ウレタン基含有（メタ）アクリル酸エステルの連続的な製造法
ウレタン基含有アルコール（Ａ）と飽和アルコールの（メタ）アクリル酸エステル（Ｇ）を、少なくとも１種の重合禁止剤（Ｐ）の存在において、触媒としての酵素（Ｅ）を用いて反応器中で反応させることによってウレタン基含有（メタ）アクリル酸エステル（Ｕ）を製造する方法であって、その際、該飽和アルコールの（メタ）アクリル酸エステル（Ｇ）がウレタン基含有アルコール（Ａ）と、固定化酵素（Ｅ）が充填された少なくとも１つの固定層反応器に連続的に通される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
発明の詳細な説明
本発明は、ウレタン基含有（メタ）アクリル酸エステルの連続的な製造法に関する。
【０００２】
（メタ）アクリル酸エステルの製造は、たいてい、酸又は塩基を触媒とした、（メタ）アクリル酸又はその他の（メタ）アクリル酸エステルとアルコールの４０℃〜明らかに１００℃を上回る温度でのエステル化又はエステル交換反応によって行われる。高い温度に基づき、モノマーの不所望の重合を抑制するために多量の重合禁止剤の添加が必要である。その際、しばしば、複雑で、時として着色した生成物混合物が生ずる。着色及び未反応の反応体を除去するために、生成物混合物が、煩雑なアルカリ性洗浄によって後処理される。洗浄法は時間と費用がかかり、それというのも、なかでも部分エステル化生成物を緩慢にしか抽出及び分離することができないからである。
【０００３】
酸を触媒とした慣例のエステル化を介してのウレタン基含有（メタ）アクリレートの製造はおまけに困難であり、それというのも、ウレタン基は酸感受性だからである。
【０００４】
ＪＰ２００１−４００３９Ａは、酸を触媒としたエステル化を介して製造されるカルバメート基含有（メタ）アクリル酸エステルを記載する。記載された方法の欠点は、得られた生成物の純度が、９５％の質量収支にて単に７５．９％に過ぎないことである。
【０００５】
ＥＰ１３６８１３Ａ２は、ポリヒドロキシアルキル化アクリレートとイソシアネートの反応によるＮ−置換カルバメート基含有アクリレートの二段階の製造を記載する。記載された方法の欠点は、イソシアネートとして入手可能である基材に限定されていることである。そのため、例えば、Ｎ，Ｎ−ジ置換カルバメート、同様にイソシアネートに対して反応性の基を有するＮ−置換基を有するものも、この方法に従って製造可能ではない。イソシアネートとの反応のために、おまけに触媒として毒性の錫化合物が不可避である。
【０００６】
酵素エステル化又は酵素エステル交換反応による（メタ）アクリル酸エステルの製造は公知である。
【０００７】
Ｈａｊｊａｒ他は、Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌ．Ｌｅｔｔ．１９９０，１２，８２５−８３０の中で、クロモバクテリウム・ビスコスム(Chromobacterium viscosum)由来のリパーゼを用いた、環式及び開鎖アルカンジオールとエチルアクリレートの酵素エステル交換反応を記載する。反応は、無溶媒系においてジオールに対して１８倍モル過剰のアルキルアクリレートにて行われる。モノアクリレート及びジアクリレートからの混合物が生ずる。
【０００８】
ＵＳ５，２４０，８３５は、コリネバクテリウム・オキシダンス(Corynebacterium oxydans)由来の生体触媒の触媒作用下でのアルキルアクリレートとアルコールのエステル交換反応を記載する。例示的に、そこでは９６倍モル過剰のエチルアクリレートと２，２−ジメチル−１，３−プロパンジオールの反応が実施される。単に２１％に過ぎない収率が、３０℃にて３日後に得られていた。
【０００９】
Ｄｅｒａｎｇｏ他は、Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌ．Ｌｅｔｔ．１９９４，１６，２４１−２４６の中で、リパーゼを触媒とした、２−ヒドロキシエチルカルバメートとビニルメタクリレートのエステル交換反応によるカルバモイルオキシエチルメタクリレートの製造を記載する。完全な反応は、特別な出発材料ビニルメタクリレートによって達成され、それというのも、遊離したビニルアルコールが反応平衡からアセトアルデヒドとして取り出されるからである。この方法の欠点は、ビニルメタクリレートが商業的に入手可能ではないことである。
【００１０】
ＷＯ２００４／０５０８８Ａ１から、酵素を触媒としたウレタン基含有（メタ）アクリル酸エステルのさらなる製造法が公知である。記載された方法の欠点は、生成物が比較的僅かな純度を有し、また、それにも関わらず、浄化されずにさらに加工されることである。
【００１１】
さらに、記載された方法の欠点は、エステル交換反応が不連続的に行われることであり、このことは、ウレタン基含有（メタ）アクリル酸エステルを大規模に製造するためには好ましくない。
【００１２】
それゆえ本発明の課題は、単純で効率良く得られる出発材料から、ウレタン基含有（メタ）アクリル酸エステルを連続的に製造可能である、代替的な方法を提供することであった。
【００１３】
課題は、ウレタン基含有アルコール（Ａ）と飽和アルコールの（メタ）アクリル酸エステル（Ｇ）を、少なくとも１種の重合禁止剤（Ｐ）の存在において、触媒としての酵素（Ｅ）を用いて反応器中で反応させることによってウレタン基含有（メタ）アクリル酸エステル（Ｕ）を製造する方法であって、その際、飽和アルコールの（メタ）アクリル酸エステル（Ｇ）をウレタン基含有アルコール（Ａ）と、固定化酵素（Ｅ）が充填された少なくとも１つの固定層反応器に連続的に通す方法によって解決された。
【００１４】
本発明による方法を利用してウレタン基含有（メタ）アクリル酸エステルの製造が温和な条件下で可能である。さらに、実質的なポリマー形成は生じない。本発明による方法のとりわけ好ましい点は、ウレタン基含有（メタ）アクリル酸エステルが酵素エステル交換反応によって連続的に得られることであり、このことは、より大規模でのその製造を可能にする。
【００１５】
この文献の枠内でのウレタン基は、式＞Ｎ−Ｃ（＝Ｏ）−Ｏ−のＮ−置換及びＮ−非置換、Ｎ−モノ置換又はＮ−ジ置換の構造要素である。
【００１６】
（メタ）アクリル酸は、この文献中では、メタクリル酸及びアクリル酸、有利にはアクリル酸である。
【００１７】
飽和とは、この文献の枠内では、Ｃ−Ｃ−多重結合なしの化合物を意味する（当然のことながら、（メタ）アクリル単位中のＣ＝Ｃ−二重結合を除く）。
【００１８】
ウレタン基含有アルコール（Ａ）は、少なくとも１個のウレタン基、有利には１〜１０個、とりわけ有利には１〜５個、極めて有利には１〜２個及び殊に１個のウレタン基、ならびに少なくとも１個のヒドロキシ基（−ＯＨ）、有利には１〜１０個、とりわけ有利には１〜６個、極めて有利には１〜３個、殊に１〜２個及び特に１個のヒドロキシ基を含有する化合物である。
【００１９】
有利なウレタン基含有アルコール（Ａ）は、平均分子量１０５〜８０００００ｇ／モル、有利には２５０００ｇ／モルまで、とりわけ有利には５０００ｇ／モル及び極めて有利には４５００ｇ／モルまでを有する。
【００２０】
とりわけ有利なウレタン基含有アルコール（Ａ）は、
ａ）アミンとカーボネートの反応及び
ｂ）場合によっては、ａ）から得られる反応混合物の精製
によって得られるものである。
【００２１】
その際、この反応のための適したアミンは、アンモニア、第一級アミン又は第二級アミンである；カーボネートは、構造要素−Ｏ−Ｃ（＝Ｏ）−Ｏ−を有するＯ，Ｏ'−ジ置換カーボネートである。
【００２２】
極めて有利なウレタン基含有アルコール（Ａ）は、次の反応式
【化１】
［式中、
Ｒ1、Ｒ2は、互いに無関係に、水素、Ｃ1〜Ｃ18−アルキル、場合によっては、１個以上の酸素原子及び／又は硫黄原子及び／又は１個以上の置換又は非置換のイミノ基によって中断されたＣ2〜Ｃ18−アルキル、Ｃ2〜Ｃ18−アルケニル、Ｃ6〜Ｃ12−アリール、Ｃ5〜Ｃ12−シクロアルキル、又は酸素原子、窒素原子及び／又は硫黄原子を有する５員〜６員複素環、その際、上述の基は、そのつどアリール、アルキル、アリールオキシ、アルキルオキシ、ヘテロ原子及び／又は複素環によって置換されていてよい、又は式−［Ｘi］k−Ｈの基であり、
Ｘiは、全てのｉ＝１〜ｋについて、互いに無関係に、−ＣＨ2−ＣＨ2−Ｏ−、−ＣＨ2−ＣＨ2−Ｎ（Ｈ）−、−ＣＨ2−ＣＨ2−ＣＨ2−Ｎ（Ｈ）−、−ＣＨ2−ＣＨ（ＮＨ2）−、−ＣＨ2−ＣＨ（ＮＨＣＨＯ）−、−ＣＨ2−ＣＨ（ＣＨ3）−Ｏ−、−ＣＨ（ＣＨ3）−ＣＨ2−Ｏ−、−ＣＨ2−Ｃ（ＣＨ3）2−Ｏ−、−Ｃ（ＣＨ3）2−ＣＨ2−Ｏ−、−ＣＨ2−ＣＨ2−ＣＨ2−Ｏ−、−ＣＨ2−ＣＨ2−ＣＨ2−ＣＨ2−Ｏ−、−ＣＨ2−ＣＨＶｉｎ−Ｏ−、−ＣＨＶｉｎ−ＣＨ2−Ｏ−、−ＣＨ2−ＣＨＰｈ−Ｏ−及び−ＣＨＰｈ−ＣＨ2−Ｏ−の群から選択されていてよく、その際、Ｐｈはフェニルであり、かつ、Ｖｉｎはビニルであり、
ｋは、１〜５０の数であり、かつ、
Ｙは、Ｃ2〜Ｃ20−アルキレン、又は１個以上の酸素原子及び／又は硫黄原子及び／又は１個以上の置換又は非置換のイミノ基によって及び／又は１個以上の−（ＣＯ）−、−Ｏ（ＣＯ）Ｏ−、−（ＮＨ）（ＣＯ）Ｏ−、−Ｏ（ＣＯ）（ＮＨ）−、−Ｏ（ＣＯ）−又は−（ＣＯ）Ｏ−基によって中断されたＣ2〜Ｃ20−アルキレンであり、その際、上述の基は、そのつどアリール、アルキル、アリールオキシ、アルキルオキシ、ヘテロ原子及び／又は複素環によって置換されていてよい］に従って得られるものである。Ｒ1及びＲ2は、一緒になって環を形成してもよい。
【００２３】
有利には、Ｒ1及びＲ2は、互いに無関係に、水素、Ｃ1〜Ｃ12−アルキル、Ｃ5〜Ｃ6−シクロアルキル又は式−［Ｘi］k−Ｈの基であり、とりわけ有利には、Ｒ1及びＲ2は、互いに無関係に、水素、Ｃ1〜Ｃ4−アルキル、Ｃ5〜Ｃ6−シクロアルキル又は式−［Ｘi］k−Ｈの基及び極めて有利には水素、Ｃ1〜Ｃ4−アルキル、又は式−［Ｘi］k−Ｈの基である。殊に、基Ｒ1及びＲ2の一方は水素であり、他方はＣ1〜Ｃ4−アルキル、又は式−［Ｘi］k−Ｈの基である。
【００２４】
有利なＸiは、−ＣＨ2−ＣＨ2−Ｏ−、−ＣＨ2−ＣＨ2−Ｎ（Ｈ）−、−ＣＨ2−ＣＨ2−ＣＨ2−Ｎ（Ｈ）−、−ＣＨ2−ＣＨ（ＮＨ2）−、−ＣＨ2−ＣＨ（ＮＨＣＨＯ）−、−ＣＨ2−ＣＨ（ＣＨ3）−Ｏ−及び−ＣＨ（ＣＨ3）−ＣＨ2−Ｏ−であり、とりわけ有利なのは、−ＣＨ2−ＣＨ2−Ｏ−、−ＣＨ2−ＣＨ2−Ｎ（Ｈ）−、−ＣＨ2−ＣＨ2−ＣＨ2−Ｎ（Ｈ）−及び−ＣＨ2−ＣＨ（ＮＨ2）−、極めて有利なのは、−ＣＨ2−ＣＨ2−Ｏ−、−ＣＨ2−ＣＨ2−Ｎ（Ｈ）−及び−ＣＨ2−ＣＨ2−ＣＨ2−Ｎ（Ｈ）−である。
【００２５】
ｋは、有利には１〜３０、とりわけ有利には１〜２０、極めて有利には１〜１０及び殊に１〜５である。
【００２６】
Ｒ1及び／又はＲ2の例は、水素、メチル、エチル、イソプロピル、ｎ−プロピル、ｎ−ブチル、イソブチル、ｓｅｃ−ブチル、ｔｅｒｔ−ブチル、ｎ−ヘキシル、ｎ−ヘプチル、ｎ−オクチル、ｎ−デシル、ｎ−ドデシル、ｎ−テトラデシル、ｎ−ヘキサデシル、ｎ−オクタデシル、ｎ−エイコシル、２−エチルヘキシル、シクロペンチル、シクロヘキシル、シクロオクチル、シクロドデシル、２−ヒドロキシエチル、２−ヒドロキシプロピル、１−ヒドロキシプロピル、５−ヒドロキシ−３−オキサ−ペンチル、８−ヒドロキシ−３，６−ジオキサ−オクチル又は１１−ヒドロキシ−３，６，９−トリオキサ−ウンデシルである。
【００２７】
Ｙは、有利にはＣ2〜Ｃ10−アルキレン、とりわけ有利にはＣ2〜Ｃ6−アルキレン、極めて有利にはＣ2〜Ｃ4−アルキレン、殊にＣ2〜Ｃ3−アルキレン及び特にＣ2−アルキレンであり、その際、上述の基は、そのつどアリール、アルキル、アリールオキシ、アルキルオキシ、ヘテロ原子及び／又は複素環によって置換されていてよい。
【００２８】
Ｙの例は、１，２−エチレン、１，２−プロピレン、１，１−ジメチル−１，２−エチレン、１−ヒドロキシメチル−１，２−エチレン、２−ヒドロキシ−１，３−プロピレン、１，３−プロピレン、１，４−ブチレン、１，６−ヘキシレン、２−メチル−１，３−プロピレン、２−エチル−１，３−プロピレン、２，２−ジメチル−１，３−プロピレン及び２，２−ジメチル−１，４−ブチレンであり、有利なのは、１，２−エチレン、１，２−プロピレン、１，３−プロピレンであり、とりわけ有利なのは１，２−エチレンおよび１，２−プロピレンであり、および極めて有利なのは１，２−エチレンである。
【００２９】
例示的なアミンは、アンモニア、メチルアミン、ジメチルアミン、エチルアミン、ジエチルアミン、イソプロピルアミン、ジイソプロピルアミン、ｎ−ブチルアミン、ジ−ｎ−ブチルアミン、ｔｅｒｔ−ブチルアミン、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、プロパノールアミン、ジプロパノールアミン、ピペリジン、ピペラジン、ピロリジン、シクロペンチルアミン、シクロヘキシルアミン、アニリン、エチレンジアミン、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、テトラエチレンペンタミン及びアミン官能基を有するポリマーであり、例えば、ＷＯ０４／０５０８８８Ａ１の中で第５頁、第２８行目〜第６頁、第３３行目に記載されている。
【００３０】
例示的なカーボネートは、エチレンカーボネート、１，３−プロピレンカーボネート及び１，２−プロピレンカーボネートである。
【００３１】
有利なウレタン基含有アルコール（Ａ）は、ドイツ国公開公報ＤＥ１０２００５０１６２２５Ａ１の中で開示されているような化合物である。公報中に挙げられる構造異性体β−ヒドロキシアルキルカルバメートの二成分混合物の中では、殊にヒドロキシプロピルカルバメートの異性体混合物が本発明による方法のために有利である。ヒドロキシプロピルカルバメートは、ＤＥ１０２００５０１６２５５Ａ１に記載の１，２−プロピレンカーボネートとアンモニアの反応によって得られる。
【００３２】
アミンとカーボネートの反応は、例えばＵＳ４，８２０，８３０Ｂ、第４欄、第４４行目〜第５欄、第９行目から自体公知であり、また限定されない。
【００３３】
概して、アミンとカーボネートは、アミン０．７〜１．２モル：カーボネート１モル、有利には０．８〜１．２：１、とりわけ有利には０．９〜１．１：１、極めて有利には０．９５〜１．１：１及び殊に１：１モル／モルの化学量論比において互いに反応される。反応は、一般に０〜１２０℃の温度で、有利には２０〜１００℃で、極めて有利には３０〜８０℃で及び極めて有利には４０〜８０℃で行われる。反応は、一般に１２時間以内に、有利には１５分〜１０時間以内に、とりわけ有利には３０分〜８時間で、極めて有利には４５分〜６時間で及び殊に１〜４時間以内に終了する。
【００３４】
ウレタン基含有アルコール（Ａ）のＤＩＮ５３１７６による全アミン価は、２００ｍｇ ＫＯＨ／ｇより高くなく、好ましくは１００ｍｇ ＫＯＨ／ｇより高くなく及び極めて有利には８０ｍｇ ＫＯＨ／ｇより高くないことが望ましい。
【００３５】
アミンとカーボネートの反応は、溶媒なしで実施することができ、又は溶媒、例えばアルコール、エーテル、ケトン、炭化水素又は水の存在において、有利には溶媒なしで実施することができる。
【００３６】
ウレタン基含有アルコール（Ａ）は、さらなる工程において、所望される場合、例えば濾過、蒸留、精留、クロマトグラフィー、イオン交換体、吸着剤による処理、中性洗浄、酸性洗浄及び／又はアルカリ性洗浄、ストリッピング又は結晶化によって精製することができる。
【００３７】
本発明による方法では、ウレタン基含有アルコール（Ａ）を精製して使用することができる。そのために、ウレタン基含有アルコール（Ａ）は、低沸点及び高沸点の副成分の精製蒸留によって分離される。低沸点成分は、例えば、反応しなかったカーボネート又は相応するジオールである。高沸点物として、着色付与の原因になっている比較的高分子量の副成分が考慮に入れられる。精製蒸留は、連続的に超高真空範囲(Feinvakuumbereich)で、すなわち、１〜１００ｍｂａｒ、有利には１〜５０ｍｂａｒ、とりわけ有利には１〜２０ｍｂａｒの減圧下で殊に１〜１０ｂａｒの範囲で行われる。精製蒸留の際の温度は、通常、５０〜２００℃の範囲に、有利には７５〜１８０℃の範囲に及びとりわけ有利には１００〜１６０℃の範囲にある。短い滞留時間及び比較的僅かな熱負荷に基づき、不連続的な蒸留と比較して高純度のウレタン基含有アルコール（Ａ）を得ることができる。
【００３８】
飽和アルコールの（メタ）アクリル酸エステル（Ｇ）は、有利には（メタ）アクリル酸と飽和Ｃ1〜Ｃ10−アルコールのエステルである。
【００３９】
化合物（Ｇ）の例は、（メタ）アクリル酸メチルエステル、（メタ）アクリル酸エチルエステル、（メタ）アクリル酸ｎ−ブチルエステル、（メタ）アクリル酸イソブチルエステル、（メタ）アクリル酸ｎ−オクチルエステル、（メタ）アクリル酸２−エチルヘキシルエステル、１，２−エチレングリコールジ−及び−モノ（メタ）アクリレート、１，４−ブタンジオールジ−及び−モノ（メタ）アクリレート、１，６−ヘキサンジオールジ−及び−モノ（メタ）アクリレート、トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート及びペンタエリトリトールテトラ（メタ）アクリレートである。
【００４０】
とりわけ有利なのは、（メタ）アクリル酸メチルエステル、（メタ）アクリル酸エチルエステル、（メタ）アクリル酸ｎ−ブチルエステル及び（メタ）アクリル酸２−エチルヘキシルエステルであり、かつ、極めて有利には（メタ）アクリル酸メチルエステル、（メタ）アクリル酸エチルエステル及び（メタ）アクリル酸ｎ−ブチルエステルである。
【００４１】
本発明により使用可能な酵素（Ｅ）は、例えば、束縛されていないか又は担体上に化学的又は物理的に固定化された形態でのヒドロラーゼ、エステラーゼ（Ｅ．Ｃ．３．１．−．−）、リパーゼ（Ｅ．Ｃ．３．１．１．３）、グリコシラーゼ（Ｅ．Ｃ．３．２．−．−）及びプロテアーゼ（Ｅ．Ｃ．３．４．−．−）の中から選択されており、有利にはリパーゼ、エステラーゼ又はプロテアーゼである。とりわけ有利なのは、Ｎｏｖｏｚｙｍｅ ４３５（Ｃａｎｄｉａ ａｎｔａｒｃｔｉｃａ Ｂ由来リパーゼ）又はＡｓｐｅｒｇｉｌｌｕｓ ｓｐ．由来、Ａｓｐｅｒｇｉｌｌｕｓ ｎｉｇｅｒ ｓｐ．由来、Ｍｕｃｏｒ ｓｐ．由来、Ｐｅｎｉｃｉｌｉｕｍ ｃｙｃｌｏｐｉｕｍ ｓｐ．由来、Ｇｅｏｔｒｉｃｕｍ ｃａｎｄｉｄｕｍ ｓｐ．由来、Ｒｈｉｚｏｐｕｓ ｊａｖａｎｉｃｕｓ由来、Ｂｕｒｈｏｌｄｅｒｉａ ｓｐ．由来、Ｃａｎｄｉｄａ ｓｐ．由来、Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ ｓｐ．由来のリパーゼ、又はブタ膵臓であり、極めて有利なのは、Ｃａｎｄｉａ ａｎｔａｒｃｔｉｃａ Ｂ由来又はＢｕｒｈｏｌｄｅｒｉａ ｓｐ．由来のリパーゼである。
【００４２】
方法において、飽和アルコールの（メタ）アクリル酸エステル（Ｇ）とウレタン基含有アルコール（Ａ）のエステル交換反応を、触媒としての酵素（Ｅ）を用いて行い、その際、飽和アルコールの（メタ）アクリル酸エステル（Ｇ）及びウレタン基含有アルコール（Ａ）を、触媒としての固定化酵素（Ｅ）が充填された少なくとも１つの固定層反応器に連続的に通すことが本発明にとって重要である。
【００４３】
その際、飽和アルコールの（メタ）アクリル酸エステル（Ｇ）を、ウレタン基含有アルコール（Ａ）と前もって互いに混合することができ、かつ、この反応混合物を、固定化酵素（Ｅ）が充填された少なくとも１つの固定層反応器に引き続き通す。反応体は、互いに別々に同時に固定化酵素（Ｅ）に通すこともできる。有利には、まず（メタ）アクリル酸エステル（Ｇ）及びウレタン基含有アルコール（Ａ）からの反応混合物が製造され、該反応混合物は、固定化酵素（Ｅ）に引き続き通される。
【００４４】
飽和アルコールの（メタ）アクリル酸エステル（Ｇ）（（メタ）アクリル単位を基準として）対ウレタン基含有アルコール（Ａ）（ヒドロキシ基を基準として）のモル比は、広い範囲で変動してよく、例えば１００：１〜１：１、有利には５０：１〜１：１、とりわけ有利には２０：１〜１：１及び極めて有利には１０：１〜１：１の比で変動してよい。
【００４５】
酵素（Ｅ）は、本発明による方法では、適した担体上に固定化されている。その際、酵素の固定化の５つの古典的な方法、つまり、吸着、共有結合、膜捕捉、ゲル封入及び架橋が存在している。その際、様々の担体材料を使用することができ、ここで、担体表面と酵素の化学的な相互作用は、不所望の副作用、例えば不活性化が生じないように調整されていなければならない。固体の担体として、原則的に、種々の無機及び有機の材料が適しており、有機材料は、天然起源又は合成起源であってよい。無機担体は、たいていは高い圧力安定性を有し、その一方で、有機担体は、良好な化学安定性を示す。無機担体として、主に、酸化ケイ素又は酸化アルミニウムあるいはそれらからの混合物を基礎とする多孔質材料が使用される。天然有機担体は、例えば、多糖類、例えばセルロース、デンプン、デキストラン、アガロース及びキチンである。しかし、タンパク質、例えばコラーゲン、ゼラチン及びアルブミンも使用される。合成有機ポリマーとして、ポリ（メタ）アクリレート、ポリアクリルアミド、ビニルポリマー及びアリルポリマー、ポリエステル又はポリアミドが用いられる。
【００４６】
有利には、本発明による方法では、すでに担体上に固定化されている酵素が使用される。この種の固定化された酵素、有利にはリパーゼは、商品名Ｎｏｖｏｚｙｍ(R)４３５（Ｃａｎｄｉａ ａｎｔａｒｃｔｉｃａ Ｂ由来リパーゼ）でＮｏｖｏｚｙｍｅ社より得られる。
【００４７】
固定化酵素は、固定層反応器として適した装置、例えば管又はカラム内で準備される。引き続き、反応体又は有利には（メタ）アクリル酸エステル（Ｇ）及びウレタン基含有アルコール（Ａ）からの予混合された反応混合物が、ポンプを利用して、固定化酵素が装填された固定層反応器にポンプ供給される。
【００４８】
飽和アルコールの（メタ）アクリル酸エステル（Ｇ）との酵素エステル交換反応は、一般的に０〜１００℃、有利には２０〜８０℃、とりわけ有利には２０〜７０℃、極めて有利には２０〜６０℃である。
【００４９】
反応は、有機溶媒中で又はその混合物中で又は溶媒の添加なしで行ってよい。出発物質は、一般に実質的に無水である（すなわち、水添加率が１０体積％より低く、有利には５体積％より低く、とりわけ有利には１体積％より低い）。
【００５０】
有機溶媒の割合は、例えば、０．０１質量％〜３０質量％、有利には０．１〜５質量％である。適した有機溶媒は、これらの目的のために公知の、例えば、第三級モノオール、例えばＣ3〜Ｃ6−アルコール、有利にはｔｅｒｔ−ブタノール、ｔｅｒｔ−アミルアルコール、ピリジン、ポリ−Ｃ1〜Ｃ4−アルキレングリコールジ−Ｃ1〜Ｃ4−アルキルエーテル、有利にはポリエチレングリコールジ−Ｃ1〜Ｃ4−アルキルエーテル、例えば１，２−ジメトキシエタン、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ポリエチレングリコールジメチルエーテル５００、Ｃ1〜Ｃ4−アルキレンカーボネート、殊にプロピレンカーボネート、Ｃ3〜Ｃ6−アルキル酢酸エステル、殊にｔｅｒｔ−ブチル酢酸エステル、ＴＨＦ、トルエン、１，３−ジオキソラン、アセトン、イソブチルメチルケトン、エチルメチルケトン、１，４−ジオキサン、ｔｅｒｔ−ブチルメチルエーテル、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、トルエン、ヘキサン、ジメトキシメタン、１，１−ジメトキシエタン、アセトニトリル、ならびにそれらの単相又は多相の混合物である。
【００５１】
選択的に、有機溶媒に水性溶媒を添加することができるので−有機溶媒に応じて−単相又は多相の反応溶液が生じる。水性溶媒の例は、水ならびに希釈された（例えば１０〜１００ｍＭの）水性緩衝液、例えば、約６〜８の範囲のｐＨ値を有する緩衝液、例えばリン酸カリウム緩衝液又はＴＲＩＳ−ＨＣｌ緩衝液である。
【００５２】
反応出発物質中の水割合は、一般に０〜１０体積％である。有利には、反応体は前処理（乾燥、水ドーピング）なしで使用される。
【００５３】
有利には、酵素エステル交換反応は、水及び有機溶媒の添加なしで実施される。
【００５４】
本発明により、反応は、固定化酵素（Ｅ）が充填された少なくとも１つの固定層反応器を介して連続的に実施される。そのために、装入容器から反応体又は予混合された反応混合物が、ポンプを利用して、固定化酵素が装填された固定層反応器にポンプ供給される。その際に生じる、ウレタン基含有（メタ）アクリル酸エステル（Ｕ）を含有する粗生成物が、適した貯蔵容器中に集められる。
【００５５】
本発明による方法の有利な実施形態では、まず粗生成物が蒸留により精製され、その際、連結された蒸留塔を介して、遊離する飽和アルコール及び相応する過剰の（メタ）アクリル酸エステル（Ｇ）及び場合によっては使用された共留剤からの共沸混合物が分離される。
【００５６】
場合によっては、遊離する飽和アルコール及び過剰の相応する（メタ）アクリル酸エステル（Ｇ）と共沸混合物を形成する共留剤が付加的に使用される。有利なのは、遊離する飽和アルコール及び過剰の相応する（メタ）アクリル酸エステル（Ｇ）と形成されたその共沸混合物が相分解を示すか又は水の添加によって砕かれうる共留剤である。かかる適した共留剤は、例えばｎ−ペンタン、ｎ−ヘキサン、ｎ−ヘプタン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、ベンゼン、トルエン、キシレン及びそれらの任意の混合物である。
【００５７】
共沸混合物の分離のために使用される蒸留塔は自体公知の構造であり、通常の内部構造物を有する。塔内部構造物として、原則的に、全ての慣用の内部構造物、例えばトレイ、構造化充填物及び／又は不規則充填物が考慮に入れられる。トレイの中では、バブルキャップトレイ、シーブトレイ、バルブトレイ、トルマントレイ(Thormannboeden)及び／又はデュアル／フロートレイが有利であり、不規則充填物の中では、リング、コイル、サドル又は編組織物(Geflechten)が有利である。一般に５〜２０段の理論段で十分である。
【００５８】
留去された共沸混合物は、引き続き、従来構造の凝縮器中で凝縮される。
【００５９】
ウレタン基含有（メタ）アクリル酸エステル（Ｕ）を含有する、このようにして精製された生成物は、引き続き、固定化酵素（Ｅ）が装填された第二の固定層反応器に供給され、かつ、ポンプを利用してこの固定層反応器にポンプ供給される。連結された貯蔵容器中に最終生成物が集められる。
【００６０】
固定化酵素が装填された固定層反応器を介して反応混合物をポンプ供給させるポンプの出力は、酵素固定層の出口で熱力学平衡状態が達成されるように調節される。
【００６１】
任意に、本発明によるその他の実施形態では、ウレタン基含有（メタ）アクリル酸エステルは、酵素（Ｅ）が装填された少なくとも１つの固定層反応器を抜けた後に及び貯蔵容器中に捕集する前に抽出プロセスに供される。
【００６２】
通常、抽出は水を用いて行われ、その際、残りのウレタン基含有アルコール（Ａ）は水相に移行し、ひいては最終生成物から分離される。ウレタン基含有（メタ）アクリル酸エステル（Ｕ）及び場合によってはなお残りの（メタ）アクリル酸エステル（Ｇ）を含有する有機相は、前述の蒸留塔内で精製することができ、その際、（メタ）アクリル酸エステル（Ｇ）は、低沸点物として最終生成物から分離される。
【００６３】
溶媒が使用される場合、有機溶媒からの分離は、一般に、蒸留、精留によって又は固体の反応生成物の場合は濾過によって行われる。
【００６４】
反応生成物のさらなる精製のために、クロマトグラフィー又は精製蒸留も実施することができる。
【００６５】
反応生成物を精製するための精製蒸留が実施される場合、場合によっては行われる溶媒蒸留下で生じる残留物から、ウレタン基含有（メタ）アクリル酸エステル（Ｕ）が、さらなる蒸留工程において塔頂生成物として単離され、かつ下記で挙げられる重合禁止剤の少なくとも１種で安定化される。そこで挙げられた安定剤の中で、殊にヒドロキノンモノメチルエーテル及びフェノチアジンが精製蒸留に適している。
【００６６】
この蒸留工程のために使用可能な精留塔は、例えば不規則充填塔、規則充填塔又は棚段塔のような公知の構造であり、かつ分離効果を持つ内部構造物（例えばバブルキャップトレイ、シーブトレイ又はデュアル／フロートレイ）を有するか又は不規則充填物もしくは規則充填物を含有する。これらの通常の内部構造物は、有利には１０〜２０段の理論段を有する。薄膜蒸発器も考慮に入れられる。蒸発器及び凝縮器も同様に従来構造である。
【００６７】
有利には、ウレタン基含有（メタ）アクリル酸エステル（Ｕ）は、１００〜１４０℃の底部温度、有利には１１０〜１３０℃の底部温度で、及び１〜１００ｍｂａｒの塔頂圧力、有利には１〜５０ｍｂａｒの塔頂圧力、とりわけ有利には１〜１０ｍｂａｒ及び殊に１〜５ｍｂａｒの塔頂圧力で得られる。
【００６８】
安定化のために、凝縮器中に０．０５〜０．５％のヒドキノンモノメチルエーテルの溶液又は類似の効果を持つその他の貯蔵安定剤を噴霧することができ、その際、量は、凝縮器が１０〜２０ｐｐｍの貯蔵安定剤濃度を有するように選択される。凝縮液の一部、有利には１０〜２０％を、塔に再び還流液として供給することができる。
【００６９】
発生するウレタン基含有（メタ）アクリル酸エステル（Ｕ）は、ガスクロマトグラフィー分析に従って、少なくとも９８．５％、有利には少なくとも９９．０％及びとりわけ有利には少なくとも９９．５％の純度を有する。
【００７０】
主として残りのウレタン基含有（メタ）アクリル酸エステル（Ｕ）、マイケル付加生成物、安定剤及びポリマーから成る精製蒸留の塔底生成物は、残留物蒸留及び／又は残留物分離に通すことができる。
【００７１】
当然のことながら、場合によっては行われる溶媒蒸留の蒸留ユニット及び精製蒸留を一つにまとめることも可能である。この場合、純粋なウレタン基含有（メタ）アクリル酸エステル（Ｕ）は、側方抜出部を介して、有利にはガス状で、下方塔領域で、有利には下半分で、とりわけ有利には下三分の一で排出され、凝縮され、また上記の通り安定化される。
【００７２】
しかしながら、有利には精製工程では、使用された酵素及び場合によっては使用された溶媒が単に分離されるに過ぎない。
【００７３】
酵素エステル交換反応の際の反応条件は穏やかである。低い温度及びそれ以外の穏やかな条件に基づき、エステル交換反応の際の副生成物（これは、さもなければ、例えば化学触媒に起因しうる）又は使用された（メタ）アクリル酸エステル（Ｇ）の不所望のラジカル重合（これは、通例、安定剤の添加によってのみ防止することができる）による副生成物が回避される。
【００７４】
飽和アルコールの本発明による方法において使用される（メタ）アクリル酸エステル（Ｇ）も、ウレタン基含有（メタ）アクリル酸エステル（Ｕ）も重合性化合物であるので、全ての方法工程において十分な重合抑制に留意しなければならない。それゆえエステル交換反応は、本発明により少なくとも１種の重合禁止剤（Ｐ）の存在において行われる。その際、これは、いずれにせよ（メタ）アクリル酸エステル（Ｇ）中に含有された貯蔵安定剤であってよいが、しかし、さらなる重合禁止剤を添加することもできる。
【００７５】
一般に、不飽和モノマーを基準として、個々の物質につき、適した重合禁止剤（Ｐ）１〜１００００ｐｐｍ、有利には１０〜５０００ｐｐｍ、とりわけ有利には３０〜２５００ｐｐｍ及び殊に５０〜１５００ｐｐｍが使用される。
【００７６】
適した重合禁止剤（Ｐ）は、例えば、Ｎ−オキシド（ニトロキシルラジカル又はＮ−オキシルラジカル、つまり、少なくとも１個の＞Ｎ−Ｏ基を有する化合物）、例えば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−オキソ−２，２，６，６−テトラメチルピペリジン−Ｎ−オキシル、４−アセトキシ−２，２，６，６−テトラメチル−ピペリジン−Ｎ−オキシル、２，２，６，６−テトラメチルピペリジン−Ｎ−オキシル、４，４'，４''−トリス（２，２，６，６−テトラメチル−ピペリジン−Ｎ−オキシル）−ホスフィット又は３−オキソ−２，２，５，５−テトラメチル−ピロリジン−Ｎ−オキシル；場合によっては１個又は数個のアルキル基を有する一価又は多価のフェノール、例えばアルキルフェノール、例えば、ｏ−、ｍ−又はｐ−クレゾール（メチルフェノール）、２−ｔｅｒｔ−ブチルフェノール、４−ｔｅｒｔ−ブチルフェノール、２，４−ジ−ｔｅｒｔ−ブチルフェノール、２−メチル−４−ｔｅｒｔ−ブチルフェノール、２−ｔｅｒｔ−ブチル−４−メチルフェノール、２，６−ｔｅｒｔ−ブチル−４−メチルフェノール、４−ｔｅｒｔ−ブチル−２，６−ジメチルフェノール又は６−ｔｅｒｔ−ブチル−２，４−ジメチルフェノール；キノン、例えばヒドロキノン、ヒドロキノンモノメチルエーテル、２−メチルヒドロキノン又は２，５−ジ−ｔｅｒｔ−ブチルヒドロキノン；ヒドロキシフェノール、例えばブレンツカテヒン（１，２−ジヒドロキシベンゼン）又はベンゾキノン；アミノフェノール、例えばｐ−アミノフェノール；ニトロソフェノール、例えばｐ−ニトロソフェノール；アルコキシフェノール、例えば２−メトキシフェノール（グアイアコール、ブレンツカテヒンモノメチルエーテル）、２−エトキシフェノール、２−イソプロポキシフェノール、４−メトキシフェノール（ヒドロキノンモノメチルエーテル）、モノ−又はジ−ｔｅｒｔ−ブチル−４−メトキシフェノール；トコフェロール、例えばα−トコフェロールならびに２，３−ジヒドロ−２，２−ジメチル−７−ヒドロキシベンゾフラン（２，２−ジメチル−７−ヒドロキシクマラン）、芳香族アミン、例えばＮ，Ｎ−ジフェニルアミン又はＮ−ニトロソ−ジフェニルアミン；フェニレンジアミン、例えばＮ，Ｎ'−ジアルキル−ｐ−フェニレンジアミン、その際、アルキル基は同じであるか又は異なっていてよく、かつ、それぞれ互いに無関係に、１〜４個の炭素原子から成っていてよく、かつ直鎖状又は分枝鎖状であってよく、例えばＮ，Ｎ'−ジメチル−ｐ−フェニレンジアミン又はＮ，Ｎ'−ジエチル−ｐ−フェニレンジアミン、ヒドロキシルアミン、例えばＮ，Ｎ−ジエチルヒドロキシルアミン、イミン、例えばメチルエチルイミン又はメチレンバイオレット、スルホンアミド、例えばＮ−メチル−４−トルエンスルホンアミド又はＮ−ｔｅｒｔ−ブチル−４−トルエンスルホンアミド、オキシム、例えばアルドキシム、ケトキシム、又はアミドキシム、例えばジエチルケトキシム、メチルエチルケトキシム又はサリチルアルドキシム、リン含有化合物、例えばトリフェニルホスフィン、トリフェニルホスフィット、トリエチルホスフィット、次亜リン酸又はリン酸のアルキルエステル；硫黄含有化合物、例えばジフェニルスルフィド又はフェノチアジン；金属塩、例えば銅塩又はマンガン塩、セリウム塩、ニッケル塩、クロム塩、例えばそれらの塩化物、硫酸塩、サリチル酸塩、トシル酸塩又はアクリル酸塩又は酢酸塩、例えば酢酸銅、塩化銅（ＩＩ）、サリチル酸銅、酢酸セリウム（ＩＩＩ）又はエチルヘキサン酸セリウム（ＩＩＩ）、又はそれらの混合物であってよい。
【００７７】
重合禁止剤（混合物）として有利とされるのは、ヒドロキノン、ヒドロキノンモノメチルエーテル、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−Ｎ−オキシル、４−オキソ−２，２，６，６−テトラメチルピペリジン−Ｎ−オキシル、２−ｔｅｒｔ−ブチルフェノール、４−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−メチルフェノール、６−ｔｅｒｔ−ブチル−２，４−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−メチル−４−ｔｅｒｔ−ブチルフェノール、次亜リン酸、酢酸銅、塩化銅（ＩＩ）、サリチル酸銅及び酢酸セリウム（ＩＩＩ）の群からの少なくとも１種の化合物である。
【００７８】
極めて有利には、フェノチアジン及び／又はヒドロキノンモノメチルエーテル（ＭＥＨＱ）が重合禁止剤（Ｐ）として使用される。
【００７９】
安定化をさらに支持するために、酸素含有ガス、有利には空気、又は空気及び窒素からの混合物（希薄空気）が存在していてもよい。
【００８０】
本発明による方法によって、有利な実施形態において、式（Ｉ）
【化２】
［式中、
Ｒ1及びＲ2は、上述の意味を有し、
Ｙは、１，２−エチレン、１，２−プロピレン、１，１−ジメチル−１，２−エチレン、１−ヒドロキシ−メチル−１，２−エチレン、２−ヒドロキシ−１，３−プロピレン、２−ヒドロキシ−１，３−プロピレン、１，３−プロピレン、１，４−ブチレン、１，６−ヘキシレン、２−メチル−１，３−プロピレン、２−エチル−１，３−プロピレン、２，２−ジメチル−１，３−プロピレン及び２，２−ジメチル−１，４−ブチレンの中から選択されており、
Ｒ3は、水素又はメチル、有利には水素を意味し、
但し、基Ｒ1及びＲ2の少なくとも１個は水素ではない］のウレタン基含有（メタ）アクリル酸エステル（Ｕ）が得られる。
【００８１】
得られるウレタン基含有（メタ）アクリル酸エステル（Ｕ）は、好ましくは、ポリ（メタ）アクリレート中のコモノマーとして又は放射線硬化型及び／又はデュアルキュア硬化型のポリ（メタ）アクリレート中の反応性希釈剤として使用することができる。この種のポリ（メタ）アクリレートは、放射線硬化型又はデュアルキュア硬化型のコーティング剤中の結合剤として適している。そのようにして得られるコーティングは、非常に高い耐引掻性、硬度、耐化学薬品性、弾性及び接着性を、親水性基材上のみならず疎水性基材上でも有する。
【００８２】
本発明による方法に従って製造されたウレタン基含有（メタ）アクリル酸エステル（Ｕ）のさらなる使用は、塗料配合物中の添加剤として可能である。その際、ウレタン基含有（メタ）アクリル酸エステル（Ｕ）は、ベースコート中のみならずトップコート中でも使用することができる。耐引掻性及び弾性を高めること、ならびに粘性を下げるといった、殊に分枝鎖ポリアクリレートの場合の、放射線硬化されたクリアコートコーティングのその特に優れた特性に基づき、トップコーティング中でのその使用が有利である。
【００８３】
かかる使用のために、固体凝集状態を防止し、かつウレタン基含有（メタ）アクリル酸エステル（Ｕ）を液相に保つために、ウレタン基含有（メタ）アクリル酸エステル（Ｕ）に溶媒添加剤を適切に混ぜてよい。そのために適しているのは、それと混和可能な低級炭化水素、例えばメタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、ブタノール、ヘキサノール及びそれらの任意の混合物である。通常、そのつど溶媒及びウレタン基含有（メタ）アクリル酸エステル（Ｕ）の全質量を基準として、適した溶媒０〜４０質量％、有利には５〜３０質量％及びとりわけ有利には１０〜２０質量％が使用される。
【００８４】
次の実施例は、本発明の特性を説明するものであるが、しかし、本発明を限定するものではない。
【００８５】
他に記載がない場合、％は常に質量％を意味し、また部は常に質量部を意味する。
【実施例】
【００８６】
実施例１
ヒドロキシプロピルカルバメートアクリレートの製造
【化３】
【００８７】
蒸留装置中で、まずヒドロキシプロピルカルバメート（異性体混合物）１０００ｇにメタノール６００ｍｌを混ぜ、引き続きメタノールを５０℃にて大気圧下で留去した。新たにメタノール６００ｇを加え、かつ留去した。引き続き真空を３ｍｂａｒに調節し、かつ残りの溶媒を３０分の間、６０℃で蒸留により分離した。
【００８８】
連結されたジャケット付ガラスカラム、ポンプ及び下流の貯蔵容器５ｌを有する装入容器中で、エチルアクリレートとヒドロキシプロピルカルバメートのエステル交換反応を実施した。ジャケット付ガラスカラム（長さ４０ｃｍ、直径１．３５ｃｍ）には、リパーゼ（Ｎｏｖｚｙｍ(R)４３５）１４ｍｌを装填していた。次いで、エチルアクリレート２００２．４ｇ（２０．０モル）及び前もって精製されたヒドロキシプロピルカルバメート２４８．９ｇ（２．０モル）を、装入容器中で互いに混合した。安定化のために、ヒドロキノンモノメチルエーテル４００．５ｍｇ（エチルアクリレートを基準として２００ｐｐｍ）を添加した。温度を４０℃に調節した。引き続き、ポンプを利用して毎時１１ｍｌの速度で、装入された反応混合物を、酵素が装填されたジャケット付ガラスカラムにポンプ供給し、かつ貯蔵容器中に集めた。
【００８９】
３時間３８分後、貯蔵容器中の搬出量は２１．５ｇであった。変換率は７３．６％であった。引き続き、得られた粗生成物をＧＣによって分析し、それはヒドロキシプロピルカルバメートアクリレート５３．９％を含有していた。
【００９０】
実施例２
ヒドロキシプロピルカルバメートアクリレートの製造−長期試験
実施例１を繰り返した。しかしながら、ポンプは１５ｍｌ／ｈの速度で運転した。反応時間は全体で約３１０時間であり、その際、種々の時間間隔後に、貯蔵容器中の搬出量、変換率ならびに純度をＧＣ分析によって測定した。結果は第１表にまとめられている。
【００９１】
【表１】
【００９２】
酵素固定層触媒の性能の最適水準は、粗生成物の変換率のみならず純度に関しても約１日である。
【００９３】
実施例３
ヒドロキシプロピルカルバメートアクリレートの製造−第２の酵素カラムを用いた長期試験
実施例２からの５２．９％の純度を有する搬出量から、２５０ｇ（ヒドロキシプロピルカルバメート０．９モルを含有している）を取り出し、かつエチルアクリレート２０１０ｇ（２０．０８モル）を混ぜた。４０℃の温度で、この混合物を、リパーゼ（Ｎｏｖｏｚｙｍ(R)４３５）１２ｍｌが装填された第二のジャケット付ガラスカラム（長さ４０ｃｍ、直径１．３５ｃｍ）を介し、ポンプを利用して１５ｍｌ／ｈの速度で送った。反応時間は全体で約１６０時間であり、その際、種々の時間間隔後に、貯蔵容器中の搬出量、変換率ならびに純度をＧＣ分析によって測定した。結果は第２表にまとめられている。
【００９４】
【表２】
【００９５】
第二の酵素固定層触媒が粗生成物の明らかにより高い純度をもたらすことが明らかになる。性能の最適水準は、粗生成物の変換率のみならず純度に関しても同様に約１日である。
【００９６】
反応の終了後の全体の搬出量を、ミニプラント容器２．５ｌ中に集めた。粗生成物は、ＧＣ分析によればヒドロキシプロピルカルバメートアクリレート７０．２％を含有していた。粗生成物を、引き続き脱イオン水４９１ｇで洗浄した。５０３．４ｇの水相及びＧＣ分析によればヒドロキシプロピルカルバメートアクリレート８７．７％を含有する有機相を得た。
【００９７】
有機相を、もう一度、脱イオン水４９１ｇで洗浄した。５４６．９ｇの水相及びヒドロキシプロピルカルバメートアクリレート９３．７％（ＧＣ分析）を含有する有機相を得た。
【００９８】
この有機相を引き続き濃縮した。搬出量１４８．９ｇを得て、生成物は９３．８％の純度を有していた（ＧＣ分析）。
【００９９】
実施例４
ヒドロキシプロピルカルバメートアクリレートの製造
実施例１を繰り返した。しかしながら、反応温度は６０℃に調節した。ポンプは１５ｍｌ／ｈの速度で運転した。
【０１００】
１６時間５７分後、貯蔵容器中の搬出量は２４１．１ｇであった。変換率は７１．０％であった。引き続き、得られた粗生成物をＧＣによって分析し、それはヒドロキシプロピルカルバメートアクリレート６８．２％を含有していた。
【０１０１】
全体で２３時間１９分後に、反応を終了した。貯蔵容器中の搬出量は、粗生成物３２８．４ｇであり、これはＧＣ分析によればヒドロキシプロピルカルバメートアクリレート６７．５％を含有していた。
【技術分野】
【０００１】
発明の詳細な説明
本発明は、ウレタン基含有（メタ）アクリル酸エステルの連続的な製造法に関する。
【０００２】
（メタ）アクリル酸エステルの製造は、たいてい、酸又は塩基を触媒とした、（メタ）アクリル酸又はその他の（メタ）アクリル酸エステルとアルコールの４０℃〜明らかに１００℃を上回る温度でのエステル化又はエステル交換反応によって行われる。高い温度に基づき、モノマーの不所望の重合を抑制するために多量の重合禁止剤の添加が必要である。その際、しばしば、複雑で、時として着色した生成物混合物が生ずる。着色及び未反応の反応体を除去するために、生成物混合物が、煩雑なアルカリ性洗浄によって後処理される。洗浄法は時間と費用がかかり、それというのも、なかでも部分エステル化生成物を緩慢にしか抽出及び分離することができないからである。
【０００３】
酸を触媒とした慣例のエステル化を介してのウレタン基含有（メタ）アクリレートの製造はおまけに困難であり、それというのも、ウレタン基は酸感受性だからである。
【０００４】
ＪＰ２００１−４００３９Ａは、酸を触媒としたエステル化を介して製造されるカルバメート基含有（メタ）アクリル酸エステルを記載する。記載された方法の欠点は、得られた生成物の純度が、９５％の質量収支にて単に７５．９％に過ぎないことである。
【０００５】
ＥＰ１３６８１３Ａ２は、ポリヒドロキシアルキル化アクリレートとイソシアネートの反応によるＮ−置換カルバメート基含有アクリレートの二段階の製造を記載する。記載された方法の欠点は、イソシアネートとして入手可能である基材に限定されていることである。そのため、例えば、Ｎ，Ｎ−ジ置換カルバメート、同様にイソシアネートに対して反応性の基を有するＮ−置換基を有するものも、この方法に従って製造可能ではない。イソシアネートとの反応のために、おまけに触媒として毒性の錫化合物が不可避である。
【０００６】
酵素エステル化又は酵素エステル交換反応による（メタ）アクリル酸エステルの製造は公知である。
【０００７】
Ｈａｊｊａｒ他は、Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌ．Ｌｅｔｔ．１９９０，１２，８２５−８３０の中で、クロモバクテリウム・ビスコスム(Chromobacterium viscosum)由来のリパーゼを用いた、環式及び開鎖アルカンジオールとエチルアクリレートの酵素エステル交換反応を記載する。反応は、無溶媒系においてジオールに対して１８倍モル過剰のアルキルアクリレートにて行われる。モノアクリレート及びジアクリレートからの混合物が生ずる。
【０００８】
ＵＳ５，２４０，８３５は、コリネバクテリウム・オキシダンス(Corynebacterium oxydans)由来の生体触媒の触媒作用下でのアルキルアクリレートとアルコールのエステル交換反応を記載する。例示的に、そこでは９６倍モル過剰のエチルアクリレートと２，２−ジメチル−１，３−プロパンジオールの反応が実施される。単に２１％に過ぎない収率が、３０℃にて３日後に得られていた。
【０００９】
Ｄｅｒａｎｇｏ他は、Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌ．Ｌｅｔｔ．１９９４，１６，２４１−２４６の中で、リパーゼを触媒とした、２−ヒドロキシエチルカルバメートとビニルメタクリレートのエステル交換反応によるカルバモイルオキシエチルメタクリレートの製造を記載する。完全な反応は、特別な出発材料ビニルメタクリレートによって達成され、それというのも、遊離したビニルアルコールが反応平衡からアセトアルデヒドとして取り出されるからである。この方法の欠点は、ビニルメタクリレートが商業的に入手可能ではないことである。
【００１０】
ＷＯ２００４／０５０８８Ａ１から、酵素を触媒としたウレタン基含有（メタ）アクリル酸エステルのさらなる製造法が公知である。記載された方法の欠点は、生成物が比較的僅かな純度を有し、また、それにも関わらず、浄化されずにさらに加工されることである。
【００１１】
さらに、記載された方法の欠点は、エステル交換反応が不連続的に行われることであり、このことは、ウレタン基含有（メタ）アクリル酸エステルを大規模に製造するためには好ましくない。
【００１２】
それゆえ本発明の課題は、単純で効率良く得られる出発材料から、ウレタン基含有（メタ）アクリル酸エステルを連続的に製造可能である、代替的な方法を提供することであった。
【００１３】
課題は、ウレタン基含有アルコール（Ａ）と飽和アルコールの（メタ）アクリル酸エステル（Ｇ）を、少なくとも１種の重合禁止剤（Ｐ）の存在において、触媒としての酵素（Ｅ）を用いて反応器中で反応させることによってウレタン基含有（メタ）アクリル酸エステル（Ｕ）を製造する方法であって、その際、飽和アルコールの（メタ）アクリル酸エステル（Ｇ）をウレタン基含有アルコール（Ａ）と、固定化酵素（Ｅ）が充填された少なくとも１つの固定層反応器に連続的に通す方法によって解決された。
【００１４】
本発明による方法を利用してウレタン基含有（メタ）アクリル酸エステルの製造が温和な条件下で可能である。さらに、実質的なポリマー形成は生じない。本発明による方法のとりわけ好ましい点は、ウレタン基含有（メタ）アクリル酸エステルが酵素エステル交換反応によって連続的に得られることであり、このことは、より大規模でのその製造を可能にする。
【００１５】
この文献の枠内でのウレタン基は、式＞Ｎ−Ｃ（＝Ｏ）−Ｏ−のＮ−置換及びＮ−非置換、Ｎ−モノ置換又はＮ−ジ置換の構造要素である。
【００１６】
（メタ）アクリル酸は、この文献中では、メタクリル酸及びアクリル酸、有利にはアクリル酸である。
【００１７】
飽和とは、この文献の枠内では、Ｃ−Ｃ−多重結合なしの化合物を意味する（当然のことながら、（メタ）アクリル単位中のＣ＝Ｃ−二重結合を除く）。
【００１８】
ウレタン基含有アルコール（Ａ）は、少なくとも１個のウレタン基、有利には１〜１０個、とりわけ有利には１〜５個、極めて有利には１〜２個及び殊に１個のウレタン基、ならびに少なくとも１個のヒドロキシ基（−ＯＨ）、有利には１〜１０個、とりわけ有利には１〜６個、極めて有利には１〜３個、殊に１〜２個及び特に１個のヒドロキシ基を含有する化合物である。
【００１９】
有利なウレタン基含有アルコール（Ａ）は、平均分子量１０５〜８０００００ｇ／モル、有利には２５０００ｇ／モルまで、とりわけ有利には５０００ｇ／モル及び極めて有利には４５００ｇ／モルまでを有する。
【００２０】
とりわけ有利なウレタン基含有アルコール（Ａ）は、
ａ）アミンとカーボネートの反応及び
ｂ）場合によっては、ａ）から得られる反応混合物の精製
によって得られるものである。
【００２１】
その際、この反応のための適したアミンは、アンモニア、第一級アミン又は第二級アミンである；カーボネートは、構造要素−Ｏ−Ｃ（＝Ｏ）−Ｏ−を有するＯ，Ｏ'−ジ置換カーボネートである。
【００２２】
極めて有利なウレタン基含有アルコール（Ａ）は、次の反応式
【化１】
［式中、
Ｒ1、Ｒ2は、互いに無関係に、水素、Ｃ1〜Ｃ18−アルキル、場合によっては、１個以上の酸素原子及び／又は硫黄原子及び／又は１個以上の置換又は非置換のイミノ基によって中断されたＣ2〜Ｃ18−アルキル、Ｃ2〜Ｃ18−アルケニル、Ｃ6〜Ｃ12−アリール、Ｃ5〜Ｃ12−シクロアルキル、又は酸素原子、窒素原子及び／又は硫黄原子を有する５員〜６員複素環、その際、上述の基は、そのつどアリール、アルキル、アリールオキシ、アルキルオキシ、ヘテロ原子及び／又は複素環によって置換されていてよい、又は式−［Ｘi］k−Ｈの基であり、
Ｘiは、全てのｉ＝１〜ｋについて、互いに無関係に、−ＣＨ2−ＣＨ2−Ｏ−、−ＣＨ2−ＣＨ2−Ｎ（Ｈ）−、−ＣＨ2−ＣＨ2−ＣＨ2−Ｎ（Ｈ）−、−ＣＨ2−ＣＨ（ＮＨ2）−、−ＣＨ2−ＣＨ（ＮＨＣＨＯ）−、−ＣＨ2−ＣＨ（ＣＨ3）−Ｏ−、−ＣＨ（ＣＨ3）−ＣＨ2−Ｏ−、−ＣＨ2−Ｃ（ＣＨ3）2−Ｏ−、−Ｃ（ＣＨ3）2−ＣＨ2−Ｏ−、−ＣＨ2−ＣＨ2−ＣＨ2−Ｏ−、−ＣＨ2−ＣＨ2−ＣＨ2−ＣＨ2−Ｏ−、−ＣＨ2−ＣＨＶｉｎ−Ｏ−、−ＣＨＶｉｎ−ＣＨ2−Ｏ−、−ＣＨ2−ＣＨＰｈ−Ｏ−及び−ＣＨＰｈ−ＣＨ2−Ｏ−の群から選択されていてよく、その際、Ｐｈはフェニルであり、かつ、Ｖｉｎはビニルであり、
ｋは、１〜５０の数であり、かつ、
Ｙは、Ｃ2〜Ｃ20−アルキレン、又は１個以上の酸素原子及び／又は硫黄原子及び／又は１個以上の置換又は非置換のイミノ基によって及び／又は１個以上の−（ＣＯ）−、−Ｏ（ＣＯ）Ｏ−、−（ＮＨ）（ＣＯ）Ｏ−、−Ｏ（ＣＯ）（ＮＨ）−、−Ｏ（ＣＯ）−又は−（ＣＯ）Ｏ−基によって中断されたＣ2〜Ｃ20−アルキレンであり、その際、上述の基は、そのつどアリール、アルキル、アリールオキシ、アルキルオキシ、ヘテロ原子及び／又は複素環によって置換されていてよい］に従って得られるものである。Ｒ1及びＲ2は、一緒になって環を形成してもよい。
【００２３】
有利には、Ｒ1及びＲ2は、互いに無関係に、水素、Ｃ1〜Ｃ12−アルキル、Ｃ5〜Ｃ6−シクロアルキル又は式−［Ｘi］k−Ｈの基であり、とりわけ有利には、Ｒ1及びＲ2は、互いに無関係に、水素、Ｃ1〜Ｃ4−アルキル、Ｃ5〜Ｃ6−シクロアルキル又は式−［Ｘi］k−Ｈの基及び極めて有利には水素、Ｃ1〜Ｃ4−アルキル、又は式−［Ｘi］k−Ｈの基である。殊に、基Ｒ1及びＲ2の一方は水素であり、他方はＣ1〜Ｃ4−アルキル、又は式−［Ｘi］k−Ｈの基である。
【００２４】
有利なＸiは、−ＣＨ2−ＣＨ2−Ｏ−、−ＣＨ2−ＣＨ2−Ｎ（Ｈ）−、−ＣＨ2−ＣＨ2−ＣＨ2−Ｎ（Ｈ）−、−ＣＨ2−ＣＨ（ＮＨ2）−、−ＣＨ2−ＣＨ（ＮＨＣＨＯ）−、−ＣＨ2−ＣＨ（ＣＨ3）−Ｏ−及び−ＣＨ（ＣＨ3）−ＣＨ2−Ｏ−であり、とりわけ有利なのは、−ＣＨ2−ＣＨ2−Ｏ−、−ＣＨ2−ＣＨ2−Ｎ（Ｈ）−、−ＣＨ2−ＣＨ2−ＣＨ2−Ｎ（Ｈ）−及び−ＣＨ2−ＣＨ（ＮＨ2）−、極めて有利なのは、−ＣＨ2−ＣＨ2−Ｏ−、−ＣＨ2−ＣＨ2−Ｎ（Ｈ）−及び−ＣＨ2−ＣＨ2−ＣＨ2−Ｎ（Ｈ）−である。
【００２５】
ｋは、有利には１〜３０、とりわけ有利には１〜２０、極めて有利には１〜１０及び殊に１〜５である。
【００２６】
Ｒ1及び／又はＲ2の例は、水素、メチル、エチル、イソプロピル、ｎ−プロピル、ｎ−ブチル、イソブチル、ｓｅｃ−ブチル、ｔｅｒｔ−ブチル、ｎ−ヘキシル、ｎ−ヘプチル、ｎ−オクチル、ｎ−デシル、ｎ−ドデシル、ｎ−テトラデシル、ｎ−ヘキサデシル、ｎ−オクタデシル、ｎ−エイコシル、２−エチルヘキシル、シクロペンチル、シクロヘキシル、シクロオクチル、シクロドデシル、２−ヒドロキシエチル、２−ヒドロキシプロピル、１−ヒドロキシプロピル、５−ヒドロキシ−３−オキサ−ペンチル、８−ヒドロキシ−３，６−ジオキサ−オクチル又は１１−ヒドロキシ−３，６，９−トリオキサ−ウンデシルである。
【００２７】
Ｙは、有利にはＣ2〜Ｃ10−アルキレン、とりわけ有利にはＣ2〜Ｃ6−アルキレン、極めて有利にはＣ2〜Ｃ4−アルキレン、殊にＣ2〜Ｃ3−アルキレン及び特にＣ2−アルキレンであり、その際、上述の基は、そのつどアリール、アルキル、アリールオキシ、アルキルオキシ、ヘテロ原子及び／又は複素環によって置換されていてよい。
【００２８】
Ｙの例は、１，２−エチレン、１，２−プロピレン、１，１−ジメチル−１，２−エチレン、１−ヒドロキシメチル−１，２−エチレン、２−ヒドロキシ−１，３−プロピレン、１，３−プロピレン、１，４−ブチレン、１，６−ヘキシレン、２−メチル−１，３−プロピレン、２−エチル−１，３−プロピレン、２，２−ジメチル−１，３−プロピレン及び２，２−ジメチル−１，４−ブチレンであり、有利なのは、１，２−エチレン、１，２−プロピレン、１，３−プロピレンであり、とりわけ有利なのは１，２−エチレンおよび１，２−プロピレンであり、および極めて有利なのは１，２−エチレンである。
【００２９】
例示的なアミンは、アンモニア、メチルアミン、ジメチルアミン、エチルアミン、ジエチルアミン、イソプロピルアミン、ジイソプロピルアミン、ｎ−ブチルアミン、ジ−ｎ−ブチルアミン、ｔｅｒｔ−ブチルアミン、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、プロパノールアミン、ジプロパノールアミン、ピペリジン、ピペラジン、ピロリジン、シクロペンチルアミン、シクロヘキシルアミン、アニリン、エチレンジアミン、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、テトラエチレンペンタミン及びアミン官能基を有するポリマーであり、例えば、ＷＯ０４／０５０８８８Ａ１の中で第５頁、第２８行目〜第６頁、第３３行目に記載されている。
【００３０】
例示的なカーボネートは、エチレンカーボネート、１，３−プロピレンカーボネート及び１，２−プロピレンカーボネートである。
【００３１】
有利なウレタン基含有アルコール（Ａ）は、ドイツ国公開公報ＤＥ１０２００５０１６２２５Ａ１の中で開示されているような化合物である。公報中に挙げられる構造異性体β−ヒドロキシアルキルカルバメートの二成分混合物の中では、殊にヒドロキシプロピルカルバメートの異性体混合物が本発明による方法のために有利である。ヒドロキシプロピルカルバメートは、ＤＥ１０２００５０１６２５５Ａ１に記載の１，２−プロピレンカーボネートとアンモニアの反応によって得られる。
【００３２】
アミンとカーボネートの反応は、例えばＵＳ４，８２０，８３０Ｂ、第４欄、第４４行目〜第５欄、第９行目から自体公知であり、また限定されない。
【００３３】
概して、アミンとカーボネートは、アミン０．７〜１．２モル：カーボネート１モル、有利には０．８〜１．２：１、とりわけ有利には０．９〜１．１：１、極めて有利には０．９５〜１．１：１及び殊に１：１モル／モルの化学量論比において互いに反応される。反応は、一般に０〜１２０℃の温度で、有利には２０〜１００℃で、極めて有利には３０〜８０℃で及び極めて有利には４０〜８０℃で行われる。反応は、一般に１２時間以内に、有利には１５分〜１０時間以内に、とりわけ有利には３０分〜８時間で、極めて有利には４５分〜６時間で及び殊に１〜４時間以内に終了する。
【００３４】
ウレタン基含有アルコール（Ａ）のＤＩＮ５３１７６による全アミン価は、２００ｍｇ ＫＯＨ／ｇより高くなく、好ましくは１００ｍｇ ＫＯＨ／ｇより高くなく及び極めて有利には８０ｍｇ ＫＯＨ／ｇより高くないことが望ましい。
【００３５】
アミンとカーボネートの反応は、溶媒なしで実施することができ、又は溶媒、例えばアルコール、エーテル、ケトン、炭化水素又は水の存在において、有利には溶媒なしで実施することができる。
【００３６】
ウレタン基含有アルコール（Ａ）は、さらなる工程において、所望される場合、例えば濾過、蒸留、精留、クロマトグラフィー、イオン交換体、吸着剤による処理、中性洗浄、酸性洗浄及び／又はアルカリ性洗浄、ストリッピング又は結晶化によって精製することができる。
【００３７】
本発明による方法では、ウレタン基含有アルコール（Ａ）を精製して使用することができる。そのために、ウレタン基含有アルコール（Ａ）は、低沸点及び高沸点の副成分の精製蒸留によって分離される。低沸点成分は、例えば、反応しなかったカーボネート又は相応するジオールである。高沸点物として、着色付与の原因になっている比較的高分子量の副成分が考慮に入れられる。精製蒸留は、連続的に超高真空範囲(Feinvakuumbereich)で、すなわち、１〜１００ｍｂａｒ、有利には１〜５０ｍｂａｒ、とりわけ有利には１〜２０ｍｂａｒの減圧下で殊に１〜１０ｂａｒの範囲で行われる。精製蒸留の際の温度は、通常、５０〜２００℃の範囲に、有利には７５〜１８０℃の範囲に及びとりわけ有利には１００〜１６０℃の範囲にある。短い滞留時間及び比較的僅かな熱負荷に基づき、不連続的な蒸留と比較して高純度のウレタン基含有アルコール（Ａ）を得ることができる。
【００３８】
飽和アルコールの（メタ）アクリル酸エステル（Ｇ）は、有利には（メタ）アクリル酸と飽和Ｃ1〜Ｃ10−アルコールのエステルである。
【００３９】
化合物（Ｇ）の例は、（メタ）アクリル酸メチルエステル、（メタ）アクリル酸エチルエステル、（メタ）アクリル酸ｎ−ブチルエステル、（メタ）アクリル酸イソブチルエステル、（メタ）アクリル酸ｎ−オクチルエステル、（メタ）アクリル酸２−エチルヘキシルエステル、１，２−エチレングリコールジ−及び−モノ（メタ）アクリレート、１，４−ブタンジオールジ−及び−モノ（メタ）アクリレート、１，６−ヘキサンジオールジ−及び−モノ（メタ）アクリレート、トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート及びペンタエリトリトールテトラ（メタ）アクリレートである。
【００４０】
とりわけ有利なのは、（メタ）アクリル酸メチルエステル、（メタ）アクリル酸エチルエステル、（メタ）アクリル酸ｎ−ブチルエステル及び（メタ）アクリル酸２−エチルヘキシルエステルであり、かつ、極めて有利には（メタ）アクリル酸メチルエステル、（メタ）アクリル酸エチルエステル及び（メタ）アクリル酸ｎ−ブチルエステルである。
【００４１】
本発明により使用可能な酵素（Ｅ）は、例えば、束縛されていないか又は担体上に化学的又は物理的に固定化された形態でのヒドロラーゼ、エステラーゼ（Ｅ．Ｃ．３．１．−．−）、リパーゼ（Ｅ．Ｃ．３．１．１．３）、グリコシラーゼ（Ｅ．Ｃ．３．２．−．−）及びプロテアーゼ（Ｅ．Ｃ．３．４．−．−）の中から選択されており、有利にはリパーゼ、エステラーゼ又はプロテアーゼである。とりわけ有利なのは、Ｎｏｖｏｚｙｍｅ ４３５（Ｃａｎｄｉａ ａｎｔａｒｃｔｉｃａ Ｂ由来リパーゼ）又はＡｓｐｅｒｇｉｌｌｕｓ ｓｐ．由来、Ａｓｐｅｒｇｉｌｌｕｓ ｎｉｇｅｒ ｓｐ．由来、Ｍｕｃｏｒ ｓｐ．由来、Ｐｅｎｉｃｉｌｉｕｍ ｃｙｃｌｏｐｉｕｍ ｓｐ．由来、Ｇｅｏｔｒｉｃｕｍ ｃａｎｄｉｄｕｍ ｓｐ．由来、Ｒｈｉｚｏｐｕｓ ｊａｖａｎｉｃｕｓ由来、Ｂｕｒｈｏｌｄｅｒｉａ ｓｐ．由来、Ｃａｎｄｉｄａ ｓｐ．由来、Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ ｓｐ．由来のリパーゼ、又はブタ膵臓であり、極めて有利なのは、Ｃａｎｄｉａ ａｎｔａｒｃｔｉｃａ Ｂ由来又はＢｕｒｈｏｌｄｅｒｉａ ｓｐ．由来のリパーゼである。
【００４２】
方法において、飽和アルコールの（メタ）アクリル酸エステル（Ｇ）とウレタン基含有アルコール（Ａ）のエステル交換反応を、触媒としての酵素（Ｅ）を用いて行い、その際、飽和アルコールの（メタ）アクリル酸エステル（Ｇ）及びウレタン基含有アルコール（Ａ）を、触媒としての固定化酵素（Ｅ）が充填された少なくとも１つの固定層反応器に連続的に通すことが本発明にとって重要である。
【００４３】
その際、飽和アルコールの（メタ）アクリル酸エステル（Ｇ）を、ウレタン基含有アルコール（Ａ）と前もって互いに混合することができ、かつ、この反応混合物を、固定化酵素（Ｅ）が充填された少なくとも１つの固定層反応器に引き続き通す。反応体は、互いに別々に同時に固定化酵素（Ｅ）に通すこともできる。有利には、まず（メタ）アクリル酸エステル（Ｇ）及びウレタン基含有アルコール（Ａ）からの反応混合物が製造され、該反応混合物は、固定化酵素（Ｅ）に引き続き通される。
【００４４】
飽和アルコールの（メタ）アクリル酸エステル（Ｇ）（（メタ）アクリル単位を基準として）対ウレタン基含有アルコール（Ａ）（ヒドロキシ基を基準として）のモル比は、広い範囲で変動してよく、例えば１００：１〜１：１、有利には５０：１〜１：１、とりわけ有利には２０：１〜１：１及び極めて有利には１０：１〜１：１の比で変動してよい。
【００４５】
酵素（Ｅ）は、本発明による方法では、適した担体上に固定化されている。その際、酵素の固定化の５つの古典的な方法、つまり、吸着、共有結合、膜捕捉、ゲル封入及び架橋が存在している。その際、様々の担体材料を使用することができ、ここで、担体表面と酵素の化学的な相互作用は、不所望の副作用、例えば不活性化が生じないように調整されていなければならない。固体の担体として、原則的に、種々の無機及び有機の材料が適しており、有機材料は、天然起源又は合成起源であってよい。無機担体は、たいていは高い圧力安定性を有し、その一方で、有機担体は、良好な化学安定性を示す。無機担体として、主に、酸化ケイ素又は酸化アルミニウムあるいはそれらからの混合物を基礎とする多孔質材料が使用される。天然有機担体は、例えば、多糖類、例えばセルロース、デンプン、デキストラン、アガロース及びキチンである。しかし、タンパク質、例えばコラーゲン、ゼラチン及びアルブミンも使用される。合成有機ポリマーとして、ポリ（メタ）アクリレート、ポリアクリルアミド、ビニルポリマー及びアリルポリマー、ポリエステル又はポリアミドが用いられる。
【００４６】
有利には、本発明による方法では、すでに担体上に固定化されている酵素が使用される。この種の固定化された酵素、有利にはリパーゼは、商品名Ｎｏｖｏｚｙｍ(R)４３５（Ｃａｎｄｉａ ａｎｔａｒｃｔｉｃａ Ｂ由来リパーゼ）でＮｏｖｏｚｙｍｅ社より得られる。
【００４７】
固定化酵素は、固定層反応器として適した装置、例えば管又はカラム内で準備される。引き続き、反応体又は有利には（メタ）アクリル酸エステル（Ｇ）及びウレタン基含有アルコール（Ａ）からの予混合された反応混合物が、ポンプを利用して、固定化酵素が装填された固定層反応器にポンプ供給される。
【００４８】
飽和アルコールの（メタ）アクリル酸エステル（Ｇ）との酵素エステル交換反応は、一般的に０〜１００℃、有利には２０〜８０℃、とりわけ有利には２０〜７０℃、極めて有利には２０〜６０℃である。
【００４９】
反応は、有機溶媒中で又はその混合物中で又は溶媒の添加なしで行ってよい。出発物質は、一般に実質的に無水である（すなわち、水添加率が１０体積％より低く、有利には５体積％より低く、とりわけ有利には１体積％より低い）。
【００５０】
有機溶媒の割合は、例えば、０．０１質量％〜３０質量％、有利には０．１〜５質量％である。適した有機溶媒は、これらの目的のために公知の、例えば、第三級モノオール、例えばＣ3〜Ｃ6−アルコール、有利にはｔｅｒｔ−ブタノール、ｔｅｒｔ−アミルアルコール、ピリジン、ポリ−Ｃ1〜Ｃ4−アルキレングリコールジ−Ｃ1〜Ｃ4−アルキルエーテル、有利にはポリエチレングリコールジ−Ｃ1〜Ｃ4−アルキルエーテル、例えば１，２−ジメトキシエタン、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ポリエチレングリコールジメチルエーテル５００、Ｃ1〜Ｃ4−アルキレンカーボネート、殊にプロピレンカーボネート、Ｃ3〜Ｃ6−アルキル酢酸エステル、殊にｔｅｒｔ−ブチル酢酸エステル、ＴＨＦ、トルエン、１，３−ジオキソラン、アセトン、イソブチルメチルケトン、エチルメチルケトン、１，４−ジオキサン、ｔｅｒｔ−ブチルメチルエーテル、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、トルエン、ヘキサン、ジメトキシメタン、１，１−ジメトキシエタン、アセトニトリル、ならびにそれらの単相又は多相の混合物である。
【００５１】
選択的に、有機溶媒に水性溶媒を添加することができるので−有機溶媒に応じて−単相又は多相の反応溶液が生じる。水性溶媒の例は、水ならびに希釈された（例えば１０〜１００ｍＭの）水性緩衝液、例えば、約６〜８の範囲のｐＨ値を有する緩衝液、例えばリン酸カリウム緩衝液又はＴＲＩＳ−ＨＣｌ緩衝液である。
【００５２】
反応出発物質中の水割合は、一般に０〜１０体積％である。有利には、反応体は前処理（乾燥、水ドーピング）なしで使用される。
【００５３】
有利には、酵素エステル交換反応は、水及び有機溶媒の添加なしで実施される。
【００５４】
本発明により、反応は、固定化酵素（Ｅ）が充填された少なくとも１つの固定層反応器を介して連続的に実施される。そのために、装入容器から反応体又は予混合された反応混合物が、ポンプを利用して、固定化酵素が装填された固定層反応器にポンプ供給される。その際に生じる、ウレタン基含有（メタ）アクリル酸エステル（Ｕ）を含有する粗生成物が、適した貯蔵容器中に集められる。
【００５５】
本発明による方法の有利な実施形態では、まず粗生成物が蒸留により精製され、その際、連結された蒸留塔を介して、遊離する飽和アルコール及び相応する過剰の（メタ）アクリル酸エステル（Ｇ）及び場合によっては使用された共留剤からの共沸混合物が分離される。
【００５６】
場合によっては、遊離する飽和アルコール及び過剰の相応する（メタ）アクリル酸エステル（Ｇ）と共沸混合物を形成する共留剤が付加的に使用される。有利なのは、遊離する飽和アルコール及び過剰の相応する（メタ）アクリル酸エステル（Ｇ）と形成されたその共沸混合物が相分解を示すか又は水の添加によって砕かれうる共留剤である。かかる適した共留剤は、例えばｎ−ペンタン、ｎ−ヘキサン、ｎ−ヘプタン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、ベンゼン、トルエン、キシレン及びそれらの任意の混合物である。
【００５７】
共沸混合物の分離のために使用される蒸留塔は自体公知の構造であり、通常の内部構造物を有する。塔内部構造物として、原則的に、全ての慣用の内部構造物、例えばトレイ、構造化充填物及び／又は不規則充填物が考慮に入れられる。トレイの中では、バブルキャップトレイ、シーブトレイ、バルブトレイ、トルマントレイ(Thormannboeden)及び／又はデュアル／フロートレイが有利であり、不規則充填物の中では、リング、コイル、サドル又は編組織物(Geflechten)が有利である。一般に５〜２０段の理論段で十分である。
【００５８】
留去された共沸混合物は、引き続き、従来構造の凝縮器中で凝縮される。
【００５９】
ウレタン基含有（メタ）アクリル酸エステル（Ｕ）を含有する、このようにして精製された生成物は、引き続き、固定化酵素（Ｅ）が装填された第二の固定層反応器に供給され、かつ、ポンプを利用してこの固定層反応器にポンプ供給される。連結された貯蔵容器中に最終生成物が集められる。
【００６０】
固定化酵素が装填された固定層反応器を介して反応混合物をポンプ供給させるポンプの出力は、酵素固定層の出口で熱力学平衡状態が達成されるように調節される。
【００６１】
任意に、本発明によるその他の実施形態では、ウレタン基含有（メタ）アクリル酸エステルは、酵素（Ｅ）が装填された少なくとも１つの固定層反応器を抜けた後に及び貯蔵容器中に捕集する前に抽出プロセスに供される。
【００６２】
通常、抽出は水を用いて行われ、その際、残りのウレタン基含有アルコール（Ａ）は水相に移行し、ひいては最終生成物から分離される。ウレタン基含有（メタ）アクリル酸エステル（Ｕ）及び場合によってはなお残りの（メタ）アクリル酸エステル（Ｇ）を含有する有機相は、前述の蒸留塔内で精製することができ、その際、（メタ）アクリル酸エステル（Ｇ）は、低沸点物として最終生成物から分離される。
【００６３】
溶媒が使用される場合、有機溶媒からの分離は、一般に、蒸留、精留によって又は固体の反応生成物の場合は濾過によって行われる。
【００６４】
反応生成物のさらなる精製のために、クロマトグラフィー又は精製蒸留も実施することができる。
【００６５】
反応生成物を精製するための精製蒸留が実施される場合、場合によっては行われる溶媒蒸留下で生じる残留物から、ウレタン基含有（メタ）アクリル酸エステル（Ｕ）が、さらなる蒸留工程において塔頂生成物として単離され、かつ下記で挙げられる重合禁止剤の少なくとも１種で安定化される。そこで挙げられた安定剤の中で、殊にヒドロキノンモノメチルエーテル及びフェノチアジンが精製蒸留に適している。
【００６６】
この蒸留工程のために使用可能な精留塔は、例えば不規則充填塔、規則充填塔又は棚段塔のような公知の構造であり、かつ分離効果を持つ内部構造物（例えばバブルキャップトレイ、シーブトレイ又はデュアル／フロートレイ）を有するか又は不規則充填物もしくは規則充填物を含有する。これらの通常の内部構造物は、有利には１０〜２０段の理論段を有する。薄膜蒸発器も考慮に入れられる。蒸発器及び凝縮器も同様に従来構造である。
【００６７】
有利には、ウレタン基含有（メタ）アクリル酸エステル（Ｕ）は、１００〜１４０℃の底部温度、有利には１１０〜１３０℃の底部温度で、及び１〜１００ｍｂａｒの塔頂圧力、有利には１〜５０ｍｂａｒの塔頂圧力、とりわけ有利には１〜１０ｍｂａｒ及び殊に１〜５ｍｂａｒの塔頂圧力で得られる。
【００６８】
安定化のために、凝縮器中に０．０５〜０．５％のヒドキノンモノメチルエーテルの溶液又は類似の効果を持つその他の貯蔵安定剤を噴霧することができ、その際、量は、凝縮器が１０〜２０ｐｐｍの貯蔵安定剤濃度を有するように選択される。凝縮液の一部、有利には１０〜２０％を、塔に再び還流液として供給することができる。
【００６９】
発生するウレタン基含有（メタ）アクリル酸エステル（Ｕ）は、ガスクロマトグラフィー分析に従って、少なくとも９８．５％、有利には少なくとも９９．０％及びとりわけ有利には少なくとも９９．５％の純度を有する。
【００７０】
主として残りのウレタン基含有（メタ）アクリル酸エステル（Ｕ）、マイケル付加生成物、安定剤及びポリマーから成る精製蒸留の塔底生成物は、残留物蒸留及び／又は残留物分離に通すことができる。
【００７１】
当然のことながら、場合によっては行われる溶媒蒸留の蒸留ユニット及び精製蒸留を一つにまとめることも可能である。この場合、純粋なウレタン基含有（メタ）アクリル酸エステル（Ｕ）は、側方抜出部を介して、有利にはガス状で、下方塔領域で、有利には下半分で、とりわけ有利には下三分の一で排出され、凝縮され、また上記の通り安定化される。
【００７２】
しかしながら、有利には精製工程では、使用された酵素及び場合によっては使用された溶媒が単に分離されるに過ぎない。
【００７３】
酵素エステル交換反応の際の反応条件は穏やかである。低い温度及びそれ以外の穏やかな条件に基づき、エステル交換反応の際の副生成物（これは、さもなければ、例えば化学触媒に起因しうる）又は使用された（メタ）アクリル酸エステル（Ｇ）の不所望のラジカル重合（これは、通例、安定剤の添加によってのみ防止することができる）による副生成物が回避される。
【００７４】
飽和アルコールの本発明による方法において使用される（メタ）アクリル酸エステル（Ｇ）も、ウレタン基含有（メタ）アクリル酸エステル（Ｕ）も重合性化合物であるので、全ての方法工程において十分な重合抑制に留意しなければならない。それゆえエステル交換反応は、本発明により少なくとも１種の重合禁止剤（Ｐ）の存在において行われる。その際、これは、いずれにせよ（メタ）アクリル酸エステル（Ｇ）中に含有された貯蔵安定剤であってよいが、しかし、さらなる重合禁止剤を添加することもできる。
【００７５】
一般に、不飽和モノマーを基準として、個々の物質につき、適した重合禁止剤（Ｐ）１〜１００００ｐｐｍ、有利には１０〜５０００ｐｐｍ、とりわけ有利には３０〜２５００ｐｐｍ及び殊に５０〜１５００ｐｐｍが使用される。
【００７６】
適した重合禁止剤（Ｐ）は、例えば、Ｎ−オキシド（ニトロキシルラジカル又はＮ−オキシルラジカル、つまり、少なくとも１個の＞Ｎ−Ｏ基を有する化合物）、例えば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−オキソ−２，２，６，６−テトラメチルピペリジン−Ｎ−オキシル、４−アセトキシ−２，２，６，６−テトラメチル−ピペリジン−Ｎ−オキシル、２，２，６，６−テトラメチルピペリジン−Ｎ−オキシル、４，４'，４''−トリス（２，２，６，６−テトラメチル−ピペリジン−Ｎ−オキシル）−ホスフィット又は３−オキソ−２，２，５，５−テトラメチル−ピロリジン−Ｎ−オキシル；場合によっては１個又は数個のアルキル基を有する一価又は多価のフェノール、例えばアルキルフェノール、例えば、ｏ−、ｍ−又はｐ−クレゾール（メチルフェノール）、２−ｔｅｒｔ−ブチルフェノール、４−ｔｅｒｔ−ブチルフェノール、２，４−ジ−ｔｅｒｔ−ブチルフェノール、２−メチル−４−ｔｅｒｔ−ブチルフェノール、２−ｔｅｒｔ−ブチル−４−メチルフェノール、２，６−ｔｅｒｔ−ブチル−４−メチルフェノール、４−ｔｅｒｔ−ブチル−２，６−ジメチルフェノール又は６−ｔｅｒｔ−ブチル−２，４−ジメチルフェノール；キノン、例えばヒドロキノン、ヒドロキノンモノメチルエーテル、２−メチルヒドロキノン又は２，５−ジ−ｔｅｒｔ−ブチルヒドロキノン；ヒドロキシフェノール、例えばブレンツカテヒン（１，２−ジヒドロキシベンゼン）又はベンゾキノン；アミノフェノール、例えばｐ−アミノフェノール；ニトロソフェノール、例えばｐ−ニトロソフェノール；アルコキシフェノール、例えば２−メトキシフェノール（グアイアコール、ブレンツカテヒンモノメチルエーテル）、２−エトキシフェノール、２−イソプロポキシフェノール、４−メトキシフェノール（ヒドロキノンモノメチルエーテル）、モノ−又はジ−ｔｅｒｔ−ブチル−４−メトキシフェノール；トコフェロール、例えばα−トコフェロールならびに２，３−ジヒドロ−２，２−ジメチル−７−ヒドロキシベンゾフラン（２，２−ジメチル−７−ヒドロキシクマラン）、芳香族アミン、例えばＮ，Ｎ−ジフェニルアミン又はＮ−ニトロソ−ジフェニルアミン；フェニレンジアミン、例えばＮ，Ｎ'−ジアルキル−ｐ−フェニレンジアミン、その際、アルキル基は同じであるか又は異なっていてよく、かつ、それぞれ互いに無関係に、１〜４個の炭素原子から成っていてよく、かつ直鎖状又は分枝鎖状であってよく、例えばＮ，Ｎ'−ジメチル−ｐ−フェニレンジアミン又はＮ，Ｎ'−ジエチル−ｐ−フェニレンジアミン、ヒドロキシルアミン、例えばＮ，Ｎ−ジエチルヒドロキシルアミン、イミン、例えばメチルエチルイミン又はメチレンバイオレット、スルホンアミド、例えばＮ−メチル−４−トルエンスルホンアミド又はＮ−ｔｅｒｔ−ブチル−４−トルエンスルホンアミド、オキシム、例えばアルドキシム、ケトキシム、又はアミドキシム、例えばジエチルケトキシム、メチルエチルケトキシム又はサリチルアルドキシム、リン含有化合物、例えばトリフェニルホスフィン、トリフェニルホスフィット、トリエチルホスフィット、次亜リン酸又はリン酸のアルキルエステル；硫黄含有化合物、例えばジフェニルスルフィド又はフェノチアジン；金属塩、例えば銅塩又はマンガン塩、セリウム塩、ニッケル塩、クロム塩、例えばそれらの塩化物、硫酸塩、サリチル酸塩、トシル酸塩又はアクリル酸塩又は酢酸塩、例えば酢酸銅、塩化銅（ＩＩ）、サリチル酸銅、酢酸セリウム（ＩＩＩ）又はエチルヘキサン酸セリウム（ＩＩＩ）、又はそれらの混合物であってよい。
【００７７】
重合禁止剤（混合物）として有利とされるのは、ヒドロキノン、ヒドロキノンモノメチルエーテル、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−Ｎ−オキシル、４−オキソ−２，２，６，６−テトラメチルピペリジン−Ｎ−オキシル、２−ｔｅｒｔ−ブチルフェノール、４−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−メチルフェノール、６−ｔｅｒｔ−ブチル−２，４−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−メチル−４−ｔｅｒｔ−ブチルフェノール、次亜リン酸、酢酸銅、塩化銅（ＩＩ）、サリチル酸銅及び酢酸セリウム（ＩＩＩ）の群からの少なくとも１種の化合物である。
【００７８】
極めて有利には、フェノチアジン及び／又はヒドロキノンモノメチルエーテル（ＭＥＨＱ）が重合禁止剤（Ｐ）として使用される。
【００７９】
安定化をさらに支持するために、酸素含有ガス、有利には空気、又は空気及び窒素からの混合物（希薄空気）が存在していてもよい。
【００８０】
本発明による方法によって、有利な実施形態において、式（Ｉ）
【化２】
［式中、
Ｒ1及びＲ2は、上述の意味を有し、
Ｙは、１，２−エチレン、１，２−プロピレン、１，１−ジメチル−１，２−エチレン、１−ヒドロキシ−メチル−１，２−エチレン、２−ヒドロキシ−１，３−プロピレン、２−ヒドロキシ−１，３−プロピレン、１，３−プロピレン、１，４−ブチレン、１，６−ヘキシレン、２−メチル−１，３−プロピレン、２−エチル−１，３−プロピレン、２，２−ジメチル−１，３−プロピレン及び２，２−ジメチル−１，４−ブチレンの中から選択されており、
Ｒ3は、水素又はメチル、有利には水素を意味し、
但し、基Ｒ1及びＲ2の少なくとも１個は水素ではない］のウレタン基含有（メタ）アクリル酸エステル（Ｕ）が得られる。
【００８１】
得られるウレタン基含有（メタ）アクリル酸エステル（Ｕ）は、好ましくは、ポリ（メタ）アクリレート中のコモノマーとして又は放射線硬化型及び／又はデュアルキュア硬化型のポリ（メタ）アクリレート中の反応性希釈剤として使用することができる。この種のポリ（メタ）アクリレートは、放射線硬化型又はデュアルキュア硬化型のコーティング剤中の結合剤として適している。そのようにして得られるコーティングは、非常に高い耐引掻性、硬度、耐化学薬品性、弾性及び接着性を、親水性基材上のみならず疎水性基材上でも有する。
【００８２】
本発明による方法に従って製造されたウレタン基含有（メタ）アクリル酸エステル（Ｕ）のさらなる使用は、塗料配合物中の添加剤として可能である。その際、ウレタン基含有（メタ）アクリル酸エステル（Ｕ）は、ベースコート中のみならずトップコート中でも使用することができる。耐引掻性及び弾性を高めること、ならびに粘性を下げるといった、殊に分枝鎖ポリアクリレートの場合の、放射線硬化されたクリアコートコーティングのその特に優れた特性に基づき、トップコーティング中でのその使用が有利である。
【００８３】
かかる使用のために、固体凝集状態を防止し、かつウレタン基含有（メタ）アクリル酸エステル（Ｕ）を液相に保つために、ウレタン基含有（メタ）アクリル酸エステル（Ｕ）に溶媒添加剤を適切に混ぜてよい。そのために適しているのは、それと混和可能な低級炭化水素、例えばメタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、ブタノール、ヘキサノール及びそれらの任意の混合物である。通常、そのつど溶媒及びウレタン基含有（メタ）アクリル酸エステル（Ｕ）の全質量を基準として、適した溶媒０〜４０質量％、有利には５〜３０質量％及びとりわけ有利には１０〜２０質量％が使用される。
【００８４】
次の実施例は、本発明の特性を説明するものであるが、しかし、本発明を限定するものではない。
【００８５】
他に記載がない場合、％は常に質量％を意味し、また部は常に質量部を意味する。
【実施例】
【００８６】
実施例１
ヒドロキシプロピルカルバメートアクリレートの製造
【化３】
【００８７】
蒸留装置中で、まずヒドロキシプロピルカルバメート（異性体混合物）１０００ｇにメタノール６００ｍｌを混ぜ、引き続きメタノールを５０℃にて大気圧下で留去した。新たにメタノール６００ｇを加え、かつ留去した。引き続き真空を３ｍｂａｒに調節し、かつ残りの溶媒を３０分の間、６０℃で蒸留により分離した。
【００８８】
連結されたジャケット付ガラスカラム、ポンプ及び下流の貯蔵容器５ｌを有する装入容器中で、エチルアクリレートとヒドロキシプロピルカルバメートのエステル交換反応を実施した。ジャケット付ガラスカラム（長さ４０ｃｍ、直径１．３５ｃｍ）には、リパーゼ（Ｎｏｖｚｙｍ(R)４３５）１４ｍｌを装填していた。次いで、エチルアクリレート２００２．４ｇ（２０．０モル）及び前もって精製されたヒドロキシプロピルカルバメート２４８．９ｇ（２．０モル）を、装入容器中で互いに混合した。安定化のために、ヒドロキノンモノメチルエーテル４００．５ｍｇ（エチルアクリレートを基準として２００ｐｐｍ）を添加した。温度を４０℃に調節した。引き続き、ポンプを利用して毎時１１ｍｌの速度で、装入された反応混合物を、酵素が装填されたジャケット付ガラスカラムにポンプ供給し、かつ貯蔵容器中に集めた。
【００８９】
３時間３８分後、貯蔵容器中の搬出量は２１．５ｇであった。変換率は７３．６％であった。引き続き、得られた粗生成物をＧＣによって分析し、それはヒドロキシプロピルカルバメートアクリレート５３．９％を含有していた。
【００９０】
実施例２
ヒドロキシプロピルカルバメートアクリレートの製造−長期試験
実施例１を繰り返した。しかしながら、ポンプは１５ｍｌ／ｈの速度で運転した。反応時間は全体で約３１０時間であり、その際、種々の時間間隔後に、貯蔵容器中の搬出量、変換率ならびに純度をＧＣ分析によって測定した。結果は第１表にまとめられている。
【００９１】
【表１】
【００９２】
酵素固定層触媒の性能の最適水準は、粗生成物の変換率のみならず純度に関しても約１日である。
【００９３】
実施例３
ヒドロキシプロピルカルバメートアクリレートの製造−第２の酵素カラムを用いた長期試験
実施例２からの５２．９％の純度を有する搬出量から、２５０ｇ（ヒドロキシプロピルカルバメート０．９モルを含有している）を取り出し、かつエチルアクリレート２０１０ｇ（２０．０８モル）を混ぜた。４０℃の温度で、この混合物を、リパーゼ（Ｎｏｖｏｚｙｍ(R)４３５）１２ｍｌが装填された第二のジャケット付ガラスカラム（長さ４０ｃｍ、直径１．３５ｃｍ）を介し、ポンプを利用して１５ｍｌ／ｈの速度で送った。反応時間は全体で約１６０時間であり、その際、種々の時間間隔後に、貯蔵容器中の搬出量、変換率ならびに純度をＧＣ分析によって測定した。結果は第２表にまとめられている。
【００９４】
【表２】
【００９５】
第二の酵素固定層触媒が粗生成物の明らかにより高い純度をもたらすことが明らかになる。性能の最適水準は、粗生成物の変換率のみならず純度に関しても同様に約１日である。
【００９６】
反応の終了後の全体の搬出量を、ミニプラント容器２．５ｌ中に集めた。粗生成物は、ＧＣ分析によればヒドロキシプロピルカルバメートアクリレート７０．２％を含有していた。粗生成物を、引き続き脱イオン水４９１ｇで洗浄した。５０３．４ｇの水相及びＧＣ分析によればヒドロキシプロピルカルバメートアクリレート８７．７％を含有する有機相を得た。
【００９７】
有機相を、もう一度、脱イオン水４９１ｇで洗浄した。５４６．９ｇの水相及びヒドロキシプロピルカルバメートアクリレート９３．７％（ＧＣ分析）を含有する有機相を得た。
【００９８】
この有機相を引き続き濃縮した。搬出量１４８．９ｇを得て、生成物は９３．８％の純度を有していた（ＧＣ分析）。
【００９９】
実施例４
ヒドロキシプロピルカルバメートアクリレートの製造
実施例１を繰り返した。しかしながら、反応温度は６０℃に調節した。ポンプは１５ｍｌ／ｈの速度で運転した。
【０１００】
１６時間５７分後、貯蔵容器中の搬出量は２４１．１ｇであった。変換率は７１．０％であった。引き続き、得られた粗生成物をＧＣによって分析し、それはヒドロキシプロピルカルバメートアクリレート６８．２％を含有していた。
【０１０１】
全体で２３時間１９分後に、反応を終了した。貯蔵容器中の搬出量は、粗生成物３２８．４ｇであり、これはＧＣ分析によればヒドロキシプロピルカルバメートアクリレート６７．５％を含有していた。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウレタン基含有アルコール（Ａ）と飽和アルコールの（メタ）アクリル酸エステル（Ｇ）を、少なくとも１種の重合禁止剤（Ｐ）の存在において、触媒としての酵素（Ｅ）を用いて反応器中で反応させることによってウレタン基含有（メタ）アクリル酸エステル（Ｕ）を製造する方法において、該飽和アルコールの（メタ）アクリル酸エステル（Ｇ）及び該ウレタン基含有アルコール（Ａ）を、固定化酵素（Ｅ）で充填された少なくとも１つの固定層反応器に連続的に通すことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記ウレタン基含有アルコール（Ａ）が、次の反応
【化１】
［式中、
Ｒ1、Ｒ2は、互いに無関係に、水素、Ｃ1〜Ｃ18−アルキル、場合によっては、１個以上の酸素原子及び／又は硫黄原子及び／又は１個以上の置換又は非置換のイミノ基によって中断されたＣ2〜Ｃ18−アルキル、Ｃ2〜Ｃ18−アルケニル、Ｃ6〜Ｃ12−アリール、Ｃ5〜Ｃ12−シクロアルキル、又は酸素原子、窒素原子及び／又は硫黄原子を有する５員〜６員複素環、その際、上述の基は、そのつどアリール、アルキル、アリールオキシ、アルキルオキシ、ヘテロ原子及び／又は複素環によって置換されていてよい、又は式−［Ｘi］k−Ｈの基であり、
Ｘiは、全てのｉ＝１〜ｋについて、互いに無関係に、−ＣＨ2−ＣＨ2−Ｏ−、−ＣＨ2−ＣＨ2−Ｎ（Ｈ）−、−ＣＨ2−ＣＨ2−ＣＨ2−Ｎ（Ｈ）−、−ＣＨ2−ＣＨ（ＮＨ2）−、−ＣＨ2−ＣＨ（ＮＨＣＨＯ）−、−ＣＨ2−ＣＨ（ＣＨ3）−Ｏ−、−ＣＨ（ＣＨ3）−ＣＨ2−Ｏ−、−ＣＨ2−Ｃ（ＣＨ3）2−Ｏ−、−Ｃ（ＣＨ3）2−ＣＨ2−Ｏ−、−ＣＨ2−ＣＨ2−ＣＨ2−Ｏ−、−ＣＨ2−ＣＨ2−ＣＨ2−ＣＨ2−Ｏ−、−ＣＨ2−ＣＨＶｉｎ−Ｏ−、−ＣＨＶｉｎ−ＣＨ2−Ｏ−、−ＣＨ2−ＣＨＰｈ−Ｏ−及び−ＣＨＰｈ−ＣＨ2−Ｏ−の群から選択されていてよく、その際、Ｐｈはフェニルであり、かつ、Ｖｉｎはビニルであり、
ｋは、１〜５０の数であり、かつ、
Ｙは、Ｃ2〜Ｃ20−アルキレン、又は１個以上の酸素原子及び／又は硫黄原子及び／又は１個以上の置換又は非置換のイミノ基によって及び／又は１個以上の−（ＣＯ）−、−Ｏ（ＣＯ）Ｏ−、−（ＮＨ）（ＣＯ）Ｏ−、−Ｏ（ＣＯ）（ＮＨ）−、−Ｏ（ＣＯ）−又は−（ＣＯ）Ｏ−基によって中断されたＣ2〜Ｃ20−アルキレンであり、その際、上述の基は、そのつどアリール、アルキル、アリールオキシ、アルキルオキシ、ヘテロ原子及び／又は複素環によって置換されていてよい］によって得られることを特徴とする、請求項１記載の方法。
【請求項３】
Ｒ1及び2が、互いに無関係に、水素、Ｃ1〜Ｃ12−アルキル、Ｃ5〜Ｃ6−シクロアルキル又は式−［Ｘi］k−Ｈの基であることを特徴とする、請求項２記載の方法。
【請求項４】
前記飽和アルコールの（メタ）アクリル酸エステルが、（メタ）アクリル酸メチルエステル、（メタ）アクリル酸エチルエステル、（メタ）アクリル酸ｎ−ブチルエステル及び（メタ）アクリル酸２−エチルヘキシルエステルの群から選択されていることを特徴とする、請求項１から３までのいずれか１項記載の方法。
【請求項５】
前記酵素（Ｅ）がリパーゼであることを特徴とする、請求項１から４までのいずれか１項記載の方法。
【請求項６】
前記飽和アルコールの（メタ）アクリル酸エステル（Ｇ）を、ウレタン基含有アルコール（Ａ）と前もって互いに混合し、かつ、この反応混合物を、引き続き少なくとも１種の固定化酵素に通すことを特徴とする、請求項１から５までのいずれか１項記載の方法。
【請求項７】
飽和アルコールの（メタ）アクリル酸エステル（Ｇ）対ウレタン基含有アルコール（Ａ）のモル比が、５０：１〜１：１の範囲にあることを特徴とする、請求項１から６までのいずれか１項記載の方法。
【請求項８】
前記粗生成物を蒸留により精製し、その際、遊離する飽和アルコール及び相応する過剰の（メタ）アクリル酸エステル（Ｇ）及び場合によっては使用された共留剤からの共沸混合物を分離することを特徴とする、請求項１から７までのいずれか１項記載の方法。
【請求項９】
前記蒸留により精製されたウレタン基含有（メタ）アクリル酸エステル（Ｕ）を、固定化酵素（Ｅ）が装填されたさらなる固定層反応器に通すことを特徴とする、請求項８記載の方法。
【請求項１０】
前記ウレタン基含有（メタ）アクリル酸エステル（Ｕ）を、水を用いた抽出プロセスに供することを特徴とする、請求項１から９までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１１】
前記ウレタン基含有アルコール（Ａ）を、前もって連続的な精製蒸留によって低沸点及び高沸点の副成分から分離することにより、前記ウレタン基含有アルコール（Ａ）を精製して使用することを特徴とする、請求項１から１０までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１】
ウレタン基含有アルコール（Ａ）と飽和アルコールの（メタ）アクリル酸エステル（Ｇ）を、少なくとも１種の重合禁止剤（Ｐ）の存在において、触媒としての酵素（Ｅ）を用いて反応器中で反応させることによってウレタン基含有（メタ）アクリル酸エステル（Ｕ）を製造する方法において、該飽和アルコールの（メタ）アクリル酸エステル（Ｇ）及び該ウレタン基含有アルコール（Ａ）を、固定化酵素（Ｅ）で充填された少なくとも１つの固定層反応器に連続的に通すことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記ウレタン基含有アルコール（Ａ）が、次の反応
【化１】
［式中、
Ｒ1、Ｒ2は、互いに無関係に、水素、Ｃ1〜Ｃ18−アルキル、場合によっては、１個以上の酸素原子及び／又は硫黄原子及び／又は１個以上の置換又は非置換のイミノ基によって中断されたＣ2〜Ｃ18−アルキル、Ｃ2〜Ｃ18−アルケニル、Ｃ6〜Ｃ12−アリール、Ｃ5〜Ｃ12−シクロアルキル、又は酸素原子、窒素原子及び／又は硫黄原子を有する５員〜６員複素環、その際、上述の基は、そのつどアリール、アルキル、アリールオキシ、アルキルオキシ、ヘテロ原子及び／又は複素環によって置換されていてよい、又は式−［Ｘi］k−Ｈの基であり、
Ｘiは、全てのｉ＝１〜ｋについて、互いに無関係に、−ＣＨ2−ＣＨ2−Ｏ−、−ＣＨ2−ＣＨ2−Ｎ（Ｈ）−、−ＣＨ2−ＣＨ2−ＣＨ2−Ｎ（Ｈ）−、−ＣＨ2−ＣＨ（ＮＨ2）−、−ＣＨ2−ＣＨ（ＮＨＣＨＯ）−、−ＣＨ2−ＣＨ（ＣＨ3）−Ｏ−、−ＣＨ（ＣＨ3）−ＣＨ2−Ｏ−、−ＣＨ2−Ｃ（ＣＨ3）2−Ｏ−、−Ｃ（ＣＨ3）2−ＣＨ2−Ｏ−、−ＣＨ2−ＣＨ2−ＣＨ2−Ｏ−、−ＣＨ2−ＣＨ2−ＣＨ2−ＣＨ2−Ｏ−、−ＣＨ2−ＣＨＶｉｎ−Ｏ−、−ＣＨＶｉｎ−ＣＨ2−Ｏ−、−ＣＨ2−ＣＨＰｈ−Ｏ−及び−ＣＨＰｈ−ＣＨ2−Ｏ−の群から選択されていてよく、その際、Ｐｈはフェニルであり、かつ、Ｖｉｎはビニルであり、
ｋは、１〜５０の数であり、かつ、
Ｙは、Ｃ2〜Ｃ20−アルキレン、又は１個以上の酸素原子及び／又は硫黄原子及び／又は１個以上の置換又は非置換のイミノ基によって及び／又は１個以上の−（ＣＯ）−、−Ｏ（ＣＯ）Ｏ−、−（ＮＨ）（ＣＯ）Ｏ−、−Ｏ（ＣＯ）（ＮＨ）−、−Ｏ（ＣＯ）−又は−（ＣＯ）Ｏ−基によって中断されたＣ2〜Ｃ20−アルキレンであり、その際、上述の基は、そのつどアリール、アルキル、アリールオキシ、アルキルオキシ、ヘテロ原子及び／又は複素環によって置換されていてよい］によって得られることを特徴とする、請求項１記載の方法。
【請求項３】
Ｒ1及び2が、互いに無関係に、水素、Ｃ1〜Ｃ12−アルキル、Ｃ5〜Ｃ6−シクロアルキル又は式−［Ｘi］k−Ｈの基であることを特徴とする、請求項２記載の方法。
【請求項４】
前記飽和アルコールの（メタ）アクリル酸エステルが、（メタ）アクリル酸メチルエステル、（メタ）アクリル酸エチルエステル、（メタ）アクリル酸ｎ−ブチルエステル及び（メタ）アクリル酸２−エチルヘキシルエステルの群から選択されていることを特徴とする、請求項１から３までのいずれか１項記載の方法。
【請求項５】
前記酵素（Ｅ）がリパーゼであることを特徴とする、請求項１から４までのいずれか１項記載の方法。
【請求項６】
前記飽和アルコールの（メタ）アクリル酸エステル（Ｇ）を、ウレタン基含有アルコール（Ａ）と前もって互いに混合し、かつ、この反応混合物を、引き続き少なくとも１種の固定化酵素に通すことを特徴とする、請求項１から５までのいずれか１項記載の方法。
【請求項７】
飽和アルコールの（メタ）アクリル酸エステル（Ｇ）対ウレタン基含有アルコール（Ａ）のモル比が、５０：１〜１：１の範囲にあることを特徴とする、請求項１から６までのいずれか１項記載の方法。
【請求項８】
前記粗生成物を蒸留により精製し、その際、遊離する飽和アルコール及び相応する過剰の（メタ）アクリル酸エステル（Ｇ）及び場合によっては使用された共留剤からの共沸混合物を分離することを特徴とする、請求項１から７までのいずれか１項記載の方法。
【請求項９】
前記蒸留により精製されたウレタン基含有（メタ）アクリル酸エステル（Ｕ）を、固定化酵素（Ｅ）が装填されたさらなる固定層反応器に通すことを特徴とする、請求項８記載の方法。
【請求項１０】
前記ウレタン基含有（メタ）アクリル酸エステル（Ｕ）を、水を用いた抽出プロセスに供することを特徴とする、請求項１から９までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１１】
前記ウレタン基含有アルコール（Ａ）を、前もって連続的な精製蒸留によって低沸点及び高沸点の副成分から分離することにより、前記ウレタン基含有アルコール（Ａ）を精製して使用することを特徴とする、請求項１から１０までのいずれか１項記載の方法。
【公表番号】特表２０１２−５２６５２５（Ｐ２０１２−５２６５２５Ａ）
【公表日】平成２４年１１月１日（２０１２．１１．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−５１０２１３（Ｐ２０１２−５１０２１３）
【出願日】平成２２年５月６日（２０１０．５．６）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＥＰ２０１０／０５６１３８
【国際公開番号】ＷＯ２０１０／１３０６１６
【国際公開日】平成２２年１１月１８日（２０１０．１１．１８）
【出願人】（５０８０２０１５５）ビーエーエスエフ ソシエタス・ヨーロピア (2,842)
【氏名又は名称原語表記】ＢＡＳＦ ＳＥ
【住所又は居所原語表記】Ｄ−６７０５６ Ｌｕｄｗｉｇｓｈａｆｅｎ， Ｇｅｒｍａｎｙ
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２４年１１月１日（２０１２．１１．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年５月６日（２０１０．５．６）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＥＰ２０１０／０５６１３８
【国際公開番号】ＷＯ２０１０／１３０６１６
【国際公開日】平成２２年１１月１８日（２０１０．１１．１８）
【出願人】（５０８０２０１５５）ビーエーエスエフ ソシエタス・ヨーロピア (2,842)
【氏名又は名称原語表記】ＢＡＳＦ ＳＥ
【住所又は居所原語表記】Ｄ−６７０５６ Ｌｕｄｗｉｇｓｈａｆｅｎ， Ｇｅｒｍａｎｙ
【Ｆターム（参考）】
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