JP4835816B2 - Methylation of melamine - Google Patents

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  • Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、メラミン(2,4,6−トリアミノ−1,3,5−トリアジン)とメチルアミン(モノメチルアミン)とを酸性触媒の存在下に加熱して加圧下で反応させ、該メラミンの少なくとも1つ以上のアミノ基をメチルアミノ基に置換することを特徴とするメラミンのメチル化法に関するものである。
【0002】
具体的には、オートクレーブ中メラミンとメチルアミンを酸性触媒存在下、反応させることにより、目的物としての2,4−ジアミノ−6−メチルアミノ−1,3,5−トリアジン(モノ体)、2−アミノ−4,6−ビス(メチルアミノ)−1,3,5−トリアジン(ビス体)、及び2,4,6−トリス(メチルアミノ)−1,3,5−トリアジン(トリス体)のメチルメラミン類を得る。
【0003】
メチルメラミン類は、農薬、医薬、染料、塗料などの種々のファインケミカル中間体として、また種々の樹脂材料とくにアミノプラスト形成体成分として、難燃性材料としても広く用いられている有用な化合物群である。
【0004】
【従来の技術】
アルキルメラミン類の製造として、塩化シアヌールとアルキルアミンとの反応よる合成法が報告されている〔ジャーナル・オブ・アメリカン・ケミカル・ソサエティ(J.Amer.Chem.Soc)、73巻、2984頁、1951年;特開平3−215564号公報(対応特許:米国特許第5,124,379号明細書);及び米国特許第4,886,882号明細書〕。この合成法では、高価な塩化シアヌールを用いことと、アルキルメラミン類のモノ体及びビス体の合成には複数の反応をさせること、そして後処理で塩酸を処理する必要がある。
【0005】
米国特許第2,228,161号明細書(対応特許:英国特許第496,690号明細書)で示される合成法もある。この合成法はメラミンとアルキルアミン塩酸塩を反応させる方法である。この反応は、固体で反応すること、塩酸を使用することで取扱い量が非常に大きくなること、塩酸塩を高温で使用するため腐食が発生して装置及び製品品質の対策が必要なこと、そして後処理で塩酸を処理する必要がある。ここではメチルメラミンの合成法として、メラミンとメチルアミン塩酸塩とを固相で200℃で反応させる方法を開示している。この合成方法では、トリメチルメラミン類の収率として2−アミノ−4,6−ビス(メチルアミノ)−1,3,5−トリアジン(ビス体)が50〜55%であり、2,4,6−トリス(メチルアミノ)−1,3,5−トリアジン(トリス体)が少量得られたとの報告がされている。
【0006】
メチロールメラミンから還元する方法は収率も低く、副生物であるポリマーの取扱いが必要である。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、メラミンのメチル化法を提供する。
【0008】
詳しくは、メチルメラミン類がメラミンとメチルアミンという安価な原料より簡単な工程で得られ、かつ得られるメチルメラミン類のモノ体、ビス体、及びトリス体置換体の組成比率が制御できる方法を提供する。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本発明の第1実施態様は、メラミンとメチルアミンとを酸性触媒の存在下に、反応温度として160〜250℃、及び反応圧力として5MPa以上で、加熱して加圧下で反応させ、該メラミンの少なくとも1つ以上のアミノ基をメチルアミノ基に置換することを特徴とするメラミンのメチル化法である。
【0011】
実施態様は、更に溶媒を用いる第1実施態記載のメラミンのメチル化法である。
【0012】
実施態様は、溶媒としてトリアルキルアミンを用いる第実施態に記載のメラミンのメチル化法である。
【0013】
実施態様は、発生するアンモニアを除去しながら反応させ、メチルアミノ基のトリス体及びビス体の生成比率を高くさせる第1実施態様、第2実施態様又は第実施態に記載のメラミンのメチル化法である。
【0014】
【発明の実施の形態】
上記の各実施態様を以下に具体的に説明する。
【0015】
メラミンと、酸性触媒と、溶媒をオートクレーブに仕込んだ後、メチルアミンのボンベを接続して、オートクレーブをドライアイス−アセトン冷媒で冷却する。そして、メチルアミンのボンベから、天秤で計量しながらメチルアミンをガス状でオートクレーブ内へ吹き込む。所定量を吹き込み後、仕込みを完了する。
【0016】
その後、オートクレーブを加熱し、反応温度を190℃として反応させる。
【0017】
反応温度は140〜300℃が用いられるが、温度が高いと副反応が起き収率が悪くなるし、反応圧力も高くなる。好ましくは160〜250℃であり、より好ましくは160〜200℃である。反応はメチルアミンとアンモニアが置換する平衡反応であり、190℃では2時間くらいで平衡に達する。系内よりアンモニアを抜くと、平衡が傾き反応率はどんどん上がっていく。
【0018】
反応生成物の置換体組成は、比較的コントロールができ、トリス体として40〜80%程度の収率を得ることができる。
【0019】
反応圧力は、無溶媒の場合において反応温度170℃で6〜8MPa、反応温度190℃で11〜12MPaである。例えば、トリエチルアミンを溶媒としてメラミン100重量部に対して50重量部を使用すると4〜6MPaとなる。装置的な面と安全性の面で溶媒を使用すると楽になる。
【0020】
メチルアミンの量はメラミン100重量部に対して30〜5000重量部であり、量が多いほどトリス体が多くでき、少ないと低置換体が多くなる。また、トリアルキルアミンの量にもよるがメチルアミンもメラミンを溶解する溶媒になるので、少ないと反応速度は遅くなる。
【0021】
メチルアミンの代わりに、炭素数4以下のアルキルアミン(モノアルキルアミン)は同じように反応できる。炭素数が多くなると圧力が低下して、反応操作はやりやすくなる。
【0022】
酸性触媒としては、強酸と弱塩基との塩、強酸と強塩基との塩、酸などが用いられる。
【0023】
強酸と弱塩基の塩としては、塩化アンモニウム(337℃昇華)、硫酸アンモニウム、リン酸アンモニウムなどが用いられる。また、4級アンモニウム塩も酸性触媒として使用可能である。後処理での酸性触媒の分離を考えると、塩化トリオクチルメチルアンモニウム(TOMAC)などの長鎖アルキル基を有する4級アンモニウム塩化合物が好ましい。
【0024】
強酸と強塩基との塩としては、塩化ナトリウム、塩化カリウムなどが用いられる。
【0025】
酸としては、フッ化水素酸、塩酸、臭化水素酸、硫酸、リン酸、スルファミン酸などが用いられる。これらの酸は反応系内では塩となる。
【0026】
酸性触媒は、オートクレーブの腐食の観点からと反応速度の観点から決定されるが、溶媒としてトリアルキルアミンを用いるときは塩化アンモニウムがより好ましい。
【0027】
酸性触媒の量はメラミン100重量部に対して、0.1〜30重量部を使用するが、製品からの分離などを考えると1〜5重量部が好ましい。
【0028】
溶媒としてのトリアルキルアミンは、1つのアルキル基の炭素数が10まで使用できるが、経済性からトリエチルアミンが好ましい。溶媒の量はメラミン100重量部に対して、10〜2000重量部であるが、好ましくは50〜500重量部である。多く使用すると、反応時の圧力は低下するが反応速度がおそくなり生産性は悪くなる。
【0029】
アンモニアの除去は、オートクレーブのバルブを徐々に開放し、ゆっくりと放出することでも目的を達することができるが、加圧下の精留をするとより効率的である。
【0030】
反応混合物からの精製は、反応混合物を過熱溶解し溶媒の中に、徐々に加えてスラリーとして目的物を単離する。溶媒としては、酢酸エチルなどのエステル類、メタノール、エタノールなどのアルコール類、セルソルブ類、ジオキサン、エチルエーテル、イソプロピルエーテルなどのエーテル類、アセトニトリル、DMF、DMSO、及びNMPなどが単独、又は混合で用いられる。
【0031】
また、これらの溶媒をオートクレーブに送り込んだ後、冷却して得られたスラリーをロ集し単離しても良い。
【0032】
また、固体蒸留でも精製単離は容易である。この場合は、触媒として非常に沸点が高く熱安定性が良いものを使用する必要がある。
【0033】
【実施例】
以下、実施例を挙げ本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【0034】
なお本実施例は、全ての例において、参考例に示すようにあらかじめ生成物を標品として別途合成し〔例えばメラミン誘導体の合成法はジャーナル・オブ・アメリカン・ケミカル・ソサエティ(J.Amer.Chem.Soc)、73巻、2984頁、1951年;特開平3−215564号公報(対応特許:米国特許第5,124,379号明細書);及び米国特許第4,886,882号明細書に準じて行なった。〕、純品として単離したものと、内部標準物質とにより検量線を作成し、反応生成物中の各生成物量を高速液体クロマトグラフィーによる内標定量法により正確に求めた。
【0035】
用いた高速液体クロマトグラフィーの分析条件は以下に示す通りである。
【0036】
〔分析条件〕
溶離液:H20/CH3OH=750/250(v/v)、
検出方法:UV 220nm、
カラム:GLサイエンス社製Inertsil Ph 150mm×4.6mmφ、
流量:1.0mL/min、
分析温度:50℃、
内部標準物質:パラクロロアニリン。
【0037】
〔分析条件:標準リテンションタイム(min)〕
1)メラミン;3.44、
2)2,4−ジアミノ−6−メチルアミノ−1,3,5−トリアジン(モノ体): 4.06、
3)2−アミノ−4,6−ビス(メチルアミノ)−1,3,5−トリアジン(ビス体):5.75、
4)2,4,6−トリス(メチルアミノ)−1,3,5−トリアジン(トリス体):10.10、
5)パラクロロアニリン(内標):20.58。
【0038】
標品となる1,3,5−トリアジン誘導体は以下の参考例に準じて合成した。
【0039】
参考例1(2,4−ジアミノ−6−クロル−1,3,5−トリアジンの合成)
塩化シアヌール184.5g(1.0モル)をアセトニトリル800mLに室温にて溶解後、0℃に冷却した溶液に、激しく撹拌しながら28%アンモニア水溶液303.7g(5.0モル)を反応温度を10℃以下を保つように、2時間で滴下した。滴下終了後、冷却を停止し室温で1時間撹拌した後に、徐々に加温して45℃として更に4時間反応させた。冷却後、生成物を濾別し、更に大量の水にて洗浄した。濾過物を、真空下、50℃で6時間乾燥することで、表記の化合物を115g(収率79%)得た。
【0040】
参考例2(2,4−ジアミノ−6−メチルアミノ−1,3,5−トリアジンの合成)
参考例1で合成した2,4−ジアミノ−6−クロル−1,3,5−トリアジン14.5g(0.1モル)、メチルアミン40%水溶液31.1g(0.4モル)の混合溶液を、撹拌しながら加温して、最終的に還流温度にて6時間反応させた。反応液を冷却後、生成物を濾別し、冷水で洗浄し、濾過物を、真空下、70℃で6時間乾燥することで、表記の化合物を9.1g(収率65%)得た。
【0041】
融点:269℃。
【0042】
参考例3(2,4,6−トリス(メチルアミノ)−1,3,5−トリアジンの合成)
塩化シアヌール18.5g(0.1モル)をアセトニトリル150mLに溶解し、0℃に冷却した溶液を撹拌しながら、メチルアミン40%水溶液15.5g(0.2モル)を反応温度が5℃を越えないように1時間で滴下した。更に撹拌を続けながら、炭酸水素カリウム20.0g(0.2モル)の水100mL溶液を同温にて滴下した。その後、反応温度を徐々に上げて45℃で8時間撹拌を続けた。高速液体クロマトグラフィーで2,4−ビス(メチルアミノ)−6−クロル−1,3,5−トリアジンへの転化が完了したことを確認後、冷却し生成物を濾別した。濾過ケーキを水で充分に洗浄した後に、この2,4−ビス(メチルアミノ)−6−クロル−1,3,5−トリアジンを水100mLに懸濁させ、メチルアミン40%水溶液31.1g(0.4モル)を添加し、更に加熱還流下で6時間反応させた。冷却後、析出した結晶を濾過し、水で充分に洗浄後、乾燥することで表記化合物13.1g(収率78%)を得た。
【0043】
融点:133℃。
【0044】
参考例4
参考例3と同様に、2−アミノ−4,6−ビス(メチルアミノ)−1,3,5−トリアジンを合成した。
【0045】
融点:291℃。
【0046】
実施例1
メラミン5g、酸性触媒として塩化アンモニウム0.1gを100mLガラス製オートクレーブに仕込んだ後、メチルアミンのボンベを接続し、オートクレーブをドライアイス−アセトン冷媒で冷却した。ドライアイス−アセトン冷媒から発泡がなくなったら、メチルアミンのボンベからガス状で、ボンベを天秤で計量しながら10gをオートクレーブ内に吹き込んだ。
【0047】
次に、オートクレーブ内部温度が190℃の温度となるように加熱を行った。
【0048】
途中、170℃くらいから、該オートクレーブ内で発熱があり10℃近く温度が上昇した。
【0049】
その後、190℃に昇温させ、圧力は10MPaとなり、反応温度190℃で2時間反応させた。
【0050】
反応後、オートクレーブを冷却し、バルブを開いてオートクレーブ内のガス状物を系外へ抜き、オートクレーブを開いた。
【0051】
内容混合物を水で溶解し定量分析した結果、原料のメラミンの転化率は94.1%であり、生成物として、2,4−ジアミノ−6−メチルアミノ−1,3,5−トリアジンが21.4%、2−アミノ−4,6−ビス(メチルアミノ)−1,3,5−トリアジンが30.4%、2,4,6−トリス(メチルアミノ)−1,3,5−トリアジンが41.3%の収率で各々得られていた。
【0052】
実施例2
メラミン31g、酸性触媒として塩化アンモニウム0.5gを200mLステンレス製オートクレーブに仕込んだ後、メチルアミンのボンベを接続し、オートクレーブをドライアイス−アセトン冷媒で冷却した。ドライアイス−アセトン冷媒から発泡がなくなったら、メチルアミンのボンベからガス状で、ボンベを天秤で計量しながら96gをオートクレーブ内に吹き込んだ。
【0053】
次に、オートクレーブ内部温度が190℃の温度となるように加熱を行った。
【0054】
途中、170℃くらいから、該オートクレーブ内で発熱があり10℃近く温度が上昇した。170℃の時には、圧力は6MPaであった。
【0055】
その後、190℃に昇温させ、圧力は11.5MPaとなり、反応温度190℃で1時間反応させた。この反応において、オートクレーブのバルブを弛め、間欠的に徐々にガスを抜き出し反応圧を6MPaとして反応を終了した。ガスを抜くたびにオートクレーブの温度は数℃上昇した。
【0056】
反応後、オートクレーブを冷却し、バルブを開いてオートクレーブ内のガス状物を系外へ抜き、オートクレーブを開いた。オートクレーブ内は茶色に変色し腐食が認められた。
【0057】
内容混合物を水で溶解し定量分析した結果、原料のメラミンの転化率は99.8%であり、生成物として、2,4−ジアミノ−6−メチルアミノ−1,3,5−トリアジンが0.9%、2−アミノ−4,6−ビス(メチルアミノ)−1,3,5−トリアジンが16.1%、2,4,6−トリス(メチルアミノ)−1,3,5−トリアジンが81.0%の収率で各々得られていた。
【0058】
実施例3
メラミン31gと、溶媒としてトリエチルアミン10gと、酸性触媒として塩化アンモニウム0.5gを200mLステンレス製オートクレーブに仕込んだ後、メチルアミンのボンベを接続し、オートクレーブをドライアイス−アセトン冷媒で冷却した。ドライアイス−アセトン冷媒から発泡がなくなったら、メチルアミンのボンベからガス状で、ボンベを天秤で計量しながら63gをオートクレーブ内に吹き込んだ。
【0059】
次に、オートクレーブ内部温度が190℃の温度となるように加熱を行った。
【0060】
途中、170℃くらいから、該オートクレーブ内で発熱があり10℃近く温度が上昇した。170℃の時には、圧力は6MPaであった。
【0061】
その後、190℃に昇温させ、圧力は9MPaとなり、反応温度190℃で1時間反応させた。
【0062】
反応後、オートクレーブを冷却し、バルブを開いてオートクレーブ内のガス状物を系外へ抜き、オートクレーブを開いた。オートクレーブ内の腐食は認められなかった。
【0063】
内容混合物を水で溶解し定量分析した結果、原料のメラミンの転化率は96.1%であり、生成物として、2,4−ジアミノ−6−メチルアミノ−1,3,5−トリアジンが16.5%、2−アミノ−4,6−ビス(メチルアミノ)−1,3,5−トリアジンが38.2%、2,4,6−トリス(メチルアミノ)−1,3,5−トリアジンが41.0%の収率で各々得られていた。
【0064】
実施例4
溶媒としてトリエチルアミン4gを添加し、酸性触媒として塩化ナトリウム0.2gを採用し、その他の反応条件は実施例1と同様に反応させた。
【0065】
内容混合物を水で溶解し定量分析した結果、原料のメラミンの転化率は89.3%であり、生成物として、2,4−ジアミノ−6−メチルアミノ−1,3,5−トリアジンが30.9%、2−アミノ−4,6−ビス(メチルアミノ)−1,3,5−トリアジンが35.8%、2,4,6−トリス(メチルアミノ)−1,3,5−トリアジンが21.7%の収率で各々得られていた。
【0066】
実施例4
酸性触媒として硫酸アンモニウム0.2gと、塩化カリウム0.2gとを採用して、実施例1と同様に反応し、その他の反応条件は実施例1と同様に反応させた。
【0067】
内容混合物を水で溶解し定量分析した結果、原料のメラミンの転化率は98.8%であり、生成物として、2,4−ジアミノ−6−メチルアミノ−1,3,5−トリアジンが17.0%、2−アミノ−4,6−ビス(メチルアミノ)−1,3,5−トリアジンが49.3%、2,4,6−トリス(メチルアミノ)−1,3,5−トリアジンが32.0%の収率で各々得られていた。
【0068】
【発明の効果】
本発明により、メチルメラミン類をメチルアミンとメラミンという安価な原料で合成する方法を提供することができた。
【0069】
そして、メチルメラミン類の置換体組成比率の制御は、メチルアミンの量や生成するアンモニアの除去を行なうことでできることなった。特に2,4,6−トリス(メチルアミノ)−1,3,5−トリアジントリメチルメラミン(トリス体)の収率は80%を超えることができた。
【0070】
更に、この反応は、高圧でしか反応できず、しかも高温を要するため、反応器の材質が問題となるが、反応時の反応容器の腐食と高圧を回避する方法として、トリアルキルアミンを溶媒として使用することを見出した。これによりオートクレーブの腐食はなくなり、圧力も溶媒の使用量によるが、反応温度190℃で圧力が7MPa以下となり、装置の低圧構造化が可能となった。
【0071】
ここで、メチルメラミン類は、メラミン樹脂に可撓性を与える有用な化合物であり、しかも水溶性が高くメラミンと任意に混合しホルマリンと重合できる点でも、優れている。
【0072】
例として、メラミン樹脂に可撓性を与えることは、メラミン樹脂へトリス体樹脂を添加した樹脂液を含浸した含浸紙を調製し、その含浸紙を積層硬化シートに加工して評価した屈曲性試験〔特開平9−143238号公報(対応特許:WO97/11102)の評価例2〕で明かになっている。
【0073】
メラミンより製造されるメラミン樹脂は非常に硬く、しかも脆性の改良として可撓性を付与する目的であれば、メチルメラミン類のモノ体、ビス体、及びトリス体の混合物であっても目的をかなえることができる。
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
In the present invention, melamine (2,4,6-triamino-1,3,5-triazine) and methylamine (monomethylamine) are heated in the presence of an acidic catalyst and reacted under pressure. The present invention relates to a method for methylating melamine, wherein one or more amino groups are substituted with methylamino groups.
[0002]
Specifically, by reacting melamine and methylamine in an autoclave in the presence of an acidic catalyst, 2,4-diamino-6-methylamino-1,3,5-triazine (mono), -Amino-4,6-bis (methylamino) -1,3,5-triazine (bis) and 2,4,6-tris (methylamino) -1,3,5-triazine (tris) Methyl melamines are obtained.
[0003]
Methylmelamines are a group of useful compounds widely used as flame retardant materials as various fine chemical intermediates such as agricultural chemicals, medicines, dyes, paints, as various resin materials, particularly as aminoplast former components. is there.
[0004]
[Prior art]
As a method for producing alkylmelamines, a synthesis method by reaction of cyanuric chloride with alkylamine has been reported (J. Amer. Chem. Soc, 73, 2984, 1951). Year; JP-A-3-215564 (corresponding patent: US Pat. No. 5,124,379); and US Pat. No. 4,886,882). In this synthesis method, it is necessary to use expensive cyanuric chloride, to carry out a plurality of reactions for synthesizing mono- and bis-forms of alkylmelamines, and to treat hydrochloric acid in post-treatment.
[0005]
There is also a synthesis method shown in US Pat. No. 2,228,161 (corresponding patent: British Patent No. 496,690). This synthesis method is a method in which melamine and alkylamine hydrochloride are reacted. This reaction is a solid reaction, the handling amount becomes very large by using hydrochloric acid, the use of hydrochloride at a high temperature causes corrosion and requires measures for equipment and product quality, and It is necessary to treat hydrochloric acid in the post-treatment. Here, a method of reacting melamine and methylamine hydrochloride at 200 ° C. in a solid phase is disclosed as a synthesis method of methylmelamine. In this synthesis method, the yield of trimethylmelamines is 50 to 55% of 2-amino-4,6-bis (methylamino) -1,3,5-triazine (bis), and 2,4,6 -It has been reported that a small amount of tris (methylamino) -1,3,5-triazine (tris form) was obtained.
[0006]
The method of reducing from methylolmelamine has a low yield and requires handling of a polymer as a by-product.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention provides a method for methylating melamine.
[0008]
Specifically, a method is provided in which methyl melamines can be obtained in a simpler process than inexpensive raw materials such as melamine and methylamine, and the composition ratio of mono-, bis-, and tris-substitutions of the obtained methyl melamines can be controlled. To do.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In the first embodiment of the present invention, melamine and methylamine are reacted in the presence of an acidic catalyst at a reaction temperature of 160 to 250 ° C. and a reaction pressure of 5 MPa or more under heat and pressure. A method for methylating melamine, wherein at least one amino group is substituted with a methylamino group.
[0011]
The second embodiment is the melamine methylation method according to the first embodiment using a solvent.
[0012]
The third embodiment is the melamine methylation method according to the second embodiment using trialkylamine as a solvent.
[0013]
The fourth embodiment is a melamine according to the first embodiment, the second embodiment , or the third embodiment in which the reaction is performed while removing the generated ammonia to increase the generation ratio of the tris body and the bis body of the methylamino group. This is a methylation method.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Each of the above embodiments will be specifically described below.
[0015]
Melamine, an acidic catalyst, and a solvent are charged into an autoclave, a methylamine cylinder is connected, and the autoclave is cooled with a dry ice-acetone refrigerant. Then, methylamine is blown into the autoclave in a gaseous form while being measured with a balance from a methylamine cylinder. After injecting a predetermined amount, the preparation is completed.
[0016]
Thereafter, the autoclave is heated to react at a reaction temperature of 190 ° C.
[0017]
A reaction temperature of 140 to 300 ° C. is used, but if the temperature is high, side reactions occur and the yield deteriorates, and the reaction pressure also increases. Preferably it is 160-250 degreeC, More preferably, it is 160-200 degreeC. The reaction is an equilibrium reaction in which methylamine and ammonia are substituted, and reaches an equilibrium at 190 ° C. in about 2 hours. When ammonia is removed from the system, the equilibrium is tilted and the reaction rate increases rapidly.
[0018]
The substitution product composition of the reaction product can be relatively controlled, and a yield of about 40 to 80% can be obtained as a tris body.
[0019]
In the absence of solvent, the reaction pressure is 6 to 8 MPa at a reaction temperature of 170 ° C. and 11 to 12 MPa at a reaction temperature of 190 ° C. For example, when 50 parts by weight is used with respect to 100 parts by weight of melamine using triethylamine as a solvent, the pressure is 4 to 6 MPa. Use of solvents is easier in terms of equipment and safety.
[0020]
The amount of methylamine is 30 to 5,000 parts by weight with respect to 100 parts by weight of melamine. Further, although depending on the amount of trialkylamine, methylamine also becomes a solvent for dissolving melamine, so if it is small, the reaction rate becomes slow.
[0021]
Instead of methylamine, an alkylamine having 4 or less carbon atoms (monoalkylamine) can react in the same manner. As the number of carbon atoms increases, the pressure decreases and the reaction operation becomes easier.
[0022]
As the acidic catalyst, a salt of a strong acid and a weak base, a salt of a strong acid and a strong base, an acid, or the like is used.
[0023]
As the salt of the strong acid and the weak base, ammonium chloride (sublimation at 337 ° C.), ammonium sulfate, ammonium phosphate and the like are used. Quaternary ammonium salts can also be used as acidic catalysts. Considering the separation of the acidic catalyst in the post-treatment, a quaternary ammonium salt compound having a long-chain alkyl group such as trioctylmethylammonium chloride (TOMAC) is preferable.
[0024]
Sodium chloride, potassium chloride, etc. are used as a salt of a strong acid and a strong base.
[0025]
As the acid, hydrofluoric acid, hydrochloric acid, hydrobromic acid, sulfuric acid, phosphoric acid, sulfamic acid and the like are used. These acids become salts in the reaction system.
[0026]
The acidic catalyst is determined from the viewpoint of corrosion of the autoclave and from the viewpoint of the reaction rate, but ammonium chloride is more preferable when a trialkylamine is used as the solvent.
[0027]
The amount of the acidic catalyst is 0.1 to 30 parts by weight with respect to 100 parts by weight of melamine, but 1 to 5 parts by weight is preferable in view of separation from the product.
[0028]
The trialkylamine as the solvent can use up to 10 carbon atoms of one alkyl group, but triethylamine is preferable from the economical viewpoint. The amount of the solvent is 10 to 2000 parts by weight, preferably 50 to 500 parts by weight, with respect to 100 parts by weight of melamine. If it is used in a large amount, the pressure during the reaction will decrease, but the reaction rate will slow down and the productivity will deteriorate.
[0029]
The removal of ammonia can be achieved by gradually opening the valve of the autoclave and slowly releasing it, but it is more efficient to perform rectification under pressure.
[0030]
In the purification from the reaction mixture, the reaction mixture is dissolved by heating and gradually added to a solvent to isolate the target product as a slurry. As the solvent, esters such as ethyl acetate, alcohols such as methanol and ethanol, cellsolves, ethers such as dioxane, ethyl ether and isopropyl ether, acetonitrile, DMF, DMSO, and NMP are used alone or in a mixture. It is done.
[0031]
Moreover, after sending these solvents into an autoclave, the slurry obtained by cooling may be collected and isolated.
[0032]
Also, purification and isolation are easy even with solid distillation. In this case, it is necessary to use a catalyst having a very high boiling point and good thermal stability.
[0033]
【Example】
EXAMPLES Hereinafter, although an Example is given and this invention is demonstrated still in detail, this invention is not limited to these.
[0034]
In all the examples, as shown in the reference examples, the product was separately synthesized in advance as a standard product (for example, a method for synthesizing a melamine derivative was described in Journal of American Chemical Society (J. Amer. Chem. Soc), 73, 2984, 1951; JP-A-3-215564 (corresponding patent: US Pat. No. 5,124,379); and US Pat. No. 4,886,882. According to the same procedure. ], A calibration curve was prepared using the product isolated as a pure product and an internal standard substance, and the amount of each product in the reaction product was accurately determined by the internal standard determination method using high performance liquid chromatography.
[0035]
The analysis conditions of the high performance liquid chromatography used are as follows.
[0036]
〔Analysis conditions〕
Eluent: H 2 0 / CH 3 OH = 750/250 (v / v),
Detection method: UV 220 nm,
Column: GL Science Inertsil Ph 150 mm × 4.6 mmφ,
Flow rate: 1.0 mL / min,
Analysis temperature: 50 ° C.
Internal standard: Parachloroaniline.
[0037]
[Analysis conditions: Standard retention time (min)]
1) Melamine; 3.44
2) 2,4-diamino-6-methylamino-1,3,5-triazine (mono): 4.06,
3) 2-amino-4,6-bis (methylamino) -1,3,5-triazine (bis): 5.75,
4) 2,4,6-tris (methylamino) -1,3,5-triazine (tris form): 10.10.
5) Parachloroaniline (internal standard): 20.58.
[0038]
The standard 1,3,5-triazine derivative was synthesized according to the following reference example.
[0039]
Reference Example 1 (Synthesis of 2,4-diamino-6-chloro-1,3,5-triazine)
After dissolving 184.5 g (1.0 mol) of cyanuric chloride in 800 mL of acetonitrile at room temperature, 303.7 g (5.0 mol) of 28% aqueous ammonia solution was added to a solution cooled to 0 ° C. while stirring vigorously. It was dripped in 2 hours so that 10 degrees C or less may be maintained. After completion of the dropwise addition, the cooling was stopped and the mixture was stirred at room temperature for 1 hour, and then gradually heated to 45 ° C. and further reacted for 4 hours. After cooling, the product was filtered off and washed with a large amount of water. The filtrate was dried at 50 ° C. for 6 hours under vacuum to obtain 115 g (yield 79%) of the title compound.
[0040]
Reference Example 2 (Synthesis of 2,4-diamino-6-methylamino-1,3,5-triazine)
A mixed solution of 14.5 g (0.1 mol) of 2,4-diamino-6-chloro-1,3,5-triazine synthesized in Reference Example 1 and 31.1 g (0.4 mol) of methylamine 40% aqueous solution Was heated with stirring and finally reacted at reflux temperature for 6 hours. After cooling the reaction solution, the product was filtered off, washed with cold water, and the filtrate was dried under vacuum at 70 ° C. for 6 hours to obtain 9.1 g (yield 65%) of the title compound. .
[0041]
Melting point: 269 ° C.
[0042]
Reference Example 3 (Synthesis of 2,4,6-tris (methylamino) -1,3,5-triazine)
While stirring 18.5 g (0.1 mol) of cyanuric chloride in 150 mL of acetonitrile and stirring the solution cooled to 0 ° C., 15.5 g (0.2 mol) of a 40% aqueous solution of methylamine was added at a reaction temperature of 5 ° C. It was dripped in 1 hour so as not to exceed. While further stirring, a solution of potassium hydrogen carbonate (20.0 g, 0.2 mol) in 100 mL of water was added dropwise at the same temperature. Thereafter, the reaction temperature was gradually raised and stirring was continued at 45 ° C. for 8 hours. After confirming that the conversion to 2,4-bis (methylamino) -6-chloro-1,3,5-triazine was completed by high performance liquid chromatography, the product was cooled and filtered. After thoroughly washing the filter cake with water, the 2,4-bis (methylamino) -6-chloro-1,3,5-triazine was suspended in 100 mL of water, and 31.1 g of methylamine 40% aqueous solution ( 0.4 mol) was added, and the mixture was further reacted for 6 hours under reflux with heating. After cooling, the precipitated crystals were filtered, washed thoroughly with water, and dried to obtain 13.1 g (yield 78%) of the title compound.
[0043]
Melting point: 133 ° C.
[0044]
Reference example 4
In the same manner as in Reference Example 3, 2-amino-4,6-bis (methylamino) -1,3,5-triazine was synthesized.
[0045]
Melting point: 291 ° C.
[0046]
Example 1
After charging 5 g of melamine and 0.1 g of ammonium chloride as an acidic catalyst into a 100 mL glass autoclave, a methylamine cylinder was connected, and the autoclave was cooled with a dry ice-acetone refrigerant. When foaming disappeared from the dry ice-acetone refrigerant, 10 g was blown into the autoclave while measuring in a gaseous state from a methylamine cylinder and weighing the cylinder with a balance.
[0047]
Next, heating was performed so that the internal temperature of the autoclave became 190 ° C.
[0048]
On the way, from about 170 ° C., heat was generated in the autoclave, and the temperature rose near 10 ° C.
[0049]
Thereafter, the temperature was raised to 190 ° C., the pressure became 10 MPa, and the reaction was carried out at a reaction temperature of 190 ° C. for 2 hours.
[0050]
After the reaction, the autoclave was cooled, the valve was opened, the gaseous matter in the autoclave was drawn out of the system, and the autoclave was opened.
[0051]
The content mixture was dissolved in water and quantitatively analyzed. As a result, the conversion of the raw material melamine was 94.1%, and as a product, 2,4-diamino-6-methylamino-1,3,5-triazine was 21. 4%, 2-amino-4,6-bis (methylamino) -1,3,5-triazine 30.4%, 2,4,6-tris (methylamino) -1,3,5-triazine In a yield of 41.3%.
[0052]
Example 2
After charging 31 g of melamine and 0.5 g of ammonium chloride as an acidic catalyst into a 200 mL stainless steel autoclave, a methylamine cylinder was connected, and the autoclave was cooled with a dry ice-acetone refrigerant. When effervescence disappeared from the dry ice-acetone refrigerant, 96 g was blown into the autoclave while measuring the gas in a gaseous form from a methylamine cylinder with a balance.
[0053]
Next, heating was performed so that the internal temperature of the autoclave became 190 ° C.
[0054]
On the way, from about 170 ° C., heat was generated in the autoclave, and the temperature rose near 10 ° C. At 170 ° C., the pressure was 6 MPa.
[0055]
Thereafter, the temperature was raised to 190 ° C., the pressure became 11.5 MPa, and the reaction was carried out at a reaction temperature of 190 ° C. for 1 hour. In this reaction, the valve of the autoclave was loosened, the gas was gradually withdrawn intermittently, the reaction pressure was 6 MPa, and the reaction was terminated. Each time the gas was removed, the temperature of the autoclave increased by several degrees Celsius.
[0056]
After the reaction, the autoclave was cooled, the valve was opened, the gaseous matter in the autoclave was drawn out of the system, and the autoclave was opened. The inside of the autoclave turned brown and was corroded.
[0057]
The content mixture was dissolved in water and quantitatively analyzed. As a result, the conversion rate of the raw material melamine was 99.8%, and 2,4-diamino-6-methylamino-1,3,5-triazine was 0 as the product. .9%, 2-amino-4,6-bis (methylamino) -1,3,5-triazine 16.1%, 2,4,6-tris (methylamino) -1,3,5-triazine In a yield of 81.0%.
[0058]
Example 3
After charging 31 g of melamine, 10 g of triethylamine as a solvent, and 0.5 g of ammonium chloride as an acidic catalyst into a 200 mL stainless steel autoclave, a methylamine cylinder was connected, and the autoclave was cooled with a dry ice-acetone refrigerant. When foaming disappeared from the dry ice-acetone refrigerant, 63 g was blown into the autoclave while measuring the gas in a gaseous form from a methylamine cylinder with a balance.
[0059]
Next, heating was performed so that the internal temperature of the autoclave became 190 ° C.
[0060]
On the way, from about 170 ° C., heat was generated in the autoclave, and the temperature rose near 10 ° C. At 170 ° C., the pressure was 6 MPa.
[0061]
Thereafter, the temperature was raised to 190 ° C., the pressure became 9 MPa, and the reaction was carried out at a reaction temperature of 190 ° C. for 1 hour.
[0062]
After the reaction, the autoclave was cooled, the valve was opened, the gaseous matter in the autoclave was drawn out of the system, and the autoclave was opened. No corrosion in the autoclave was observed.
[0063]
The content mixture was dissolved in water and quantitatively analyzed. As a result, the conversion of the raw material melamine was 96.1%, and as the product, 2,4-diamino-6-methylamino-1,3,5-triazine was 16%. 0.5%, 2-amino-4,6-bis (methylamino) -1,3,5-triazine is 38.2%, 2,4,6-tris (methylamino) -1,3,5-triazine Were each obtained in a yield of 41.0%.
[0064]
Example 4
4 g of triethylamine was added as a solvent, 0.2 g of sodium chloride was employed as an acidic catalyst, and the other reaction conditions were the same as in Example 1.
[0065]
The content mixture was dissolved in water and quantitatively analyzed. As a result, the conversion rate of the raw material melamine was 89.3%, and as the product, 2,4-diamino-6-methylamino-1,3,5-triazine was 30. 0.9%, 35.8% 2-amino-4,6-bis (methylamino) -1,3,5-triazine, 2,4,6-tris (methylamino) -1,3,5-triazine In a yield of 21.7%.
[0066]
Example 4
Using 0.2 g of ammonium sulfate and 0.2 g of potassium chloride as the acidic catalyst, the reaction was carried out in the same manner as in Example 1, and the other reaction conditions were carried out in the same manner as in Example 1.
[0067]
The content mixture was dissolved in water and quantitatively analyzed. As a result, the conversion rate of the raw material melamine was 98.8%, and as a product, 2,4-diamino-6-methylamino-1,3,5-triazine was 17%. 0.0%, 2-amino-4,6-bis (methylamino) -1,3,5-triazine is 49.3%, 2,4,6-tris (methylamino) -1,3,5-triazine In a yield of 32.0%.
[0068]
【The invention's effect】
According to the present invention, a method for synthesizing methylmelamines with inexpensive raw materials of methylamine and melamine could be provided.
[0069]
And the substitution composition ratio of methylmelamines can be controlled by removing the amount of methylamine and the generated ammonia. In particular, the yield of 2,4,6-tris (methylamino) -1,3,5-triazine trimethylmelamine (tris form) could exceed 80%.
[0070]
Furthermore, since this reaction can only be performed at high pressure and requires high temperature, the material of the reactor becomes a problem. However, as a method of avoiding corrosion of the reaction vessel and high pressure during the reaction, trialkylamine is used as a solvent. Found to use. As a result, the corrosion of the autoclave was eliminated, and the pressure also depended on the amount of solvent used, but at a reaction temperature of 190 ° C., the pressure became 7 MPa or less, and the apparatus could be structured at a low pressure.
[0071]
Here, methyl melamines are useful compounds that give flexibility to the melamine resin, and are excellent in that they are highly water-soluble and can be arbitrarily mixed with melamine and polymerized with formalin.
[0072]
As an example, to give flexibility to a melamine resin, the flexibility test was conducted by preparing an impregnated paper impregnated with a resin solution obtained by adding a tris resin to a melamine resin, and processing the impregnated paper into a laminated cured sheet. [Evaluation Example 2 of JP-A-9-143238 (corresponding patent: WO97 / 11102)] is clarified.
[0073]
The melamine resin produced from melamine is very hard and can be used even if it is a mixture of mono-, bis-, and tris-forms of methylmelamine as long as it is intended to impart flexibility as an improvement in brittleness. be able to.

Claims (4)

メラミンとメチルアミンとを酸性触媒の存在下に、反応温度として160〜250℃、及び反応圧力として5MPa以上で、加熱して加圧下で反応させ、該メラミンの少なくとも1つ以上のアミノ基をメチルアミノ基に置換することを特徴とするメラミンのメチル化法。Melamine and methylamine are reacted in the presence of an acidic catalyst at a reaction temperature of 160 to 250 ° C. and a reaction pressure of 5 MPa or more under heating and pressure, and at least one amino group of the melamine is converted to methyl. A method for methylating melamine, characterized by substituting an amino group. 更に溶媒を用いる請求項1記載のメラミンのメチル化法。Further methylation method melamine according to claim 1 using a solvent. 溶媒としてトリアルキルアミンを用いる請求項に記載のメラミンのメチル化法。The method for methylating melamine according to claim 2 , wherein a trialkylamine is used as a solvent. 発生するアンモニアを除去しながら反応させ、メチルアミノ基のトリス体及びビス体の生成比率を高くさせる請求項1、2又は3に記載のメラミンのメチル化法。The method for methylating melamine according to claim 1, 2 or 3, wherein the reaction is carried out while removing generated ammonia to increase the production ratio of tris and bis forms of methylamino groups.
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