4급 암모늄염 촉매에 의한 Glycidyl Methacrylate와 이산화탄소의 부가반응

양정규; 문정열; 정성미; 박대원; 이진국

Journal of the Korean Industrial and Engineering Chemistry, Vol.7, No.6, 1156-1163, December, 1996

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4급 암모늄염 촉매에 의한 Glycidyl Methacrylate와 이산화탄소의 부가반응

Addition Reaction of Glycidyl Methacrylate with Carbon Dioxide Using Quaternary Ammonium Salts as Catalys

양정규, 문정열, 정성미, 박대원, 이진국

초록

본 연구는 이산화탄소와 glycidyl methacrylate(GMA)의 부가반응에 의한(2-oxo-1,3-dioxolane-4-yl)methacrylate(DOMA)의 합성에 4급 암모늄염 촉매의 특성을 고찰한 것이다. 4급 암모늄염 상이동 촉매의 알킬기의 크기가 크고 짝음이온의 친핵성이 강할수록 촉매활성이 높았다. 폴리에틸렌글리콜이나 NaI, 18-crown-6를 단독으로 사용한 경우에는 반응활성이 전혀 없었으나 NaI와 18-crown-6의 혼합물을 촉매로 사용한 결과 비교적 좋은 DOMA 수율을 얻었다. 또한 극성이 낮은 용매를 사용한 경우에는 단량체 형태의 DOMA를 얻을 수 있었고, 극성이 높은 비양성자성 용매를 사용한 결과 DOMA의 고분자를 직접 합성할 수 있었다. 한편 고압 회분반응기에서 이산화탄소의 압력변화를 통한 속도론 적 고찰 결과 반응속도는 GMA와 이산화탄소의 농도에 대하여 각각 1차 반응이었고, 이때 반응속도 상수 k는 0.56L/mo1·hr이었으며 diglyme 용매에 대한 80℃에서 CO₂의 Henry 상수 H'는 6.5×10^-4mol/L·kPa로 나타났다.

This study is related to the investigation of the characteristics of quaternary ammonium salt catalyst on the addition reaction of carbon dioxide and glycidyl methacrylate(GMA) to form(2-oxo-1,3-dioxolane-4-yl)methacrylate(DOMA). Among the salts tested, the ones with higher alkyl chain length and with more nucleophilic counter anion showed a higher catalytic activity. Mixed catalysts of NaI and 18-crown-6 showed a good yield of DOMA, but when they are used alone, they showed no catalytic activity. The DOMA monomer was obtained in low polar solvents, while poly(DOMA) could be directly synthesized in aprotic dipolar solvents. Kinetic studies carried out by measuring CO₂ pressure in a high pressure batch reactor showed that the reaction rate was first order to the concentration of GMA and CO₂ respectively. The rate constant(k) was 0.56L/mo1·hr and Henry's constant(H') of CO₂ in diglyme at 80℃ was 6.5×10^-4mol/L·kPa.

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[Referenced By]

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