(57)【要約】【課題】  マイケル付加化合物を、従来の方法と比較して短い反応時間で製造する方法を提供する。【解決手段】  （メタ）アクリル酸エステル類と、１級または２級アミン化合物とを、連続的に反応させることにより、マイケル付加化合物を、従来の方法と比較して短い反応時間で製造することができる。  【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
（メタ）アクリル酸エステル類と、１級または２級アミン化合物とを、連続的に反応させることを特徴とするマイケル付加化合物の製造方法。
【請求項２】
上記連続的な反応に流通反応器を用いることを特徴とする請求項１に記載のマイケル付加化合物の製造方法。
【請求項３】
上記流通反応器の流路の等価直径が１〜５０，０００μｍであることを特徴とする請求項２に記載のマイケル付加化合物の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、各種有機合成試薬として好適なマイケル付加化合物を製造する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
マイケル付加化合物を（メタ）アクリル酸エステル類と、１級または２級アミン化合物との反応により製造することについては、種々提案されており、例えば、特許文献１および特許文献２には、（メタ）アクリル酸エステル類と、１級または２級アミン化合物との反応を回分式（バッチ）で上記反応を行うことが開示されている。
【０００３】
【特許文献１】特開平７−１４５１２２号公報（公開日平成７年６月６日）
【特許文献２】特開平７−３１６１１１号公報（公開日平成７年１２月５日）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記の特許文献１に記載の方法においては、回分式の合成方法で反応を実施している。しかし、回分式の合成方法では反応時間が長くなるという問題点を有する。特に、反応が発熱反応であるため、反応系の温度上昇による（メタ）アクリル酸エステル類の重合を防止するため、どちらかの基質を滴下する方法が有利であり、その場合反応時間はより長くなる。
【０００５】
本発明は、上記従来の問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、マイケル付加化合物を、従来の反応方法と比較して短い反応時間で製造することができる方法を提供することにある。
【０００６】
なお、本発明において、「（メタ）アクリル酸」には、アクリル酸とメタクリル酸とが包含され、「（メタ）アクリレート」には、アクリレートとメタクリレートが包含される。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本願発明者は、マイケル付加化合物の製造方法について鋭意検討した。その結果、（メタ）アクリル酸エステル類と、１級または２級アミン化合物とを、連続的に反応させることにより、マイケル付加化合物を、従来の方法と比較して短い反応時間で製造することができることを見出して、本発明を完成させるに至った。
【発明の効果】
【０００８】
（メタ）アクリル酸エステル類と、１級または２級アミン化合物とを、連続的に反応させることにより、マイケル付加化合物を、従来の方法と比較して短い反応時間で製造することができる。
【０００９】
さらに、（メタ）アクリル酸エステル類と、１級または２級アミン化合物とを連続的に反応させることにより得られたマイケル付加化合物はほとんど着色しないという予期せぬ効果も認められた。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明のマイケル付加化合物の製造方法は、マイケル付加反応を用いて、（メタ）アクリル酸エステル類に１級または２級アミン化合物を、触媒の非存在下に連続反応させる方法である。したがって、本発明では、従来のバッチ（回分）式の製造方法と異なり、反応時間が短い。
【００１１】
上記連続反応を実現するために、好ましい条件として、原料を連続して供給でき、かつ反応液を連続して排出出来る流通式反応器を用いて反応を行うやり方が挙げられる。これはすなわち、全原料を流通式反応器に連続して送液し、反応するということである。例えば、マイクロリアクターを使用することができる。
【００１２】
上記反応に使用される反応器の形状は、液が流通するもの、すなわち、原料を連続して送液でき、かつ、反応液を連続して排出できる、流通式反応器であり、円管状、角管状、多角形管状、楕円管状等の反応器、静止型混合機能を内包する反応器、駆動型混合機能を内包する反応器、マイクロ・ミニ反応器等が挙げられる。また、これらの形状を２つ以上複合させてもよく、反応温度を制御する温度制御手段が設けられていてもよい。
【００１３】
上記反応器の１つの流路の等価直径は、１〜５０，０００μｍが好ましく、１０〜３０，０００μｍがより好ましく、５０〜１０，０００μｍが特に好ましい。５０，０００μｍ以上では偏流が起こるので好ましくない。
【００１４】
反応流路の長さと流量は、反応速度に関係するので、反応速度に応じて適宜設定すればよく、上記反応に使用される反応器内の流量は、好ましくは２０分以下であり、より好ましくは１０分以下の滞留時間（反応時間）が達成されるように設定すればよい。
【００１５】
上記反応器の材質は、原料物質、溶媒に侵されないものであり、例えば、金属（鉄、アルミニウム、チタン、ニッケル、ステンレス、各種合金）、樹脂（フッ素樹脂）、ガラス（シリコン、石英）、磁器（コージェライト、セラミックス）等が挙げられる。
【００１６】
また、本発明は、一般式（１）：
ＣＨ２＝ＣＲ１−ＣＯＯＲ２            （１）
（式中、Ｒ1は水素原子またはメチル基を示し、Ｒ２は炭素数１〜２０の有機残基を示す。）で表される、（メタ）アクリル酸エステル類と、下記一般式（２）：
Ｒ３−ＮＨ−Ｒ４            （２）
（式中、Ｒ３は水素原子または炭素数１〜１０の有機残基を示し、Ｒ４は炭素数１〜１０の有機残基を示す。また、Ｒ３とＲ４は連結し環状構造を形成してもよい。）で表わされる１級または２級のアミン化合物とを、連続的に反応させることで、一般式（３）
Ｒ３Ｒ４Ｎ−ＣＨ２−ＣＨＲ１−ＣＯＯＲ２            （３）
（式中、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４は前記において定義したとおり。）で表されるマイケル付加化合物を製造する構成とすることができる。
【００１７】
前記一般式（１）中のＲ２で表される有機残基とは、例えば、炭素数１〜２０の直鎖状、分枝状または環状の飽和アルキル基、炭素数１〜２０の直鎖状、分枝状または環状の不飽和アルキル基、炭素数３〜２０のエーテル結合を有する直鎖状、分枝状または環状の飽和アルキル基、炭素数３〜２０のエーテル結合を有する直鎖状、分枝状または環状の不飽和アルキル基、炭素数２〜５のヒドロキシアルキル基、炭素数６〜１１の芳香族基等が挙げられる。これらのうち、炭素数１〜４の飽和アルキル基、炭素数３〜４のエーテル結合を有する飽和アルキル基が好適に用いられる。
【００１８】
本発明における一般式（１）で表される（メタ）アクリル酸エステル類の代表例としては、（メタ）アクリル酸メチル、（メタ）アクリル酸エチル、（メタ）アクリル酸プロピル、（メタ）アクリル酸ブチル、（メタ）アクリル酸２−エチルヘキシル、（メタ）アクリル酸シクロヘキシル、（メタ）アクリル酸メトキシエチル、（メタ）アクリル酸メトキシポリエチレングリコール、（メタ）アクリル酸２−ヒドロキシエチル、（メタ）アクリル酸３−ヒドロキシプロピル、（メタ）アクリル酸２−ヒドロキシプロピル、（メタ）アクリル酸４−ヒドロキシブチル、（メタ）アクリル酸４−ヒドロキシシクロヘキシル、（メタ）アクリル酸５−ヒドロキシペンチル、（メタ）アクリル酸６−ヒドロキシヘキシル、（メタ）アクリル酸４−ヒドロキシメチルシクロヘキシルメチル、（メタ）アクリル酸２−（ヒドロキシエトキシ）エチル、（メタ）アクリル酸２−ビニロキシエチル、（メタ）アクリル酸２−（ビニロキシエトキシ）エチル等が挙げられる。これらの中でも、アクリル酸エステル類が好ましく、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸プロピル、アクリル酸ブチル、アクリル酸シクロヘキシル、アクリル酸メトキシエチル等が好適である。
【００１９】
前記一般式（２）中のＲ３およびＲ４で表される有機残基とは、例えば、炭素数１〜１０の直鎖状、分枝状または環状の飽和アルキル基、炭素数１〜１０の直鎖状、分枝状または環状の不飽和アルキル基、炭素数３〜１０のエーテル結合を有する直鎖状、分枝状または環状の飽和アルキル基、炭素数３〜１０のエーテル結合を有する直鎖状、分枝状または環状の不飽和アルキル基、炭素数２〜５のヒドロキシアルキル基、炭素数６〜１０の芳香族基等が挙げられる。これらのうち、炭素数１〜４の飽和アルキル基、炭素数３〜４のエーテル結合を有する飽和アルキル基が好適に用いられる。また、Ｒ３とＲ４は連結して、炭素数２〜１０のアルキレン基や炭素数２〜６のエーテル結合を有するアルキレン基を形成してもよい。
【００２０】
本発明における一般式（２）で表される１級アミン化合物の代表例としては、メチルアミン、エチルアミン、プロピルアミン、ブチルアミン、２−エチルヘキシルアミン、アリルアミン、２−メトキシエチルアミン、３−メトキシプロピルアミン、３−エトキシプロピルアミン、シクロヘキシルアミン、ベンジルアミンアニリン等が挙げられる。これらの中でも、エチルアミン、プロピルアミン、ブチルアミン、３−メトキシプロピルアミン、３−エトキシプロピルアミン、シクロヘキシルアミン等が好適である。
【００２１】
本発明における一般式（２）で表される２級アミン化合物の代表例としては、ジメチルアミン、ジエチルアミン、ジプロピルアミン、ジブチルアミン、メチルエチルアミン、メチルプロピルアミン、ジアリルアミン、ジ（３−メトキシプロピル）アミン、ジフェニルアミン、ピロリジン、ピペリジン、ピロール、ピロリン、インドール、インドリン、モルホリン等が挙げられる。これらの中でも、ジエチルアミン、ジプロピルアミン、ジブチルアミン、ピロリジン、ピペリジン、モルホリン等が好適である。
【００２２】
（メタ）アクリル酸エステル類と１級または２級のアミン化合物との反応において、（メタ）アクリル酸エステル類とアミン化合物の反応モル比は、反応後の工程や使用目的により適宜選択すればよいが、（メタ）アクリル酸エステル類／アミン化合物のモル比が５／１〜１／８が好ましく、３／１〜１／６がより好ましく、２／１〜１／５が更に好ましく、１／１．１〜１／４が特に好ましい。上記モル比の範囲が、収率の点及び経済性の点で好ましい。
【００２３】
本発明の反応系において、気相部が存在する場合、該気相部は分子状酸素含有ガスで置換することが好ましい。また、気相部が存在しない場合は、原料である（メタ）アクリル酸エステル類を反応に供給する前に分子状酸素含有ガスをバブリングする等により十分に酸素を溶解させておくことが好ましい。
【００２４】
上記分子状酸素含有ガスとしては、例えば、純酸素または空気を窒素やヘリウム等の不活性ガスで希釈したガスが挙げられる。該分子状酸素含有ガス中の分子状酸素の濃度は、０．１容量％以上が好ましく、０．５容量％以上がより好ましく、１容量％以上が特に好ましい。また、８容量％以下が好ましく、７．５容量％以下がより好ましい。上記分子状酸素濃度の範囲が、安定的な反応および経済性の点で好ましい。
【００２５】
上記反応の反応温度としては、０℃以上とすることが好ましく、１０℃以上がより好ましく、２０℃以上が特に好ましい。また、１２０℃以下とすることが好ましく、１００℃が更に好ましく、８０℃以下が特に好ましい。上記温度範囲が、収率の点及び経済性の点で好ましい。
【００２６】
本発明において、反応系中に重合禁止剤を添加することが好ましい。該重合禁止剤としては、例えば、ヒドロキノン、メトキシヒドロキノン、ベンゾキノン、ｐ−ｔｅｒｔ−ブチルカテコール等のキノン系重合禁止剤や２，６−ジ−ｔｅｒｔ−ブチルフェノール、２，４−ジ−ｔｅｒｔ−ブチルフェノール、２−ｔｅｒｔ−ブチル−４，６−ジメチルフェノール、２，６―ジ―ｔｅｒｔ−ブチル−４−メチルフェノール、２，４，６−トリ−ｔｅｒｔ−ブチルフェノール等のアルキルフェノール系重合禁止剤やアルキル化ジフェニルアミン、Ｎ，Ｎ′−ジフェニル−ｐ−フェニレンジアミン、フェノチアジン、４−ヒドロキシ−２，２，６，６−テトラメチルピペリジン、４−ベンゾイルオキシ−２，２，６，６−テトラメチルピペリジン、１，４−ジヒドロキシ−２，２，６，６−テトラメチルピペリジン、１−ヒドロキシ−４−ベンゾイリオキシ−２，２，６，６−テトラメチルピペリジン等のアミン系重合禁止剤や２，２，６，６−テトラメチルピペリジン−Ｎ−オキシル、４−ヒドロキシ−２，２，６，６−テトラメチルピペリジン−Ｎ−オキシル、４−ベンゾイルオキシ−２，２，６，６−テトラメチルピペリジン−Ｎ−オキシル等のＮ−オキシル系重合禁止剤等が挙げられる。これらの中でも、ヒドロキノン、メトキシヒドロキノン、ベンゾキノン、ｐ−ｔｅｒｔ−ブチルカテコール、フェノチアジン、２，２，６，６−テトラメチルピペリジン−Ｎ−オキシル、４−ヒドロキシ−２，２，６，６−テトラメチルピペリジン−Ｎ−オキシル、４−ベンゾイルオキシ−２，２，６，６−テトラメチルピペリジン−Ｎ−オキシル等が好適である。これらの重合禁止剤は、単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。
【００２７】
上記重合禁止剤の添加量は、用いる（メタ）アクリル酸エステル類の種類にもよるが、該（メタ）アクリル酸エステル類に対して、０．００１質量％以上が好ましく、０．００５質量％以上がより好ましく、０．０１質量％以上が特に好ましい。また、５質量％以下が好ましく、１質量％以下がより好ましく、０．１質量％以下が特に好ましい。前記重合禁止剤添加量の範囲が、収率の点、重合抑制の点および経済性の点で好ましい。
【００２８】
本反応では、溶媒を使用する必要はないが、反応を阻害しないものであれば使用してもよい。該溶媒としては、例えば、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン等の脂肪族炭化水素系溶媒や、シクロペンタン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン等の脂環式炭化水素系溶媒や、ベンゼン、トルエン、キシレン、アニソール、メシチレン等の芳香族炭化水素系溶媒や、クロロホルム、ジクロロメタン、ジクロロエタン、クロロベンゼンのようなハロゲン化炭化水素系溶媒や、酢酸エチル、酢酸プロピル、酢酸ブチル等のエステル系溶媒や、メタノール、エタノール等のアルコール系溶媒や、アセトニトリル、テトラヒドロフラン、１，４−ジオキサン等を挙げることができる。これらの溶媒は、単独でも２種類以上を併用してもよい。
【００２９】
上記溶媒の使用量としては、（メタ）アクリル酸エステル類とアミン化合物の合計質量に対して、０質量％以上が好ましい。また、２００質量％以下が好ましく、１００質量％以下がより好ましく、７５質量％以下が更に好ましく、５０質量％以下が特に好ましい。前記有機溶剤使用量の範囲が、収率の点および経済性の点で好ましい。
本発明に従って製造されたマイケル付加化合物は、反応終了後、必要に応じて分離・精製することができる。分離・精製方法としては、抽出法、洗浄法、カラム分離法、蒸発法、蒸留法等の方法が挙げられる。これらの方法は組み合わせて実施してもよい。
【実施例】
【００３０】
以下、実施例により、本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらにより何ら限定されるものではない。
【００３１】
〔実施例１〕
Ｓｗａｇｅｌｏｋ社製の１／１６インチ３方ユニオンに、アクリル酸メチルおよびモルホリンの導入管並びに反応器としてのＳＵＳ３１６製のチューブ（内径１ｍｍφ、長さ５ｍ）を接続し、該反応器を２５℃に調節した水槽内に浸した。
【００３２】
メトキシヒドロキノンを０．０５質量％含むアクリル酸メチルを０．０８８ｇ／分の速度で、またモルホリンを０．１０７ｇ／分の速度で定量ポンプを使用して反応器に導入した。この時の反応器内での平均滞留時間は５分であった。
【００３３】
得られた反応液は無色透明であり、ＧＣ−１７００型ガスクロマトグラフィー（（株）島津製作所製；以下「ＧＣ」と呼ぶ）により分析した結果、マイケル付加化合物である３−モルホリノプロピオン酸メチルの収率は９６モル％であった。
【００３４】
〔実施例２〜６〕
反応温度をそれぞれ４０℃、５０℃、６０℃、７０℃、７５℃とした以外は、実施例１と同様の操作を実施した。
【００３５】
得られた反応液は無色透明であり、ＧＣにより分析した結果、マイケル付加化合物である３−モルホリノプロピオン酸メチルの収率はそれぞれ９６モル％、９５モル％、９５モル％、９５モル％、９５モル％であった。
【００３６】
〔実施例７〕
メトキシヒドロキノンを０．０３質量％含むアクリル酸メチルを０．０６１ｇ／分の速度で、またモルホリンを０．１３６ｇ／分の速度で反応系に導入した以外は、実施例１と同様の操作を実施した。この時の反応器内での平均滞留時間は５分であった。
【００３７】
得られた反応液は無色透明であり、ＧＣにより分析した結果、マイケル付加化合物である３−モルホリノプロピオン酸メチルの収率は９９モル％であった。
【００３８】
〔実施例８〜１２〕
反応温度をそれぞれ４０℃、５０℃、６０℃、７０℃、７５℃とした以外は、実施例７と同様の操作を実施した。
【００３９】
得られた反応液は無色透明であり、ＧＣにより分析した結果、マイケル付加化合物である３−モルホリノプロピオン酸メチルの収率はそれぞれ９９モル％、９９モル％、９９モル％、９９モル％、９９モル％であった。
【００４０】
〔実施例１３〕
メトキシヒドロキノンを０．０３質量％含むアクリル酸メチルを０．０６１ｇ／分の速度で、またピロリジンを０．１６０ｇ／分の速度で反応系に導入した以外は、実施例１と同様の操作を実施した。この時の反応器内での平均滞留時間は５分であった。
【００４１】
得られた反応液は無色透明であり、ＧＣにより分析した結果、マイケル付加化合物である３−ピロリジノプロピオン酸メチルの収率は９９モル％であった。
【００４２】
〔実施例１４〕
メトキシヒドロキノンを０．０３質量％含むアクリル酸メチルを０．０６１ｇ／分の速度で、またピペリジンを０．１５８ｇ／分の速度で反応系に導入した以外は、実施例１と同様の操作を実施した。この時の反応器内での平均滞留時間は５分であった。
【００４３】
得られた反応液は無色透明であり、ＧＣにより分析した結果、マイケル付加化合物である３−ピペリジノプロピオン酸メチルの収率は９９モル％であった。
【００４４】
〔実施例１５〕
メトキシヒドロキノンを０．０３質量％含むアクリル酸メチルを０．０６１ｇ／分の速度で、またジエチルアミンを０．１９２ｇ／分の速度で反応系に導入した以外は、実施例１と同様の操作を実施した。この時の反応器内での平均滞留時間は５分であった。
【００４５】
得られた反応液は無色透明であり、ＧＣにより分析した結果、マイケル付加化合物である３−ジエチルアミノプロピオン酸メチルの収率は９９モル％であった。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
好適にマイケル付加化合物を製造でき、各種有機合成試薬等の用途にも適用できる。