JP2000119016A - アルカリ金属シアネート及びシアヌル酸誘導体の製造方法 - Google Patents
アルカリ金属シアネート及びシアヌル酸誘導体の製造方法Info
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Abstract
シアネートの製造方法に比し、工業的に有利であり、シ
アヌル酸誘導体の製造原料として好適な状態で得ること
が出来、純度の点でも改良され、しかも、副生するアン
モニアと二酸化炭素からの炭酸アンモニウムの生成が防
止されたアルカリ金属シアネートの製造方法を提供す
る。 【解決手段】反応溶媒中にて加熱条件下にアルカリ金属
カーボネートと尿素とを反応させてアルカリ金属シアネ
ートを製造する方法において、副生アンモニア及び二酸
化炭素を同伴して反応器から排出される反応溶媒蒸気の
全部または一部凝縮後の残部をホルマリンと接触させて
アンモニアをヘキサメチレンテトラミン水溶液として回
収すると共に当該水溶液中に捕捉された反応溶媒を回収
して反応器に循環する。
Description
ート及びシアヌル酸誘導体の製造方法に関する。
ば、シアン酸ナトリウムの製造方法として、尿素と炭酸
ナトリウムとを混合加熱する、溶融固相反応法が知られ
ている。シアン酸ナトリウムは、反応溶媒中での脂肪族
ハロゲン化物との反応によるシアヌル酸誘導体の製造方
法の原料として利用される。
おいて、上記の溶融固相反応法で得られたシアン酸ナト
リウムを原料とする場合は、シアン酸ナトリウムの粉砕
工程を必要とする欠点がある。更に、シアン酸ナトリウ
ムの粉砕にも限度があるため、微細かつ均一粒径のシア
ン酸ナトリウムが反応溶媒に分散した懸濁液を調製する
ことが困難であり、反応速度の観点からも不利益があ
る。しかも、溶融固相反応法の場合、シアン酸ナトリウ
ムの純度が低く、90重量%以上に純度を高めることは
経済的に困難である。
提案された溶媒法、すなわち、反応溶媒、特に、アミド
系溶媒中にてアルカリ金属カーボネートと尿素とを反応
させてアルカリ金属シアネートを製造する方法によって
解決することが出来る。
応は加熱条件下に行うのが反応速度の観点から好ましい
が、この場合、上記の反応で副生したアンモニアと二酸
化炭素に起因する次の様な新たな問題が見出された。す
なわち、反応器から蒸発する溶媒を凝縮して反応器に循
環する際、溶媒に同伴されたアンモニアと二酸化炭素か
ら生成する炭酸アンモニウムが析出して凝縮設備に堆積
すると共に配管などを閉塞する。
鑑みなされたものであり、その目的は、溶融固相反応法
を利用した従来のアルカリ金属シアネートの製造方法に
比し、工業的に有利であり、シアヌル酸誘導体の製造原
料として好適な状態で得ることが出来、純度の点でも改
良され、しかも、副生するアンモニアと二酸化炭素から
の炭酸アンモニウムの生成が防止されたアルカリ金属シ
アネートの製造方法、および、原料として上記製造方法
で得られたアルカリ金属シアネートを利用したシアヌル
酸誘導体の製造方法を提供することにある。
の要旨は、反応溶媒中にて加熱条件下にアルカリ金属カ
ーボネートと尿素とを反応させてアルカリ金属シアネー
トを製造する方法において、副生アンモニア及び二酸化
炭素を同伴して反応器から排出される反応溶媒蒸気の全
部または一部凝縮後の残部をホルマリンと接触させてア
ンモニアをヘキサメチレンテトラミン水溶液として回収
すると共に当該水溶液中に捕捉された反応溶媒を回収し
て反応器に循環することを特徴とするアルカリ金属シア
ネートの製造方に存する。
中にて加熱条件下にアルカリ金属カーボネートと尿素と
を反応させて反応溶媒中に懸濁したアルカリ金属シアネ
ートを得、次いで、脂肪族ハロゲン化化合物と上記の懸
濁液中のアルカリ金属シアネートとを反応させるシアヌ
ル酸誘導体の製造方法において、上記の前段反応の際、
副生アンモニア及び二酸化炭素を同伴して反応器から排
出される反応溶媒蒸気の全部または一部凝縮後の残部を
ホルマリンと接触させてアンモニアをヘキサメチレンテ
トラミン水溶液として回収すると共に当該水溶液中に捕
捉された反応溶媒を回収して反応器に循環することを特
徴とするシアヌル酸誘導体の製造方法に存する。
シアネートの製造方法について説明する。本発明におい
ては、アルカリ金属カーボネートと尿素とを反応させて
アルカリ金属シアネートを得る。この場合の反応は、次
の反応式に示す通りであり、同式中、Mはアルカリ金属
を表す。
NH3+CO2+H2O
ナトリウムの他、炭酸カリウム、炭酸リチウム等が使用
される。アルカリ金属カーボネートに対する尿素の使用
量は、上記の化学式から明らかな様に理論的には2倍モ
ルである。
件下に上記の反応を行う必要がある。反応溶媒の使用に
より、脂肪族ハロゲン化物との反応によって高収率で高
純度のシアヌル酸誘導体を製造するために必要な原料特
性が備えられたアルカリ金属シアネート懸濁液を得るこ
とが出来る。勿論、溶融固相反応法による製造方法の場
合に必要とされるアルカリ金属シアネートの粉砕は不要
である。反応溶媒としては、ジメチルホルムアミド(D
MF)、ジエチルホルムアミド、ジメチルアセトアミ
ド、N−メチルピロリドン等のアミド系溶媒が好まし
く、特にDMFが好適に使用される。
の使用割合は、尿素に対し、通常0.5〜10重量倍、
好ましくは1〜3重量倍の範囲から選択される。反応温
度は、通常100〜200℃、好ましくは100℃から
溶媒の沸点(DMFの場合は150℃)の範囲から選択
される。反応圧力は、常圧または加圧の何れでもよい
が、操作性の観点からは常圧が好ましい。反応時間は、
通常1〜10時間の範囲から選択される。
二酸化炭素は、反応器から蒸発する溶媒に同伴されて反
応器から排出され、そして、凝縮設備で溶媒を冷却した
場合、炭酸アンモニウムを生成する。
び二酸化炭素を同伴して反応器から排出される反応溶媒
蒸気の全部または一部凝縮後の残部をホルマリン(ホル
ムアルデヒドの水溶液)と接触させアンモニアをヘキサ
メチレンテトラミン水溶液として回収すると共に当該水
溶液中に捕捉された反応溶媒を回収して反応器に循環す
る点にある。従って、本発明によれば、溶媒に同伴され
たアンモニアと二酸化炭素に基づく炭酸アンモニウムの
生成が防止される。
処理して直接的に反応器に循環する場合の処理量は、凝
縮温度をも勘案し、副生アンモニア及び二酸化炭素から
炭酸アンモニウムが生成しない範囲の量から選択され
る。
吸収塔として、棚段塔、ラシヒリング等の充填物が収容
された充填塔などを使用し、上部からホルマリンを流下
させながら循環すると共に下部から反応溶媒蒸気を供給
する方法によって行うのが好ましい。
反応溶媒から当該溶媒に含有されている水分を除去する
のが好ましい。斯かる水分除去および上記の溶媒回収は
次の(1)又は(2)の方法に従って行うことが出来
る。(1)反応溶媒が非水溶性の場合は、塔からヘキサ
メチレンテトラミン水溶液と共に抜き出した反応溶媒を
静置分離槽に供給して処理する。(2)反応溶媒が水溶
性の場合(例えばDMFの場合)は、塔から抜き出した
ヘキサメチレンテトラミン−溶媒水溶液を適当段数の蒸
留塔に供給して処理する。ヘキサメチレンテトラミン
は、上記の何れの場合も適当な濃度になった後に抜き出
し、適宜の手段により結晶として回収することが出来
る。なお、塔頂から排出される二酸化炭素に同伴される
反応溶媒は、凝縮設備にて回収することにより、反応器
に循環する溶媒に含めることが出来る。
造方法について説明する。本発明においては、アルカリ
金属シアネートと脂肪族ハロゲン化化合物とを反応させ
てシアヌル酸誘導体を得る。この際、反応溶媒中にてア
ルカリ金属カーボネートと尿素とを反応させて反応溶媒
中に懸濁したアルカリ金属シアネートを使用する。すな
わち、本発明においては、前記のアルカリ金属シアネー
トの製造反応に引き続き上記の反応を行うことが出来
る。通常、アルカリ金属シアネートの反応溶媒懸濁液中
に脂肪族ハロゲン化化合物を添加して反応を行う。
特に制限されないが、代表的には、塩化アリルや臭化ア
リル等のハロゲン化アリル、塩化2−メチルアリルや臭
化2−メチルアリル等のハロゲン化2−メチルアリル又
は塩化プロピルや臭化プロピル等のハロゲン化プロピル
が使用される。これらは、次の各反応式に従い、イソシ
アヌル酸エステルの三量化物を与える。斯かる三量化物
は各種の中間体として有用である。
製造反応と同様に回分方式で行われ、蒸発する溶媒を凝
縮して反応系に循環させる凝縮設備を備えた反応装置を
使用して行われる。溶媒の使用割合、反応温度、反応圧
力、反応時間は、前記のアルカリ金属シアネートの製造
反応の場合と同様の条件を採用することが出来、前記の
アルカリ金属シアネートの製造反応に引き続きシアヌル
酸誘導体の製造反応を行う場合は、変更を要しない。
するが、本発明は、その要旨を超えない限り、以下の実
施例に限定されるものではない。
器に、DMF219g、炭酸ナトリウム106g(1.0モ
ル)及び尿素120g(2.0モル)を仕込み、130
℃まで昇温した後、6時間保持した。この際、コンデン
サー管内で炭酸アンモニウムが析出して管内を閉塞する
ことを防止するため、コンデンサーの冷却水の温度は7
0℃に保持した。また、副生したアンモニアガスと炭酸
ガス及び凝縮しないDMFを含有する混合ガスから次の
方法にてDMFを回収して反応器に循環した。
填された直径約20mm、高さ100mmのアンモニア
吸収塔の中で上記の混合ガスと37重量%のホルマリン
とを連続的に向流接触させ、得られたヘキサメチレンテ
トラミン−DMF水溶液の一部を連続的に蒸留塔に供給
して処理し、分離されたDMFを反応器に循環した。上
記の6時間の反応の際、副生したアンモニアガスと炭酸
ガスによる炭酸アンモニウムの生成にる問題は生じず、
反応は順調に行われた。反応終了後、反応液を室温まで
冷却し、濾過により固体反応生成物のシアン酸ナトリウ
ムを取り出し、メタノールで洗浄後に乾燥した。シアン
酸ナトリウムの収率は95重量%であった。また、X線
回折(測定条件:40KV,20mAスピン)による純
度は94重量%であり、残りは炭酸ナトリウムであっ
た。
度を170℃、反応時間を2時間に変更し、ホルマリン
として、1重量%のメタノールを含有し濃度が50重量%
のホルマリンを使用した以外は、実施例1と同様にして
シアン酸ナトリウム得た。シアン酸ナトリウムの収率は
98重量%であった。また、シアン酸ナトリウムの純度
は98重量%であり、残りは炭酸ナトリウムであった。
0℃に下げ、コンデンサーの冷却水を70℃の温水から
冷水に切り替え、アリルクロライド153g(2.0モ
ル)を2時間かけて滴下しながら反応させた。冷却後、
副生した塩を濾過で除去し、回収した濾液を蒸留(14
4℃/3mmHg)し、収率96重量%でトリアリルイソシ
アヌレートを得た。トリアリルイソシアヌレートの純度
はガスクロマトグラフィー測定の結果99重量%であ
り、融点は25.3℃であった。
0℃に下げ、コンデンサーの冷却水を70℃の温水から
冷水に切り替え、塩化n−プロピル157g(2モル)
を2時間かけて滴下しながら反応させた。冷却後、副生
した塩を濾過で除去し、回収した濾液を蒸留(〜104
℃/0.2mmHg)し、収率94重量%でトリプロピルイ
ソシアヌレートを得た。トリプロピルイソシアヌレート
の純度はガスクロマトグラフィー測定の結果98重量%
であり、融点は23℃であった。
0℃に下げ、コンデンサーの冷却水を70℃の温水から
冷水に切り替え、塩化メタリル181g(2モル)を2
時間かけて滴下しながら反応させた。冷却後、副生した
塩を濾過で除去し、回収した濾液を蒸留(130℃/
0.3mmHgr)し、収率92重量%でトリメタリルイソ
シアヌレートを得た。トリメタリルイソシアヌレートの
純度はガスクロマトグラフィー測定の結果97重量%で
あり、融点は84℃であった。
反応法を利用した従来のアルカリ金属シアネートの製造
方法に比し、工業的に有利であり、シアヌル酸誘導体の
製造原料として好適な状態で得ることが出来、純度の点
でも改良され、しかも、副生するアンモニアと二酸化炭
素からの炭酸アンモニウムの生成が防止されたアルカリ
金属シアネートの製造方法、および、原料として上記製
造方法で得られたアルカリ金属シアネートを利用したシ
アヌル酸誘導体の製造方法が提供され、本発明の工業的
価値は大きい。
Claims (7)
- 【請求項1】 反応溶媒中にて加熱条件下にアルカリ金
属カーボネートと尿素とを反応させてアルカリ金属シア
ネートを製造する方法において、副生アンモニア及び二
酸化炭素を同伴して反応器から排出される反応溶媒蒸気
の全部または一部凝縮後の残部をホルマリンと接触させ
てアンモニアをヘキサメチレンテトラミン水溶液として
回収すると共に当該水溶液中に捕捉された反応溶媒を回
収して反応器に循環することを特徴とするアルカリ金属
シアネートの製造方法。 - 【請求項2】 反応器に循環する前の反応溶媒から当該
溶媒に含有されている水分を除去する請求項1に記載の
製造方法。 - 【請求項3】 反応溶媒がアミド系溶媒である請求項1
又は2に記載の製造方法。 - 【請求項4】 反応溶媒中にて加熱条件下にアルカリ金
属カーボネートと尿素とを反応させて反応溶媒中に懸濁
したアルカリ金属シアネートを得、次いで、脂肪族ハロ
ゲン化化合物と上記の懸濁液中のアルカリ金属シアネー
トとを反応させるシアヌル酸誘導体の製造方法におい
て、上記の前段反応の際、副生アンモニア及び二酸化炭
素を同伴して反応器から排出される反応溶媒蒸気の全部
または一部凝縮後の残部をホルマリンと接触させてアン
モニアをヘキサメチレンテトラミン水溶液として回収す
ると共に当該水溶液中に捕捉された反応溶媒を回収して
反応器に循環することを特徴とするシアヌル酸誘導体の
製造方法。 - 【請求項5】 反応器に循環する前に反応溶媒から当該
溶媒に含有されている水分を除去する請求項4に記載の
製造方法。 - 【請求項6】 反応溶媒がアミド系溶媒である請求項4
又は5に記載の製造方法。 - 【請求項7】 脂肪族ハロゲン化化合物が、ハロゲン化
アリル、ハロゲン化2−メチルアリル又はハロゲン化プ
ロピルである請求項4〜6の何れかに記載の製造方法。
Priority Applications (1)
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JP28758598A JP4265004B2 (ja) | 1998-10-09 | 1998-10-09 | シアヌル酸誘導体の製造方法 |
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP2270103A2 (en) | 2000-12-27 | 2011-01-05 | Kaneka Corporation | Curing agent, curable compositions, compositions for optical materials, optical materials, their production, and liquid crystal displays and LED's made by using the materials |
CN103483283A (zh) * | 2013-09-13 | 2014-01-01 | 天津利安隆新材料股份有限公司 | 一种抗氧化剂1790的合成方法 |
CN104910087A (zh) * | 2015-05-12 | 2015-09-16 | 山东兴达化工有限公司 | 利用工业废热生产氰尿酸工艺的研究与应用 |
-
1998
- 1998-10-09 JP JP28758598A patent/JP4265004B2/ja not_active Expired - Fee Related
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