述工序(C)之前的反應(yīng)液中的水的濃度的方法，可以使用如下方法等(i)向反應(yīng)液中投入水、(ii)將反應(yīng)液置于調(diào)整了濕度的氣氛中、(iii)向反應(yīng)液中導(dǎo)入水蒸氣、(iv)調(diào)整在酯交換反應(yīng)時的除去水分的條件，但是優(yōu)選容易調(diào)整濃度的(i)向反應(yīng)液中投入水的方法。
另外，關(guān)于工序(D)中的水的濃度的調(diào)整，重要的是在工序(A)之后、對工序(C)之前的反應(yīng)液進(jìn)行調(diào)整。即，重要的是在工序(A)之后、工序(C)之前，反應(yīng)液中的水的濃度經(jīng)過了達(dá)到0.01～1質(zhì)量％的狀態(tài)。如果在工序(B)之前進(jìn)行工序(D)，則由于能夠在工序(B)中將水作為低沸點(diǎn)成分而除去，故優(yōu)選。作為工序(D)的水的濃度的調(diào)整，可以在工序(A)之后、對工序(C)之前的反應(yīng)液實施多次調(diào)整。進(jìn)而，還可以在工序(A)之后、對工序(C)之前的反應(yīng)液連續(xù)地實施上述調(diào)整。另外，優(yōu)選在反應(yīng)液的溫度下降到例如90℃或其以下的狀態(tài)下進(jìn)行工序(D)。
圖1和圖2顯示了本發(fā)明的(甲基)丙烯酸N-烷基氨基烷基酯的制造方法中可以使用的制造裝置的結(jié)構(gòu)的例子。下面，作為一個實施方式，對使用該裝置的制造方法進(jìn)行說明。
在裝備有攪拌機(jī)2的蒸餾釜1中，在催化劑的存在下，使成為原料的(甲基)丙烯酸酯與N-烷基氨基烷基醇發(fā)生酯交換反應(yīng)。副生的烷基醇和共沸物經(jīng)過蒸餾塔3在冷凝器5中冷凝，通過液體分配器6，該液體的一部分由回流線7回流到塔頂。剩余的冷凝液在圖1所示的裝置中從餾出線8排出。另一方面，在使用與水相溶性低的溶劑作為共沸溶劑的情況下，可以優(yōu)選使用圖2所示的裝置。在圖2所示的裝置中，剩余的冷凝液在餾出線8中與來自供水線9的水混合，然后導(dǎo)入到傾析器10中。在傾析器10中，上層可以從上層回流線11回流到蒸餾塔3中，下層可以從下層排出線12排出。也可以從氣體導(dǎo)入口4向反應(yīng)體系中導(dǎo)入用于防止聚合的含氧氣體。
在酯交換反應(yīng)結(jié)束后，將含有(甲基)丙烯酸N-烷基氨基烷基酯的反應(yīng)液轉(zhuǎn)移到裝備有攪拌機(jī)14的另一個蒸餾釜13中，將未反應(yīng)的原料(甲基)丙烯酸酯、N-烷基氨基烷基醇從蒸餾塔15的塔頂蒸餾除去，然后蒸餾目標(biāo)產(chǎn)物(甲基)丙烯酸N-烷基氨基烷基酯。從塔頂餾去的蒸氣可以在冷凝器17中冷凝、通過液體分配器18將一部分經(jīng)由回流線19回流到塔頂，或經(jīng)由餾出線20而回收。也可以從氣體導(dǎo)入口16導(dǎo)入用于防止聚合的含氧氣體。另外，可以從注水口21注入水，使反應(yīng)液與水共存。在本發(fā)明的方法中，優(yōu)選如上述那樣、從上述酯交換反應(yīng)之后直到蒸餾(甲基)丙烯酸N-烷基氨基烷基酯之前、使反應(yīng)液與水共存。
在上述那樣的本發(fā)明的(甲基)丙烯酸N-烷基氨基烷基酯的制造方法中所使用的催化劑，包含在工序(C)之后殘留的殘渣中，但是其至少一部分可被再利用于(甲基)丙烯酸酯與N-烷基氨基烷基醇的酯交換反應(yīng)中?？梢允褂萌康臍堅部梢允褂闷渲械囊徊糠?。另外，即使在再利用時追加新的催化劑，也不會產(chǎn)生任何問題。
另外，在如上述那樣再利用催化劑時，在工序(C)后殘留的殘渣中，混合再利用催化劑的酯交換反應(yīng)的原料的至少一部分，以其混合液的形式進(jìn)行回收的方法，由于具有良好的操作性，故優(yōu)選?；旌系脑?，可以是(甲基)丙烯酸酯、也可以是N-烷基氨基烷基醇，但是特別地，更優(yōu)選混合(甲基)丙烯酸酯。其中，關(guān)鍵的是混合的原料為再利用的酯交換反應(yīng)的原料。雖然不一定必須是先前進(jìn)行的酯交換反應(yīng)的原料，但是再利用于使用相同原料的酯交換反應(yīng)的方法，由于能夠得到更高純度的生成物，故優(yōu)選。
實施例下面使用實施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的說明。
在裝備有攪拌葉片、溫度計、20個塔板的奧爾德肖篩板塔型蒸餾塔、冷卻裝置、液體分配器、傾析器的3L的釜中加入688g 2-二甲基氨基乙醇、1242g丙烯酸甲酯、28g作為催化劑的二丁基氧化錫、2g作為阻聚劑的酚噻嗪，在大氣壓下進(jìn)行反應(yīng)。另外，投入300g正己烷作為共沸溶劑。向反應(yīng)裝置中，以10ml/min導(dǎo)入用于防止聚合的氧濃度為8％的氮?dú)?氧氣混合氣體。隨著反應(yīng)的進(jìn)行，反應(yīng)溫度由85℃變?yōu)?00℃。通過與正己烷共沸將副生的甲醇從塔頂除去，為使從塔頂起第5個塔板達(dá)到50℃而使冷凝液的一部分回流到塔頂，剩余的部分與以137g/h的速度供給的水混合、導(dǎo)入到傾析器中。另外，導(dǎo)入到傾析器中的冷凝液被分離成兩層，上層回流到從塔頂起第15個塔板，下層按照保持傾析器界面一定的方式被排出。反應(yīng)中的塔頂溫度總為50℃。
在反應(yīng)開始6小時后，2-二甲基氨基乙醇的轉(zhuǎn)化率達(dá)到95％，然后，為了將蒸餾塔內(nèi)的甲醇排出到系統(tǒng)之外，進(jìn)行全餾出操作直到塔頂達(dá)到60℃。另外，轉(zhuǎn)化率是通過將反應(yīng)液中含有的原料2-二甲基氨基乙醇的摩爾數(shù)設(shè)為(Ma)、將目標(biāo)生成物的丙烯酸2-二甲基氨基乙酯的摩爾數(shù)設(shè)為(Mb)，用下式進(jìn)行定義的，實際上，是根據(jù)氣相色譜(檢測器FID)所求出的質(zhì)量比和分子量而計算出來的。
轉(zhuǎn)化率(％)＝[Mb/(Ma+Mb)]×100接著，在所得到的2007g反應(yīng)液(水分濃度為0.0066質(zhì)量％)中，投入2g水(相當(dāng)于0.1質(zhì)量％)，蒸餾除去低沸點(diǎn)成分，對目標(biāo)生成物丙烯酸2-二甲基氨基乙酯進(jìn)行蒸餾。
在裝備有攪拌葉片、溫度計、20個塔板的奧爾德肖篩板塔型蒸餾塔、冷卻裝置、液體分配器、真空泵的3L的釜中投入上述反應(yīng)液，用3.5小時將系統(tǒng)緩緩減壓至1.3kPa，將未反應(yīng)的丙烯酸甲酯和2-二甲基氨基乙醇從塔頂餾出。最終的蒸餾釜的反應(yīng)溫度為87℃，塔頂?shù)臏囟葹?5℃。接著在1.3kPa、用1小時將丙烯酸2-二甲基氨基乙酯餾出。這時的蒸餾釜的溫度為87℃，塔頂?shù)臏囟葹?5℃。
所得到的丙烯酸2-二甲基氨基乙酯為693g，獲得了含有0.0122質(zhì)量％的丙烯酸甲酯、0.0134質(zhì)量％的2-二甲基氨基乙醇即它們總計為0.0256質(zhì)量％的、原料成分少的丙烯酸2-二甲基氨基乙酯。另外，原料成分的濃度是通過氣相色譜(檢測器TCD)求得的。
除了使酯交換反應(yīng)后投入的水的量為1g(相當(dāng)于0.05質(zhì)量％)之外，進(jìn)行與實施例1相同的操作。
所得到的丙烯酸2-二甲基氨基乙酯為685g，獲得了含有0.0128質(zhì)量％的丙烯酸甲酯、0.0185質(zhì)量％的2-二甲基氨基乙醇即它們總計為0.0313質(zhì)量％的、原料成分少的丙烯酸2-二甲基氨基乙酯。
進(jìn)而，代替催化劑而使用109g蒸餾釜中殘留的殘渣，采用與實施例1相同的方法進(jìn)行酯交換反應(yīng)。在酯交換反應(yīng)開始6小時后，2-二甲基氨基乙醇的轉(zhuǎn)化率達(dá)到95％，與催化劑的反應(yīng)性相同。
在該反應(yīng)液(水分濃度為0.0055質(zhì)量％)中投入1g水(相當(dāng)于0.05質(zhì)量％)，然后進(jìn)行與實施例1相同的操作。
所得到的丙烯酸2-二甲基氨基乙酯為716g，獲得了含有0.0101質(zhì)量％的丙烯酸甲酯、0.0146質(zhì)量％的2-二甲基氨基乙醇即它們總計0.0247質(zhì)量％的、原料成分少的丙烯酸2-二甲基氨基乙酯。
除了不投入水之外，進(jìn)行與實施例1相同的操作。另外，酯交換反應(yīng)結(jié)束時的反應(yīng)液的水分濃度為0.0070質(zhì)量％。
所得到的丙烯酸2-二甲基氨基乙酯為680g，其含有0.0557質(zhì)量％的丙烯酸甲酯、0.0425質(zhì)量％的2-二甲基氨基乙醇即它們總計0.0982質(zhì)量％。
工業(yè)可利用性本發(fā)明的方法適用于能夠用作高分子凝聚劑、潤滑添加劑、紙力增強(qiáng)劑等的原料的(甲基)丙烯酸N-烷基氨基烷基酯的制造，并且能夠廉價地制造高純度的產(chǎn)品。
權(quán)利要求
1.一種(甲基)丙烯酸N-烷基氨基烷基酯的制造方法，是利用(甲基)丙烯酸酯與N-烷基氨基烷基醇的反應(yīng)的(甲基)丙烯酸N-烷基氨基烷基酯的制造方法，其特征在于，具有(A)在催化劑的存在下，使(甲基)丙烯酸酯與N-烷基氨基烷基醇反應(yīng)，得到含有(甲基)丙烯酸N-烷基氨基烷基酯的反應(yīng)液的工序，(B)將沸點(diǎn)低于上述(甲基)丙烯酸N-烷基氨基烷基酯的成分從上述工序(A)所得到的反應(yīng)液中蒸餾除去的工序，(C)蒸餾上述(甲基)丙烯酸N-烷基氨基烷基酯的工序，還具有(D)在上述工序(A)之后、調(diào)整上述工序(C)之前的反應(yīng)液中水的濃度到0.01～1質(zhì)量％的工序。
2.如權(quán)利要求1所述的(甲基)丙烯酸N-烷基氨基烷基酯的制造方法，上述(甲基)丙烯酸酯為式(1)所示的化合物，CH2＝CR1COOR2(1)(式中，R1表示氫或甲基，R2表示碳原子數(shù)為1～2的烷基)。
3.如權(quán)利要求1或2所述的(甲基)丙烯酸N-烷基氨基烷基酯的制造方法，上述工序(D)中，在上述工序(A)之后、向上述工序(C)之前的反應(yīng)液中投入水。
4.如權(quán)利要求1～3的任一項所述的(甲基)丙烯酸N-烷基氨基烷基酯的制造方法，上述工序(D)是在上述工序(B)之前進(jìn)行的。
5.如權(quán)利要求1～4的任一項所述的(甲基)丙烯酸N-烷基氨基烷基酯的制造方法，其特征在于，將工序(C)后所殘留的殘渣中含有的催化劑的至少一部分再利用于(甲基)丙烯酸酯與N-烷基氨基烷基醇的反應(yīng)中。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種不需要進(jìn)行繁瑣的操作，并且不需要特別的裝置，制造低沸點(diǎn)成分少，特別是原料成分少的(甲基)丙烯酸N－烷基氨基烷基酯的方法。即，一種(甲基)丙烯酸N－烷基氨基烷基酯的制造方法，其特征在于，具有(A)在催化劑的存在下，使(甲基)丙烯酸酯與N－烷基氨基烷基醇反應(yīng)，得到含有(甲基)丙烯酸N－烷基氨基烷基酯的反應(yīng)液的工序，(B)將沸點(diǎn)低于上述(甲基)丙烯酸N－烷基氨基烷基酯的成分從上述工序(A)所得到的反應(yīng)液中蒸餾除去的工序，(C)蒸餾上述(甲基)丙烯酸N－烷基氨基烷基酯的工序，且進(jìn)一步具有(D)在上述工序(A)之后、調(diào)整上述工序(C)之前的反應(yīng)液中的水的濃度到0.01～1質(zhì)量％的工序。
文檔編號C07C219/08GK1795168SQ20048001449
公開日2006年6月28日 申請日期2004年5月27日 優(yōu)先權(quán)日2003年5月28日
發(fā)明者大冢修平, 小川朗, 遠(yuǎn)藤透, 田中伸吾 申請人:三菱麗陽株式會社