JPH036136B2 - - Google Patents

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JPH036136B2
JPH036136B2 JP63028904A JP2890488A JPH036136B2 JP H036136 B2 JPH036136 B2 JP H036136B2 JP 63028904 A JP63028904 A JP 63028904A JP 2890488 A JP2890488 A JP 2890488A JP H036136 B2 JPH036136 B2 JP H036136B2
Authority
JP
Japan
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boron
ester
catalyst
reaction
acid
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Expired - Lifetime
Application number
JP63028904A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS63211256A (en
Inventor
Shinsuke Fukuoka
Masazumi Chono
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Asahi Chemical Industry Co Ltd
Original Assignee
Asahi Chemical Industry Co Ltd
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Publication date
Application filed by Asahi Chemical Industry Co Ltd filed Critical Asahi Chemical Industry Co Ltd
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Publication of JPS63211256A publication Critical patent/JPS63211256A/en
Publication of JPH036136B2 publication Critical patent/JPH036136B2/ja
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/50Improvements relating to the production of bulk chemicals
    • Y02P20/52Improvements relating to the production of bulk chemicals using catalysts, e.g. selective catalysts

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  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

本発明は、カルバミン酸エステル類を触媒の存
在下に熱分解してイソシアナート類を製造する方
法に関するものである。 イソシアナート類はポリウレタンやカルバメー
ト系濃薬などの原料として工業的に有用な物質で
あり、特にトリレンジイソシアナート(TDI)、
4,4′−ジフエニルメタンジイソシアナート
(MDI)、ヘキサメチレンジイソシアナート等は
大量に生産されている。これらのイソシアナート
類は、通常、対応するアミン類とホスゲンとの反
応によつて製造されているが、猛毒性のホスゲン
を使用すること、および腐食性の塩化水素を大量
に副生することなどから、ホスゲンを用いないで
比較的簡単に、かつ安価にイソシアナート類を製
造する方法が望まれている。この一つの方法とし
て、カルバミン酸エステル類の熱分解による方法
が提案されている。 触媒を用いてカルバミン酸エステル類を熱分解
してイソシアナート類を製造する方法としては、
例えば、塩化第二鉄などのルイス酸の存在下に
400〜600℃という高温の気相中で行なう方法(特
公昭46−17773)、重金属または重金属化合物を用
いる方法(特開昭51−19721)、B、B、
A、A、B、Bおよび族金属の化合物を
溶媒中に溶解させた触媒を用いる方法(特開昭52
−19624)、アルカリ土類金属またはその無機化合
物を用いる方法(特開昭54−88201)などが提案
されている。 しかしながら、これらの方法を用いた場合で
も、高沸点副生物が多い、材質の腐食が著しいな
どの欠点を有している。 そこで、本発明者らは、カルバミン酸エステル
類を熱分解してイソシアナート類を製造する方法
において、生成するイソシアナート類の副反応に
よる高沸点物質の生成を抑え、収率よくイソシア
ナート類を得る方法について鋭意検討した結果、
本発明に到達した。 すなわち、本発明は、カルバミン酸エステル類
を熱分解することによつてイソシアナート類を製
造する方法において、ホウ素単体または/および
次の群から選ばれたホウ素を含む化合物の少なく
とも1種 (a) アルカリ金属のホウ酸塩 (b) アルカリ土類金属のホウ化物 (c) ホウ化ジルコニウム、ホウ化ハフニウム、ホ
ウ化タングステン (d) ホウ酸エステル (e) 炭化ホウ素、ケイ化ホウ素、窒化ホウ素、酸
化ホウ素 からなる触媒の存在下に、イソシアナート類に対
して不活性で、かつ触媒を実質的に溶解させない
溶媒中でカルバミン酸エステル類を熱分解するこ
とを特徴とするイソシアネート類の製造方法であ
る。 ホウ素および上記の(a),(b),(c),(d),(e)群から
選ばれたホウ素を含む化合物が、カルバミン酸エ
ステル類を熱分解してイソシアナート類を製造す
る際の優れた触媒になることは、今まで全く知ら
れていなかつたことである。 これらのホウ素化合物は、前記の先行特許には
全く記憶されていないものであり、しかも、反応
液中への溶解度が実質的に全くないものか、非常
に小さいものである。特開昭52−19624号公報は
もちろんのこと、特開昭51−19721号公報にも、
反応液中に溶解した金属成分が良好な触媒効果を
示すと記載されていることから、このような不溶
解性のホウ素またはホウ素化合物が優れた触媒活
性を有していることは、全く予想外のことであつ
た。 本発明において原料として用いられるカルバミ
ン酸エステル類とは、一般式R(NHCOOR′)n
または(R′NHCOO)nR、あるいはR
(NHCOSR′)nまたは(R′NHCOS)nRで示さ
れる化合物である。ここで、Rはn価(nは1〜
4の整数)の飽和または不飽和の脂肪族基および
紙環族基、芳香族基、アラルキル基から選ばれた
有機基を表わし、R′は一価の飽和または不飽和
の脂肪族基および脂環族基、芳香族基、アラルキ
ル基から選ばれた有機基を表わす。また、これら
の有機基は、イソシアナート基と反応しない他の
置換基、例えば、ハロゲン原子、ニトロ基、シア
ノ基、アルキル基、アルコキシ基、アシル基、ア
シロキシ基、カルバモイル基などを含んでいても
よいし、イソシアナート基自身を含んでいてもよ
い。また、イソシアナート基と反応しない二価の
官能基、例えば、エーテル基、チオエーテル基、
カルボニル基、カルボキシル基、スルホン基等を
含んでいてもよい。 このようなカルバミン酸エステル類としては、
例えば、メチルカルバニレート、エチルカルバニ
レート、プロピルカルバニレート、ブチルカルバ
ニレート、シクロヘキシルカルバニレート、フエ
ニルカルバニレート等、式
The present invention relates to a method for producing isocyanates by thermally decomposing carbamate esters in the presence of a catalyst. Isocyanates are industrially useful substances as raw materials for polyurethane and carbamate concentrates, and in particular tolylene diisocyanate (TDI),
4,4'-diphenylmethane diisocyanate (MDI), hexamethylene diisocyanate, etc. are produced in large quantities. These isocyanates are usually produced by reacting the corresponding amines with phosgene, but there are many problems such as using highly toxic phosgene and producing large amounts of corrosive hydrogen chloride as a by-product. Therefore, a method for producing isocyanates relatively easily and inexpensively without using phosgene is desired. As one method for this, a method using thermal decomposition of carbamate esters has been proposed. A method for producing isocyanates by thermally decomposing carbamate esters using a catalyst is as follows:
For example, in the presence of a Lewis acid such as ferric chloride
Method carried out in a gas phase at a high temperature of 400 to 600°C (Japanese Patent Publication No. 46-17773), method using heavy metals or heavy metal compounds (Japanese Patent Publication No. 51-19721), B, B,
A method using a catalyst in which compounds of A, A, B, B, and group metals are dissolved in a solvent (Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 52
-19624) and a method using alkaline earth metals or their inorganic compounds (Japanese Patent Application Laid-Open No. 1988-88201). However, even when these methods are used, there are drawbacks such as a large amount of high boiling point by-products and significant corrosion of the material. Therefore, the present inventors have developed a method for producing isocyanates by thermally decomposing carbamate esters, suppressing the production of high-boiling substances due to side reactions of the produced isocyanates, and producing isocyanates with good yield. As a result of careful consideration of how to obtain
We have arrived at the present invention. That is, the present invention provides a method for producing isocyanates by thermally decomposing carbamates, in which boron alone or/and at least one boron-containing compound selected from the following group (a) is used. Alkali metal borates (b) Alkaline earth metal borides (c) Zirconium borides, hafnium borides, tungsten borides (d) Boric acid esters (e) Boron carbide, boron silicide, boron nitride, oxides A method for producing isocyanates, which comprises thermally decomposing carbamate esters in the presence of a catalyst made of boron in a solvent that is inert to isocyanates and does not substantially dissolve the catalyst. . When boron and a boron-containing compound selected from the above groups (a), (b), (c), (d), and (e) are used to thermally decompose carbamate esters to produce isocyanates, Until now, it was completely unknown that it could be an excellent catalyst. These boron compounds are not mentioned at all in the above-mentioned prior patents, and moreover, their solubility in the reaction solution is virtually non-existent or very low. Not only Japanese Patent Application Publication No. 52-19624, but also Japanese Patent Application Publication No. 51-19721,
It is completely unexpected that such insoluble boron or boron compounds have excellent catalytic activity, since it has been reported that metal components dissolved in the reaction solution exhibit good catalytic effects. It was about that. The carbamate esters used as raw materials in the present invention have the general formula R(NHCOOR')n
or (R′NHCOO)nR, or R
It is a compound represented by (NHCOSR')n or (R'NHCOS)nR. Here, R is n value (n is 1 to
R′ represents a monovalent saturated or unsaturated aliphatic group and an organic group selected from a cyclic group, an aromatic group, and an aralkyl group (an integer of 4); Represents an organic group selected from a cyclic group, an aromatic group, and an aralkyl group. Furthermore, these organic groups may contain other substituents that do not react with the isocyanate group, such as halogen atoms, nitro groups, cyano groups, alkyl groups, alkoxy groups, acyl groups, acyloxy groups, carbamoyl groups, etc. It may also contain the isocyanate group itself. In addition, divalent functional groups that do not react with isocyanate groups, such as ether groups, thioether groups,
It may contain a carbonyl group, a carboxyl group, a sulfone group, etc. As such carbamate esters,
For example, methyl carbanilate, ethyl carbanilate, propyl carbanilate, butyl carbanilate, cyclohexyl carbanilate, phenyl carbanilate, etc.

【式】(R′は前記のとおり) で示されるカルバニレート類;o−またはm−ま
たはp−トリルカルバミン酸のメチルエステル、
エチルエステル、フエニルエステル等のトリルカ
ルバミン酸エステル類;o−またはm−またはp
−フエニレンジカルバミン酸のジメチルエステ
ル、ジエチルエステル、ジフエニルエステル等の
フエニレンジカルバミン酸ジエステル類;2,4
−または2,6−トリレンジカルバミン酸のジメ
チルエステル、ジエチルエステル、ジブチルエス
テル、ジフエニルエステル等のトリレンジカルバ
ミン酸ジエステル類;2,2′−または2,4′−ま
たは4,4′−メチレンビスフエニレンジカルバミ
ン酸のジメチルエステル、ジエチルエステル、ジ
ブチルエステル、ジフエニルエステル等のメチレ
ンビスフエニレンジカルバミン酸ジエステル類;
(R′は前記のとおり、mは1〜5の整数)で
示されるポリメリツク芳香族カルバミン酸のエス
テル類;1−または2−ナフチルカルバミン酸の
メチルエステル、エチルエステル、ブチルエステ
ル、フエニルエステル等のナフチルカルバミン酸
エステル類;1,4−または1,5−または1,
6−または2,6−ナフチレンジカルバミン酸の
ジメチルエステル、ジエチルエステル、ジブチル
エステル、ジフエニルエステル等のナフチレンジ
カルバミン酸ジエステル類;エチレンビスカルバ
ニレート、プロピレンビスカルバニレート、クリ
セリルトリスカルバニレート、ペンタエリスリル
テトラキスカルバニレート等の多価アルコールの
カルバニレート類;メチルカルバミン酸、エチル
カルバミン酸、プロピルカルバミン酸、ブチルカ
ルバミン酸、アミルカルバミン酸、ヘキシルカル
バミン酸、オクチルカルバミン酸、オクタデシル
カルバミン酸等のアルキルカルバミン酸のメチル
エステル、エチルエステル、プロピルエステル、
ブチルエステル、フエニルエステル等のアルキル
カルバミン酸エステル類;シクロペンチルカルバ
ミン酸、シクロヘキシルカルバミン酸等のメチル
エステル、エチルエステル、フエニルエステル等
の脂環族カルバミン酸エステル類;エチレンジカ
ルバミン酸、トリメチレンジカルバミン酸、テト
ラメタレンジカルバミン酸、ペンタメチレンジカ
ルバミン酸、ヘキサメチレンジカルバミン酸、
2,2,4−または2,4,4−トリメチルヘキ
サメチレンジカルバミン酸等のジメチルエステ
ル、ジエチルエステル、ジブチルエステル、ジフ
エニルエステル等のアルキレンジカルバミン酸ジ
エステル類;メチルシクロヘキサン−2,4−ま
たは2,6−ジカルバミン酸、3−カルバミン酸
メチル−3,5,5−トリメチルシクロヘキシル
カルバミン酸、4,4′−メチレンビスシクロヘキ
シルカルバミン酸等のジメチルエステル、ジエチ
ルエステル、ジフエニルエステル等の脂環族ジカ
ルバミン酸ジエステル類;キシリレンジカルバミ
ン酸のジメチルエステル、ジエチルエステル、ジ
フエニルエステル等のアラルキルジカルバミン酸
ジエステル類;o−またはm−またはp−クロル
フエニルカルバミン酸、2,5−または3,4−
または3,5−ジクロルフエニルカルバミン酸等
のメチルエステル、エチルエステル、フエニルエ
ステル等のハロゲン化フエニルカルバミン酸エス
テル類;およびこれらの相当するチオールカルバ
ミン酸エステル類があげられる。これらのカルバ
ミン酸エステル類は単一のものでもよいし、2種
以上の混合物であつてもよい。 本発明において触媒として用いられるのは、ホ
ウ素単体;ホウ酸ナトリウム、ホウ酸カリウム、
ホウ酸ルビジウム、ホウ酸セシウム、などのアル
カリ金属のホウ酸塩類;ホウ化カルシウム、ホウ
化ストロンチウム、ホウ化バリウムなどのアルカ
リ土類金属のホウ化物類;ホウ化ジルコニウム、
ホウ化ハフニウム、ホウ化タングステン;ホウ酸
トリフエニル、ホウ酸トリベンジル、ホウ酸トリ
ナフチル、ホウ酸トリブチルなどのホウ酸エステ
ル類;炭化ホウ素、ケイ化ホウ素、窒化ホウ素、
酸化ホウ素から選ばれた少なくとも1種である。 また、これらの触媒とカルバミン酸エステルと
の量比はいくらでもよいが、カルバミン酸エステ
ルに対して重量で通常、0.0001〜100倍量の触媒
をを用いるのが好ましい。 本発明の方法は、イソシアナートに対して不活
性な溶媒中で行なうのが好ましい。このような溶
媒としては、脂肪族、脂環族または芳香族の置換
または非置換の炭化水素類またはその混合物類が
あり、また、エーテル、ケトンおよびエステルの
ようなある種の酸素化化合物も含まれる。 好ましい溶媒としては、ヘキサン、ヘプタン、
オクタン、ノナン、デカン、n−ヘキサデカン、
n−オクタデカン、エイコサン、スクアラン等の
アルカン類およびこれらに相当するアルケン類;
ベンゼン、トルエン、キシレン、エチルベンゼ
ン、クメン、ジイソプロピルベンゼン、ジブチル
ベンゼン、ナフタリン、低級アルキル置換ナフタ
リン、ドデシルベンゼン等の芳香族炭化水素およ
びアルキル置換芳香族炭化水素類;クロルベンゼ
ン、ジクロルベンゼン、ブロムベンゼン、ジブロ
ムベンゼン、クロルナフタリン、ブロムナフタリ
ン、ニトロベンゼン、ニトロナフタリン等のニト
ロ基およびハロゲンによつて置換された芳香族化
合物類;ジフエニル、置換ジフエニル、ジフエニ
ルメタン、タ−フエニル、アンスラセン、フエナ
ンスレン、ジベンジルトルエン各種異性体、トリ
フエニルメタン等の多環炭化水素化合物類;シク
ロヘキサン、エチルシクロヘキサン等の脂環族炭
化水素類;メチルエチルケトン、アセトフエノン
のようなケトン類;ジブチルフタレート、ジヘキ
シルフタレート、ジオクチルフタレート等のエス
テル類;ジフエニルエーテル、ジフエニルサルフ
アイド等のエーテルおよびチオエーテル類;ジメ
チルスルホキシド、ジフエニルスルホキシド等の
スルホキシド類;さらにはシリコン油などがあげ
られる。 本発明のホウ素単体およびホウ素を含む触媒
は、反応条件下で、このような溶媒中に実質的に
不溶解の状態で使用することが必要である。この
ような触媒成分は反応液中に実質的に溶解してい
ないために、反応生成物および必要に応じて用い
られる反応溶媒との分離が、例えば、過等の簡
単な操作によつて容易に実施できるし、また、触
媒成分を固定床式にして反応させることも可能で
ある。固定床式の反応の場合は、触媒と反応溶液
との分離のための特別な操作は不要なため、工業
的に実施する場合には特に有利である。 このように本発明の方法においては、触媒が実
質的に反応溶液に不溶性であるため、生成物との
分離が容易であることが一つの特徴である。この
ことは蒸留等により留出させるのが困難な高沸点
のイソシアナート類を製造する場合には特に有利
な方法となる。例えば、N−フエニルカルバミン
酸エチルエステルを酸触媒の存在下ホルムアルデ
ヒド、トリオキサン、メチラールなどのメチレン
化試剤でメチレン化する場合、メチレン−ビス−
(4−フエニルカルバミン酸エチル)以外にベン
ゼン環を三つ以上含む多核体のポリカルバミン酸
エステルが副生してくる。これらの混合カルバミ
ン酸エステルを熱分解すれば、工業的に重要なク
ルードMDIを製造できるが、これらのイソシア
ナート類は沸点が高く、触媒を含む反応液から蒸
留等によつて留出させて触媒成分と分離すること
は困難である。しかしながら、本発明の方法によ
れば、反応液から濾過などの簡単な操作により触
媒成分を容易に分離できるので、溶解性の金属化
合物を触媒に使つた場合に起るような生成物への
触媒成分の混入などは防ぐことができる。 本発明の方法を実施する場合、カルバミン酸の
エステル類は反応するイソシアナート類とアルコ
ール類に変換されるが、再結合してカルバミン酸
エステルに戻ることを防ぐために、一方の成分を
反応系から除去していく必要がある。この場合、
反応の進行と共に生成してくるこれらの成分のう
ち、低沸点成分を蒸留等により除去分離するのが
好ましい。この分離を促進するために不活性ガ
ス、例えば、窒素、ヘリウム、アルゴン、炭酸ガ
ス、メタン、エタン、プロパン等を単独でまたは
混合して反応系中に導入することも好ましい方法
である。同様な作用をするものとして低沸点の有
機溶媒類、例えば、ジクロルメタン、クロロホル
ム、四塩化炭素等のハロゲン化炭化水素類、ペン
タン、ヘキサン、ヘプタン等の低級炭化水素類、
テトラヒドロフラン、ジオキサン等のエーテル類
を用いることもできる。 本発明の方法は、回分式でも連続式でも実施で
きる。反応温度は通常、100〜350℃が好ましく、
さらには150〜300℃がより好ましい。 反応時間は用いるカルバミン酸エステル類およ
び触媒の種類および反応温度等によつて異なる
が、通常、数分〜数十時間である。また、本方法
は通常、常圧で実施されるが、必要に応じて加圧
または減圧下で行なつてもよい。 次に、実施例により本発明をさらに説明する
が、本発明は、これらの実施例に限定されるもの
ではない。 実施例 1〜11 撹拌装置、温度計、液面以下に延びている窒素
導入口および空気冷却器を設けた4つ口フラスコ
に、溶媒としてブロムナフタリン100gと4,
4′−ジフエニルメタンジイソシアナート(MDIと
略記する)のジカルバミン酸ジエチルエステル10
gと所定の触媒0.5gとを入れ、反応混合物中に
窒素を30/時で導入しながら、撹拌下に250℃
で2時間分解反応を行なつた。生成してくるエタ
ノールは、冷却器頂上よりドライアイストラツプ
に導き捕集した。反応液を高速液体クロマトグラ
フイー、ゲルパーミエーシヨンクロマトグラフイ
ーおよび赤外線吸収スペクトルにより分析し、下
表のような結果が得られた。
Carbanilate represented by [Formula] (R' is as above); methyl ester of o- or m- or p-tolylcarbamic acid;
Tolylcarbamate esters such as ethyl ester and phenyl ester; o- or m- or p
- phenylenedicarbamic acid diesters such as dimethyl ester, diethyl ester, diphenyl ester of phenylenedicarbamic acid; 2,4
- or tolylene dicarbamic acid diesters such as dimethyl ester, diethyl ester, dibutyl ester, diphenyl ester of 2,6-tolylene dicarbamate; 2,2'- or 2,4'- or 4,4'-methylene Methylenebisphenylenedicarbamic acid diesters such as dimethyl ester, diethyl ester, dibutyl ester, and diphenyl ester of bisphenylenedicarbamic acid;
formula (R' is as described above, m is an integer of 1 to 5) Polymeric aromatic carbamic acid esters; 1- or 2-naphthylcarbamic acid methyl ester, ethyl ester, butyl ester, phenyl ester, etc. Naphthylcarbamate esters; 1,4- or 1,5- or 1,
Naphthylene dicarbamic acid diesters such as dimethyl ester, diethyl ester, dibutyl ester, and diphenyl ester of 6- or 2,6-naphthylene dicarbamic acid; ethylene biscarbanilate, propylene biscarbanilate, chryceryl tricarbanilate, Carbanilates of polyhydric alcohols such as pentaerythryl tetrakis carbanilate; alkyl carbamates such as methylcarbamate, ethylcarbamate, propylcarbamate, butylcarbamate, amylcarbamate, hexylcarbamate, octylcarbamate, octadecylcarbamate, etc. Methyl ester, ethyl ester, propyl ester of acids,
Alkyl carbamate esters such as butyl ester and phenyl ester; Alicyclic carbamate esters such as methyl ester, ethyl ester, and phenyl ester such as cyclopentyl carbamate and cyclohexyl carbamate; ethylene dicarbamate and trimethylene dicarbamate Carbamic acid, tetrametalenedicarbamic acid, pentamethylenedicarbamic acid, hexamethylenedicarbamic acid,
Alkylene dicarbamic acid diesters such as dimethyl ester, diethyl ester, dibutyl ester, diphenyl ester such as 2,2,4- or 2,4,4-trimethylhexamethylene dicarbamic acid; methylcyclohexane-2,4- or Alicyclic groups such as dimethyl esters, diethyl esters, diphenyl esters such as 2,6-dicarbamic acid, methyl 3-carbamate-3,5,5-trimethylcyclohexylcarbamic acid, and 4,4'-methylenebiscyclohexylcarbamic acid. Dicarbamic acid diesters; aralkyl dicarbamic acid diesters such as dimethyl ester, diethyl ester, diphenyl ester of xylylene dicarbamic acid; o- or m- or p-chlorophenylcarbamic acid, 2,5- or 3,4 −
Or halogenated phenylcarbamate esters such as methyl ester, ethyl ester, phenyl ester such as 3,5-dichlorophenylcarbamate; and thiolcarbamate esters corresponding to these. These carbamate esters may be a single type or a mixture of two or more types. In the present invention, elemental boron is used as a catalyst; sodium borate, potassium borate,
Alkali metal borates such as rubidium borate and cesium borate; alkaline earth metal borides such as calcium boride, strontium boride, and barium boride; zirconium boride,
Hafnium boride, tungsten boride; boric acid esters such as triphenyl borate, tribenzyl borate, trinaphthyl borate, tributyl borate; boron carbide, boron silicide, boron nitride,
At least one selected from boron oxide. Moreover, although the quantitative ratio of these catalysts and the carbamate ester may be arbitrary, it is preferable to use the catalyst in an amount of 0.0001 to 100 times the weight of the carbamate ester. The process of the invention is preferably carried out in a solvent that is inert towards isocyanates. Such solvents include aliphatic, cycloaliphatic or aromatic substituted or unsubstituted hydrocarbons or mixtures thereof, and also certain oxygenated compounds such as ethers, ketones and esters. It will be done. Preferred solvents include hexane, heptane,
Octane, nonane, decane, n-hexadecane,
Alkanes such as n-octadecane, eicosane, squalane, and alkenes corresponding to these;
Aromatic hydrocarbons and alkyl-substituted aromatic hydrocarbons such as benzene, toluene, xylene, ethylbenzene, cumene, diisopropylbenzene, dibutylbenzene, naphthalene, lower alkyl-substituted naphthalene, dodecylbenzene; chlorobenzene, dichlorobenzene, bromobenzene, Aromatic compounds substituted with nitro groups and halogens such as dibromobenzene, chlornaphthalene, bromnaphthalene, nitrobenzene, nitronaphthalene; diphenyl, substituted diphenyl, diphenylmethane, terphenyl, anthracene, phenanthrene, various dibenzyltoluenes isomers, polycyclic hydrocarbon compounds such as triphenylmethane; alicyclic hydrocarbons such as cyclohexane and ethylcyclohexane; ketones such as methyl ethyl ketone and acetophenone; esters such as dibutyl phthalate, dihexyl phthalate, and dioctyl phthalate; Examples include ethers and thioethers such as diphenyl ether and diphenyl sulfide; sulfoxides such as dimethyl sulfoxide and diphenyl sulfoxide; and silicone oil. It is necessary that the elemental boron and the catalyst containing boron of the present invention be used in a substantially insoluble state in such a solvent under reaction conditions. Since such catalyst components are not substantially dissolved in the reaction solution, they can be easily separated from the reaction products and the reaction solvent used as necessary, for example, by an extremely simple operation. It is also possible to carry out the reaction using a fixed bed type catalyst component. In the case of a fixed bed reaction, no special operation is required for separating the catalyst and the reaction solution, so it is particularly advantageous when carried out industrially. As described above, one of the characteristics of the method of the present invention is that the catalyst is substantially insoluble in the reaction solution, so that it can be easily separated from the product. This is a particularly advantageous method when producing high-boiling point isocyanates that are difficult to distill by distillation or the like. For example, when N-phenylcarbamic acid ethyl ester is methylenated with a methylenating reagent such as formaldehyde, trioxane, or methylal in the presence of an acid catalyst, methylene-bis-
In addition to (ethyl 4-phenylcarbamate), a polynuclear polycarbamate ester containing three or more benzene rings is produced as a by-product. Crude MDI, which is industrially important, can be produced by thermally decomposing these mixed carbamic acid esters. However, these isocyanates have a high boiling point, and are distilled from the reaction solution containing the catalyst by distillation. It is difficult to separate the components. However, according to the method of the present invention, the catalyst component can be easily separated from the reaction solution by simple operations such as filtration, so that the catalyst component can be easily separated from the reaction solution by a simple operation such as filtration. Contamination of ingredients can be prevented. When carrying out the process of the present invention, esters of carbamic acid are converted into reacting isocyanates and alcohols, but one component is removed from the reaction system to prevent recombination and return to carbamate esters. It needs to be removed. in this case,
Among these components produced as the reaction progresses, it is preferable to remove and separate low-boiling components by distillation or the like. In order to promote this separation, it is also a preferred method to introduce an inert gas such as nitrogen, helium, argon, carbon dioxide, methane, ethane, propane, etc., singly or in combination, into the reaction system. Organic solvents with a similar effect include low-boiling point organic solvents, such as halogenated hydrocarbons such as dichloromethane, chloroform, and carbon tetrachloride; lower hydrocarbons such as pentane, hexane, and heptane;
Ethers such as tetrahydrofuran and dioxane can also be used. The method of the invention can be carried out either batchwise or continuously. The reaction temperature is usually preferably 100 to 350°C.
Furthermore, 150 to 300°C is more preferable. The reaction time varies depending on the type of carbamate used, catalyst, reaction temperature, etc., but is usually from several minutes to several tens of hours. Further, although this method is usually carried out under normal pressure, it may be carried out under increased pressure or reduced pressure as necessary. Next, the present invention will be further explained with reference to Examples, but the present invention is not limited to these Examples. Examples 1 to 11 Into a four-necked flask equipped with a stirrer, a thermometer, a nitrogen inlet extending below the liquid level, and an air cooler, 100 g of bromnaphthalene as a solvent and 4,
Dicarbamic acid diethyl ester of 4'-diphenylmethane diisocyanate (abbreviated as MDI) 10
and 0.5 g of the specified catalyst, and heated at 250°C with stirring while introducing nitrogen into the reaction mixture at a rate of 30/hour.
The decomposition reaction was carried out for 2 hours. The generated ethanol was introduced into a dry ice trap from the top of the cooler and collected. The reaction solution was analyzed by high performance liquid chromatography, gel permeation chromatography, and infrared absorption spectroscopy, and the results shown in the table below were obtained.

【表】 なお、実施例6の反応混合物については、B4C
を過し、ブロムナフタリンを留去した後、減圧
蒸留を行なうことによつて、沸点195〜200℃/5
mmHgで留出するMDI6.4g(収率89%)を得た。 実施例 12 ヘキサメチレンジイソシアナート(HMDI)
のジカルバミン酸ジメチルエステル10g、溶媒と
してn−ヘキサデカン50g、触媒としてホウ酸ト
リフエニル0.5gを用いた以外は、実施例1と同
様の方法により分解反応を250℃で2時間行なつ
た。生成液をガスクロマトグラフイーで分析する
ことによつて、HMDIを75%の収率で生成して
いることがわかつた。なお、同じ分解反応を無触
媒で行なつたところ、22%しかHMDIが生成し
ておらず、大部分は未分解であつた。 実施例 13 原料導入管、窒素導入管、カラム充填型真空ジ
ヤケツト式蒸留管(長さ30cm)、温度計、および
撹拌装置を備えた100ml4つ口フラスコに、溶媒
としてジベンジルトルエン(沸点390℃)50ml、
触媒としてホウ化タングステン粉末3gを仕込
み、250℃に加熱した。この温度で原料導入管か
ら、ジエチルトリレン−2,4−ジカルバメート
のテトラヒドロフラン溶液(0.1g/ml)を50
ml/hrの速度でフラスコ内に導入した。これと同
時に、窒素ガスを30/hrの速度で導入管から反
応液中に吹き込んだ。蒸留管の上部から留出する
液およびガスを空冷式冷却管(80cm)で分縮して
イソシアナート留分を捕集し、次いでドライアイ
ストラツプに導きエタノールを捕集した。定常状
態になつてから2時間後、イソシアナート留分を
高速液体クロマトグラフイーおよび赤外線吸収ス
ペクトルで分析した結果、トリレン−2,4−ジ
イソシアナート85%、エチル−4−メチル−3−
イソシアナートカルバニレート10%の収率で得ら
れており、未分解のジエチルトリレン−2,4−
ジカルバメートが5%含まれていた。エタノール
の回収率は92%であつた。また、反応液を過す
ることによつて触媒を回収し、同様な実験を繰り
返したが、上記とほぼ同様の結果が得られ、触媒
の劣化は難められなかつた。 触媒を使用せずに同様の分解反応を行なつたと
ころ、目的のトリレン−2,4−ジイソシアナー
トの収率は65%であつた。 実施例 14 式 で示されるトリカルバミン酸トリエチルエステル
およびMDIのジカルバミン酸ジエチルエステル
をモル比で1対1含む混合物15gを用いて、炭化
ホウ素1gを触媒として、実施例1と同様の方法
により熱分解を4時間行ない、生成液を赤外線吸
収スペクトルで分析したところ、ほぼ完全にイソ
シアナートに分解していることがわかつた。ま
た、この反応液を高速液体クロマトグラフイーで
分析すると、トリイソシアナートとMDIが1対
1で生成していることがわかつた。 実施例 15 4,4′−ジフエニルメタンジイソシアナートの
ジカルバミン酸ジエチルエステルをオルトジクロ
ルベンゼンに10重量%溶解させた溶液を、150〜
160℃に予熱した後、240℃に保たれた内径2cm、
高さ2mの分解反応装置の上部より10ml/分の速
度で導入した。反応管の内部には粒状炭化ホウ素
が充填されており、反応管の下部からは予熱され
た窒素が0.5N/分で導入されていた。分解反
応は15Kg/cm2の加圧下で連続的に実施された。そ
の結果、未反応のカルバミン酸エステルを含まな
いMDIのオルトジクロルベンゼン溶液が反応管
の下部より得られた。 実施例 16 撹拌装置、温度計、液面以下に延びている窒素
導入口および空気冷却器を設けた4つ口フラスコ
に、溶媒としてブロムナフタリン300gを入れ、
触媒としてホウ化ジルコニウム粉末2gを、カル
バミン酸エステルとして、N−フエニルカルバミ
ン酸メチルを酸触媒の存在下でホルムアルデヒド
と反応させることによつて得られたジフエニルメ
タンジカルバミン酸ジメチルエステル20gと、3
核体以上のポリメチレンポリフエニレンポリカル
バミン酸メチルエステル10gから成る混合物を入
れた。50/時で窒素を反応混合物中に導入しな
がら、撹拌下に250℃で3時間分解反応を行つた。
反応後、濾過により触媒を分離し、ブロムナフタ
リンを減圧下に留去した。次いで、減圧蒸留を行
うことによつて、195〜200℃/5mmHgで留出す
るMDI18gをを得た。残液中にはMDIをさらに
6gを含んでおり、PMPPIを含めそのNCO含量
は30.3%であつた。 比較例 1 ホウ化ジルコニウム粉末の代わりにナフテン酸
コバルト0.5gを用いる以外は、実施例16と全く
同様の反応を行つた後、溶媒を減圧下に留去し
た。次いで、全く同様の方法によつて減圧蒸留を
行い、MDI6.5gを留出させたが、残液は高粘度
物質に変質しており、MDIは3gほどしか存在
しておらず、NCO含量は15.8%であつた。この
ことは、蒸留操作中にイソシアナート基が環化反
応や重合反応によつて減少すると共に、高分子量
化したためであると考えられる。なお、NCO含
量とはイソシアナート化合物中のNCO基の重量
%を表す。(例えば、MDIの場合、NCO含量は
33.6%である)。
[Table] For the reaction mixture of Example 6, B 4 C
After distilling off the bromnaphthalene, the boiling point is 195-200℃/5 by performing vacuum distillation.
6.4 g (89% yield) of MDI distilled at mmHg was obtained. Example 12 Hexamethylene diisocyanate (HMDI)
A decomposition reaction was carried out at 250° C. for 2 hours in the same manner as in Example 1, except that 10 g of dicarbamic acid dimethyl ester, 50 g of n-hexadecane as a solvent, and 0.5 g of triphenyl borate were used as a catalyst. By analyzing the produced liquid by gas chromatography, it was found that HMDI was produced with a yield of 75%. When the same decomposition reaction was carried out without a catalyst, only 22% of HMDI was produced, and the majority remained undecomposed. Example 13 Dibenzyltoluene (boiling point 390°C) was added as a solvent to a 100ml four-necked flask equipped with a raw material introduction tube, a nitrogen introduction tube, a column-filled vacuum jacket type distillation tube (length 30cm), a thermometer, and a stirring device. 50ml,
3 g of tungsten boride powder was charged as a catalyst and heated to 250°C. At this temperature, add a solution of diethyltolylene-2,4-dicarbamate in tetrahydrofuran (0.1 g/ml) at 50%
It was introduced into the flask at a rate of ml/hr. At the same time, nitrogen gas was blown into the reaction solution from the introduction tube at a rate of 30/hr. The liquid and gas distilled from the upper part of the distillation tube were condensed in an air-cooled cooling tube (80 cm) to collect an isocyanate fraction, and then led to a dry ice trap to collect ethanol. Two hours after the steady state was reached, the isocyanate fraction was analyzed by high performance liquid chromatography and infrared absorption spectroscopy, and the results showed that it was 85% tolylene-2,4-diisocyanate, ethyl-4-methyl-3-
It was obtained with a yield of 10% of isocyanate carbanilate, and undecomposed diethyltolylene-2,4-
It contained 5% dicarbamate. The recovery rate of ethanol was 92%. In addition, the catalyst was recovered by filtering the reaction solution and the same experiment was repeated, but almost the same results as above were obtained, and no deterioration of the catalyst was observed. When a similar decomposition reaction was carried out without using a catalyst, the yield of the target tolylene-2,4-diisocyanate was 65%. Example 14 Formula Using 15 g of a mixture containing tricarbamic acid triethyl ester shown by and MDI dicarbamic acid diethyl ester in a molar ratio of 1:1, thermal decomposition was carried out for 4 hours in the same manner as in Example 1 using 1 g of boron carbide as a catalyst. When the produced liquid was analyzed by infrared absorption spectrum, it was found that it was almost completely decomposed into isocyanate. Furthermore, when this reaction solution was analyzed by high performance liquid chromatography, it was found that triisocyanate and MDI were produced in a 1:1 ratio. Example 15 A solution of 10% by weight of dicarbamic acid diethyl ester of 4,4'-diphenylmethane diisocyanate dissolved in orthodichlorobenzene was added to
Inner diameter 2cm, kept at 240℃ after preheating to 160℃,
It was introduced from the top of a 2 m high decomposition reactor at a rate of 10 ml/min. The inside of the reaction tube was filled with granular boron carbide, and preheated nitrogen was introduced from the bottom of the reaction tube at a rate of 0.5 N/min. The decomposition reaction was carried out continuously under a pressure of 15 Kg/cm 2 . As a result, an orthodichlorobenzene solution of MDI containing no unreacted carbamate ester was obtained from the lower part of the reaction tube. Example 16 Into a four-necked flask equipped with a stirrer, a thermometer, a nitrogen inlet extending below the liquid level, and an air cooler, 300 g of bromonaphthalene was placed as a solvent.
2 g of zirconium boride powder as a catalyst and 20 g of diphenylmethanedicarbamate dimethyl ester obtained by reacting methyl N-phenylcarbamate with formaldehyde in the presence of an acid catalyst as a carbamate ester; 3
A mixture consisting of 10 g of polymethylene polyphenylene polycarbamic acid methyl ester was added to the core. The decomposition reaction was carried out at 250° C. for 3 hours with stirring while introducing nitrogen into the reaction mixture at a rate of 50/hour.
After the reaction, the catalyst was separated by filtration, and the bromnaphthalene was distilled off under reduced pressure. Next, by performing vacuum distillation, 18 g of MDI distilled at 195-200°C/5 mmHg was obtained. The residual liquid further contained 6 g of MDI, and its NCO content including PMPPI was 30.3%. Comparative Example 1 The same reaction as in Example 16 was carried out except that 0.5 g of cobalt naphthenate was used instead of the zirconium boride powder, and then the solvent was distilled off under reduced pressure. Next, vacuum distillation was carried out using exactly the same method, and 6.5 g of MDI was distilled out, but the residual liquid had changed into a highly viscous substance, and only about 3 g of MDI existed, and the NCO content was It was 15.8%. This is considered to be because the isocyanate groups were reduced by cyclization reaction or polymerization reaction during the distillation operation, and the molecular weight was increased. Note that the NCO content represents the weight percent of NCO groups in the isocyanate compound. (For example, for MDI, the NCO content is
(33.6%).

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 ホウ素単体または/および次の群から選ばれ
たホウ素を含む化合物の少なくとも1種 (a) アルカリ金属のホウ酸塩 (b) アルカリ土類金属のホウ化物 (c) ホウ化ジルコニウム、ホウ化ハフニウム、ホ
ウ化タングステン (d) ホウ酸エステル (e) 炭化ホウ素、ケイ化ホウ素、窒化ホウ素、酸
化ホウ素 からなる触媒の存在下に、イソシアナート類に対
して不活性で、かつ触媒を実質的に溶解させない
溶媒中でカルバミン酸エステル類を熱分解するこ
とを特徴とするイソシアネート類の製造方法。
[Scope of Claims] 1 Boron alone or/and at least one compound containing boron selected from the following group (a) Borate of an alkali metal (b) Boride of an alkaline earth metal (c) Boron Zirconium oxide, hafnium boride, tungsten boride (d) Boric acid ester (e) In the presence of a catalyst consisting of boron carbide, boron silicide, boron nitride, boron oxide, inert to isocyanates and A method for producing isocyanates, which comprises thermally decomposing carbamate esters in a solvent that does not substantially dissolve a catalyst.
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5119721A (en) * 1974-06-26 1976-02-17 Atlantic Richfield Co Karubameetokarano isoshianeetono seiho
JPS5219624A (en) * 1975-08-07 1977-02-15 Mitsui Toatsu Chem Inc Process for preparation of isocyanates
JPS5488201A (en) * 1977-12-22 1979-07-13 Mitsubishi Chem Ind Ltd Preparation of isocyanate from carbamic acid esters

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