JP2004262892A - Method of producing isocyanate compound - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、イソシアネート化合物の製造方法に関し、詳しくは、カルバメート化合物を熱分解することによって、イソシアネート化合物を製造する、イソシアネート化合物の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
イソシアネート化合物は、少なくとも１つのイソシアネート基（−ＮＣＯ）を有する化合物であって、ポリウレタン、ポリ尿素などの原料として、工業的に広く用いられている。
【０００３】
従来より、イソシアネート化合物は、アミンとホスゲンとの反応から工業的に製造されているが、ホスゲンは毒性が強く、その取り扱いが煩雑であり、しかも、大量の塩酸を副生するので、装置の腐食に配慮する必要があるなど、種々の不具合があり、これに代わるイソシアネート化合物の工業的な製造方法の開発が望まれている。
【０００４】
ホスゲンを使用しないイソシアネート化合物の製造方法として、例えば、カルバメート化合物を熱分解する方法が知られている。この方法は、カルバメート化合物を熱分解するものであるが、そのまま熱分解しても、熱分解速度が低いので、効率的な熱分解を促進するために、種々の触媒を用いることが各種提案されている。
【０００５】
例えば、特開昭５７−１５８７４７号公報（特許文献１）には、触媒として、亜鉛、銅、アルミニウム、チタンおよび炭素の群の元素（炭素を除く）とそれらの酸化物を用いることが記載されている。
【０００６】
また、特開昭５７−１５９７５１号公報（特許文献２）には、触媒として、希土類、アンチモンまたはビスマスとそれらの酸化物を用いることが記載されている。
【０００７】
また、特開昭５７−１５８７４６号公報（特許文献３）には、触媒として、ホウ素およびヒ素の誘導体、アンチモンと第四アンモニウム塩を用いることが記載されている。
【０００８】
また、米国特許第５，３２６，９０３号明細書（特許文献４）には、触媒として、合成のホウ素、アルミニウム、ケイ素、スズ、鉛、アンチモン、亜鉛、イットリウム、ランタン、チタン、ジルコニウム、ニオブ、ウォルフラムおよび鉄の酸化物を用いることが記載されている。
【０００９】
また、特開２００２−３００６１号公報（特許文献５）には、触媒として、天然または合成シリケートを用いることが記載されている。
【００１０】
【特許文献１】
特開昭５７−１５８７４７号公報
【特許文献２】
特開昭５７−１５９７５１号公報
【特許文献３】
特開昭５７−１５８７４６号公報
【特許文献４】
米国特許第５，３２６，９０３号明細書
【特許文献５】
特開２００２−３００６１号公報
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このような熱分解によるイソシアネート化合物の製造方法において、工業的には、上記した触媒以上に、高選択性かつ高収率でイソシアネート化合物を製造できる触媒の開発が望まれている。
【００１１】
本発明の目的は、熱分解速度が高く、高選択性かつ高収率でイソシアネート化合物を製造することのできる、イソシアネート化合物の製造方法を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明のイソシアネート化合物の製造方法は、カルバメート化合物を、シリケート、シリカゲルおよび金属単体からなる群から選ばれる少なくとも１種の固体触媒および錫触媒の存在下において、熱分解することを特徴としている。
【００１３】
本発明においては、シリケートが、ゼオライトであることが好ましく、ゼオライトが、モレキュラーシーブ、ＭＣＭ−４１、ＴＳ−１からなる群から選ばれる少なくとも１種であることが好ましい。
【００１４】
また、本発明においては、金属単体が、銅、亜鉛、鉄からなる群から選ばれる少なくとも１種であることが好ましい。
【００１５】
また、本発明においては、熱分解温度が、３００℃以下であることが好ましく、また、生成するイソシアネート化合物の沸点よりも、高い沸点を有する不活性溶媒の存在下において、熱分解することが好ましい。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明のイソシアネート化合物の製造方法では、カルバメート化合物を、固体触媒および錫触媒の存在下において、熱分解する。
【００１７】
本発明において、原料であるカルバメート化合物は、分子内に少なくとも１つのウレタン結合（−ＮＨＣＯＯ−）を有する化合物であって、例えば、下記一般式（１）で示される。
【００１８】
一般式（１）
Ｒ１−（ＮＨＣＯＯＲ２）ｎ （１）
（式中、Ｒ１およびＲ２は、同一または相異なって、置換基を有していてもよい炭化水素基を、ｎは、１〜４の整数を示す。）
一般式（１）の式中、Ｒ１およびＲ２で示される置換基を有していてもよい炭化水素基は、特に制限されないが、例えば、アルキル基、アルケニル基、アルキリデン基、シクロアルキル基、アリール基などが挙げられる。
【００１９】
アルキル基としては、例えば、メチル、エチル、プロピル、ブチル、ペンチル、ヘキシル、オクチル、２−エチルヘキシル、ノニル、デシル、ドデシル、オクタデシルなどが挙げられる。
【００２０】
アルケニル基としては、例えば、プロペニル、ブテニル、ペンテニルなどが挙げられる。
【００２１】
アルキリデン基としては、例えば、エチリデン、プロピリデン、ブチリデン、ペンチリデン、ヘキシリデンなどが挙げられる。
【００２２】
シクロアルキル基としては、例えば、シクロプロピル、シクロブチル、シクロペンチル、シクロヘキシル、メチルシクロヘキシル、シクロオクチル、ジメチルシクロヘキシル、イソホロン、ノルボルネン、デカリン、アダマンタン、４，４’−メチレンビス（シクロヘキサン）、２，４’−メチレンビス（シクロヘキサン）、１，４−シクロヘキシリデンなどが挙げられる。
【００２３】
アリール基としては、例えば、フェニル、トリル、キシリル、ナフチル、ビフェニル、アントリル、トリメチルフェニル、４，４’−メチレンビスフェニレンなどが挙げられる。
【００２４】
Ｒ１およびＲ２で示される置換基を有していてもよい炭化水素基の置換基としては、特に制限されないが、例えば、ヒドロキシル基、ハロゲン原子、シアノ基、アミノ基、アルキルアミノ基、カルボキシル基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルキルチオ基、アリールチオ基、（メタ）アクリロイルオキシ基などが挙げられる。
【００２５】
また、一般式（１）の式中、ｎは、１〜４の整数であり、具体的には、Ｒ１およびＲ２で示される置換基の種類に応じて、適宜決定される。
【００２６】
このようなカルバメート化合物は、以下に示す具体的な化合物に準じて公知の方法により製造することができ、その具体例としては、例えば、メチルヘキシルカルバメート、メチルオクチルカルバメート、メチルドデシルカルバメート、メチルオクタデシルカルバメート、１，４−ビス（メトキシカルボニルアミノ）ブタン、１，４−ビス（エトキシカルボニルアミノ）ブタン、１，４−ビス（ブトキシカルボニルアミノ）ブタン、１，５−ビス（メトキシカルボニルアミノ）ペンタン、１，６−ビス（メトキシカルボニルアミノ）ヘキサン、１，６−ビス（エトキシカルボニルアミノ）ヘキサン、１，６−ビス（ブトキシカルボニルアミノ）ヘキサン、１，８−ビス（メトキシカルボニルアミノ）オクタン、１，８−ビス（ブトキシカルボニルアミノ）オクタン、１，８−ビス（フェノキシカルボニルアミノ）−４−（フェノキシカルボニルアミノメチル）オクタン、１，９−ビス（メトキシカルボニルアミノ）ノナン、１，９−ビス（ブトキシカルボニルアミノ）ノナン、１，１０−ビス（メトキシカルボニルアミノ）−デカン、１，１２−ビス（ブトキシカルボニルアミノ）−ドデカン、１，１２−ビス（メトキシカルボニルアミノ）−ドデカン、１，１２−ビス（フェノキシカルボニルアミノ）−ドデカン、２，２’−ビス（４−プロポキシカルボニルアミノフェニル）プロパン、１，３，６−トリス（メトキシカルボニルアミノ）ヘキサン、１，３，６−トリス（フェノキシカルボニルアミノ）ヘキサンなどの脂肪族系カルバメート化合物、例えば、１，３−または１，４−ビス（メトキシカルボニルアミノ）シクロヘキサン、１，３−または１，４−ビス（エトキシカルボニルアミノ）シクロヘキサン、１，３−または１，４−ビス（ブトキシカルボニルアミノ）シクロヘキサン、１，３−または１，４−ビス（メトキシカルボニルアミノメチル）シクロヘキサン、１，３−または１，４−ビス（エトキシカルボニルアミノメチル）シクロヘキサン、１，３−または１，４−ビス（ブトキシカルボニルアミノメチル）シクロヘキサン、２，４’−または４，４’−ビス（エトキシカルボニルアミノ）ジシクロヘキサンメタン、２，４’−または４，４’−ビス（フェノキシカルボニルアミノ）ジシクロヘキシルメタン、２，４’−または４，４’−ビス（メトキシカルボニルアミノ）ジシクロヘキシルメタン、２，４’−または４，４’−ビス（ブトキシカルボニルアミノ）ジシクロヘキシルメタン、２，５−ビス（メトキシカルボニルアミノメチル）ビシクロ［２，２，１］ヘプタン、２，５−ビス（ブトキシカルボニルアミノメチル）ビシクロ［２，２，１］ヘプタン、２，６−ビス（メトキシカルボニルアミノメチル）ビシクロ［２，２，１］ヘプタン、２，６−ビス（ブトキシカルボニルアミノメチル）ビシクロ［２，２，１］ヘプタン、１−（メトキシカルボニルアミノ）−３，３，５−トリメチル−５−（メトキシカルボニルアミノメチル）−シクロヘキサン、１−（ブトキシカルボニルアミノ）−３，３，５−トリメチル−５−（ブトキシカルボニルアミノメチル）−シクロヘキサン、３−メトキシカルボニルアミノメチル−３，５，５−トリメチル−１−メトキシカルボニルアミノシクロヘキサン、４，４’−ビス（メトキシカルボニルアミノ）−２，２’−ジシクロヘキシルプロパン、４，４’−ビス（ブトキシカルボニルアミノ）−２，２’−ジシクロヘキシルプロパンなどの脂環族系カルバメート化合物、例えば、１，３−または１，４−ビス（メトキシカルボニルアミノメチル）ベンゼン、１，３−または１，４−ビス（エトキシカルボニルアミノメチル）ベンゼン、１，３−または１，４−ビス（ブトキシカルボニルアミノメチル）ベンゼン、１，３−または１，４−ビス（メトキシカルボニルアミノ）ベンゼン、１，３−または１，４−ビス（ブトキシカルボニルアミノ）ベンゼン、２，４’−または４，４’−ビス（メトキシカルボニルアミノ）ジフェニルメタン、２，４’−ビス（エトキシカルボニルアミノ）ジフェニルメタン、２，４’−ビス（ブトキシカルボニルアミノ）ジフェニルメタン、４，４’−ビス（フェノキシカルボニルアミノ）ジフェニルメタン、１，５−または２，６−ビス（メトキシカルボニルアミノ）ナフタレン、１，５−または２，６−ビス（ブトキシカルボニルアミノ）ナフタレン、４，４’−ビス（メトキシカルボニルアミノ）ビフェニル、４，４’−ビス（ブトキシカルボニルアミノ）ビフェニル、２，４−または２，６−ビス（メトキシカルボニルアミノ）トルエン、２，４−または２，６−ビス（エトキシカルボニルアミノ）トルエン、２，４−または２，６−ビス（ブトキシカルボニルアミノ）トルエンなどの芳香族系カルバメート化合物などが挙げられる。これらカルバメート化合物は、単独で用いてもよく、また、２種以上併用してもよい。
【００２７】
そして、本発明のイソシアネート化合物の製造方法では、熱分解において、触媒として、固体触媒と錫触媒とを併用する。
【００２８】
本発明において、固体触媒は、シリケート、シリカゲルおよび金属単体から選択される。これら固体触媒は、単独で用いてもよく、また、２種以上併用してもよい。
【００２９】
シリケートは、二酸化珪素と金属酸化物との塩であって、用いるシリケートとしては特に制限されず、例えば、カンラン石、柘榴石、ガドリン石などのネソシリケート、例えば、緑簾石、パンペリー石などのソロシリケート、例えば、ベニト石、斧石、緑柱石、電気石、大隈石などのサイクロ（環状）シリケート、例えば、輝石、角閃石などのイノ（鎖状）シリケート、例えば、雲母、緑泥石、カオリナイト、蛇紋石、モンモリロナイト、バーミキュライト、フラー土、ベントナイトなどのフィロ（層状）シリケート、例えば、正長石、方ソーダ石、ゼオライト、柱石などのテクト（３次元網状）シリケートなどが挙げられる。これらシリケートは、天然シリケートおよび合成シリケートのいずれを用いてもよく、これらを単独または２種以上併用してもよい。このようなシリケートとしては、ゼオライトが好ましく用いられる。
【００３０】
ゼオライトとしては、例えば、モレキュラーシーブ（モレキュラーシーブ３Ａ、モレキュラーシーブ４Ａ、モレキュラーシーブ５Ａ、モレキュラーシーブ１３Ｘ）、ＭＣＭ−４１、ＴＳ−１、ＴＳ−２、ＺＳＭ−５、ＺＳＭ−１１、ラインＸ、リンデＹ、フォージュサイト、モルデナイトなどが挙げられる。また、このようなゼオライトとしては、モレキュラーシーブ、ＭＣＭ−４１、ＴＳ−１が好ましく用いられる。これらは単独または２種以上併用してもよい。
【００３１】
シリカゲルは、非晶質の珪酸であって、例えば、天然シリカゲルおよび合成シリカゲルなどが挙げられる。シリカゲルとしては、これら天然シリカゲルおよび合成シリカゲルのいずれを用いてもよく、これらを単独または２種以上併用してもよい。
【００３２】
金属単体としては、金属元素の単体であって、例えば、周期律表（１９８９年、ＩＵＰＡＣ）の第１周期において、原子番号２２〜３０の金属が挙げられ、好ましくは、銅、亜鉛、鉄が挙げられる。
【００３３】
錫触媒は、その分子内に錫を有する錫含有化合物であって、例えば、酸化第一錫、酸化第二錫、三酸化二錫などの錫酸化物、例えば、塩化錫、臭化錫、ヨウ化錫などの錫ハロゲン化物、例えば、ギ酸錫、酢酸錫、シュウ酸錫、ステアリン酸錫、オレイン酸錫などの錫カルボン酸塩、例えば、リン酸錫などの錫リン酸塩、例えば、二塩化ジブチル錫、ジラウリン酸ジブチル錫、１，３−ジアセトキシ−１，１，３，３−テトラブチルジスタノキサン、１，３−ジラウリルオキシ−１，１，３，３−テトラブチルスタノキサン（ＴＫ−１Ｌ、三井武田社製）、トリス（２−エチルヘキシル酸）ブチル錫、酢酸トリフェニル錫、２−エチルヘキサノエート錫（ＩＩ）などの錫有機酸塩などが挙げられる。これらは単独または２種以上併用してもよい。好ましくは、酢酸トリフェニル錫、１，３−ジラウリルオキシ−１，１，３，３−テトラブチルスタノキサンが用いられる。
【００３４】
そして、これら触媒は、特に制限されないが、例えば、後述する反応液（仕込み時におけるカルバメート化合物、触媒および不活性溶媒の合計）に対して、０．０００１〜５重量％の範囲、好ましくは、０．００１〜１重量％の範囲で用いられる。また、固体触媒と錫触媒との割合は、原料や熱分解条件などにより、適宜決定すればよいが、例えば、錫触媒１重量部に対して、固体触媒が、０．００１〜１００重量部、好ましくは、０．０１〜２０重量部である。
【００３５】
そして、本発明のイソシアネート化合物の製造方法では、上記したカルバメート化合物を、上記した固体触媒および錫触媒の存在下において、熱分解する。
【００３６】
熱分解は、特に制限されないが、例えば、カルバメート化合物、固体触媒および錫触媒を、不活性溶媒に配合して加熱すればよく、また、この熱分解において副生するアルコールを系外に分離させる反応蒸留方式により実施することが好ましい。
【００３７】
不活性溶媒は、原料であるカルバメート化合物および生成するイソシアネート化合物に対して不活性であれば、特に制限されないが、熱分解反応を効率よく実施するには、生成するイソシアネート化合物の沸点よりも高い沸点を有する不活性溶媒であることが好ましい。
【００３８】
このような不活性溶媒としては、例えば、フタル酸ジオクチル、フタル酸ジデシル、フタル酸ジドデシルなどのエステル類、例えば、ジベンジルトルエン、トリフェニルメタン、フェニルナフタレン、ビフェニル、ジエチルビフェニル、トリエチルビフェニルなどの熱媒体として常用される芳香族系炭化水素や脂肪族系炭化水素などが挙げられる。
【００３９】
不活性溶媒の配合量は、特に制限されないが、例えば、カルバメート化合物１重量部に対して、不活性溶媒が、０．０５〜１５０重量部、好ましくは、０．２〜８０重量部である。
【００４０】
また、熱分解温度は、例えば、８０℃以上、３００℃以下、好ましくは、１５０〜２８０℃である。熱分解温度が、８０℃よりも低いと、実用的な熱分解速度が得られない場合があり、また、３００℃を超えると、イソシアネート化合物の重合など、好ましくない副反応を生じる場合がある。
【００４１】
また、熱分解時の圧力は、上記の熱分解温度に対して、副生するアルコールが気化し得る圧力であることが好ましく、設備面および用役面から実用的には、好ましくは、０．１３３〜９０ｋＰａである。
【００４２】
また、この熱分解は、窒素雰囲気下において実施することが好ましい。
【００４３】
また、この熱分解は、カルバメート化合物、固体触媒、錫触媒触媒および不活性溶媒を一括で仕込む回分反応、また、固体触媒および錫触媒触媒を含む不活性溶媒中に、減圧下でカルバメート化合物を仕込んでいく連続反応のいずれにおいても、実施することができる。
【００４４】
そして、このような熱分解において、カルバメート化合物が熱分解され、これによって、対応するイソシアネート化合物が生成され、アルコールが副生される。
【００４５】
このようなイソシアネート化合物の製造方法によれば、高選択性かつ高収率でイソシアネート化合物を得ることができ、また、生成したイソシアネート化合物からアルコールを系外に分離することによって、高分子量の副生成物の生成を効果的に抑制することができる。
【００４６】
また、このイソシアネート化合物の製造方法によれば、熱分解の終了後には、反応液の残液から、濾過や遠心分離などの公知の分離方法によって、固体触媒を容易に回収することができるので、回収した固体触媒は、そのまま、あるいは、溶媒洗浄や焼成などの公知の精製方法によって、再活性化させた後、再使用することもできる。
【００４７】
なお、以上、イソシアネート化合物の製造方法について説明したが、本発明のイソシアネート化合物の製造方法においては、精製工程や回収工程などの後処理工程など、公知の工程を含んでいてもよい。
【００４８】
【実施例】
以下に実施例を挙げて本発明をさらに詳しく説明するが、本発明は何ら実施例に限定されるものではない。
【００４９】
実施例１
撹拌機、滴下漏斗、温度計および冷却器を備えた精留塔を付けた５００ｍＬ４つ口フラスコを反応器として用いた。冷却器には７０℃の温水を流し、受器は冷エタノールで冷却したコールドトラップを通して真空ラインに連結した。フラスコに、サームエス１０００Ｓ（新日鐵化学社製、主成分ジベンジルトルエン、沸点３８７℃）１９０ｇ、ＴＫ−１Ｌ（三井武田ケミカル社製）０．０５ｇ、モレキュラーシーブ５Ａ（ＭＳ−５Ａ）０．２ｇを仕込み、反応系内を窒素置換した。系内の圧力を１．３ｋＰａに保持しながら、マントルヒータで２３０℃まで昇温させた後、１，６−ヘキサメチレンジメチルカルバメート１０ｇを添加した。約２０分後に留出が始まったので、さらに、１，６−ヘキサメチレンジメチルカルバメート３０ｇを１．５時間かけて滴下した。
【００５０】
反応終了後、受器に集められた反応液（蒸留分）をガスクロマトグラフで定量分析した結果、１，６−ヘキサメチレンジイソシアネート２４．６ｇ（８５％）およびモノイソシアネート４．１ｇ（１２％）の生成が確認された。留出率は９７％であった。
【００５１】
実施例２〜６
モレキュラーシーブ５ＡおよびＴＫ−１Ｌに代えて、表１に記載の固体触媒および錫触媒を用いた以外は、実施例１と同様の操作を行なった。得られた１，６−ヘキサメチレンジイソシアネートとモノイソシアネートの収率および留出率を表１に示す。
【００５２】
実施例７
実施例１に記載の装置に、電磁式還流装置を取り付け、還流比１０で還流した以外は、実施例１と同様の操作を行なった。得られた１，６−ヘキサメチレンジイソシアネートとモノイソシアネートの収率および留出率を表１に示す。
【００５３】
実施例８
１，６−ヘキサメチレンジメチルカルバメートに代えて、１，３−ビス（メトキシカルボニルメチル）シクロヘキサンを用いた以外は、実施例１と同様の操作を行なった。得られた１，３−ビス（イソシアナトメチル）シクロヘキサンとモノイソシアネートの収率および留出率を表１に示す。
【００５４】
比較例１〜３
モレキュラーシーブ５ＡおよびＴＫ−１Ｌに代えて、表１に記載の固体触媒または錫触媒のいずれかのみを用いた以外は、実施例１と同様の操作を行なった。得られた１，６−ヘキサメチレンジイソシアネートとモノイソシアネートの収率および留出率を表１に示す。
【００５５】
【表１】
本発明のイソシアネートの製造方法によれば、ポリウレタンなどの原料として工業的に用いられるイソシアネート化合物を、高選択性かつ高収率で得ることができる。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for producing an isocyanate compound, and more particularly, to a method for producing an isocyanate compound by thermally decomposing a carbamate compound to produce an isocyanate compound.
[0002]
[Prior art]
An isocyanate compound is a compound having at least one isocyanate group (—NCO), and is widely used industrially as a raw material for polyurethane, polyurea, and the like.
[0003]
Conventionally, isocyanate compounds have been industrially produced from the reaction of an amine and phosgene.However, phosgene is highly toxic, its handling is complicated, and a large amount of hydrochloric acid is produced as a by-product. There are various inconveniences, such as the need to take into account, and the development of an industrial method for producing an isocyanate compound instead of this is desired.
[0004]
As a method for producing an isocyanate compound without using phosgene, for example, a method of thermally decomposing a carbamate compound is known. This method is to thermally decompose a carbamate compound. However, even if it is thermally decomposed as it is, the rate of thermal decomposition is low. Therefore, various catalysts have been proposed to use various catalysts in order to promote efficient thermal decomposition. ing.
[0005]
For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 57-158747 (Patent Document 1) discloses that as a catalyst, zinc (copper), aluminum, titanium, and carbon (excluding carbon) and oxides thereof are used. ing.
[0006]
Further, Japanese Patent Application Laid-Open No. 57-159751 (Patent Document 2) describes that rare earth, antimony or bismuth and their oxides are used as a catalyst.
[0007]
JP-A-57-158746 (Patent Document 3) discloses that a derivative of boron and arsenic, antimony and a quaternary ammonium salt are used as a catalyst.
[0008]
Further, US Pat. No. 5,326,903 (Patent Document 4) discloses that as a catalyst, synthetic boron, aluminum, silicon, tin, lead, antimony, zinc, yttrium, lanthanum, titanium, zirconium, niobium, The use of Wolfram and iron oxides is described.
[0009]
JP-A-2002-30061 (Patent Document 5) describes that a natural or synthetic silicate is used as a catalyst.
[0010]
[Patent Document 1]
JP-A-57-158747 [Patent Document 2]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 57-159751 [Patent Document 3]
JP-A-57-158746 [Patent Document 4]
US Patent No. 5,326,903 [Patent Document 5]
JP, 2002-30061, A [Problems to be Solved by the Invention]
However, in such a method for producing an isocyanate compound by thermal decomposition, industrially, it is desired to develop a catalyst capable of producing an isocyanate compound with higher selectivity and higher yield than the above-mentioned catalyst.
[0011]
An object of the present invention is to provide a method for producing an isocyanate compound, which has a high thermal decomposition rate, can produce an isocyanate compound with high selectivity and high yield.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a method for producing an isocyanate compound according to the present invention comprises the step of thermally decomposing a carbamate compound in the presence of at least one solid catalyst selected from the group consisting of silicate, silica gel and simple metal and a tin catalyst. It is characterized by doing.
[0013]
In the present invention, the silicate is preferably a zeolite, and the zeolite is preferably at least one selected from the group consisting of molecular sieve, MCM-41, and TS-1.
[0014]
In the present invention, it is preferable that the simple metal is at least one selected from the group consisting of copper, zinc, and iron.
[0015]
In the present invention, the thermal decomposition temperature is preferably 300 ° C. or lower, and the thermal decomposition is preferably performed in the presence of an inert solvent having a higher boiling point than the boiling point of the isocyanate compound to be generated. .
[0016]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
In the method for producing an isocyanate compound of the present invention, the carbamate compound is thermally decomposed in the presence of a solid catalyst and a tin catalyst.
[0017]
In the present invention, the carbamate compound as a raw material is a compound having at least one urethane bond (—NHCOO—) in a molecule, and is represented by, for example, the following general formula (1).
[0018]
General formula (1)
R 1- (NHCOOR 2 ) n (1)
(In the formula, R1 and R2 are the same or different and each represents a hydrocarbon group which may have a substituent, and n represents an integer of 1 to 4.)
In the formula of the general formula (1), the optionally substituted hydrocarbon group represented by R1 and R2 is not particularly limited, and examples thereof include an alkyl group, an alkenyl group, an alkylidene group, a cycloalkyl group, and an aryl group. And the like.
[0019]
Examples of the alkyl group include methyl, ethyl, propyl, butyl, pentyl, hexyl, octyl, 2-ethylhexyl, nonyl, decyl, dodecyl, octadecyl and the like.
[0020]
Examples of the alkenyl group include propenyl, butenyl, pentenyl and the like.
[0021]
Examples of the alkylidene group include ethylidene, propylidene, butylidene, pentylidene, hexylidene, and the like.
[0022]
Examples of the cycloalkyl group include cyclopropyl, cyclobutyl, cyclopentyl, cyclohexyl, methylcyclohexyl, cyclooctyl, dimethylcyclohexyl, isophorone, norbornene, decalin, adamantane, 4,4′-methylenebis (cyclohexane), 2,4′-methylenebis (Cyclohexane), 1,4-cyclohexylidene, and the like.
[0023]
Examples of the aryl group include phenyl, tolyl, xylyl, naphthyl, biphenyl, anthryl, trimethylphenyl, 4,4′-methylenebisphenylene and the like.
[0024]
The substituent of the hydrocarbon group which may have a substituent represented by R1 and R2 is not particularly limited, and examples thereof include a hydroxyl group, a halogen atom, a cyano group, an amino group, an alkylamino group, a carboxyl group, Examples include an alkoxy group, an aryloxy group, an alkylthio group, an arylthio group, and a (meth) acryloyloxy group.
[0025]
Further, in the formula of the general formula (1), n is an integer of 1 to 4, and specifically, is appropriately determined according to the types of the substituents represented by R1 and R2.
[0026]
Such carbamate compounds can be produced by known methods according to the specific compounds shown below, and specific examples thereof include, for example, methylhexyl carbamate, methyloctyl carbamate, methyl dodecyl carbamate, methyl octadecyl carbamate 1,4-bis (methoxycarbonylamino) butane, 1,4-bis (ethoxycarbonylamino) butane, 1,4-bis (butoxycarbonylamino) butane, 1,5-bis (methoxycarbonylamino) pentane, 1,6-bis (methoxycarbonylamino) hexane, 1,6-bis (ethoxycarbonylamino) hexane, 1,6-bis (butoxycarbonylamino) hexane, 1,8-bis (methoxycarbonylamino) octane, 1,8 -Bis (butoxycarbo 1,8-bis (phenoxycarbonylamino) -4- (phenoxycarbonylaminomethyl) octane, 1,9-bis (methoxycarbonylamino) nonane, 1,9-bis (butoxycarbonylamino) nonane, , 10-Bis (methoxycarbonylamino) -decane, 1,12-bis (butoxycarbonylamino) -dodecane, 1,12-bis (methoxycarbonylamino) -dodecane, 1,12-bis (phenoxycarbonylamino) -dodecane Aliphatic carbamates such as 2,2'-bis (4-propoxycarbonylaminophenyl) propane, 1,3,6-tris (methoxycarbonylamino) hexane and 1,3,6-tris (phenoxycarbonylamino) hexane Compounds, for example 1,3- or 1,4 Bis (methoxycarbonylamino) cyclohexane, 1,3- or 1,4-bis (ethoxycarbonylamino) cyclohexane, 1,3- or 1,4-bis (butoxycarbonylamino) cyclohexane, 1,3- or 1,4 -Bis (methoxycarbonylaminomethyl) cyclohexane, 1,3- or 1,4-bis (ethoxycarbonylaminomethyl) cyclohexane, 1,3- or 1,4-bis (butoxycarbonylaminomethyl) cyclohexane, 2,4 ′ -Or 4,4'-bis (ethoxycarbonylamino) dicyclohexanemethane, 2,4'- or 4,4'-bis (phenoxycarbonylamino) dicyclohexylmethane, 2,4'- or 4,4'-bis ( Methoxycarbonylamino) dicyclohexylmethane, 2,4′- Or 4,4'-bis (butoxycarbonylamino) dicyclohexylmethane, 2,5-bis (methoxycarbonylaminomethyl) bicyclo [2,2,1] heptane, 2,5-bis (butoxycarbonylaminomethyl) bicyclo [ 2,2,1] heptane, 2,6-bis (methoxycarbonylaminomethyl) bicyclo [2,2,1] heptane, 2,6-bis (butoxycarbonylaminomethyl) bicyclo [2,2,1] heptane, 1- (methoxycarbonylamino) -3,3,5-trimethyl-5- (methoxycarbonylaminomethyl) -cyclohexane, 1- (butoxycarbonylamino) -3,3,5-trimethyl-5- (butoxycarbonylaminomethyl ) -Cyclohexane, 3-methoxycarbonylaminomethyl-3,5,5-trimethyl Fats such as -1-methoxycarbonylaminocyclohexane, 4,4'-bis (methoxycarbonylamino) -2,2'-dicyclohexylpropane, and 4,4'-bis (butoxycarbonylamino) -2,2'-dicyclohexylpropane Acyclic carbamate compounds such as 1,3- or 1,4-bis (methoxycarbonylaminomethyl) benzene, 1,3- or 1,4-bis (ethoxycarbonylaminomethyl) benzene, 1,3- or 1 1,4-bis (butoxycarbonylaminomethyl) benzene, 1,3- or 1,4-bis (methoxycarbonylamino) benzene, 1,3- or 1,4-bis (butoxycarbonylamino) benzene, 2,4 ′ -Or 4,4'-bis (methoxycarbonylamino) diphenylmethane, 2,4'-bis Ethoxycarbonylamino) diphenylmethane, 2,4′-bis (butoxycarbonylamino) diphenylmethane, 4,4′-bis (phenoxycarbonylamino) diphenylmethane, 1,5- or 2,6-bis (methoxycarbonylamino) naphthalene, , 5- or 2,6-bis (butoxycarbonylamino) naphthalene, 4,4'-bis (methoxycarbonylamino) biphenyl, 4,4'-bis (butoxycarbonylamino) biphenyl, 2,4- or 2,6 Aromatic carbamate compounds such as -bis (methoxycarbonylamino) toluene, 2,4- or 2,6-bis (ethoxycarbonylamino) toluene, 2,4- or 2,6-bis (butoxycarbonylamino) toluene, etc. Is mentioned. These carbamate compounds may be used alone or in combination of two or more.
[0027]
In the method for producing an isocyanate compound according to the present invention, a solid catalyst and a tin catalyst are used in combination in the thermal decomposition.
[0028]
In the present invention, the solid catalyst is selected from silicate, silica gel and simple metal. These solid catalysts may be used alone or in combination of two or more.
[0029]
Silicate is a salt of silicon dioxide and a metal oxide, and is not particularly limited as a silicate to be used, for example, nesosilicate such as olivine, garnet, gadolinite, and solo such as epidote and pumpellyite. Silicates, for example, cyclo (annular) silicates such as benite, axite, beryl, tourmaline, okuma stone, etc., ino (chain) silicates such as pyroxene, amphibolite, etc., eg, mica, chlorite, kaolinite And phyllo (layered) silicates such as serpentine, montmorillonite, vermiculite, fuller's earth, bentonite, etc., and tecto (three-dimensional network) silicates such as feldspar, sodalite, zeolite, and trabelite. These silicates may be either natural silicates or synthetic silicates, and may be used alone or in combination of two or more. As such silicate, zeolite is preferably used.
[0030]
As the zeolite, for example, molecular sieves (molecular sieve 3A, molecular sieve 4A, molecular sieve 5A, molecular sieve 13X), MCM-41, TS-1, TS-2, ZSM-5, ZSM-11, line X, Linde Y, forgesite, mordenite and the like. Further, as such a zeolite, molecular sieve, MCM-41 and TS-1 are preferably used. These may be used alone or in combination of two or more.
[0031]
Silica gel is amorphous silicic acid and includes, for example, natural silica gel and synthetic silica gel. As the silica gel, any of these natural silica gel and synthetic silica gel may be used, and these may be used alone or in combination of two or more.
[0032]
The metal simple substance is a simple substance of a metal element. For example, in the first cycle of the periodic table (1989, IUPAC), a metal having an atomic number of 22 to 30 can be mentioned, and preferably, copper, zinc, or iron is used. No.
[0033]
A tin catalyst is a tin-containing compound having tin in its molecule, for example, tin oxides such as stannous oxide, stannic oxide, and ditin trioxide, such as tin chloride, tin bromide, and iodine. Tin halides such as tin iodide, for example, tin carboxylate such as tin formate, tin acetate, tin oxalate, tin stearate, tin oleate, for example, tin phosphate such as tin phosphate, for example, dichloride Dibutyltin, dibutyltin dilaurate, 1,3-diacetoxy-1,1,3,3-tetrabutyldistannoxane, 1,3-dilauryloxy-1,1,3,3-tetrabutylstannoxane ( TK-1L, manufactured by Mitsui Takeda Co., Ltd.), tin organic acid salts such as tris (2-ethylhexylate) butyltin, triphenyltin acetate, and 2-ethylhexanoatetin (II). These may be used alone or in combination of two or more. Preferably, triphenyltin acetate and 1,3-dilauryloxy-1,1,3,3-tetrabutylstannoxane are used.
[0034]
These catalysts are not particularly limited, but may be, for example, in the range of 0.0001 to 5% by weight, preferably 0 to 5% by weight, based on a reaction solution (total of a carbamate compound, a catalyst and an inert solvent at the time of preparation) described later. 0.0001 to 1% by weight. Further, the ratio between the solid catalyst and the tin catalyst may be appropriately determined depending on the raw materials, the thermal decomposition conditions, and the like. Preferably, it is 0.01 to 20 parts by weight.
[0035]
And in the manufacturing method of the isocyanate compound of the present invention, the above-mentioned carbamate compound is thermally decomposed in the presence of the above-mentioned solid catalyst and tin catalyst.
[0036]
Although the thermal decomposition is not particularly limited, for example, a carbamate compound, a solid catalyst and a tin catalyst may be mixed with an inert solvent and heated, and a reaction for separating alcohol by-produced in the thermal decomposition out of the system. It is preferable to carry out by a distillation method.
[0037]
The inert solvent is not particularly limited as long as it is inert to the carbamate compound as the raw material and the isocyanate compound to be produced.However, in order to efficiently carry out the thermal decomposition reaction, the boiling point is higher than the boiling point of the isocyanate compound to be produced. It is preferably an inert solvent having
[0038]
As such an inert solvent, for example, esters such as dioctyl phthalate, didecyl phthalate, and didodecyl phthalate, for example, thermal solvents such as dibenzyltoluene, triphenylmethane, phenylnaphthalene, biphenyl, diethylbiphenyl, and triethylbiphenyl Examples of the medium include aromatic hydrocarbons and aliphatic hydrocarbons that are commonly used.
[0039]
The blending amount of the inert solvent is not particularly limited. For example, the inert solvent is 0.05 to 150 parts by weight, preferably 0.2 to 80 parts by weight based on 1 part by weight of the carbamate compound.
[0040]
The thermal decomposition temperature is, for example, 80 ° C or higher and 300 ° C or lower, preferably 150 to 280 ° C. When the thermal decomposition temperature is lower than 80 ° C., a practical thermal decomposition rate may not be obtained, and when it exceeds 300 ° C., undesired side reactions such as polymerization of an isocyanate compound may occur.
[0041]
Further, the pressure at the time of the thermal decomposition is preferably a pressure at which the alcohol by-produced can be vaporized with respect to the above-mentioned thermal decomposition temperature. 133 to 90 kPa.
[0042]
This thermal decomposition is preferably performed in a nitrogen atmosphere.
[0043]
In addition, in this thermal decomposition, a batch reaction in which a carbamate compound, a solid catalyst, a tin catalyst catalyst, and an inert solvent are charged at a time, or a carbamate compound is charged under reduced pressure in an inert solvent containing a solid catalyst and a tin catalyst catalyst In any of the following continuous reactions.
[0044]
Then, in such a thermal decomposition, the carbamate compound is thermally decomposed, whereby a corresponding isocyanate compound is generated and an alcohol is by-produced.
[0045]
According to such a method for producing an isocyanate compound, an isocyanate compound can be obtained with high selectivity and high yield, and by separating an alcohol from the generated isocyanate compound out of the system, a high-molecular-weight by-product can be obtained. The generation of an object can be effectively suppressed.
[0046]
According to the method for producing the isocyanate compound, after the completion of the thermal decomposition, the solid catalyst can be easily recovered from the residual liquid of the reaction solution by a known separation method such as filtration or centrifugation. The recovered solid catalyst can be reused as it is or after being reactivated by a known purification method such as solvent washing or calcination.
[0047]
Although the method for producing an isocyanate compound has been described above, the method for producing an isocyanate compound of the present invention may include a known step such as a post-treatment step such as a purification step or a recovery step.
[0048]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples, but the present invention is not limited to the examples.
[0049]
Example 1
A 500 mL four-necked flask equipped with a rectification column equipped with a stirrer, a dropping funnel, a thermometer and a condenser was used as a reactor. The condenser was supplied with hot water of 70 ° C., and the receiver was connected to a vacuum line through a cold trap cooled with cold ethanol. In a flask, 190 g of THERMS 1000S (manufactured by Nippon Steel Chemical Co., Ltd., main component dibenzyltoluene, boiling point 387 ° C.), 0.05 g of TK-1L (manufactured by Mitsui Takeda Chemical Co., Ltd.), 0.2 g of molecular sieve 5A (MS-5A) And the inside of the reaction system was replaced with nitrogen. While maintaining the pressure in the system at 1.3 kPa, the temperature was raised to 230 ° C. with a mantle heater, and 10 g of 1,6-hexamethylenedimethylcarbamate was added. Distillation started about 20 minutes later, and 30 g of 1,6-hexamethylenedimethylcarbamate was further added dropwise over 1.5 hours.
[0050]
After the completion of the reaction, the reaction liquid (distilled fraction) collected in the receiver was quantitatively analyzed by gas chromatography. As a result, 2,4.6 g (85%) of 1,6-hexamethylene diisocyanate and 4.1 g (12%) of monoisocyanate were obtained. Generation was confirmed. The distillation rate was 97%.
[0051]
Examples 2 to 6
The same operation as in Example 1 was performed except that the solid catalyst and the tin catalyst shown in Table 1 were used instead of the molecular sieve 5A and TK-1L. Table 1 shows the yields and distillation rates of the obtained 1,6-hexamethylene diisocyanate and monoisocyanate.
[0052]
Example 7
The same operation as in Example 1 was performed except that an electromagnetic reflux device was attached to the device described in Example 1, and reflux was performed at a reflux ratio of 10. Table 1 shows the yields and distillation rates of the obtained 1,6-hexamethylene diisocyanate and monoisocyanate.
[0053]
Example 8
The same operation as in Example 1 was performed, except that 1,3-bis (methoxycarbonylmethyl) cyclohexane was used instead of 1,6-hexamethylenedimethylcarbamate. Table 1 shows the yields and distillation rates of the obtained 1,3-bis (isocyanatomethyl) cyclohexane and monoisocyanate.
[0054]
Comparative Examples 1-3
The same operation as in Example 1 was performed except that only the solid catalyst or the tin catalyst shown in Table 1 was used instead of the molecular sieve 5A and TK-1L. Table 1 shows the yields and distillation rates of the obtained 1,6-hexamethylene diisocyanate and monoisocyanate.
[0055]
[Table 1]
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to the manufacturing method of the isocyanate of this invention, the isocyanate compound used industrially as a raw material, such as a polyurethane, can be obtained with high selectivity and a high yield.
Claims (6)
シリケート、シリカゲルおよび金属単体からなる群から選ばれる少なくとも１種の固体触媒および錫触媒の存在下において、
熱分解することを特徴とする、イソシアネート化合物の製造方法。A carbamate compound,
In the presence of at least one solid catalyst and a tin catalyst selected from the group consisting of silicate, silica gel, and a simple metal,
A method for producing an isocyanate compound, which comprises thermally decomposing.
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