(57)【要約】【課題】触媒活性に優れたエステル交換触媒を用いながらも、触媒活性を失活させることなく前記エステル交換触媒を簡便な方法で回収できることを特徴とするエステル交換物の製造方法を提供すること。【解決手段】エステル交換反応において特定の構造のスタノキサン化合物をエステル交換触媒として用い、かつ、反応終了後において、粗反応生成物から該エステル交換触媒を、晶析させることにより、触媒活性を失活させることなく、高い回収率で該エステル交換触媒を回収する。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
カルボン酸エステルとアルコールとのエステル交換反応によりエステル交換反応物を製造する方法において、
（I）アルコールとカルボン酸エステルとを下記一般式（１）
【化１】
2010126481.tif 000022
（式中、Ｒ1及びＲ２は、それぞれ独立にベンゼン環を有してもよい炭素数７〜２９の炭化水素基、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５及びＲ６は、それぞれ独立に炭素数１〜４のアルキル基、
−Ｘ−は、
【化２】
2010126481.tif 000023
を表す。）
で表されるスタノキサン触媒の存在下にエステル交換反応させて粗反応生成物を得る工程
（II）前記粗反応生成物から触媒を析出させる工程
（III）前記触媒を分離し、回収する工程
を含むことを特徴とするエステル交換反応物の製造方法。
【請求項２】
一般式（１）中、−Ｘ−が、
【化３】
2010126481.tif 000024
である場合であって、Ｒ1及びＲ２が、炭素数１１〜１７の直鎖アルキル基であり、
Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５及びＲ６が、それぞれ独立にメチル基及びエチル基からなる群から選ばれるアルキル基である請求項１に記載のエステル交換反応物の製造方法。
【請求項３】
一般式（１）中、−Ｘ−が、
【化５】
2010126481.tif 000025
である場合であって、Ｒ1及びＲ２が、
【化６】
2010126481.tif 000026
（式中、ｎは０〜１５の整数を表わす。）
で表される基であり、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５及びＲ６が、それぞれ独立にメチル基及びエチル基からなる群から選ばれるアルキル基である請求項１に記載のエステル交換反応物の製造方法。
【請求項４】
前記触媒を析出させる工程において、−１０〜３０℃の範囲で析出を行う請求項１〜３のいずれか一項に記載のエステル交換反応物の製造方法。
【請求項５】
前記触媒を析出させる工程において、極性溶媒を加える請求項１〜４のいずれか一項にエステル交換反応物の製造方法。
【請求項６】
前記極性溶媒が非プロトン性極性溶媒であることを特徴とする請求項５に記載のエステル交換反応物の製造方法。
【請求項７】
前記非プロトン性極性溶媒が、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ−メチルピロリドン、１，３−ジメチル−イミダゾリジン−２−オン、ジメチルスルホキシドである請求項６に記載のエステル交換反応物の製造方法。
【請求項８】
エステル交換反応が重合禁止剤の存在下に行われることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載のエステル交換反応物の製造方法。
【請求項９】
アルコールが２価から４価のポリオールであり、カルボン酸エステルが（メタ）アクリル酸のメチルエステル、又はエチルエステルである請求項１〜８のいずれか一項に記載のエステル交換反応物の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エステル交換反応触媒を用いたエステル交換反応物の製造方法に関し、特に不飽和カルボン酸エステル類などのエステル化合物をエステル交換反応により製造するために有用な方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
エステル化合物は、塗料樹脂、印刷インキ、ＵＶ硬化性樹脂、成形樹脂、フィルム、接着剤等の技術分野において有用な不飽和カルボン酸エステル類、または、ポリエステル系可塑剤などの用途において有用なポリエステルとして、工業的に使用されている。
かかるエステル化合物は、通常、無機酸の存在下、カルボン酸とポリオールとの直接エステル化法にて製造されている。しかし、かかる直接エステル化法による場合は、副反応が生じやすく、製品純度も低くなることが避けられないものであり、更に、過剰のカルボン酸、酸触媒を使用するため反応終了後の後処理が煩雑になるという問題があった。そこで、このような問題を回避するためエステル交換法によるエステル化合物の製造が検討され、近年、触媒活性に優れたエステル交換反応触媒として有機スズ化合物が注目されている。このような有機スズ化合物をエステル交換反応触媒として用いた例として、例えば、特許文献１には、触媒として二塩化ジメチルスズと酸化ジアルキルスズとを併用し、反応終了後にアルカリまたは酸で処理することにより、エステル交換生成物中に有害な有機スズ化合物の混入を防ぐ技術が開示され、特許文献２には、炭素原子数４以下のアルキル基を置換基として有するポリスタノキサン化合物を触媒として用い、かつ、反応終了後にアルカリまたは酸で処理することにより、エステル交換生成物中に有害な有機スズ化合物の混入を防ぎ、工業的規模での生産を可能にする技術が開示されている。
【０００３】
しかしながら、特許文献１及び特許文献２に開示された技術は、粗反応生成物をアルカリまたは酸で処理する工程を必要とし、これにより触媒を完全に分解させて反応生成物中への有機スズ化合物の混入を防止するものであって、触媒の回収・再利用は不可能であり生産コストの増大を招いていた。
【０００４】
特許文献３には、エステル交換反応において、特定の有機スズ化合物に高い親和性を有するフッ素系不活性溶媒等の溶媒を用いて回収する方法が開示されており、特許文献４には、反応粗製物からスズ触媒を水で抽出し、回収する方法が開示されている。これらの技術は、反応終了後に溶媒による抽出工程を行う必要があり、製造工程上煩雑さを招いており、簡便で回収率高く触媒を回収できるエステル交換反応物の製造方法の開発が待たれていた。
【０００５】
【特許文献１】特開平７−８２７７号公報
【特許文献２】特開平９−１８３７５１号公報
【特許文献３】特開２００２‐３７１０８４公報
【特許文献４】特開２００３‐１９０８１９公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明が解決しようとする課題は、触媒活性に優れたエステル交換触媒を用いながらも、触媒活性を失活させることなく前記エステル交換触媒を簡便な方法で回収でき、反応生成物中の残存触媒量を著しく低減させることを可能とするエステル交換反応物の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者等は前記課題を解決すべく鋭意検討を重ねた結果、エステル交換反応において特定構造のスタノキサン化合物をエステル交換触媒として用い、かつ、反応終了後において、粗反応生成物から該エステル交換触媒を晶析させることにより、触媒活性を失活させることなく、高い回収率で該エステル交換触媒を回収できることを見出し、本発明を完成させるに至った。
即ち、本発明は、カルボン酸エステルとアルコールとのエステル交換反応によりエステル交換反応物を製造する方法において、
（I）アルコールとカルボン酸エステルとを下記一般式（１）
【０００８】
【化１】
2010126481.tif 000002
【０００９】
（式中、Ｒ1及びＲ２は、それぞれ独立に、ベンゼン環を有してもよい炭素数７〜２９の炭化水素基、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５及びＲ６は、それぞれ独立に、炭素数１〜４のアルキル基、−Ｘ−は、
【００１０】
【化２】
2010126481.tif 000003
【００１１】
を表す。）
で表されるスタノキサン触媒の存在下にエステル交換反応させて粗反応生成物を得る工程
（II）前記粗反応生成物から触媒を析出させる工程
（III）前記触媒を分離し、回収する工程
を含むことを特徴とするエステル交換反応物の製造方法を提供するものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、触媒活性に優れたエステル交換触媒であって、触媒活性を失活させることなくエステル交換触媒を簡便な方法により高い回収率で回収できることを特徴とするエステル交換反応物の製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明で用いるエステル交換触媒は、下記一般式（１）
【００１４】
【化３】
2010126481.tif 000004
【００１５】
（式中、Ｒ1及びＲ２は、それぞれ独立に、ベンゼン環を有してもよい炭素数７〜２９の炭化水素基、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５及びＲ６は、それぞれ独立に、炭素数１〜４のアルキル基、−Ｘ−は、
【００１６】
【化４】
2010126481.tif 000005
【００１７】
を表す。）
で表されるスタノキサン触媒であり、優れた触媒活性を発現するものである。本発明では、かかるスタノキサン触媒を用いることにより、エステル交換反応における収率が良好になると共に、優れた触媒活性を保持したまま、簡便な晶析法により、前記エステル交換触媒の回収が可能となる。
このような一般式（１）で示されるスタノキサン触媒として、Ｒ1及びＲ２は、それぞれ独立に、ベンゼン環を有してもよい炭素数７から２９の炭化水素基を表す。
また、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５及びＲ６はそれぞれ独立に、炭素数１から４のアルキル基、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基を表すが、特にメチル基が好ましい。
【００１８】
上記式（１）における−Ｘ−が、
【００１９】
【化５】
2010126481.tif 000006
【００２０】
である場合には、一般式（１）で表される化合物のＲ1及びＲ２は、炭素数７〜２９であるアルキル基が好ましく、より好ましくは炭素数１１〜１７であるアルキル基である。炭素数が６以下であると、スタノキサン触媒の回収率が高くなく、好ましくない。また、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５及びＲ６は、全てメチル基である場合が特に好ましい。
【００２１】
また、上記式（１）における−Ｘ−が、
【００２２】
【化６】
2010126481.tif 000007
【００２３】
である場合には、一般式（１）で表される化合物のＲ1及びＲ２は、ベンゼン環を有してもよい炭素数７〜２９の炭化水素基が好ましく、より好ましくは炭素数７〜２２である炭化水素基である。好ましい該炭化水素基としては、
【００２４】
【化７】
2010126481.tif 000008
【００２５】
（式中、ｎは０〜１５の整数を表わす。）である炭化水素基を挙げることができ、ベンゼン環の４位にアルキル置換基を有するものが好ましく、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５及びＲ６は、全てメチル基であるものが特に好ましい。
【００２６】
これらのスタノキサン触媒は、通常公知の方法によって合成することができる。
本発明に使用されるスタノキサン触媒としては、例えば以下の化合物が挙げられるがこれらに限らない。
【００２７】
Ｃ７Ｈ１５ＣＯＯＳｎ（ＣＨ３）２ＯＳｎ（ＣＨ３）２ＯＣＯＣ７Ｈ１５、Ｃ９Ｈ１９ＣＯＯＳｎ（ＣＨ３）２ＯＳｎ（ＣＨ３）２ＯＣＯＣ９Ｈ１９、Ｃ１１Ｈ２３ＣＯＯＳｎ（ＣＨ３）２ＯＳｎ（ＣＨ３）２ＯＣＯＣ１１Ｈ２３、Ｃ１３Ｈ２７ＣＯＯＳｎ（ＣＨ３）２ＯＳｎ（ＣＨ３）２ＯＣＯＣ１３Ｈ２７、Ｃ１５Ｈ３１ＣＯＯＳｎ（ＣＨ３）２ＯＳｎ（ＣＨ３）２ＯＣＯＣ１５Ｈ３１、Ｃ１７Ｈ３５ＣＯＯＳｎ（ＣＨ３）２ＯＳｎ（ＣＨ３）２ＯＣＯＣ１７Ｈ３５、Ｃ１９Ｈ３９ＣＯＯＳｎ（ＣＨ３）２ＯＳｎ（ＣＨ３）２ＯＣＯＣ１９Ｈ３９、Ｃ２１Ｈ４３ＣＯＯＳｎ（ＣＨ３）２ＯＳｎ（ＣＨ３）２ＯＣＯＣ２１Ｈ４３、Ｃ２３Ｈ４７ＣＯＯＳｎ（ＣＨ３）２ＯＳｎ（ＣＨ３）２ＯＣＯＣ２３Ｈ４７、Ｃ７Ｈ１５ＣＯＯＳｎ（Ｃ２Ｈ５）２ＯＳｎ（Ｃ２Ｈ５）２ＯＣＯＣ７Ｈ１５、Ｃ９Ｈ１９ＣＯＯＳｎ（Ｃ２Ｈ５）２ＯＳｎ（Ｃ２Ｈ５）２ＯＣＯＣ９Ｈ１９、Ｃ１１Ｈ２３ＣＯＯＳｎ（Ｃ２Ｈ５）２ＯＳｎ（Ｃ２Ｈ５）２ＯＣＯＣ１１Ｈ２３、Ｃ１３Ｈ２７ＣＯＯＳｎ（Ｃ２Ｈ５）２ＯＳｎ（Ｃ２Ｈ５）２ＯＣＯＣ１３Ｈ２７、Ｃ１５Ｈ３１ＣＯＯＳｎ（Ｃ２Ｈ５）２ＯＳｎ（Ｃ２Ｈ５）２ＯＣＯＣ１５Ｈ３１、Ｃ１７Ｈ３５ＣＯＯＳｎ（Ｃ２Ｈ５）２ＯＳｎ（Ｃ２Ｈ５）２ＯＣＯＣ１７Ｈ３５、Ｃ１９Ｈ３９ＣＯＯＳｎ（Ｃ２Ｈ５）２ＯＳｎ（Ｃ２Ｈ５）２ＯＣＯＣ１９Ｈ３９、Ｃ２１Ｈ４３ＣＯＯＳｎ（Ｃ２Ｈ５）２ＯＳｎ（Ｃ２Ｈ５）２ＯＣＯＣ２１Ｈ４３、Ｃ２３Ｈ４７ＣＯＯＳｎ（Ｃ２Ｈ５）２ＯＳｎ（Ｃ２Ｈ５）２ＯＣＯＣ２３Ｈ４７、Ｃ７Ｈ１５ＣＯＯＳｎ（Ｃ４Ｈ９）２ＯＳｎ（Ｃ４Ｈ９）２ＯＣＯＣ７Ｈ１５、Ｃ９Ｈ１９ＣＯＯＳｎ（Ｃ４Ｈ９）２ＯＳｎ（Ｃ４Ｈ９）２ＯＣＯＣ９Ｈ１９、Ｃ１１Ｈ２３ＣＯＯＳｎ（Ｃ４Ｈ９）２ＯＳｎ（Ｃ４Ｈ９）２ＯＣＯＣ１１Ｈ２３、Ｃ１３Ｈ２７ＣＯＯＳｎ（Ｃ４Ｈ９）２ＯＳｎ（Ｃ４Ｈ９）２ＯＣＯＣ１３Ｈ２７、Ｃ１５Ｈ３１ＣＯＯＳｎ（Ｃ４Ｈ９）２ＯＳｎ（Ｃ４Ｈ９）２ＯＣＯＣ１５Ｈ３１、Ｃ１７Ｈ３５ＣＯＯＳｎ（Ｃ４Ｈ９）２ＯＳｎ（Ｃ４Ｈ９）２ＯＣＯＣ１７Ｈ３５、Ｃ１９Ｈ３９ＣＯＯＳｎ（Ｃ４Ｈ９）２ＯＳｎ（Ｃ４Ｈ９）２ＯＣＯＣ１９Ｈ３９、Ｃ２１Ｈ４３ＣＯＯＳｎ（Ｃ４Ｈ９）２ＯＳｎ（Ｃ４Ｈ９）２ＯＣＯＣ２１Ｈ４３、Ｃ２３Ｈ４７ＣＯＯＳｎ（Ｃ４Ｈ９）２ＯＳｎ（Ｃ４Ｈ９）２ＯＣＯＣ２３Ｈ４７、
ＣＨ３Ｃ６Ｈ４ＳＯ２ＯＳｎ（ＣＨ３）２ＯＳｎ（ＣＨ３）２ＯＳＯ２Ｃ６Ｈ４ＣＨ３、Ｃ２Ｈ５Ｃ６Ｈ４ＳＯ２ＯＳｎ（ＣＨ３）２ＯＳｎ（ＣＨ３）２ＯＳＯ２Ｃ６Ｈ４Ｃ２Ｈ５、Ｃ４Ｈ９Ｃ６Ｈ４ＳＯ２ＯＳｎ（ＣＨ３）２ＯＳｎ（ＣＨ３）２ＯＳＯ２Ｃ６Ｈ４Ｃ４Ｈ９、Ｃ６Ｈ１３Ｃ６Ｈ４ＳＯ２ＯＳｎ（ＣＨ３）２ＯＳｎ（ＣＨ３）２ＯＳＯ２Ｃ６Ｈ４Ｃ６Ｈ１３、Ｃ８Ｈ１７Ｃ６Ｈ４ＳＯ２ＯＳｎ（ＣＨ３）２ＯＳｎ（ＣＨ３）２ＯＳＯ２Ｃ６Ｈ４Ｃ８Ｈ１７、Ｃ１２Ｈ２５Ｃ６Ｈ４ＳＯ２ＯＳｎ（ＣＨ３）２ＯＳｎ（ＣＨ３）２ＯＳＯ２Ｃ６Ｈ４Ｃ１２Ｈ２５、Ｃ６Ｈ１３ＳＯ２ＯＳｎ（ＣＨ３）２ＯＳｎ（ＣＨ３）２ＯＳＯ２Ｃ６Ｈ１３、Ｃ１２Ｈ２５ＳＯ２ＯＳｎ（ＣＨ３）２ＯＳｎ（ＣＨ３）２ＯＳＯ２Ｃ１２Ｈ２５、Ｃ２０Ｈ４１ＳＯ２ＯＳｎ（ＣＨ３）２ＯＳｎ（ＣＨ３）２ＯＳＯ２Ｃ２０Ｈ４１
【００２８】
エステル交換反応に用いるアルコールとしては、目的とするエステル化合物の用途に応じ適宜選択すればよく、脂肪族アルコール、脂環族アルコール、芳香族アルコールまたはポリオールなどが挙げられる。また、これらのアルコールは飽和であっても不飽和であっても良く、該アルコールを構成する炭素原子数は、通常、１〜３０である。
更に、前記アルコールは、前記した通り目的に併せて適宜選択し得るが、工業的には１価〜４価または６価のアルコールを用いることができる。
１価アルコールとしては、通常公知の１個の水酸基を有するアルキルアルコールを挙げることができる。
また、下記構造式（２）
【００２９】
【化８】
2010126481.tif 000009
【００３０】
（式中、Ｒ７は炭素数２〜８のアルキレン基、Ｒ８は炭素数１〜１８のアルキル基またはアリール基、ｎは１〜３０の整数である。）
で示されるアルキレングリコールモノアルキルエーテル、及びフルフリルアルコール、テトラヒドロフリルアルコール、ベンジルアルコール、２−フェノキシエタノール、シクロヘキサノール、アリルアルコール、キシロース等、またヒドロキシルアミン類などの含窒素アルコール、及びヒドロキシアルキルピリジン、Ｎ−（ヒドロキシアルキル）ピペリジン、Ｎ−（ヒドロキシアルキル）ピペラジン等の窒素複素環含有ヒドロキシアルキル化合物が挙げられる。
【００３１】
２価アルコールとしては、エチレングリコール、トリエチレングリコール、プロピレングリコール、ネオペンチルグリコール、ブタンジオール、ペンタンジオール、ヘキサンジオール、オクタンジオール、デカンジオール、ドデカンジオール、テトラデカンジオール、ヘキサデカンジオール、オクタデカンジオール、シクロヘキサンジオール、シクロデカンジオール、トリシクロデカンジオール、ブチンジオール、ブテンジオール、ヘキセンジオール、オクテンジオール、デセンジオール、ポリアルキレングリコールが挙げられる。
【００３２】
３価アルコールとしては、ヘキサントリオール、オクタントリオール、デカントリオール、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、エチルオキシルトリメチロールプロパン、トリメチロールブタン、グリセリンが挙げられる。
４価アルコールは、ペンタエリスリトール、ジトリメチロールプロパン、ヘキシトール、ソルビトール、マンニトール等が挙げられる。
６価のアルコールとしては、ジペンタエリスリトールが挙げられる。
【００３３】
これらのなかでも、２価〜４価または６価のアルコールが多官能モノマー原料としてとりわけ有用である。即ち、このような多価のアルコールを、（メタ）アクリレートのような不飽和カルボン酸エステルとエステル交換反応させて得られるエステル化合物は、ポリマー架橋に有効な多官能モノマーとして極めて有用である。更に、前記ポリスタノキサンは、かかるエステル交換反応において優れた活性を示し、目的物を高収率、高純度で得られるという特徴を有する。
【００３４】
次に、エステル交換反応において前記アルコールと反応させるカルボン酸アルキルエステルは、各種の飽和または不飽和のカルボン酸エステルを用いることができるが、多官能モノマーの原料として有効である点から、特に（メタ）アクリレートが好ましい。かかる（メタ）アクリレートとしては、メチルアクリレート、エチルアクリレート、プロピルアクリレート、メチルメタクリレート、エチルメタクリレート、プロピルメタクリレートが挙げられる。
【００３５】
本発明におけるエステル交換反応は、溶媒の存在下或いは非存在下でも行うことができるが、エステル交換反応は、可逆反応ゆえに生成アルコールを系外に除去することが望ましく、そのため生成アルコールと共沸可能な有機溶媒を用いることが好ましい。
かかる溶媒の使用量は、特に制限されるものではないが、エステル交換反応の反応物に影響を与えない範囲、具体的には、出発原料の約５〜５０質量％、なかでも１０〜３０質量％なる範囲が好ましい。
【００３６】
ここで用いる有機溶媒は炭素原子数５〜１０の脂肪族若しくは脂環式の炭化水素、またはその混合物が挙げられる。具体的には、ｎ−ペンタン、ｎ−ヘキサン、ｎ−ヘプタン、ｎ−オクタン、シクロヘキサン、ベンゼン、トルエン、ｏ−キシレン、ｍ−キシレン、ｐ−キシレン、メシチレン、エチルベンゼン、クメンなどが挙げられる。これらの炭化水素系溶媒の中でも、ｎ−ヘキサン、ｎ−ヘプタン、シクロヘキサン、トルエンなどが好ましい。これらの炭化水素系溶剤は共沸により回収され、さらに水でアルコールを抽出することにより回収できる。
【００３７】
また、上記補助溶媒を使用するのみならず、不活性で且つ高沸点の溶媒を添加することにより反応速度を高めることができる。
エステル交換反応においては、前記した通り不飽和カルボン酸アルキルエステル、または不飽和アルコールを用いる場合であっても、単量体の自己重合を生じ難いという特徴を有するが、該重合を完全に抑制するため重合禁止剤を併用してもよい。
【００３８】
ここで用いる重合禁止剤は、例えばベンゾキノン、ハイドロキノン、カテコール、ジフェニルベンゾキノン、ハイドロキノンモノメチルエーテル、ナフトキノン、ｔ−ブチルカテコール、ｔ−ブチルフェノール、ジメチル−ｔ−ブチルフェノール、ｔ−ブチルクレゾール、フェノチアジン等が挙げられる。
重合禁止剤の使用量は、反応生成物たるエステル化合物や、原料成分の量に依存するが、反応生成物に対して、通常、質量基準で５〜１００００ｐｐｍ、特に２０〜７０００ｐｐｍなる範囲であることが好ましい。
上記エステル交換反応は、大気圧で行うことができる。また、反応温度条件は用いる原料や反応溶媒によって適宜選択できるが、２０〜１５０℃であることが好ましい。即ち、２０℃以上の温度条件下ではエステル交換反応における反応速度が飛躍的に向上し、また、１５０℃以下の温度条件下では副反応を抑制できる。特に好ましい温度として、８０〜１５０℃の範囲を挙げることができる。
【００３９】
また、前記カルボン酸アルキルエステルとして（メタ）アクリレートを用いる場合には、エステル交換反応を、酸素含有気体雰囲気下で、或いは反応液面または反応液中に酸素含有気体を連続的に導入しながら行うことが、（メタ）アクリレートの重合を良好に抑制できる点から好ましい。ここで、酸素含有気体は、空気であっても構わないが、容積基準で酸素含有率が高くなると引火爆発の虞が生じる他、生成物の着色を招く虞も生じるため、酸素含有率５〜１３体積％の気体であることが好ましい。かかる酸素含有率５〜１３体積％の気体は、例えば、空気または酸素と、不活性ガスとを当該条件を満たすような割合で混合することにより調整できる。ここで、不活性ガスとしては窒素、アルゴン等が挙げられる。
【００４０】
反応液面または反応液中に酸素含有気体を連続的に導入する際の流量は、原料（メタ）アクリレート１モルに対して０．１〜３０ｍＬ／分である。
【００４１】
また、反応液中に酸素含有気体を連続的に導入する場合は、反応液中になるべく微細な気泡となるように吹き込むと重合防止効果の効率が高くなる点で好ましい。
【００４２】
更に、原料として（メタ）アクリレートを用いる場合は、生成物の着色防止の観点から反応系内に着色防止剤を加え、エステル交換反応を行うことが望ましい。かかる着色防止剤としては、トリメチルホスフェート、トリエチルホスフェート、トリブチルホスフェートなどのトリアルキルエステル、ジブチルブチルホスホネートなどのホスホン酸有機エステル、ジブチル水素ホスファイトなどの亜リン酸の有機エステル、亜リン酸、ポリリン酸などの無機リン化合物、トリフェニルホスファイトが挙げられる。これらの中でも特に着色防止効果に優れる点から亜リン酸、または亜リン酸の有機エステルが好ましい。
かかる着色防止剤の使用量としては、エステル交換反応の目的物たるエステル化合物１００質量部に対して０．０１〜３質量部となる割合であることが望ましい。
【００４３】
また、エステル交換反応において、アルコールとカルボン酸エステルとの使用割合は、特に制限されるものではないが、カルボン酸エステルのアルコールに対するモル比として、通常１以上であり、なかでも、カルボン酸エステルのアルコール類の水酸基に対するモル比で１．１：１から１０：１の範囲であることが好ましい。
本発明における前記エステル交換反応は、具体的には以下の方法により行うことができる。
【００４４】
即ち、先ず所定量のアルコールとカルボン酸エステルとを温度計、攪拌機、分留管及び乾燥空気の導入管を備えた反応器に仕込み、次に、適切な量の触媒、重合禁止剤、並びに必要に応じて溶媒及び着色防止剤を反応混合物中に添加し、反応混合物を攪拌しながら、上記した適切な温度範囲で、通常は反応系の還流温度まで加熱する方法が挙げられる。ここで、反応混合物を攪拌しながら、反応を完結させる為に、反応中にエステル交換反応により生じるアルコールを過剰のカルボン酸エステルまたは反応溶媒との共沸物として、分留管により除去することが望ましい。
【００４５】
また、前記カルボン酸エステルとして（メタ）アクリレートを用いる場合には、（メタ）アクリレートを系内に加えながら反応を行うことが重合防止の点から好ましい。
エステル交換反応中は、反応混合物中の目的生成物の含量をガスクロマトグラフィー分析等により追跡し、目的物たるエステル化合物の含有率が９０質量％以上になるまで反応を続けることが望ましい。反応時間は、特に制限されないが、通常２〜４０時間である。
反応終了後、過剰の原料カルボン酸エステルまたは反応溶媒を反応器内から留去後、その残渣を粗反応生成物としてもよいし、或いは、過剰の原料カルボン酸エステルまたは反応溶媒を反応器内から留去した後、少量の不活性な溶剤、例えばトルエンやヘプタンを加えて粗反応生成物としてもよい。
【００４６】
次に、本発明者らは、使用済スタノキサン触媒を失活させることなく、簡便に粗反応生成物から分離、回収する方法について詳細に検討を行った。
その結果、当該スタノキサン触媒は、温度によって、その構造が変化し、冷却した際の構造は、スタノキサン触媒が２分子会合した環状構造をとること、環状構造は鎖状スタノキサン触媒に比較して極性溶媒に対する溶解度が著しく低下することを見出した。下記に、上記式（１）における−Ｘ−が、
【００４７】
【化９】
2010126481.tif 000010
【００４８】
である場合について示す。
【００４９】
【化１０】
2010126481.tif 000011
【００５０】
従って、本発明において、スタノキサン触媒の活性を失活させることなく、簡便に粗反応生成物から分離、回収するには、粗反応生成物を反応終了後に冷却し、極性溶媒を添加しないで析出した触媒を分離するか、極性溶媒を添加して析出した触媒を分離すればよい。
上記式（１）における−Ｘ−が、
【００５１】
【化１１】
2010126481.tif 000012
【００５２】
である場合についても同様である。
【００５３】
ここで、反応後の冷却温度は、スタノキサン触媒が環状構造をとり、有機溶媒への溶解度が著しく低下する温度であれば、適宜選択して行うことが可能であるが、回収率を向上させるためには、−１０〜３０℃の範囲の温度が好ましく、特に２０℃以下である該温度範囲が好ましい。３０℃より高い温度であると、有機スズ触媒の回収率が低下し、エステル交換反応物中への混入が多くなり、好ましくない。また、‐１０℃以下の冷却は、冷却時間の長時間化を招くことから製造工程上好ましくない。
スタノキサン触媒の析出の際には、極性溶媒を添加しても添加しなくてもよい。添加する極性溶媒は、スタノキサン触媒の回収率を向上させるために用いることができるものであれば、適宜選択して用いることができるが、好ましくは、非プロトン性極性溶媒を挙げることができ、具体的には、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ−メチルピロリドン、１，３−ジメチル−イミダゾリジン−２−オン、ジメチルスルホキシド等の溶媒を挙げることができる。
【００５４】
析出したスタノキサン触媒を分離するには、析出した触媒のろ過を行えばよい。ろ過は通常公知の減圧ろ過法、加圧ろ過、遠心ろ過法等の方法を適宜選択して行うことができる。
【００５５】
得られたスタノキサン触媒の回収率は、通常９０から９５％であり、９５％以上の高い回収率の場合もある。また、エステル交換反応物中に残留する量は、使用される触媒により異なるが、通常３００〜１０００ｐｐｍ程度である。しかしながら、本発明の製造方法以外の方法でエステル交換反応を行った場合には、反応終了後に効率的に触媒の回収を行うことができずに触媒がそのまま生成物中に残存するか、触媒を回収するためには分液等の操作を行うことが必要となる。
【００５６】
ろ過により得られたスタノキサン触媒は、そのまま用いることができるが、極性溶媒を留去した後に使用しても良い。
このようにして回収されたエステル交換触媒は、殆ど触媒活性を失活することなく優れた活性を保持しており、再度、エステル交換反応の触媒として利用することができる。回収されたエステル交換触媒を用いてアルコールとカルボン酸エステルとをエステル交換反応させた場合であっても、目的物であるエステル化合物を収率よく得ることができる。また、回収されたエステル交換触媒を用いて２価〜４価のアルコール類と、（メタ）アクリレートとを反応させた場合にも優れた収率および選択率で、目的とするエステル化合物が得られる。本発明では、エステル交換触媒の回収効率が良好であることから、エステル交換触媒の回収、再利用により３回以上のエステル交換反応を行っても良好な収率及び選択率で目的とするエステル化合物が得られる。
【００５７】
反応生成物であるエステル化合物は、特に前記カルボン酸アルキルエステルとして（メタ）アクリレートを用いた場合には、α、β−不飽和結合を有する脂肪族、脂環式族のエステル化合物となる。かかるエステル化合物は活性エネルギー線、熱、ラジカル重合開始剤などにより重合する、所謂、反応性モノマーとして有用であり、よって本発明はこのような反応性モノマーの製造に好ましく適用することができる。
【００５８】
また、本発明のエステル交換触媒の回収方法は、反応性モノマーの製造のみならず、例えば、塗料樹脂、印刷インキ、ＵＶ硬化性樹脂、成形樹脂、フィルム、接着剤等の技術分野において有用な不飽和カルボン酸エステル類の製造、また、ポリエステル系可塑剤などの用途において有用なポリエステルの製造にも適用できる。
【実施例】
【００５９】
以下、実施例により本発明を具体的に説明する。
尚、以下の実施例及び比較例において用いた、ガスクロマトグラフィー（ＧＣ）による純度分析法は以下の通りである。
［ガスクロマトグラフィー装置：バリアン社製３８００型ＧＣ，またはヒューレットパッカード社製６８９０型ガスクロマトグラフィー装置ＧＣカラム：３０ｍＤＢ−１（メチルシリコンキャピラリカラム）、注入部温度：３００℃、カラム温度：１５０〜３００℃（昇温速度：１５℃／分）、検出器：水素炎イオン化検出器、検出部温度：３００℃、キャリアガス：Ｎ2ガス１．８ｍＬ／分。］
【００６０】
（製造例１）スタノキサン触媒の合成−１
１．４２ｇのステアリン酸（５ｍｍｏｌ）と０．８２ｇの酸化ジメチルスズ（５ｍｍｏｌ）をトルエン中で混合し、６０℃で３時間、攪拌反応した。減圧下にトルエンを留去して、白色結晶を得た。ヘキサンから再結晶後、乾燥して、２．００ｇの目的物を得た。（収率：９０％）
1Ｈ-ＮＭＲ（ＣＤＣｌ3、δ-ＴＭＳ）：０．７２（６Ｈ）、０．７６（３Ｈ）、１．２０（２８Ｈ）、１．７０（２Ｈ）、２．２８（２Ｈ）
13Ｃ-ＮＭＲ（ＣＤＣｌ3、ｐｐｍ-ＴＭＳ）：６．４、８．７、１４．１、２２．７、２５．７、２９．５、３１．９
Ｓｎ-ＮＭＲ（ＣＤＣｌ3、ｐｐｍ-ＴＭＳ）：‐１８７、‐１７５
【００６１】
（製造例２）スタノキサン触媒の合成−２
５．４０ｇのＣｌ（ＳｎＭｅ3Ｏ）2Ｃｌ（９．８３ｍｍｏｌ）と７．０ｇのステアリン酸カリウム（２１．７ｍｍｏｌ）を７０ｇのＮ，Ｎ-ジメチルホルムアミドに混合し、１００℃に加熱し、４時間攪拌反応した。反応液を９０〜１００℃でろ過し、ろ液を冷却、析出物を得た。析出物をヘキサンで再結晶した後、７．２ｇの目的物を得た。（収率：８０％）
1Ｈ-ＮＭＲ（ＣＤＣｌ3、δ-ＴＭＳ）：０．７２（６Ｈ）、０．７６（３Ｈ）、１．２０（２８Ｈ）、１．７０（２Ｈ）、２．２８（２Ｈ）
13Ｃ-ＮＭＲ（ＣＤＣｌ3、ｐｐｍ-ＴＭＳ）：６．４、８．７、１４．１、２２．７、２５．７、２９．５、３１．９
Ｓｎ-ＮＭＲ（ＣＤＣｌ3、ｐｐｍ-ＴＭＳ）：‐１８７、‐１７５
（製造例３）スタノキサン触媒の合成−３
３．２ｇのドデシルベンゼンスルホン酸と１．６ｇの酸化ジメチルスズを用いた他は、製造例１と同様にして、４．３ｇの目的物を得た。（収率：９０％）
（製造例４）スタノキサン触媒の合成−４
２．７０ｇのＣｌ（ＳｎＭｅ3Ｏ）2Ｃｌと３．４ｇの４−ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウムを用いた他は、製造例２と同様にして、５．０ｇの目的物を得た。（収率：９０％）
（製造例５）スタノキサン触媒の合成−５
ドデシルベンゼンスルホン酸の替わりに、パラトルエンスルホン酸を用いた他は、製造例３と同様にして目的物を得た。（収率：９０％）
【００６２】
（実施例１）
２５０ｍＬの４口フラスコに温度計、攪拌機、デカンター、ガラスチューブ（乾燥空気を３０ｍＬ／分反応液に導入しうるもの）を装着し、アルコール、アクリル酸エチル、ｐ-メトシキハイドロキノンを添加した。混合物を攪拌し、アルコールに対して５質量％の製造例１で得られたスタノキサン触媒を、一時に添加し、反応液を１００℃に加熱を行い、生成するエタノールをアクリル酸エチルとともに留去した。反応液中のアクリル酸エチルの量が一定になるように、アクリル酸エチルを添加した。反応終了後、反応液に空気を注入しながら３０℃まで冷却し、生成した析出物をろ過して、触媒の回収物を得た。目的物生成率（ＧＣ）、触媒の回収率（％）、生成物中のスズ含有率（ｐｐｍ）の結果を以下の表−１に示す。
【００６３】
（表−１）
2010126481.tif 000013
【００６４】
（実施例２）
２５０ｍＬの４口フラスコに温度計、攪拌機、デカンター、ガラスチューブ（乾燥空気を３０ｍＬ／分反応液に導入しうるもの）を装着し、アルコール、酪酸エチル、ｐ-メトシキハイドロキノンを添加した。混合物を攪拌し、アルコールに対して５質量％の製造例１で得られたスタノキサン触媒を、一時に添加し、反応液を１００℃に加熱を行い、生成するエタノールをアクリル酸エチルとともに留去した。反応液中の酪酸エチルの量が一定になるように、酪酸エチルを添加した。目的物生成率（ＧＣ）、触媒の回収率（％）、生成物中のスズ含有率（ｐｐｍ）の結果を以下の表−２に示す。
【００６５】
（表−２）
2010126481.tif 000014
【００６６】
（実施例３）
（実施例２）のアクリル酸エチルの替わりに酪酸エチルを用い、ｐ-メトシキハイドロキノンを無添加である他は、（実施例２）と同様にして、反応及び分析を行った。目的物生成率（ＧＣ）、触媒の回収率（％）、生成物中のスズ含有率（ｐｐｍ）の結果を以下の表−３に示す。
【００６７】
（表‐３）
2010126481.tif 000015
【００６８】
（実施例４）
（実施例２）のアクリル酸エチルの替わりに安息香酸メチルを用い、且つ、ｐ-メトシキハイドロキノンを無添加である他は、（実施例２）と同様にして、反応及び分析を行った。目的物生成率（ＧＣ）、触媒の回収率（％）、生成物中のスズ含有率（ｐｐｍ）の結果を以下の表−４に示す。
【００６９】
（表‐４）
2010126481.tif 000016
【００７０】
（実施例５）
ステアリン酸の替わりにオクタン酸０．７２ｇ（５ｍｍｏｌ）を用いて、製造例１と同様にして、スタノキサン触媒を製造した。更に、得られた触媒を用いて、実施例１と同様にして反応を行った。反応終了後、反応液に空気を注入しながら３０℃まで冷却し、生成した析出物をろ過して、触媒の回収物を得た。目的物生成率（ＧＣ）、触媒の回収率（％）、生成物中のスズ含有率（ｐｐｍ）の結果を以下の表−５に示す。
（表−５）
2010126481.tif 000017
【００７１】
（実施例６）
製造例３で得られたスタノキサン触媒を用いて、実施例１と同様にして反応を行った。反応終了後、反応液に空気を注入しながら３０℃まで冷却し、生成した析出物をろ過して、触媒の回収物を得た。目的物生成率（ＧＣ）、触媒の回収率（％）、生成物中のスズ含有率（ｐｐｍ）の結果を以下の表−６に示す。
（表−６）
2010126481.tif 000018
【００７２】
（実施例７）触媒の再利用−１
アルコールとしてブタノールを用いて、（実施例２）と同様にして、反応を行った。
反応終了後、反応液を撹拌しながら２０℃まで冷却し、空気をバブルした。析出した白色結晶ろ過し、再度反応に用いた。目的物生成率（ＧＣ）、触媒の回収率（％）、生成物中のスズ含有率（ｐｐｍ）の結果を以下の表−７に示す。
【００７３】
（表‐７）
2010126481.tif 000019
【００７４】
（実施例８）触媒の再利用−２
アルコールとしてブタノールを用いて、（実施例２）と同様にして、反応を行った。
反応終了後、反応液を撹拌しながら３０℃まで冷却し、空気をバブルした。Ｎ，Ｎ-ジメチルホルムアミドを添加後、析出した白色結晶ろ過し、再度反応に用いた。目的物生成率（ＧＣ）、触媒の回収率（％）、生成物中のスズ含有率（ｐｐｍ）の結果を以下の表−８に示す。
【００７５】
（表‐８）
2010126481.tif 000020
【００７６】
（実施例９）
製造例５で得られたスタノキサン触媒を用いて、実施例１と同様にして反応を行った。
反応終了後、反応液に空気を注入しながら−５℃まで冷却し、生成した析出物をろ過して、触媒の回収物を得た。目的物生成率（ＧＣ）、触媒の回収率（％）、生成物中のスズ含有率（ｐｐｍ）の結果を以下の表−９に示す。
（表−９）
2010126481.tif 000021
【００７７】
（比較例１）
ステアリン酸の替わりに酪酸０．４４ｇ（５ｍｍｏｌ）を用いて、製造例１と同様にして、スタノキサン触媒を製造した。更に、得られた触媒を用いて、アルコールとしてヘキサノールを用い、実施例１と同様にして反応を行った。反応終了後、反応液に空気を注入しながら３０℃まで冷却したが、触媒の析出物は得られず、触媒の回収はできなかった。
（比較例２）
実施例１において、冷却温度が４０℃であった場合の触媒回収率（％）は、実施例１の略半分であった。