JP2011236175A - N−メチルイソシアヌレート化合物 - Google Patents

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Abstract

【課題】光硬化性樹脂の原料としての用途が期待される、新規なN−メチルイソシアヌレート化合物を提供する。
【解決手段】1−メチル−3−(2−ヒドロキシエチル)−5−(2−ビニルカルボニルオキシエチル)イソシアヌレート、1−メチル−3−(2−ヒドロキシエチル)−5−[2−(2−プロペニル)カルボニルオキシエチル]イソシアヌレート、1−メチル−3,5−ビス(2−ビニルカルボニルオキシエチル)イソシアヌレート、1−メチル−3−[2−(2−プロペニル)カルボニルオキシエチル]−5−(2−ビニルカルボニルオキシエチル)イソシアヌレート等からなるN−メチルイソシアヌレート化合物。適量の反応溶媒中で、1−メチル−3,5−ビス(2−ヒドロキシエチル)イソシアヌレートと、アクリル酸及び又はメタクリル酸とを反応させる脱水エステル化反応により合成することができる。
【選択図】なし

Description

本発明は、新規なN−メチルイソシアヌレート化合物に関するものである。
本発明に類似する物質として、例えば特許文献1には、化1の化学式(2)で示されるイソシアヌレート化合物が開示されている。
化学式(2):
Figure 2011236175
この化合物は、トリス(メタ)アクリロキシエチルイソシアヌレートあるいはイソシアヌル酸エチレンオキシド変性トリ(メタ)アクリレート等と呼ばれている物質であり、光硬化性樹脂の原料として広く使用されている。
特開昭52−128387号公報
本発明は、光硬化性樹脂の原料としての用途が期待される、新規なN−メチルイソシアヌレートを提供することを目的とする。
本発明者らは、前記の課題を解決するために鋭意研究を重ねた結果、化2の化学式(1)で示されるN−メチルイソシアヌレート化合物を合成し得ることを認め、本発明を完成するに至ったものである。
化学式(1):
Figure 2011236175
光硬化性樹脂の原料としての用途が期待されるが、エポキシ樹脂やシリコン樹脂で改質することによって、更に耐湿性、接着性、電気的特性、機械的特性等の改善が見込まれる。
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明は、前記の化学式(1)で示されるN−メチルイソシアヌレート化合物であり、具体的には、
1−メチル−3−(2−ヒドロキシエチル)−5−(2−ビニルカルボニルオキシエチル)イソシアヌレート、
1−メチル−3−(2−ヒドロキシエチル)−5−[2−(2−プロペニル)カルボニルオキシエチル]イソシアヌレート、
1−メチル−3,5−ビス(2−ビニルカルボニルオキシエチル)イソシアヌレート、
1−メチル−3−[2−(2−プロペニル)カルボニルオキシエチル]−5−(2−ビニルカルボニルオキシエチル)イソシアヌレートおよび、
1−メチル−3,5−ビス[2−(2−プロペニル)カルボニルオキシエチル]イソシアヌレートである。
本発明のN−メチルイソシアヌレート化合物は、例えば適量の反応溶媒中で、1−メチル−3,5−ビス(2−ヒドロキシエチル)イソシアヌレートと、アクリル酸及び又はメタクリル酸とを反応させる脱水エステル化反応により合成することができる。この反応においては、硫酸、パラトルエンスルホン酸やメタンスルホン酸等の酸性触媒を使用する。
本発明のN−メチルイソシアヌレート化合物の合成においては、生成したN−メチルイソシアヌレート化合物を含有する反応液に、水酸化ナトリウム等のアルカリ水溶液を添加することにより、未反応の(メタ)アクリル酸や、触媒として添加した酸性触媒を中和して、続いて、分離した有機層から有機溶媒を除去し、シリカゲルカラムクロマトグラフィーに付して、目的物であるN−メチルイソシアヌレート化合物を得ることができる。
前記の脱水エステル化反応においては、通常の手段により加熱・攪拌すればよく、また、反応温度は、使用する原料や目的に応じて適宜設定すればよいが、好ましくは70℃〜140℃である。この反応温度が70℃未満の場合は反応が遅くなり、一方、反応温度が140℃を超える場合は、反応系が不安定になって、不純物が生成したり、ゲル化する場合がある。
当該反応に際しては、エステル化反応で生成する水との溶解度が低い有機溶媒を使用し、水を共沸させながら脱水を促進することが好ましい。好ましい有機溶媒としては、例えばトルエン、ベンゼン及びキシレン等の芳香族炭化水素、ヘキサン及びヘプタン等の脂肪族炭化水素、メチルエチルケトン及びシクロヘキサノン等のケトン類や、四塩化炭素、ジクロロエタン及びトリクロロエタン等のハロゲン化炭化水素が挙げられる。
本発明のN−メチルイソシアヌレート化合物は、プリント配線板や電子部品用の塗料、接着剤、レジストインク等の他、木工用塗料、光ファイバーやプラスチック、缶の表面を保護するためのコーティング剤用の樹脂の原料としての利用が期待される。
以下、本発明を実施例に示した合成試験によって具体的に説明する。なお、合成試験の原料に使用した1−メチル−3,5−ビス(2−ヒドロキシエチル)イソシアヌレートの合成方法を参考例1に示す。
〔参考例1〕
<1−メチル−3,5−ビス(2−ヒドロキシエチル)イソシアヌレートの合成>
容量1500mlのオートクレーブに、1−メチルイソシアヌレート(四国化成工業社製)56gとジメチルホルムアミド108gを仕込んで脱気した後、酸化エチレンを圧力1MPaまで注入し、設定温度89℃にて加熱を開始した。
加熱30分後に、液温が89℃となり発熱が始まり、更に約15分後には液温がピーク値の122℃まで上昇した。設定温度114℃にて反応液を2時間養生し、反応を終了した。
反応液中の不溶物を濾別し、濾液を減圧下に濃縮して乾固させた。得られたアメ状物102gに酢酸エチル92gを加えて溶解し、次いで晶析させて目的物の粗ウェット品82gを得た。
これをイソプロピルアルコール170gで再結晶し、60℃にて乾燥して、白色結晶65.7g(収率72.6%、純度98%)を得た。
〔実施例1〕
<1−メチル−3−(2−ヒドロキシエチル)−5−(2−ビニルカルボニルオキシエチル)イソシアヌレートの合成>
容量100mlのフラスコに、1−メチル−3,5−ビス(2−ヒドロキシエチル)イソシアヌレート10.0g(43.2mmol)、ジクロロエタン30.0g、p−トルエンスルホン酸0.4g(2.1mmol)、メトキシハイドロキノン0.02g、アクリル酸4.4g(61.0mmol)を仕込み、水分離機付冷却器を取り付け、油浴温度110℃にて13時間加熱攪拌した。
反応終了後、反応液中の不溶物を濾別し、濾液を10%炭酸水素ナトリウム水溶液20gで2回洗浄し、次いで水20gで1回洗浄し、減圧下に乾固した。乾固物をシリカゲル60gとクロロホルムでクロマトグラフィ−に付し、目的物成分を含む流分の溶媒を留去して、無色透明の液状物4.0g(14.0mmol、収率32.4%)を得た。
得られた液状物のマススペクトルデータおよびH−NMRスペクトルデータは、以下のとおりであった。
・MS:286(M+)
1H-NMR (CDCl3) δ:6.39(ddd,1H), 6.09(ddd,1H), 5.85(ddd,1H),
4.43(t,2H), 4.27(t,2H), 4.13(t,2H), 3.85(t,2H), 3.34(s,3H).
また、この液状物のIRスペクトルデータは、図1に示したチャートのとおりであった。
これらのスペクトルデータより、得られた生成物は、化3の化学式(3)で示される1−メチル−3−(2−ヒドロキシエチル)−5−(2−ビニルカルボニルオキシエチル)イソシアヌレートであるものと同定した。
化学式(3):
Figure 2011236175
〔実施例2〕
<1−メチル−3−(2−ヒドロキシエチル)−5−[2−(2−プロペニル)カルボニルオキシエチル]イソシアヌレートの合成>
容量100mlのフラスコに、1−メチル−3,5−ビス(2−ヒドロキシエチル)イソシアヌレート10.0g(43.2mmol)、トルエン30.0g、p−トルエンスルホン酸0.4g(2.1mmol)、メトキシハイドロキノン0.02g、メタクリル酸5.2g(60.4mmol)を仕込み、水分離機付冷却器を取り付け、油浴温度130℃にて13時間加熱攪拌した。
反応終了後、反応液中の不溶物を濾別し、濾液を10%炭酸水素ナトリウム水溶液20gで2回洗浄し、次いで水20gで1回洗浄し、減圧下に乾固した。乾固物をシリカゲル60gとクロロホルムでクロマトグラフィ−に付し、目的物成分を含む流分の溶媒を留去して、白色結晶状の固形物4.3g(14.3mmol、収率33.4%)を得た。
得られた固形物の融点、マススペクトルデータおよびH−NMRスペクトルデータは、以下のとおりであった。
・融点:64-66℃
・MS:299(M+)
1H-NMR (CDCl3) δ:6.07(s,1H), 5.57(s,1H), 4.41(t,2H),
4.25(t,2H), 4.13(t,2H), 3.85(t,2H), 3.35(s,3H),1.86(s,3H).
また、この固形物のIRスペクトルデータは、図2に示したチャートのとおりであった。
これらのスペクトルデータより、得られた生成物は、化4の化学式(4)で示される1−メチル−3−(2−ヒドロキシエチル)−5−[2−(2−プロペニル)カルボニルオキシエチル]イソシアヌレートであるものと同定した。
化学式(4):
Figure 2011236175
〔実施例3〕
<1−メチル−3,5−ビス(2−ビニルカルボニルオキシエチル)イソシアヌレートの合成>
容量100mlのフラスコに、1−メチル−3,5−ビス(2−ヒドロキシエチル)イソシアヌレート10.0g(43.2mmol)、ジクロロエタン30.0g、p−トルエンスルホン酸0.4g(2.1mmol)、メトキシハイドロキノン0.02g、アクリル酸4.4g(61.0mmol)を仕込み、水分離機付冷却器を取り付け、油浴温度110℃にて13時間加熱攪拌した。
反応終了後、反応液中の不溶物を濾別し、濾液を10%炭酸水素ナトリウム水溶液20gで2回洗浄し、次いで水20gで1回洗浄し、減圧下に乾固した。乾固物をシリカゲル60gとクロロホルムでクロマトグラフィ−に付し、目的物成分を含む流分の溶媒を留去して、無色透明の液状物4.0g(11.8mmol、収率27.2%)を得た。
得られた液状物のマススペクトルデータおよびH−NMRスペクトルデータは、以下のとおりであった。
・MS:339(M+)
1H-NMR (CDCl3) δ:6.39(ddd,2H), 6.09(ddd,2H), 5.84(ddd,2H),
4.38(t,4H), 4.23(t,4H), 3.34(s,3H).
また、この液状物のIRスペクトルデータは、図3に示したチャートのとおりであった。
これらのスペクトルデータより、得られた生成物は、化5の化学式(5)で示される1−メチル−3,5−ビス(2−ビニルカルボニルオキシエチル)イソシアヌレートであるものと同定した。
化学式(5):
Figure 2011236175
〔実施例4〕
<1−メチル−3−[2−(2−プロペニル)カルボニルオキシエチル]−5−(2−ビニルカルボニルオキシエチル)イソシアヌレートの合成>
容量100mlのフラスコに、実施例1において合成した1−メチル−3−(2−ヒドロキシエチル)−5−(2−ビニルカルボニルオキシエチル)イソシアヌレート2.5g(8.7mmol)、ジクロロエタン30.0g、p−トルエンスルホン酸0.1g(0.5mmol)、メトキシハイドロキノン0.01g、メタクリル酸0.75g(8.7mmol)を添加し、水分離機付冷却器を取り付け、油浴温度110℃にて13時間加熱攪拌した。
反応終了後、反応液中の不溶物を濾別し、濾液を10%炭酸水素ナトリウム水溶液10gで2回洗浄し、次いで水10gで1回洗浄し、減圧下に乾固した。乾固物をシリカゲル80gとクロロホルムでクロマトグラフィ−に付し、目的物成分を含む流分の溶媒を留去して、無色透明の液状物1.2g(3.4mmol、収率38.7%)を得た。
得られた液状物のマススペクトルデータおよびH−NMRスペクトルデータは、以下のとおりであった。
・MS:353(M+)
1H-NMR (CDCl3) δ:6.39(ddd,1H), 6.0〜6.2(m,3H),
5.84(ddd,1H), 5.56(s,1H), 4.37(t,4H), 4.24(t,4H), 3.34(s,3H), 1.90(s,3H).
また、この液状物のIRスペクトルデータは、図4に示したチャートのとおりであった。
これらのスペクトルデータより、得られた生成物は、化6の化学式(6)で示される1−メチル−3−[2−(2−プロペニル)カルボニルオキシエチル]−5−(2−ビニルカルボニルオキシエチル)イソシアヌレートであるものと同定した。
化学式(6):
Figure 2011236175
〔実施例5〕
<1−メチル−3,5−ビス[2−(2−プロペニル)カルボニルオキシエチル]イソシアヌレートの合成>
容量100mlのフラスコに、1−メチル−3,5−ビス(2−ヒドロキシエチル)イソシアヌレート10.0g(43.2mmol)、トルエン30.0g、p−トルエンスルホン酸0.4g(2.1mmol)、メトキシハイドロキノン0.02g、メタクリル酸5.2g(60.4mmol)を仕込み、水分離機付冷却器を取り付け、油浴温度130℃にて13時間加熱攪拌した。
反応終了後、反応液中の不溶物を濾別し、濾液を10%炭酸水素ナトリウム水溶液20gで2回洗浄し、次いで水20gで1回洗浄し、減圧下に乾固した。乾固物をシリカゲル60gとクロロホルムでクロマトグラフィ−に付し、目的物成分を含む流分の溶媒を留去して、無色透明の液状物3.7g(10.0mmol、収率23.1%)を得た。
得られた液状物のマススペクトルデータおよびH−NMRスペクトルデータは、以下のとおりであった。
・MS:367(M+)
1H-NMR (CDCl3) δ:6.06(s,2H), 5.56(s,2H) 4.36(t,4H)
4.23(t,4H), 3.34(s,3H), 1.93(s,6H).
また、この液状物のIRスペクトルデータは、図5に示したチャートのとおりであった。
これらのスペクトルデータより、得られた生成物は、化7の化学式(7)で示される1−メチル−3,5−ビス[2−(2−プロペニル)カルボニルオキシエチル]イソシアヌレートであるものと同定した。
化学式(7):
Figure 2011236175
実施例1で得られた液状物のIRスペクトルチャートである。 実施例2で得られた固形物のIRスペクトルチャートである。 実施例3で得られた液状物のIRスペクトルチャートである。 実施例4で得られた液状物のIRスペクトルチャートである。 実施例5で得られた液状物のIRスペクトルチャートである。
本発明によれば、光硬化性樹脂の原料としての用途が期待されるN−メチルイソシアヌレート化合物を提供することができる。

Claims (1)

  1. 化1の化学式(1)で示されるN−メチルイソシアヌレート化合物。
    化学式(1):
    Figure 2011236175
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