JP2876678B2 - イソシアヌレート誘導体の製造方法 - Google Patents

イソシアヌレート誘導体の製造方法

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【発明の詳細な説明】 従来、イソシアヌレート化合物としては、耐熱エナメ
ル等に用いられているトリス−(2−ヒドロキシエチ
ル)−イソシアヌレート(以下、THEICと記す)、粉体
塗料等に用いられているトリス−(2,3−エポキシプロ
ピル)−イソシアヌレート(以下、TEPICと記す)、ト
リス−(2−カルボキシエチル)−イソシアヌレート
(以下、TCEICと記す)、トリアリルイソシアヌレー
ト、及び、トリクロロイソシアヌレート等が知られてい
る。
イソシアヌレート化合物及びこれらを出発物質とする
誘導体の共通する特徴としては、良好な耐候性や透明性
等が挙げられ、かかる諸性質はトリアジン骨格に由来す
るものと考えられている。
このため、イソシアヌレート化合物及びそれらを出発
物質とする誘導体の開発は古くから行なわれて来た。
たとえば、THEICを出発物質とする誘導体としてはモ
ノカルボン酸とのエステル等の化合物があり、TCEICを
出発物質とする誘導体としてはアルコール類とのエステ
ル等の化合物が知られ、これらを耐熱性の可塑剤等に応
用しようとする試みがあった。
又、高い反応性を有するエポキシ化合物であるTEPIC
を出発物質とする例も多い。
TEPICは、エポキシ化合物のなかでも、特に硬化物の
耐熱性や耐候性が優れていることはよく知られているが
溶剤溶解性が乏しいといった問題もあり、それらの解決
のため特開昭56-61374、特公昭46-37494等に記載されて
いるように様々なカルボン酸、アミン類、メルカプタン
化合物等と、TEPIC分子内に3個存在するエポキシ基の
うちの一部を反応させて新規なエポキシ化合物を製造し
ようとする誘導体研究が行なわれていた。
さて、分子内に3個以上のヒドロキシル基を有する多
価アルコールの如き、イソシアヌレート化合物として
は、先にあげたTHEICがこの代表的化合物であるが、THE
ICは耐熱性や耐候性が優れているといった特徴を有する
ものの、結晶性が強い、融点が高い、アルコール、水等
の高極性溶剤には溶解しやすいものの通常の有機溶剤に
溶解しにくいといった性質があり、用途が限定されると
いう問題もあった。
そこで、結晶性が低く通常の有機溶剤にも溶解しやす
い多価アルコールの如き、イソシアヌレート化合物が求
められていた。
本願発明者は鋭意検討の結果、(A)成分:溶融状態
のトリス−(2,3−エポキシプロピル)−イソシアヌレ
ート、(B)成分:カルボン酸、及び(C)成分:4級ア
ンモニウム塩、3級アミン又は有機リン系化合物を混合
し、100〜200℃で反応させる一般式(1): (式中、X1及びX2のうちどちらか一方はR1COO基で他
方はOH基であり、Y1及びY2のどちらか一方はR2COO基
で他方はOH基であり、更にZ1及びZ2のうちどちらか一
方はR3COO基で他方はOH基であるイソシアヌレート誘導
体であり、R1、R2、R3はOH基若しくはCOOH基で置換
されていてもよい炭素数1〜20のアルキル基)で表され
るイソシアヌレート誘導体の製造方法によって前記課題
を解決することを見出した。
本願発明のイソシアヌレート誘導体は、結晶性はTHEI
Cよりも低くなり、一般にアモルファスとなって、溶剤
溶解性が向上することが明らかになった。
この理由は必ずしも明らかではないが、これは分子内
に有する3つの脂肪酸エステル基がその結晶性を阻害す
るためであると推察される。
本願発明の新規なイソシアヌレート誘導体の製造法と
しては、TEPICと、カルボン酸との反応によって得るこ
とができる。
TEPICとカルボン酸との反応によって、本願発明の新
規なイソシアヌレート誘導体を製造する場合、有機溶剤
を使用せずに溶融させたTEPICにカルボン酸を加えて行
うことが出きる。
又、4級アンモニウム塩や、3級アミン、有機リン系
化合物といったエポキシ/カルボン酸の付加反応を促進
する触媒を加えて行うことが出きる。更に、反応温度は
特に限定しないが、有機溶剤を使用せずに溶融させたTE
PICを用いる場合には100〜200℃位が望ましい。
一般に、エポキシ基とカルボン酸の反応生成物は、式
〔II〕及び〔III〕の如く、OH基とエステル基の位置の
異なる2種類の異性体を生成することが知られている。
このため、本願発明の誘導体はTEPICの3つのエポキ
シ基へのカルボン酸の付加体であるから、1種類のカル
ボン酸を用いても計8租類の異性体を生ずる。
これらは高速液体クロマトグラフィー装置、カラムク
ロマトグラフィー装置、等によって分離可能ではある
が、回収率の低いといった問題がある。
しかしながら、TEPICとカルボン酸の付加体の異性体
群は殆ど同等の性質を有するため、特に分離しなくとも
実質的には異性体混合物でも問題はない。
請求項記載の新規なイソシアヌレート誘導体の用途と
しては、ポリエステル、ウレタン樹脂等、ヒドロキシル
基と他の置換基との反応を利用することにより製造され
る樹脂の改質、エポキシ樹脂の硬化剤、金属表面処理
剤、無機粉体の分散剤、アクリルゴムの改質剤、等があ
げられる。
以下、実施例を示し、さらに詳細に説明する。
4.実施例 <実施例1> 攪拌機、温度計、冷却管のついた四つ口フラスコに、
TEPIC−S(日産化学工業製商品名、トリス−(2,3−エ
ポキシプロピル)−イソシアヌレート<TEPIC>の高純
度品)297重量部を140℃にて溶融した後、130℃に温度
を下げて攪拌しておき、ここに、ラウリン酸600重量部
を加えて、温度130℃にて2時間反応させ、その後、反
応触媒としてテトラメチルアンモニウムクロライド(以
下、TMACと記す)3重量部を加えて、2時間反応させ、
ワックス状の生成物を得た。
以上の方法により、X1及びX2のうち一方はC1123
COO基であり他方はOH基であり、Y1及びY2のうち一方
はC1123COO基であり他方はOH基であって、かつ、Z1
及びZ2のうち一方はC1123COO基であり他方はOH基で
ある目的物を得た。
過塩素酸滴定法によりエポキシ価を測定した紬果、残
留エポキシ量は滴定法の検出限界以下であった。
島津製作所製GPCカラムHSG-15及びHSG-30を用いて、
カラム温度40℃、溶離液テトラヒドロフラン、流最1.8m
l/分の条件にて、GPC法により生成物の2%テトラヒド
ロフラン溶液の組成分析を行なった結果、リテンション
タイム25.6分に単一ピークが認められた。
無水酢酸処理後の逆滴定法によりOH基含有量を測定し
た結果、3.3当量/kgであり、ほぼ理論値通りの結果であ
った。
赤外吸収スペクトル測定の結果を表−1に示した。
1738cm-1付近に生成したエステル化したカルボキシル
基、3430〜3450cm-1付近に生成したOH基の吸収が認めら
れた。
<実施例2> 実施例1と同様の方法で、TEPIC-S297重量部を140℃
にて溶融した後、ステアリン酸852重量部を加えて、温
度140℃にて2時間反応させ、その後TMAC3重量部を加え
て2時間反応させ、ワックス状の生成物を得た。以下の
方法により、X1及びX2のうち一方はC1735COO基で
あり他方はOH基であり、Y1及びY2のうち一方はC17
35COO基であり他方はOH基であって、かつ、Z1及びZ2
のうち一方はC1135COO基であり他方はOH基である目
的物を得た。
エポキシ価は検出限界以下であった。
GPC法により、生成物の2%テトラヒドロフラン溶液
の組成分析を行なった結果、リテンションタイム24.8分
に単一ピークが認められた。
OH基含有量を測定した結果、2.5当量/kgであり、ほぼ
理論値通りの結果であった。
赤外吸収スペクトル測定の結果を表−1に示した。
1739cm-1付近に生成したエステル化したカルボキシル
基、3430〜3450cm-1付近に生成したOH基の吸収が認めら
れた。
<実施例3> 実施例1と同様の方法で、TEPIC−S 297重量部を140
℃にて溶融した後、110℃に温度を下げて攪拌してお
き、カプロン酸348重量部を加えて、3時間反応させ、
その後TMAC3重量部を加えて、温度130℃にて2時間反応
させ、水飴状の生成物を得た。
以上の方法により、X1及びX2のうち一方はC511C
OO基であり他方はOH基であり、Y1及びY2のうち一方は
511COO基であり他方はOH基であって、かつ、Z1
びZ2のうち一方はC511COO基であり他方はOH基であ
る目的物を得た。
エポキシ価は検出限界以下であった。
GPC法により、生成物の2%テトラヒドロフラン溶液
の組成分析を行なった結果、リテンションタイム26.8分
に単一ピークが認められた。
OH基含有量を測定した結果、4.5当量/kgであり、ほぼ
理論値通りの結果であった。
赤外吸収スペクトル測定の結果を表−1に示した。
1739cm-1付近に生成したエステル化したカルボキシル
基、3430〜3450cm-1付近に生成したOH基の吸収が認めら
れた。
<実施例4> 実施例ユと同様の方法で、TEPIC−S 297重量部を140
℃にて溶融した後、110℃に温度を下げて攪拌してお
き、プロピオン酸222重量部を加えて3時間反応させ、
その後TMAC3重量部を加えて温度130℃にて2時間反応さ
せ、水飴状の生成物を得た。
以上の方法により、X1及びX2のうち一方はC25CO
O基であり他方はOH基であり、Y1及びY2のうち一方は
25COO基であり他方はOH基であって、かつ、Z1及び
2のうち一方はC25COO基であり他方はOH基である目
的物を得た。
エポキシ価は検出限界以下であった。
OH基含有量を測定した結果、5.7当量/kgであり、ほぼ
理論値通りの結果であった。
赤外吸収スペクトル測定の結果を表−1に示した。
1735cm-1付近に生成したエステル化したカルボキシル
基、3430〜3450cm-1付近に生成したOH基の吸収が認めら
れた。
<実施例5> 実施例1と同様の方法で、TEPIC−S 297重量部を140
℃にて溶融した後、110℃に温度を下げて攪拌してお
き、カプリル酸432重量部を加えて3時間反応させ、そ
の後TMAC3重量部を加えて温度130℃にて2時間反応さ
せ、水飴状の生成物を得た。
以上の方法により、X1及びX2のうち一方はC715C
OO基であり他方はOH基であり、Y1及びY2のうち一方は
715COO基であり他方はOH基であって、かつ、Z1
びZ2のうち一方はC715COO基であり他方はOH基であ
る目的物を得た。
エポキシ価は検出限界以下であった。
OH基含有量を測定した結果、4.0当量/kgであり、ほぼ
理論値通りの結果であった。
赤外吸収スペクトル測定の結果を表−1に示した。
1739cm-1付近に生成したエステル化したカルボキシル
基、3430〜3450cm-1付近に生成したOH基の吸収が認めら
れた。
<実施例6> 実施例1と同様の方法で、TEPIC−S 75重量部を140℃
にて溶融した後、160℃に昇温し、ここにラウリン酸5
重量部を加えて温度160℃にて3時間反応させる。
次いで、酢酸エチル200重量部を加えて室温にて攪拌
しながら洗浄した後、未反応のTEPICをろ別する。
得られたろ液より、溶剤を減圧留去しワックス状の生
成物19.63重量部を得た。
次に、かかるワックス状の生成物10重量部と酢酸4重
量部を温度110℃にて2時間、更に温度140℃にて1時間
反応させる。
得られた水飴状生成物を、酢酸エチル50重量部に溶解
し、分液漏斗を用いて、十分水洗して未反応の酢酸及び
ワックス状の生成物に残留していたTEPICと酢酸との反
応生成物を除去した。
その後、溶剤を減圧留去し、水飴状の生成物を得た。
以上の方法により、X1及びX2のうち一方はC1123
COO基であり他方はOH基であり、Y1及びY2のうち一方
はCH3COO基であり他方はOH基であって、かつ、Z1及び
2のうち一方はCH3COO基であり他方はOH基である目的
物を得た。
エポキシ価は検出限界以下であった。
OH基含有量を測定した糾果、4.1当量/kgであり、ほぼ
理論値通りの結果であった。
赤外吸収スペクトル測定の結果を表−1に示した。
1738cm-1付近に生成したエステル化したカルボキシル
基、3430〜3450cm-1付近に生成したOH基の吸収が認めら
れた。
<実施例7> 実施例1と同様の方法で、TEPIC−S 297重量部を140
℃にて溶融した後、130℃に温度を下げて攪拌してお
き、乳酸270重量部を加えて、温度130℃にて2時間反応
させ、その後TMAC1.5重量部を加えて1時間反応させ、
水飴状の生成物を得た。
以上の方法により、X1及びX2のうち一方はC1735
COO基であり他方はOH基であり、Y1及びY2のうち一方
はCH3COO基であり他方はOH基であって、かつ、Z1及び
2のうち一方はCH3COO基であり他方はOH基である目的
物を得た。
エポキシ価は検出限界以下であった。
OH基含有量を測定した結果、10.7当量/kgであり、ほ
ぼ理論値通りの結果であった。
赤外吸収スペクトル測定の結果を表−1に示した。
1743cm-1付近に生成したエステル化したカルボキシル
基、3430〜3450cm-1付近に生成したOH基の吸収が認めら
れた。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 上原 弘行 千葉県市原市五井南海岸11番地1 日産 化学工業株式会社高分子研究所内 審査官 横尾 俊一 (56)参考文献 特開 昭59−141568(JP,A) 特開 昭58−55469(JP,A) 特開 昭57−117564(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) C07D 251/34 CA(STN) REGISTRY(STN)

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】(A)成分:溶融状態のトリス−(2,3−
    エポキシプロピル)−イソシアヌレート、(B)成分:
    カルボン酸、及び(C)成分:4級アンモニウム塩、3級
    アミン又は有機リン系化合物を混合し、100〜200℃で反
    応させる一般式(1): (式中、X1及びX2のうちどちらか一方はR1COO基で他
    方はOH基であり、Y1及びY2のどちらか一方はR2COO基
    で他方はOH基であり、更にZ1及びZ2のうちどちらか一
    方はR3COO基で他方はOH基であるイソシアヌレート誘導
    体であり、R1、R2、R3はOH基若しくはCOOH基で置換
    されていてもよい炭素数1〜20のアルキル基)で表され
    るイソシアヌレート誘導体の製造方法。
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