JP2020531431A - チオカーボネートの製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
a)少なくとも1個のエポキシ基を有する化合物を出発材料として使用し、
b)化合物を、ホスゲンまたはアルキルクロロホルメートと反応させ、それにより付加物を生成し、かつ
c)付加物を、アニオン性硫黄を含む化合物と反応させ、それにより少なくとも1個の5員環式モノチオカーボネート基を有する化合物を得る、方法である。
a)エポキシ化合物
方法の出発化合物は、少なくとも1個のエポキシ基を有する化合物である。
i)グリシジル化合物
ii)非グリシジル化合物
である。
− 少なくとも1個のグリシジル基および少なくとも1個の官能基、例えば、塩化物基またはヒドロキシ基を有する化合物、例えば、エピクロロヒドリンまたはグリシドールと、
− かかる官能基と反応する化合物と
を反応させることによって得られる任意の化合物である。
第1の工程段階では、少なくとも1個のエポキシ基を有する化合物は、ホスゲンまたはアルキルクロロホルメートと反応し、それにより付加物を生成する。好ましくは、これはホスゲンと反応する。ホスゲンという用語には、ホスゲン代替物が含まれ;ホスゲン代替物は、遊離ホスゲンを生成する化合物である。ホスゲン代替物は、例えば、トリホスゲンである。
以下に、反応物としてRおよびホスゲンにより置換された特定のエポキシ化合物について、b)での反応を例示的に示す。上記で形成されたβ−クロロアルキルクロロホルメートから出発して、第2の工程段階c)は、以下のようにNa2Sを反応物として例示的に示すことができる:
1個の5員環式モノチオカーボネート基を有する化合物を製造するための好ましい方法は、
a)式Ia
b)エポキシ化合物を、式II
c)式IIIaの付加物を、アニオン性硫黄を含む化合物と反応させて式IVa
を含む。
1個を上回る5員環式モノチオカーボネート基を有する化合物の製造に関する好ましい方法は、
a)式Ib
b)化合物を、式II
c)式IIIbの付加物を、アニオン性硫黄を含む化合物と反応させて、少なくとも2個のモノチオカーボネート基を含む式IVb
を含む。
(V−O−)mV
[式中、Vは、C2〜C20アルキレン基を表し、mは、少なくとも1の整数である]のポリアルコキシレン基である。好ましくは、C2〜C20アルキレン基は、C2〜C4アルキレン基、特にエチレンまたはプロピレンである。mは、例えば、1〜100、特に1〜50の整数であり得る。末端アルキレン基Vは、連結基に結合されており、これは基R1b〜R4bのうちの1個であり、上記を参照されたい。
1,2:5,6−ジエポキシヘキサヒドロ−4,7−メタノインダン、ビス(3,4−エポキシシクロヘキシルメチル)アジペート、1,4−シクロヘキサンジメタノールビス(3,4−エポキシシクロヘキサンカルボキシレート、1−メチル−4−(2−メチルオキシラニル)−7−オキサビシクロ[4.1.0]ヘプタン、4−ビニルシクロヘキセンジオキシド、1,2,5,6−ジエポキシシクロオクタン、1,2,7,8−ジエポキシオクタン、ジシクロペンタジエンジオキシド、大豆油由来化合物などのエポキシ化植物油またはエポキシ化脂肪エステル、またはポリオールとメチル−3,4−エポキシシクロヘキサンカルボキシレートとの反応生成物。
ビスフェノールAジグリシジルエーテル(BADGE)、水素化BADGE、他のジ−、トリ−、テトラ−、およびポリオールのジグリシジルエーテル、例えば、ブタンジオール−ジグリシジルエーテル、トリメチロールプロパン−トリグリシジルエーテル、ペンタエリスリトールテトラグリシジルエーテル、ソルビトールポリグリシジルエーテル、イソソルビドジグリシジルエーテル、2−メチル−2−フェニル−1,3−プロパンジオールジグリシジルエーテル、アリルグリシジルエーテル、4−ビニル−1−シクロヘキセン1,2−エポキシド。これには、オリゴマー/ポリマーグリシジルエーテル、例えば、ポリプロピレングリコールジグリシジルエーテル、ポリグリセロールポリグリシジルエーテル、ノボラック−グリシジルエーテル、ビスフェノールAと過剰のエピクロルヒドリンとの反応により得られるオリゴマーまたはポリマーも含まれる。
テトラヒドロフタル酸ジグリシジルエステル、1,2−シクロヘキサンジカルボン酸ジグリシジル、バーサティック酸グリシジルエステル、ジグリシジルオルトフタレート、グリシジルメタクリレート。
N,N−ジグリシジル−4−グリシジルオキシアニリン、テトラグリシジルメチレンジアニリン
トリグリシジルイソシアヌレート
(V−O−)mV
[式中、Vは、C2〜C20アルキレン基を表し、mは、少なくとも1の整数であり、2つの末端アルキレン基Vの各基は、基R1b〜R4bのうちの1個である連結基に結合している]のポリアルコキシレン基である、化合物IVbに当てはまる。
少なくとも1個の5員環式モノチオカーボネート基および少なくとも1個のエポキシ基を有する化合物の製造のための好ましい方法は、式Ibのエポキシ化合物で出発する方法である。しかしながら、式Ibの化合物は、等モル量未満の式IIの化合物と反応し、したがって、すべてのエポキシ基が式IIIbの括弧内に示される基に移されるわけではない。第1の工程の生成物として、式IIIcの化合物が得られる:
ならびに式IVa)、IVb)およびIVc)でカバーされず、かつオレフィン、不飽和脂肪酸、不飽和脂肪酸エステルなどの少なくとも2個のエチレン性不飽和基を有する化合物または少なくとも2個のエチレン性不飽和基を有する脂肪アルコールの酸化によって得られる少なくとも2個のモノチオカーボネート基を含む化合物であると述べられている。
ならびに式IVa)、IVb)およびIVc)でカバーされず、かつオレフィン、不飽和脂肪酸、不飽和脂肪酸エステルなどの少なくとも2個のエチレン性不飽和基を有する化合物または少なくとも2個のエチレン性不飽和基を有する脂肪アルコールの酸化によって得られる少なくとも2個のモノチオカーボネート基を含む化合物である。
エポキシドを、反応器に装入し、−30℃に保った。エポキシドのモル量を、第1表に示す。エポキシド1モル当たり0.01モルのテトラ(n−ブチル)アンモニウムクロリドを添加した。その後、反応が発熱するため、ホスゲンをゆっくりと添加する。ホスゲンを添加する場合、温度は、表に記載された温度に冷却することにより維持した。ホスゲンの計量時間を、表に記載する。ホスゲンの総量は、エポキシド1モル当たり1.1モルであった。ホスゲンの添加が完了した場合、反応混合物をさらに約(2時間)撹拌した。未反応のホスゲンを、窒素ストリッピングにより除去した。さらなる後処理は必要ではなかった。得られたβ−クロロアルキルクロロホルメートを、次の工程で直接使用し、チオカーボネートを形成することができた。
1個の環状モノチオカーボネート環を有する化合物の合成:
実施例1〜4から得られたそれぞれのβ−クロロアルキルクロロホルメート(50g)およびジクロロメタン(50mL)を、KPG三日月形撹拌機、滴下漏斗、温度計および還流冷却器を備えた500mLの4口丸底フラスコに入れる。溶液を氷浴で0℃まで冷却した後、Na2S(1当量、15重量%の水溶液)をゆっくりと添加し、温度を5℃に維持した。添加完了後、氷浴を取り外し、反応混合物を室温まで温めた。2時間撹拌した後、相を分離し、水相をジクロロメタン(2×50mL)で抽出した。溶媒を、合わせた有機相から減圧下で除去し、残留液をクーゲルロール(Kugelrohr)蒸留により精製し、所望の環状チオカーボネートを得た。
それぞれのビス−β−クロロアルキルクロロホルメート(50g)およびジクロロメタン(50mL)を、KPG三日月形撹拌機、滴下漏斗、温度計および還流冷却器を備えた500mLの4口丸底フラスコに入れる。溶液を氷浴で0℃に冷却した後、Na2S(2当量、15重量%の水溶液)をゆっくりと添加し、温度を5℃に維持した。添加完了後、氷浴を取り外し、反応混合物を室温まで温めた。2時間撹拌した後、相を分離し、水相をジクロロメタン(2×50mL)で抽出した。溶媒を、合わせた有機相から減圧下で除去し、所望の環状モノチオカーボネートを得た。
1−クロロ−3−ブトキシイソプロピルクロロホルメート(20g)を、KPG三日月形撹拌機、滴下漏斗、温度計、および還流冷却器を備えた250mLの4口丸底フラスコに入れる。液体を氷浴で0℃に冷却した後、NaOH(1当量)を含むNaSHの溶液(1当量、15重量%の水溶液)を、ゆっくりと添加し、温度を5℃に維持した。添加完了後、氷浴を取り外し、反応混合物を室温まで温めた。反応をGCでモニターし、5分後にクロロホルメートの完全な変換を認めた。相を分離し、水相をジクロロメタン(2×50mL)で抽出した。溶媒を、合わせた有機相から減圧下で除去し、純度が76%を上回る所望の環状チオカーボネートを得た。
グリシジルメタクリレート(1モル)を反応器に装入し、−30℃に維持した。0.008モルのテトラ(n−ブチル)アンモニウムクロリドを添加した。その後、反応が発熱性であるように、ホスゲンをゆっくり添加する。ホスゲンを添加する場合、13〜18℃の間の温度で冷却することにより、温度を維持した。ホスゲンの総量は、エポキシド1モル当たり1.3モルであった。ホスゲンの添加が完了した場合、温度を25℃に上昇させながら、反応混合物をさらに約(1.5時間)撹拌した。未反応のホスゲンを、窒素ストリッピングにより除去した。さらなる後処理は必要ではなかった。得られたβ−クロロアルキルクロロホルメートは、モノチオカーボネートを形成する次の工程で直接使用することができた。
得られたβ−クロロアルキルクロロホルメート(50g)を、KPG三日月形撹拌機、滴下漏斗、温度計および還流冷却器を備えた500mLの4口丸底フラスコに入れ、ジクロロメタン(250g)を添加した。液体を氷浴で0℃まで冷却した後、Na2S(1当量、15重量%の水溶液)をゆっくりと添加し、温度を5℃に維持した。添加完了後、氷浴を取り外し、反応混合物を室温まで温めた。4時間撹拌した後、相が分離した。GC分析により、メタクリル−モノチオカーボネートの初期純度が78%であることが示される。メタノールからの再結晶により、純度が98%を超えるメタクリル−モノチオカーボネートが生じる。
実施例1または3から得られるそれぞれのβ−クロロアルキルクロロホルメート(50g)を、KPG三日月形撹拌機、滴下漏斗、温度計および還流冷却器を備えた250mLの4口丸底フラスコに入れた。溶液を氷浴で0℃まで冷却した後、Na2S(1当量、15重量%の水溶液)をゆっくりと添加し、温度を5℃に維持した。添加完了後、氷浴を取り外し、反応混合物を室温まで温めた。2時間攪拌した後、相を分離し、水相をジクロロメタン(2×50mL)で抽出した。溶媒を、合わせた有機相から減圧下で除去し、残留液体を蒸留により精製し、所望の環状チオカーボネートを得た。
Claims (25)
- 少なくとも1個の5員環式モノチオカーボネート基を有する化合物の製造方法であって、
a)少なくとも1個のエポキシ基を有する化合物を出発材料として使用し
b)前記化合物を、ホスゲンまたはアルキルクロロホルメートと反応させ、それにより付加物を生成し、かつ
c)前記付加物を、アニオン性硫黄を含む化合物と反応させ、それにより前記少なくとも1個の5員環式モノチオカーボネート基を有する化合物を得る、方法。 - a)式Ia
b)前記化合物を、式II
c)式IIIaの前記付加物を、アニオン性硫黄を含む化合物と反応させて式IVa
- 式Ia中のR1a〜R4aのうちの少なくとも1個が、水素ではない、請求項2記載の方法。
- 式Ia中のR1a〜R4aのうちの2個およびまたは3個が、水素を表し、かつ他の基R1a〜R4aが、有機基を表す、請求項2または3記載の方法。
- 水素ではない基R1a〜R4が、最大30個の炭素原子を有する有機基であるR6およびR7を有する基CH2−O−R6またはCH2−O−C(=O)−R7を表す、請求項4記載の方法。
- a)式Ib
b)前記化合物を、式II
c)式IIIbの付加物を、アニオン性硫黄を含む化合物と反応させて、少なくとも2個のモノチオカーボネート基を含む式IVb
- 基R1b〜R4bのうちの3個が、水素を表し、R1b〜R4bの残りの基が、Zへの連結基である、請求項6記載の方法。
- 前記連結基が、単に結合であるか、または基CH2−O−または基CH2−O−C(=O)−である、請求項6または7記載の方法。
- Zが、50個までの炭素原子を有するn価の有機基であり、かつ酸素を含んでよく、nが、2〜5の整数である、請求項6から9までのいずれか1項記載の方法。
- nが、2である、請求項6から10までのいずれか1項記載の方法。
- Zが、式G1
(VO−)mV
[式中、Vは、C2〜C20アルキレン基を表し、mは、少なくとも1の整数であり、2つの末端アルキレン基Vの各基は、基R1b〜R4bのうちの1個である連結基に結合している]のポリアルコキシレン基である、請求項11記載の方法。 - 前記化合物が、式IVaの2つの構造異性体化合物AおよびBの混合物であり、異性体Aが、R1aがCH2−O−R6またはCH2−O−C(=O)−R7または−CH2−NR8R9であり、かつR2a、R3aおよびR4aが水素である化合物であり、異性体Bが、R3aが基CH2−O−R6またはCH2−O−C(=O)−R7または−CH2−NR8R9であり、かつR1a、R2aおよびR4aが水素である化合物であり、前記混合物が、AおよびBの合計を基準として、90〜99.9重量%のAおよび0.1〜10重量%のBで構成されている、請求項15記載の化合物。
- R2a〜R4aが、水素を表し、かつR1aが、基−CH2−O−R6または基−CH2−O−C(=O)−R7または基−CH2−NR8R9であり、ここで、R6〜R9が、C1〜C14アルキル基である、請求項15記載のモノチオカーボネート。
- 少なくとも2個の5員環式モノチオカーボネート基を有する化合物。
- 前記連結基が、単に結合であるか、または基CH2−O−または基CH2−O−C(=O)−である、請求項19記載の化合物。
- nが、2であり、かつZが、式G1
(V−O−)mV
[式中、Vは、C2〜C20アルキレン基を表し、mは、少なくとも1の整数であり、2つの末端アルキレン基Vの各基は、基R1b〜R4bのうちの1個である連結基に結合している]のポリアルコキシレン基である、請求項19から21までのいずれか1項記載の化合物。 - Zが、アルキレン基である基G3である、請求項19から21までのいずれか1項記載の化合物。
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