JP2016020384A - トリアリルイソシアヌレート、トリアリルシアヌレート及びトリアリルイソシアヌレートの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】トリアリルイソシアヌレートの不純物の中から腐食原因物質を特定し、その原因物質の含有量の少ないトリアリルイソシアヌレートを提供する。
【解決手段】以下の化学式（１）で表される有機塩素化合物を含有し且つその含有量が１００ｐｐｍ以下であるトリアリルイソシアヌレート。
【化１】

（化学式（Ｉ）のＲ^１及びＲ^２は塩素原子またはアリルオキシ基を表し、少なくとも一つは塩素原子を表す。）

【選択図】なし

Description

本発明は、トリアリルイソシアヌレート、トリアリルシアヌレート及びトリアリルイソシアヌレートの製造方法に関する。以下、トリアリルイソシアヌレート（イソシアヌル酸トリアリル）を「ＴＡＩＣ」と表記する。

ＴＡＩＣは、例えば、次の反応ルートに従い、２，４，６−トリクロロ−１，３，５−トリアジン（塩化シアヌル）とアリルアルコールとを反応させてトリアリルシアヌレート（以下、「ＴＡＣ」と表記する）を得（非特許文献１）、これを転移反応させることにより得ることが出来る（特許文献１）。

ＴＡＩＣは、耐熱性と耐薬品性に優れた架橋剤として有用であり、電子材料、液晶、半導体、太陽電池などの幅広い分野での使用が期待される。例えば、プリント配線基板、すなわち、集積回路、抵抗器、コンデンサー等の多数の電子部品を表面に固定し、その部品間を配線で接続することで電子回路を構成する板状またはフィルム状の部品においては、液体や気体などの物質が部品の内部に入り込まないようにするための封止材として、ＴＡＩＣの使用が提案されている（特許文献２）。斯かる提案において、ＴＡＩＣは、常温で粘性液体（融点２６℃）であるため、液状封止材として使用されている。また、その濡れ性の向上のために、シランカップリング剤が添加されている。また、ＴＡＩＣは、架橋性高分子の架橋剤としても使用されている（特許文献３）。

ところで、上記のＴＡＣ転移法で得られるＴＡＩＣの不純物については未だ報告されていないようであるが、金属腐食の原因となるような不純物は可能な限り除去する必要がある。

ＪＡＣＳ．７３巻．２９８６−２９９０（１９５１）

特公平４−６５７０号公報 特開２００７−１１５８４０号公報 特開２００６−０３６８７６号公報

本発明は、上記実情に鑑みなされたものであり、その目的は、ＴＡＩＣの不純物の中から腐食原因物質を特定し、その原因物質の含有量の少ないＴＡＩＣを提供することにある。

本発明者は、上記の目的を達成すべく鋭意検討した結果、次のような知見を得た。

（１）ＴＡＩＣ中の不純物は原料であるＴＡＣ中の不純物に起因する。そして、ＴＡＣ中に含まれる不純物は、以下の化学式（Ｉ）、（II）及び（III）で表される。

化学式（Ｉ）のＲ^１およびＲ^２は、塩素原子またはアリルオキシ基を表すが、少なくとも一つは塩素原子を表す。化学式（III）のＲ^３、Ｒ^４、Ｒ^５のうちの任意の一つは塩素
原子を表し、任意の二つはアリルオキシ基を表す。

（２）化学式（Ｉ）及び（III）で表される化合物はバルビツール酸の塩素化物（２，４
，５，６−テトラクロロピリミジン）のアリル体である。これらの生成原因は以下のよう
に考えられる。すなわち、塩化シアヌルは、通常、青酸の塩素化で得られるクロルシアンの三量化で製造されるが、原料の青酸中にアセチレン等の不純物が存在する場合は以下の化学式（IV）のテトラクロロバルビツールが生成する。そして、上記の２，４，５，６−テトラクロロピリミジンとアリルアルコールの反応により、不純物として前述の化学式（Ｉ）及び（III）の有機塩素化合物が生成する。

（３）化学式（II）の有機塩素化合物は、塩化シアヌルとアリルアルコールの反応副生成物と推定される。

（４）化学式（Ｉ）及び（II）の有機塩素化合物は、水中で除々に加水分解し、塩素イオンを生じるため腐食の原因になるのに対し、化学式（III）の有機塩素化合物は殆ど加水
分解されないため腐食の原因とはならない。従って、ＴＡＣ中の腐食原因物質は化学式（Ｉ）及び（II）の有機塩素化合物であると特定される。

（５）化学式（Ｉ）及び（II）の有機塩素化合物を含むＴＡＣを原料としてＴＡＩＣを製造すると、（Ｉ）はＴＡＩＣ中に残存し腐食の原因となる。すなわち、化学式（II）の有機塩素化合物は、ＴＡＩＣの製造過程および精製工程で分解もしくは除去されるため、ＴＡＩＣ中の腐食原因物質は実質的に化学式（Ｉ）の有機塩素化合物のみとなる。そして、ＴＡＣ中の腐食原因物質は水洗や蒸留で除去することは不可能であるが、特定条件下での加水分解により除去することが可能であり、除去した後に転移反応を行なうならば、腐食原因物質の少ないＴＡＩＣが製造可能である。

本発明は、上記の知見を基に完成されたものであり、相互に連関する複数の一群の発明から成り、各発明の要旨は次の通りである。

すなわち、本発明の第１の要旨は、以下の化学式（Ｉ）で表される有機塩素化合物を含有し且つその含有量が１００ｐｐｍ以下であることを特徴とするトリアリルイソシアヌレートに存する。

（化学式（Ｉ）のＲ^１及びＲ^２は塩素原子またはアリルオキシ基を示し、少なくとも一つは塩素原子を表す。）

本発明の第２の要旨は、以下の化学式（１）及び（２）で表される有機塩素化合物を含有し且つその合計含有量が８００ｐｐｍ以下であることを特徴とするトリアリルシアヌレートに存する。

（化学式（Ｉ）のＲ^１及びＲ^２は塩素原子またはアリルオキシ基を示し、少なくとも一つは塩素原子を表す。）

本発明の第３の要旨は、上記のトリアリルシアヌレートを転移反応させることを特徴とする前記のトリアリルイソシアヌレートの製造方法に存する。

そして、本発明の第４の要旨は、塩化シアヌルとアリルアルコールとを反応させてトリアリルシアヌレートを得、得られたトリアリルシアヌレートを、３０〜８０℃、０．５〜１０重量％の強塩基水溶液中で撹拌処理した後に、転移反応させることを特徴とするトリアリルイソシアヌレートの製造方法に存する。

本発明のトリアリルイソシアヌレートは、含有される不純物に起因する金属腐食を惹起することがないため、例えば、プリント配線基板の封止材として好適である。

以下、本発明を詳細に説明する。

先ず、説明の便宜上、本発明に係るＴＡＣ及びＴＡＩＣの製造方法について説明する。

ＴＡＣの製造、すなわち、塩化シアヌルとアリルアルコールとの反応は、塩基性触媒（例えば水酸化ナトリウム）存在下に加熱することにより行われる。通常、反応溶媒量のアリルアルコールと所定量の塩基性触媒および水とから成る溶液に室温で塩化シアヌルを添加して所定時間撹拌を行ってＴＡＣを生成させる。反応条件の詳細は前述の非特許文献１の記載を参照することが出来る。ここで得られた粗ＴＡＣは、前述の化学式（Ｉ）及び（II）の有機塩素化合物を含む。通常、化学式（Ｉ）の有機塩素化合物の含有量は１００〜２５０ｐｐｍ、化学式（II）の有機塩素化合物の含有量は５００〜１，０００ｐｐｍである。

本発明においては、ＴＡＣを分解させずに前述の化学式（Ｉ）及び（II）の有機塩素化合物のみを選択的に加水分解させるため、低濃度の強塩基水溶液中、比較的低い温度条件下で粗ＴＡＣを処理する。具体的には次のように行う。

すなわち、先ず、ＴＡＣの生成反応液から、析出した塩（例えば塩化ナトリウム）を濾
過し、回収した濾液を濃縮し、油状物として、粗ＴＡＣを回収する。次いで、通常３０〜８０℃、好ましくは３０〜６０℃の温度条件下、通常０．５〜１０重量％、好ましくは１〜５重量％の強塩基水溶液中で粗ＴＡＣ（上記の油状物）を撹拌処理する。処理時間は、通常０．５〜１０時間、好ましくは１〜６時間である。処理条件が上記の各範囲未満の場合は、前述の化学式（Ｉ）及び（II）の有機塩素化合物の加水分解が困難となり、処理条件が上記の各範囲未満の場合は、ＴＡＣが加水分解される恐れがある。

ＴＡＩＣの製造、すなわち、ＴＡＣの転移反応は、触媒の存在下に加熱処理することにより行われるが、反応条件の詳細は前述の特許文献１の記載を参照することが出来る。本発明の好ましい態様においては、反応溶媒（例えばキシレン）中、銅触媒の存在下で転移反応を行なう。反応温度は、通常１００〜１５０℃、好ましくは１２０〜１４０℃である。反応後、減圧下に反応溶媒を留去して油状物を回収し、この油状物を減圧蒸留することにより、ＴＡＩＣの結晶を得ることが出来る。

次に、本発明のＴＡＣについて説明する。本発明のＴＡＣは、以下の化学式（１）及び（２）で表される有機塩素化合物を含有し且つその合計含有量が８００ｐｐｍ以下であることを特徴とする。

（化学式（Ｉ）のＲ^１及びＲ^２は塩素原子またはアリルオキシ基を表し、少なくとも一つは塩素原子を表す。）

本発明のＴＡＣにおける化学式（１）及び（２）で表される有機塩素化合物の合計含有量は、好ましくは５００ｐｐｍ以下、更に好ましくは１００ｐｐｍ以下である。本発明のＴＡＣは、例えばＴＡＩＣの原料として好適に使用することが出来、金属腐食を惹起する不純物の含有量が少ないＴＡＩＣを製造することが出来る。

次に、本発明のＴＡＩＣについて説明する。本発明のＴＡＩＣは、上記の化学式（１）で表される有機塩素化合物を含有し且つその含有量が１００ｐｐｍ以下であることを特徴とする。化学式（１）で表される有機塩素化合物の含有量は、好ましくは５０ｐｐｍ以下、更に好ましくは３０ｐｐｍ以下である。本発明のＴＡＩＣは、金属腐食を惹起する不純物の含有量が少ないため、プリント配線基板の封止材として好適である。また、本発明のＴＡＩＣは、架橋性エラストマーと混合し、加熱、放射線などにより加硫し、電子材料、半導体、太陽電池材料の封止剤として使用したり、架橋性熱可塑性樹脂と混合して電子線などにより加硫して電線などの被覆に好適に使用される。

以下、本発明を実施例により更に詳細に説明するが、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。以下の諸例における分析方法は次の通りである。

（１）有機塩素化合物の分析：
この分析はガスクロマトグラフ（面積百分率法）によって行った。表１に分析条件を示す。なお、検出限界は１０ｐｐｍである。

比較例１：
アリルアルコール１００ｇ、ＮａＯＨ１２ｇ、水１０ｇの溶液に室温で塩化シアヌル１８．４ｇを添加した。室温で２時間攪拌し、析出した塩化ナトリウムを濾過し、回収した濾液を濃縮し、油状物を得た。次いで、この油状物を、水洗した後、蒸留精製し、ＴＡＣの結晶を得た（収率８５％）。このＴＡＣには、化学式（Ｉ）において、Ｒ^１がアリルオキシ基、Ｒ^２が塩素原子である有機塩素化合物（２−アリルオキシー４，５，６−トリクロロピリミジン）と、Ｒ^１が塩素原子、Ｒ^２がアリルオキシ基である有機塩素化合物（４−アリルオキシー２，５，６−トリクロロピリミジン）との混合物（Ａ）１７０ｐｐｍ、化学式（II）の有機塩素化合物（２，６−ジアリルオキシー４−クロロトリアジン）７４０ｐｐｍが含まれていた。

次いで、キシレン１２０ｇ中に上記のＴＡＣ２４．９ｇと塩化第２銅水和物３．４ｇを添加し、１２０℃で２時間撹拌して転移反応を行った。その後、冷却し、減圧下にキシレンを留去し、油状物を回収した。次いで、０．１Ｔｏｒｒの減圧下、１１５℃で上記の油状物を蒸留し、ＴＡＩＣの結晶を得た（収率９０％）。このＴＡＩＣには前記の有機塩素化合物の混合物（Ａ）１２０ｐｐｍ、化学式（II）の有機塩素化合物１０ｐｐｍが含まれていた。

実施例１：
比較例１と同様して得た油状物を、５重量％ＮａＯＨ水溶液中、５０℃で２時間、加熱攪拌処理した。次いで、塩酸で中和した後、有機層を分離し、蒸留精製し、ＴＡＣの結晶
を得た（収率８４％）。このＴＡＣには前記の有機塩素化合物の混合物（Ａ）及び化学式（II）の有機塩素化合物は、何れも、検出されなかった（１０ｐｐｍ未満）。

次いで、上記のＴＡＣを使用し、比較例１と同様に、転移反応以降の操作を行ってＴＡＩＣを得た（収率９０％）。このＴＡＩＣには前記の有機塩素化合物の混合物（Ａ）及び化学式（II）の有機塩素化合物は、何れも、検出されなかった（１０ｐｐｍ未満）。

実施例２：
比較例１と同様して得た油状物を、１重量％ＮａＯＨ水溶液中、５０℃で６時間、加熱攪拌処理した。次いで、塩酸で中和した後、有機層を分離し、蒸留精製し、ＴＡＣの結晶を得た（収率８４％）。このＴＡＣには前記の有機塩素化合物の混合物（Ａ）が４０ｐｐｍ、化学式（II）の有機塩素化合物が１０ｐｐｍ含まれていた。

次いで、上記のＴＡＣを使用し、比較例１と同様に、転移反応以降の操作を行ってＴＡＩＣを得た（収率９０％）。このＴＡＩＣ中には前記の有機塩素化合物の混合物（Ａ）１０ｐｐｍが含まれていた。化学式（II）の有機塩素化合物は検出されなかった（１０ｐｐｍ未満）。

試験例１（ＴＡＩＣの加水分解試験）：
前記の各例で得られたＴＡＩＣ１ｇと水２０ｇとをテフロン（登録商標）製耐圧容器に入れ、１２０℃で２００時間加熱した後、水中の塩素イオン濃度を測定した。塩素イオン濃度の測定はイオナクロマトグラフ（使用カラム：「ＤＩＯＮＥＸ Ｉｏｎ Ｐａｃｋ ＡＳ１２Ａ」、溶離液：２．７ｍＭ−Ｎａ_２ＣＯ_３／０．３ｍＭ−ＮａＨＣＯ_３）で行った。検出限界は１ｐｐｍである。結果を表２に示す。

試験例２（腐食原因物質の加水分解）：
以下に記載の要領に従って、腐食原因物質を合成した後、加速条件下で加水分解を行った。

＜腐食原因物質：２−アリルオキシー４，５，６−トリクロロピリミジンの合成＞
２，４，５，６−テトラクロロピリミジン（東京化成社製）５４．０４ｇ（０．２３６１モル）、ＮａＯＨ１２．９３ｇ（０．３０７０モル）、１，４−ジオキサン２８０ｇの溶液に４０℃でアリルアルコール１８．０１ｇ（０．３０７０モル）を２時間かけて適下した。更に、４０℃で２．５時間反応し、冷却後、ろ過してジオキサンを真空で留去した。シリカゲルカラムクロマトグラフィ（酢酸エチル／ｎヘキサン１／１）で精製し、２−アリルオキシー４，５，６−トリクロロピリミジン５３．３４ｇ（収率９３．５重量％）を得た。同定はＧＣ−ＭＳ分析によって行った。参考までに、ＧＣ−ＭＳ分析の測定結果を以下の表３に示す。

＜加水分解＞
上記の腐食原因物質５ｇと水５ｇを耐圧容器中で１４０℃、６日間加熱した。得られた加水分解物の塩素イオン濃度は１５重量％であった。

本発明の要旨は、塩化シアヌルとアリルアルコールとを反応させてトリアリルシアヌレートを得、得られたトリアリルシアヌレートを、３０〜８０℃、０．５〜１０重量％の強塩基水溶液中で撹拌処理した後に、転移反応させることを特徴とするトリアリルイソシアヌレートの製造方法に存する。

すなわち、先ず、ＴＡＣの生成反応液から、析出した塩（例えば塩化ナトリウム）を濾過し、回収した濾液を濃縮し、油状物として、粗ＴＡＣを回収する。次いで、通常３０〜８０℃、好ましくは３０〜６０℃の温度条件下、通常０．５〜１０重量％、好ましくは１〜５重量％の強塩基水溶液中で粗ＴＡＣ（上記の油状物）を撹拌処理する。処理時間は、通常０．５〜１０時間、好ましくは１〜６時間である。処理条件が上記の各範囲未満の場合は、前述の化学式（Ｉ）及び（II）の有機塩素化合物の加水分解が困難となり、処理条件が上記の各範囲超過の場合は、ＴＡＣが加水分解される恐れがある。

次に、本発明のＴＡＣについて説明する。本発明のＴＡＣは、以下の化学式（Ｉ）及び（II）で表される有機塩素化合物を含有し且つその合計含有量が８００ｐｐｍ以下であることを特徴とする。

本発明のＴＡＣにおける化学式（Ｉ）及び（II）で表される有機塩素化合物の合計含有量は、好ましくは５００ｐｐｍ以下、更に好ましくは１００ｐｐｍ以下である。本発明のＴＡＣは、例えばＴＡＩＣの原料として好適に使用することが出来、金属腐食を惹起する不純物の含有量が少ないＴＡＩＣを製造することが出来る。

次に、本発明のＴＡＩＣについて説明する。本発明のＴＡＩＣは、上記の化学式（Ｉ）で表される有機塩素化合物を含有し且つその含有量が１００ｐｐｍ以下であることを特徴とする。化学式（Ｉ）で表される有機塩素化合物の含有量は、好ましくは５０ｐｐｍ以下、更に好ましくは３０ｐｐｍ以下である。本発明のＴＡＩＣは、金属腐食を惹起する不純物の含有量が少ないため、プリント配線基板の封止材として好適である。また、本発明のＴＡＩＣは、架橋性エラストマーと混合し、加熱、放射線などにより加硫し、電子材料、半導体、太陽電池材料の封止剤として使用したり、架橋性熱可塑性樹脂と混合して電子線などにより加硫して電線などの被覆に好適に使用される。

Claims (6)

1. 以下の化学式（Ｉ）で表される有機塩素化合物を含有し且つその含有量が１００ｐｐｍ以下であることを特徴とするトリアリルイソシアヌレート。
   

   

   
   （化学式（Ｉ）のＲ^１及びＲ^２は塩素原子またはアリルオキシ基を表し、少なくとも一つは塩素原子を表す。）
   
2. トリアリルシアヌレートの転移反応で製造される請求項１に記載のトリアリルイソシアヌレート。
3. 以下の化学式（１）及び（２）で表される有機塩素化合物を含有し且つその合計含有量が８００ｐｐｍ以下であることを特徴とするトリアリルシアヌレート。
   

   

   
   （化学式（Ｉ）のＲ^１及びＲ^２は塩素原子またはアリルオキシ基を表し、少なくとも一つは塩素原子を表す。）
4. 請求項３に記載のトリアリルシアヌレートを転移反応させることを特徴とする請求項１に記載のトリアリルイソシアヌレートの製造方法。
5. トリアリルシアヌレートが塩化シアヌルとアリルアルコールとの反応で得られたものである請求項４に記載のトリアリルイソシアヌレートの製造方法。
6. 塩化シアヌルとアリルアルコールとを反応させてトリアリルシアヌレートを得、得られたトリアリルシアヌレートを、３０〜８０℃、０．５〜１０重量％の強塩基水溶液中で撹拌処理した後に、転移反応させることを特徴とするトリアリルイソシアヌレートの製造方法。