JP2002316980A - シアヌル酸誘導体の製造方法 - Google Patents
シアヌル酸誘導体の製造方法Info
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Abstract
塗料用原料、難燃剤などの分野に有用で、高い耐熱性と
難燃性を持つトリス(2−ヒドロキシエチル)イソシア
ヌレート及びその関連化合物の製造方法に関する。 【解決手段】 シアヌル酸と式(1): 【化1】 (ただし、R1及びR2は、水素原子、アルキル基又は芳
香族基を示す。)で示されるエポキシ化合物とを、第4
級ホスホニウム塩と塩酸の存在下に溶媒中で反応させる
ことを特徴とする式(2): 【化2】
Description
化ビニル樹脂の安定剤、塗料用原料、難燃剤などの分野
に有用で、高い耐熱性と難燃性を持つトリス(2−ヒド
ロキシエチル)イソシアヌレート及びその関連化合物の
製造方法に関する。
からトリス(2−ヒドロキシアルキル)イソシアヌレー
ト等を製造する方法としては、特開昭56−81571
号公報では、グリコールや芳香族置換低級アルコール
系、メチルエチルケトンやn−プロピルケトン等のケト
ン類、テトラヒドロフランやジオキサン等のエーテル類
の如き反応媒体にシアヌル酸と厳密に秤量されたエチレ
ンオキシドを、水酸化アルカリ、アミン又は4級アンモ
ニウム塩を触媒として付加反応させる製造方法が開示さ
れている。
クケミストリー(28巻、85〜89頁、1963年)
には、ジアルキルホルムアミド又はジアルキルアセトア
ミド中で加圧下又は常圧下にシアヌル酸とアルキレンオ
キシドを反応させる方法が開示されている。
ヌル酸とアルキレンオキサイドとをアルキレンハロゲン
化ヒドリンの存在下で反応させる方法が開示されてい
る。
アヌル酸とアルキレンオキサイドとを、トリアリールホ
スフィン、トリアルキルホスフィン又は第4級ホスホニ
ウム塩を触媒として溶媒中で反応させる方法が開示され
ている。
571号公報では、反応中に溶媒の一部が塩基性物質に
変化し易く生成物の一部が分解して不純物を副生し、精
製に困難を生ずるという問題がある。また、シアヌル酸
に対するアルキレンオキシド(特に、エチレンオキシ
ド)を当量以上に添加すると急激に収率が低下するとい
う問題がある。
ニックケミストリーに記載の方法では、溶媒自身が低活
性の触媒作用を呈する為に通常は他の触媒(例えば塩基
性触媒)の存在は必要としないが、N,N’−ジアルキ
ルホルムアミド類を溶媒にする場合、又はジメチルホル
ムアミドやジメチルアセトアミドにベンゼンやトルエン
等を混合して使用する場合には、シアヌル酸とアルキレ
ンオキシドとの反応速度が著しく低下する。
に対するアルキレンオキシドの添加量が当量比を越える
と分解反応が急激に進む事と、溶媒乾固(溶媒の除去)
の加熱状態により若干の分解が起こり、溶媒乾固して得
られた製品の純度は不充分である。そのために、それら
の物は再結晶法等により精製して製品化する。しかし、
再結晶は結晶性の低い物質には適用し難い事や、再結晶
法自体が収率の低下、溶媒の回収、溶解・冷却・濾過・
乾燥という非常に長い工程となる欠点が有る。
を反応してトリス(2−ヒドロキシエチル)イソシアヌ
レート及びその関連化合物であるシアヌル酸誘導体を製
造する方法に関して、第4級ホスホニウム塩と塩酸を存
在させる事により、それらの相互作用により効率的に製
造しようとするものである。
て、シアヌル酸と式(1):
キル基又は芳香族基を示す。)で示されるエポキシ化合
物とを、第4級ホスホニウム塩と塩酸の存在下に溶媒中
で反応させることを特徴とする式(2):
第2観点として、式(1)で表されるエポキシ化合物
が、エチレンオキシド、プロピレンオキシド、α−ブチ
レンオキシド、β−ブチレンオキシド、又はスチレンオ
キシドである第1観点に記載の製造方法、第3観点とし
て、塩酸の一部又は全部が式(1)のエポキシ化合物と
反応して生成するクロルヒドリン化合物として存在する
第1観点又は第2観点に記載の製造方法、第4観点とし
て、第4級ホスホニウム塩を、シアヌル酸に対して0.
03〜10重量%の割合で存在させる第1観点乃至第3
観点のいずれか一つに記載の製造方法、第5観点とし
て、塩酸をシアヌル酸に対して0.1〜10重量%の割
合で存在させる第1観点乃至第4観点のいずれか一つに
記載の製造方法、及び第6観点として、第4級ホスホニ
ウム塩が、ハロゲン化エチルトリフェニルホスホニウム
である第1観点乃至第5観点のいずれか一つに記載の製
造方法である。
(1,3,5−トリアジン−2,4,6−トリオール、
C3H3N3O3)は、互変異性体であるイソシアヌル酸と
平衡関係にあり、本願発明ではシアヌル酸、イソシアヌ
ル酸又は両者の混合物を使用することが出来る。
ポキシ化合物は、R1及びR2は水素原子、アルキル基又
は芳香族基である。アルキル基としては例えば、メチル
基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘ
キシル基、ヘプチル基、オクチル基等の炭素数1〜8の
アルキル基が挙げられ、好ましくはメチル基、エチル
基、プロピル基等の炭素数1〜3のアルキル基である。
芳香族基としては、フェニル基、ナフチル基、ピリジニ
ル基等が挙げられる。
基及びエチル基で有ることが好ましい。上記の式(1)
で表されるエポキシ化合物の好ましい例示化合物として
は、エチレンオキシド、プロピレンオキシド(即ち、メ
チルオキシラン)、α−ブチレンオキシド(即ち、1,
2−エポキシブタン)、β−ブチレンオキシド(即ち、
2,3−ジメチルオキシラン)、スチレンオキシドが挙
げられ、これらはそれぞれ単独でシアヌル酸との反応に
使用するものである。
0モルに対して、3.00〜3.50モル、好ましくは
3.05〜3.15モルの比率で用いる。
でエポキシ化合物を反応させる場合は3.00モルのエ
ポキシ化合物を必要とする。
P+Y-で表される第4級ホスホニウム塩を用いることが
出来る。
ホニウム塩において、R3、R4、R 5及びR6は炭素数1
〜18のアルキル基、アリール基又はアラルキル基であ
るが、好ましくはR3、R4、R5及びR6の4つの有機基
の内で3つの有機基が炭素数1〜18のアリール基又は
アラルキル基であり、例えばフェニル基やトシル基等の
置換されたフェニル基が挙げられる。そして4つの有機
基の内の残り一つは炭素数1〜18のアルキル基が挙げ
られる。
(Cl-)、臭素イオン(Br-)、ヨウ素イオン
(I-)等のハロゲンイオンや、カルボキシラート(−
COO-)、スルホナート(−SO3 -)、アルコラート
(−O-)等の酸基を挙げることができる。第4級ホス
ホニウム塩は、例えばハロゲン化テトラn−ブチルホス
ホニウム、ハロゲン化テトラn−プロピルホスホニウム
等のハロゲン化テトラアルキルホスホニウム、ハロゲン
化ベンジルトリエチルホスホニウム等のハロゲン化ベン
ジルトリアルキルホスホニウム、ハロゲン化フェニルト
リエチルホスホニウム等のハロゲン化フェニルトリアル
キルホスホニウム、ハロゲン化メチルトリフェニルホス
ホニウム、ハロゲン化エチルトリフェニルホスホニウム
等のハロゲン化モノアルキルトリフェニルホスホニウ
ム、ハロゲン化ベンジルトリフェニルホスホニウム、ハ
ロゲン化テトラフェニルホスホニウム、ハロゲン化モノ
アリールトリトリルホスホニウム、或いはハロゲン化モ
ノアルキルトリトリルホスホニウム(ハロゲン原子は塩
素原子又は臭素原子)が挙げられる。
ニウム等のハロゲン化モノアルキルトリフェニルホスホ
ニウムが好ましい。
酸とエポキシ化合物の反応における触媒として作用す
る。第4級ホスホニウム塩は、シアヌル酸に対して0.
03〜10重量%の割合で存在させることが好ましい。
0.03重量%未満では反応速度の促進が期待できず、
また10重量%を越えて添加してもそれ以上の効果は期
待できない。
からトリス(2−ヒドロキシエチル)イソシアヌレート
及びその関連化合物である式(2)で示されるシアヌル
酸誘導体を製造する際に、第4級ホスホニウム塩と共に
塩酸を存在させて反応を行う事により効率的にトリス
(2−ヒドロキシエチル)イソシアヌレート及びその関
連化合物である式(2)で示されるシアヌル酸誘導体が
得られる。
4級ホスホニウム塩と共に反応開始時点から添加して置
くことが好ましい。
1〜10重量%、好ましくは1.0〜5.0重量%の割
合で存在させることができる。
(2−ヒドロキシエチル)イソシアヌレート及びその関
連化合物を製造する際に、添加された塩酸は生成したト
リス(2−ヒドロキシエチル)イソシアヌレート及びそ
の関連化合物の分解を抑制する作用がある。この際、添
加された塩酸は塩酸自体で作用を発揮することも考えら
れるが、塩酸がエポキシ化合物と反応してクロルヒドリ
ン化合物に変化して作用することも考えられる。添加し
た塩酸或いは、その塩酸がエポキシ化合物と反応して生
成したクロルヒドリン化合物は、第4級ホスホニウム塩
との相乗効果により効率的に純度の高いトリス(2−ヒ
ドロキシエチル)イソシアヌレート及びその関連化合物
を製造することが出来る。
加して行われる。本願発明において塩酸の代わりに96
%硫酸、希硫酸、酢酸、p−トルエンスルホン酸、塩化
亜鉛等では分解抑制効果がない。
かに溶解する為に、円滑に反応を進行させるため種々の
反応媒体が提案されているが、本件発明に用いられる溶
媒としては、例えばジメチルホルムアミド、ジメチルア
セトアミド、N−メチル−2−ピロリドン、脂肪族ニト
リル、モルホリン、ジメチルスルホキシド、水、アルコ
ール、グリコール、グリコールエーテル、エーテル、テ
トラヒドロフラン、アルキレンハライド、ジアルキルカ
ーボネート等がある。
応は、オートクレーブ等の反応容器を用い、1気圧〜1
0気圧の圧力下で、40〜150℃の温度で、4〜50
時間で行うことが出来る。
オキシドを、上記触媒と塩酸の存在下に反応させること
により、式(3):
ル)イソシアヌレートが高純度・高収率で生成する。
触媒と塩酸の存在下に反応させることにより、式
(4):
ル)イソシアヌレートが高純度・高収率で生成する。
記触媒と塩酸の存在下に反応させることにより、式
(5):
ル)イソシアヌレートが高純度・高収率で生成する。
記触媒と塩酸の存在下に反応させることにより、式
(6):
ロキシプロピル)イソシアヌレートが高純度・高収率で
生成する。
上記触媒と塩酸の存在下に反応させることにより、式
(7):
ドロキシエチル)イソシアヌレートが高純度・高収率で
生成する。
ル)、プロピレンオキシド177g(3.05モル)、
メチルセロソルブ129g、エチルトリフェニルホスホ
ニウムブロマイド1.29g、35%塩酸1.29gを
添加後に窒素置換を行い撹拌しながら加熱を行い、12
0℃に達してから20時間の反応を自生蒸気圧下で行っ
た。反応完結後、温度計を付けたナスフラスコに反応物
を移し、バキュームエバポレーターにて溶媒を留去し
た。最終的には110℃/5torr下で60分間、溶
媒を留去して、トリス(2−ヒドロキシプロピル)イソ
シアヌレート302gを得た。
ィー、ガスクロマトグラフィー等の分析結果により、ト
リス(2−ヒドロキシプロピル)イソシアヌレートとし
て同定された。収率は99.7%であった。
件を変えて、実施例、参考例、及び比較例を実施してそ
の結果を表1〜5に記載した。使用した原料は以下に記
載した。 CA:シアヌル酸 PO:プロピレンオキシド BO:ブチレンオキシド EO:エチレンオキシド TEP:エチルトリフェニルホスホニウムブロマイド HCl:塩酸 CH:プロピレンクロロヒドリン HS:96%硫酸 AA:酢酸 PTS:パラトルエンスルホン酸 ZC:塩化亜鉛 MS:メチルセロソルブ(溶媒) 生成物(1):トリス(2−ヒドロキシプロピル)イソシ
アヌレート 生成物(2):トリス(2−ヒドロキシブチル)イソシア
ヌレート 生成物(3):トリス(2−ヒドロキシエチル)イソシア
ヌレート また、表中の(−−)はそれらの成分を添加しない事を
示す。
内標分析法(HPLC−IS法)に基づき行った。即
ち、高速液体クロマトグラフィー(HPLC)を使用
し、検出器として島津社製、商品名SPD−10Avp
を用い、検出波長210nmで行った。また使用カラム
はGLサイエンス社製、商品名Inertsil OD
S−2を用い、カラム温度は40℃であった。そして溶
離液はメタノール:水=1:6であり、流量が1ml/
分で行った。
ールにて500mlに溶解、希釈して用いた。
回繰り返したトリス−(2−ヒドロキシプロピル)イソ
シアヌレート0.2gをメタノールにて100mlに溶
解、希釈し、この標品液10mlと内標液10mlを併
せメタノールにて50mlに希釈した。HPLCに10
μL注入し、これを検量線とした。実施例1で得られた
トリス−(2−ヒドロキシプロピル)イソシアヌレート
0.2gをメタノールで100mlに溶解、希釈し、こ
の分析液10mlと内標液10mlを併せメタノールで
50mlに希釈した。HPLCに10μL注入し、その
結果から検量線を用い純度を計算した。
び比較例の分析液に変えて同様に純度測定を行った。
「なし」とは210nmの検出波長で検出されないこと
を示し、「有り」とは210nmの検出波長で検出され
たことを示す。
シ化合物と塩酸が共存する系では、シアヌル酸に対して
当量以上のエポキシ化合物を反応系に添加しても得られ
たトリス(2−ヒドロキシプロピル)イソシアヌレート
及びトリス(2−ヒドロキシブチル)イソシアヌレート
の分解を抑制する事が可能である事が分かる。また、実
施例5と参考例5との対比から、実施例5のエポキシ化
合物と塩酸が共存する系では、長時間の反応を行っても
生成物の分解が発生しないことが分かる。即ち、シアヌ
ル酸とエポキシ化合物に第4級ホスホニウム塩の存在下
で反応させる場合(参考例)に比べて、本願発明の第4
級ホスホニウム塩と塩酸を併存させておくことにより反
応のコントロールが容易であるばかりか、反応中間体を
削減、トリス(2−ヒドロキシエチル)イソシアヌレー
ト及びその関連化合物の分解抑制ができ製品の純度が向
上する。
級ホスホニウム塩が存在していても塩酸以外の酸性物質
では収率が低く、そして比較例5〜7に示される様に、
プロピレンオキシドにプロピレンクロロヒドリンを共存
させプロピレンクロロヒドリンを溶媒自体に使用した場
合や、プロピレンオキシドの一部が塩酸添加によってプ
ロピレンクロロヒドリンに変化した場合でも、第4級ホ
スホニウム塩が存在しなければほとんど反応が進行しな
い。
反応物がなくなり酸価がほぼゼロに近づくと生成物の分
解による塩基性分解物(アミン系化合物)が発生する。
この塩基性分解物の混入を避けるために酸価がゼロに近
づく前(酸価=0.005付近)で反応を止め、あえて
未反応物(例えば未反応物とはシアヌル酸の3個の水素
の少なくとも一つが残っている状態である。)を少し残
す方法で生成物を得ていた。
出限界以下である。(0.1NのKOH水溶液で中和滴
定を行い、0.001モル/kg以下を検出限界とし
た。)本願発明は酸価の値が検出限界以下となる終点ま
で反応を完結し、場合によっては終点を越え加熱を行っ
ても塩基性分解物の発生がない。これは塩酸酸性下又は
塩酸とアルキレンオキシドが反応して生ずるアルキレン
クロルヒドリンの存在によって、この塩基性分解物の発
生を抑制できるものである。
用により反応を促進し99%以上の高収率を達成し、且
つ反応終点に達しても塩酸乃至アルキレンクロルヒドリ
ンの存在によって塩基性分解物の発生がないため純度も
95%以上である。
はアルキレンクロルヒドリンとが両者同時に存在して互
いに機能を発揮し相乗効果をもたらし、トリス−(2−
ヒドロキシエチル)イソシアヌレート及びその関連化合
物の製造が収率良く純度の高いものとすることを見出し
た。
せる事が可能な成分は、硫酸、酢酸、パラトルエンスル
ホン酸等の酸では効果がなく、第4級ホスホニウム塩と
塩酸又はその塩酸とエポキシ化合物が反応して生ずるア
ルキレンクロルヒドリンによってのみ相乗効果が得られ
るものである。
反応を止める必要がないので反応操作が簡単である。ま
た、酸価がほぼゼロに近いため未反応物が残留すること
がなく、しかも生成物の分解による塩基性分解物の混入
もないので、得られる生成物の純度が高いため、従来品
はガラス状の半固化体でしかなかった性状のものが、完
全な固化体として取り扱えるため、生成物の回収という
点で工程上、有利である。
オキシドの添加量を精度良くコントロールする必要があ
り、場合によっては反応の途中でサンプリングが必要で
あり、分解させないために反応が完結する手前で終了さ
せ、それによって多量の反応中間体が残存していた。
とを、第4級ホスホニウム塩と塩酸の存在下に溶媒中で
反応させることによるトリス(2−ヒドロキシエチル)
イソシアヌレート及びその関連化合物の製造方法であ
る。
より、トリス(2−ヒドロキシエチル)イソシアヌレー
ト及びその関連化合物の分解を抑制することができるこ
とから、シアヌル酸に対して当量以上のエポキシ化合物
を反応系に添加する事が可能であり、その結果、反応中
間体を削減でき製品の純度が向上する。
であることから、溶媒を除去した製品は容易に結晶化で
きることが分かり、従来はガラス状の半固化状態であっ
た製品が、本件製法によれば精製工程を追加しなくても
得られた製品は粉体として扱える。
−ヒドロキシエチル)イソシアヌレート及びその関連化
合物は、143℃で70時間に及ぶ反応でも分解しない
熱安定性を有している。
Claims (6)
- 【請求項1】 シアヌル酸と式(1): 【化1】 (ただし、R1及びR2は、水素原子、アルキル基又は芳
香族基を示す。)で示されるエポキシ化合物とを、第4
級ホスホニウム塩と塩酸の存在下に溶媒中で反応させる
ことを特徴とする式(2): 【化2】 で示されるシアヌル酸誘導体の製造方法。 - 【請求項2】 式(1)で表されるエポキシ化合物が、
エチレンオキシド、プロピレンオキシド、α−ブチレン
オキシド、β−ブチレンオキシド、又はスチレンオキシ
ドである請求項1に記載の製造方法。 - 【請求項3】 塩酸の一部又は全部が式(1)のエポキ
シ化合物と反応して生成するクロルヒドリン化合物とし
て存在する請求項1又は請求項2に記載の製造方法。 - 【請求項4】 第4級ホスホニウム塩を、シアヌル酸に
対して0.03〜10重量%の割合で存在させる請求項
1乃至請求項3のいずれか1項に記載の製造方法。 - 【請求項5】 塩酸をシアヌル酸に対して0.1〜10
重量%の割合で存在させる請求項1乃至請求項4のいず
れか1項に記載の製造方法。 - 【請求項6】 第4級ホスホニウム塩が、ハロゲン化エ
チルトリフェニルホスホニウムである請求項1乃至請求
項5のいずれか1項に記載の製造方法。
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CN115480018A (zh) * | 2022-07-29 | 2022-12-16 | 佳化化学科技发展(上海)有限公司 | 一种测定赛克含量的方法 |
-
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- 2002-02-06 JP JP2002029056A patent/JP4150882B2/ja not_active Expired - Fee Related
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