JP2784445B2 - 新規ジイソシアナートおよびその製造方法 - Google Patents

新規ジイソシアナートおよびその製造方法

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    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G18/00Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
    • C08G18/06Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
    • C08G18/70Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen characterised by the isocyanates or isothiocyanates used
    • C08G18/72Polyisocyanates or polyisothiocyanates
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    • C08G18/76Polyisocyanates or polyisothiocyanates cyclic aromatic
    • C08G18/7614Polyisocyanates or polyisothiocyanates cyclic aromatic containing only one aromatic ring
    • C08G18/7628Polyisocyanates or polyisothiocyanates cyclic aromatic containing only one aromatic ring containing at least one isocyanate or isothiocyanate group linked to the aromatic ring by means of an aliphatic group

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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、新規ジイソシアナートおよびその製造法に
関する。
本発明のイソシアナートは新規な構造のジイソシアナ
ートであり、ポリウレタン樹脂やポリウレア樹脂の原料
として、気泡体、弾性体、合成皮革、塗料、接着剤、フ
ィルム等多方面に使用することができる。
〔従来の技術〕 従来、芳香族ジイソシアナートとしては、トルイレン
ジイソシアナート(以下TDIと略す)、ジフェニルメタ
ンジイソシアナートが工業的に大量生産され、ポリウレ
タン樹脂、ポリウレア樹脂の原料として多方面に使用さ
れている他、ナフタレンジイソシアナート、トリジンジ
イソシアナート等も工業的に使用されている。
また、脂肪族ジイソシアナートとしては、ヘキサメチ
レンジイソシアナート、キシリレンジイソシアナートが
それぞれ無黄変型、難黄変型として工業的に使用されて
いる。
脂環族イソシアナートには、イソホロンジイソシアナ
ート(以下IPDIと略す)、ジ(イソシアナトシクロヘキ
シル)メタン(以下H12−MDIと略す)があり、いずれも
無黄変型ジイソシアナートとして工業的に使用されてい
る。
これらのうち、IPDIはその構造上二つのイソシアナー
ト基のポリオール等活性水素化合物との反応性が異なる
特徴を有しており、この特徴を利用し、塗料、コーティ
ング剤その他に用いられている。
また、TDIには2,4−TDIの二つのイソシアナート基の
活性水素化合物との反応性の差を利用した用途がある。
〔発明が解決しようとする課題〕
本発明は、上記の先行技術のいずれにも属さない構造
の全く異なる新規なジイソシアナート化合物を提供する
ことを目的としている。
〔課題を解決するための手段〕
本発明の目的は、下記の如き構造式(I)を有する新
規なイソシアナート化合物であるα−(3−イソシアナ
トフェニル)エチルイソシアナート(以下IEBIと略す)
により達成される。
本発明のIEBIは、従来のジイソシアナート化合物と比
較すると以下に述べる優れた特徴を有する。
即ち、IEBIは、(I)に示されるように、芳香環に直
結したイソシアナート基と脂肪族炭素に結合したイソシ
アナート基を併せ持つ。
芳香環に直結したイソシアネート基の活性水素化合物
との反応性は、脂肪族炭素に結合したイソシアナート基
の活性水素化合物との反応性に比較してはるかに大きい
ため、これを利用した多くの用途が期待される。例えば
芳香環に直結したイソシアナート基をまず活性水素化合
物と反応させ、末端に脂肪属炭素に結合したイソシアナ
ート基を有するプレポリマーあるいは付加体をつくるこ
とにより、安定なかつ脂肪族イソシアナートの特徴であ
る難黄変性又は無黄変性を有する有用なプレポリマーあ
るいは付加体を得ることが期待される。
又、芳香環のメタの位置に置換基を有するため、本発
明のIEBIを原料とするウレタン樹脂は、適度の機械的強
度、耐熱性、耐UV性を有することが期待される。しか
も、本発明のIEBIの合成は、下記式(II)のジアミン又
はその塩とホスゲンを後述する方法により反応させるこ
とで、工業的にも有利な方法で行われることを見出し、
本発明を完成した。
即ち、本発明のIEBIは、前記の式(II)で表わされる
ジアミンを直接ホスゲンと反応させる方法又は、式(I
I)で表わされるジアミンの塩酸塩等の塩を予め合成
し、これを不活性溶媒中に懸濁させてホスゲンと反応さ
せる方法によって製造される。
前者は“冷熱2段ホスゲン化”と呼ばれる方法で、反
応の実施態様に特に限定はないが、IEBIを合成する反応
は、第2段ホスゲン化の反応温度を比較的低い温度を用
いても、比較的短い反応時間で所望で品質のイソシアナ
ートが高い収率で得られることを見出したことにより、
反応に用いる不活性溶媒の選択範囲が極めて広く、また
反応温度の保持に必要な熱媒体の選択範囲も広くなった
のである。
即ち、ホスゲンガスを不活性溶媒に0〜20℃、好まし
くは0〜5℃で溶解し、その後所定量のホスゲンを導入
しながら、不活性溶媒に溶解した式(II)のジアミンを
添加する。この間反応液の温度を20℃以下に保ち、発生
する塩化水素と過剰ホスゲンは還流冷却器を通して放出
する。ジアミン溶液の添加後所定時間反応を続ける。次
に反応液を加熱し、約1時間から3時間で第2段反応温
度まで昇温する。第2段反応温度は50〜140℃、好まし
くは70〜100℃であり、所定の温度まで昇温後ホスゲン
の導入を続けながら、所定時間反応を続ける。反応液の
スラリーが完全に溶解すれば反応終了とする。このよう
に第2段反応温度が従来の冷熱2段ホスゲン化に比較し
て、低い温度でも目的を達成することができるので、反
応に用いる不活性溶媒の種類として従来用いられるモノ
クロルベンゼン、オルト−ジクロルベンゼン等の塩素化
炭化水素類、キシレン、トルエンのような芳香族炭化水
素類の他、酢酸エチル、酢酸ブチル、酢酸アミルのよう
なエステル類、ベンゼンのような低沸点の芳香族炭化水
素類でも、とくに加圧化で反応を行わせる必要なく、ホ
スゲン化反応を完結させることができる。このことは、
不活性溶媒の選択を広い範囲で行うことを可能とすると
同時に、沸点の低い不活性溶媒を選択すれば、ホスゲン
化反応後の脱溶媒を極めて容易に行うことを可能にする
ものである。
後者の方法は、“アミン塩酸塩のホスゲン化法”と呼
ばれるもので、予め上記式(II)のジアミンの塩酸塩を
合成する。塩酸塩の合成は周知の方法で式(II)のジア
ミンを塩化水素又は濃塩酸と処理することにより容易に
得られる。この場合ホスゲン化反応の溶媒として、上記
のように広範囲の不活性溶媒を選択することができるた
め、ジアミンの塩酸塩製造において塩化水素の溶解度が
比較的高い溶媒を用いると比較的容易にジアミンを完全
に塩酸塩とすることができる。塩酸塩のホスゲン化にお
いては、反応器内で、塩酸塩を不活性溶媒中で強い撹拌
によってできるだけ分散させ、反応温度を70〜160℃、
好ましくは90〜120℃に維持しホスゲンを導入する。反
応の進行は発生する塩化水素ガスの量と不活性溶媒に不
溶のジアミン塩酸塩が消失し、反応液が澄明均一になる
ことにより推測できる。発生する塩化水素と過剰のホス
ゲンガスは還流冷却器を通して放出する。
“冷熱2段ホスゲン化”、“アミン塩酸塩のホスゲン
化”のいずれの方法においても、反応終了後に反応溶媒
中に窒素ガスを導入し、溶存しているホスゲンを除き冷
却、濾過した後、不活性溶媒を減圧下留去し、更に生成
しているジイソシアナートを減圧蒸留等により精製して
目的とするジイソシアナート(I)を得ることができ
る。
〔実施例〕
以下実施例により本発明を具体的に説明する。
実施例1 式(II)で示されるα−(3−アミノフェニル)エチ
ルアミンを原料として冷熱2段法でホスゲン化を行っ
た。撹拌機、温度計、ホスゲンガス導入管、冷却管、適
下ロートを装備した2反応フラスコにオルトジクロル
ベンゼン800gを装入し、撹拌下反応フラスコを氷水浴に
つけ、内温を約2℃に保ち、ホスゲンガスを75g/hの割
合で1時間フラスコ内に導入した。次いでオルトジクロ
ルベンゼン307gに溶解した上記ジアミン(II)40g(0.2
94mol)を1時間で滴下した。アミン滴下時にはホスゲ
ンガスを75g/hの割合で導入しながら、2〜7℃で冷ホ
スゲン化を行い、滴下後更に7〜16℃で30分間ホスゲン
を50g/hの割合で導入した。アミン滴下後、フラスコ内
は淡黄白色スラリー状液となった。
次いでホスゲンを50g/hの割合で導入しながら反応フ
ラスコ内液を2.5時間で74℃に昇温した。昇温後更にホ
スゲンの導入を続けながら、反応温度74〜100℃で2時
間熱ホスゲン化を行った。熱ホスゲン化の過程でフラス
コ内液は淡褐色透明溶液となった。冷熱2段ホスゲン化
で合計210gのホスゲンガスを導入した。これは理論量の
約3.6倍であった。熱ホスゲン化終了後、90℃で窒素ガ
スを2時間導入し脱ガスを行った。冷却後濾過した後、
減圧下で溶媒のオルトジクロルベンゼンの留去を行い、
褐色の反応液約55gを得た。更に減圧蒸留により、若干
量副生するα−(3−イソシアナトフェニル)エチルク
ロリドを除去することによって、約44.7gの沸点136℃/1
0mmHgの留分を得た(無色透明液体、NCO%44.61)。こ
の留分の元素分析値は下記の通りであった。
元素分析値(%) (C10H8N2O2として) C H N 計算値 63.76 4.25 14.88 分析値 63.86 4.22 14.91 また、第1図に示すIRスペクトル、第2図の1H−NMR
スペクトルが得られた。更に、GC−MSスペクトルでは
(M+)=188が観測され、式(I)で表される化合物の
分子量188.2と一致した。以上よりこの留分は目的物で
ある。α−(3−イソシアナトフェニル)エチルイソシ
アナートと同定した。
実施例2 式(II)で示されるジアミンを原料として、塩酸塩法
でホスゲン化を行った。溶媒にはオルトジクロルベンゼ
ンを用いた。実施例1と同様な反応フラスコに式(II)
で示されるジアミン54.3g(0.4モル)を1555gのオルト
ジクロルベンゼンに溶解した溶液を入れ、撹拌しながら
145〜167℃まで昇温したのち、窒素ガスを300ml/分の割
合で1.5時間溶液内にバブリングしながら通気し系内の
水分を除去した。次いで溶液の温度19℃まで冷却したの
ち、撹拌しながら塩化水素を溶液中にバブリングし、塩
酸塩を生成させた。塩酸塩が生成するにつれ、液温は上
昇するが、冷却して35℃以下に維持した。1.5時間後塩
化水素の導入をやめ、生成した塩酸塩スラリーにホスゲ
ンガスを50g/hの割合で吹き込みながら昇温し、2時間
かけて120℃まで昇温した。更に120℃で2時間ホスゲン
吹込みを続けた。反応液がほぼ澄明となったので、ホス
ゲン吹き込みをやめ、120℃で2時間窒素ガスを300ml/
分の割合で通気し脱ガスを行った。ホスゲン導入量は合
計200gであった。これは、理論量の約2.5倍となる。脱
ガス後の反応液を冷却後通過したのち、減圧下で溶媒の
オルトジクロルンベンゼの留去を行ない、褐色の反応液
65gを得た。更に減圧蒸留により、副生しているα−
(3−イソシアナトフェニル)エチルクロライドを除去
することによって約46.4gの主留分を得た。この留分は
無色透明の液体でNCO%44.60であった。また元素分析値
は次の通りであった。
元素分析値(%) (C10H8N2O2として) C H N 計算値 63.76 4.25 14.88 分析値 63.51 4.08 14.78 IRスペクトル、1H−NMRスペクトルも実施例1と同様
なものが得られた。
実施例3 ホスゲン化の溶媒に酢酸ノルマルブチルを用いた。実
施例1と同様の2反応フラスコに酢酸ノルマルブチル
を1000g装入し、撹拌下反応フラスコを氷水浴につけ、
内温を3〜5℃保ちホスゲンガスを100g/hの割合で1時
間フラスコ内に導入した。次いで、酢酸ノルマルブル50
0gに溶解した前記ジアミン(II)54.3g(0.40mol)を1
時間で滴下した。アミン滴下時にはホスゲンガスを75g/
hの割合で導入しながら、5〜10℃で冷ホスゲン化を行
い、滴下後更に5〜8℃で30分間ホスゲンを75g/hの割
合で導入した。
アミン滴下後は、フラスコ内は白色スラリー状液とな
った。次いで、ホスゲンを12.5g/hの割合で導入しなが
ら、反応フラスコ内液を30分間で80℃に昇温した。昇温
後ホスゲンを75g/hの割合で導入しながら、反応温度80
±2℃で1時間、90±2℃で2時間熱ホスゲン化を行っ
た。熱ホスゲン化の過程でフラスコ内液は淡黄色透明溶
液となった。冷熱2段ホスゲン化で合計225gのホスゲン
を導入した。これは理論量の約2.8倍であった。熱ホス
ゲン化終了後、85±2℃で窒素ガスを約250ml/分の割合
で2時間導入し、脱ガスを行った。冷却後濾過し、減圧
下で溶媒の酢酸ノルマルブチルを留去し、褐色の反応液
約75gを得た。更に減圧蒸留により精製して約56.2gの主
留分を得た。この主留分は無色透明液体でNCO%44.5で
あり、元素分析、IRスペクトル、ガスクロマトグラフ、
1H−NMRスペクトルは実施例1と同様なものであった。
尚、原料の式(II)で表わされるジアミンは以下の参
考例に記載の方法で合成した。
〔参考例〕
内容積500mlの撹拌機付SUS 316L製オートクレーブに
m−ニトロアセトフェノン33.0g(0.2モル)、メタノー
ル200ml及びラネーニッケル4.6g(ニッケル分として)
を仕込んだ後、窒素で置換してしばらく撹拌する。
オークレーブを氷水で冷却しながらアンモニアを約40
g導入した。引き続き、水素を圧入し、40kg/cm2Gとした
後、昇温して70℃にした。その温度で55分間反応させ、
水素を16.5Nl吸収したところで吸収が停止したので反応
を終了した。室温まで放冷した後反応液を取り出して濾
過し、濾過を5〜6mmHgの圧力で真空蒸留して留出温度1
20〜122℃の留分23.9g(収率88.0%)を得た。この液体
は無色透明であり、元素分析値、GC−MSスペクトル、IR
−スペクトル、1H−HMRスペクトルの分析値を調べたと
ころ下記のデータが得られたことからα−(3−アミノ
フェニル)エチルアミンであると同定した。
ガスクロマトグラフィーによる純度は99.3%であっ
た。
(1)1H−NMRスペクトル(100MHz、DMSO−d6 (2)IRスペクトル(岩塩板、液膜法) 波数 cm-1:3400、3340、3190、2940、1600、1485、145
5、1360、1310、1160 (3)GC−MSスペクトル EI−MSスペクトル:(M+)=136 (注;APEAの分子量C8H12N2=136.2) (4)元素分析値 (C8H12N2) C H N 計算値(%) 70.48 8.81 20.56 実測値(%) 70.45 8.91 20.38
【図面の簡単な説明】
第1図および第2図はそれぞれα−(3−イソシアナト
フェニル)エチルイソシアナートの赤外線吸収スペクト
ル及び1H−NMRスペクトルを示す図である。
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) C07C 265/14 C07C 263/10 C08G 18/76 CA(STN) REGISTRY(STN)

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】式(I)で示されるα−(3−イソシアナ
    トフェニル)エチルイソシアナート。
  2. 【請求項2】式(II)で表わされるα−(3−アミノフ
    ェニル)エチルアミンまたはその塩をホスゲンと反応さ
    せることを特徴とするα−(3−イソシアナトフェニ
    ル)エチルイソシアナートの製造方法。
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