JPH04182473A - トリグリシジルイソシアヌレートの製造方法 - Google Patents

トリグリシジルイソシアヌレートの製造方法

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JPH04182473A
JPH04182473A JP2308777A JP30877790A JPH04182473A JP H04182473 A JPH04182473 A JP H04182473A JP 2308777 A JP2308777 A JP 2308777A JP 30877790 A JP30877790 A JP 30877790A JP H04182473 A JPH04182473 A JP H04182473A
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JP
Japan
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reaction
water
methanol
epch
addition reaction
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Pending
Application number
JP2308777A
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English (en)
Inventor
Kenichi Kasahara
健一 笠原
Yutaka Shibata
豊 柴田
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Mitsubishi Gas Chemical Co Inc
Original Assignee
Mitsubishi Gas Chemical Co Inc
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Publication date
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07DHETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D251/00Heterocyclic compounds containing 1,3,5-triazine rings
    • C07D251/02Heterocyclic compounds containing 1,3,5-triazine rings not condensed with other rings
    • C07D251/12Heterocyclic compounds containing 1,3,5-triazine rings not condensed with other rings having three double bonds between ring members or between ring members and non-ring members
    • C07D251/26Heterocyclic compounds containing 1,3,5-triazine rings not condensed with other rings having three double bonds between ring members or between ring members and non-ring members with only hetero atoms directly attached to ring carbon atoms
    • C07D251/30Only oxygen atoms
    • C07D251/32Cyanuric acid; Isocyanuric acid

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)
  • Plural Heterocyclic Compounds (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明はイソシアヌル酸(以下、ICAと称する)とエ
ピクロルヒドリン(以下、EpCHと称する)からトリ
グリシジルイソシアヌレート(以下、TGIと称する)
を製造する方法に関する。
TGIはポリエステル系の粉体塗料の硬化、改質剤、或
いはプラスチックの強化剤、接着剤の改質剤として有用
な物質である。
(従来の技術) ICAとEpCHからTGIを製造する方法は、USP
−2809942、特公昭45−22751号、特公昭
42−1989号等に記載されており、次の反応により
、前段の付加反応と後段の脱塩化水素反応に分けられる
付加反応 I CA十EpCH→ モ/(3−りσロー2−ヒトσキンプaビル)イソシア
ヌレート ■■  +   EpCH→ ビス(3−クロロ−2−ヒドロキンプロピル)イソノア
ヌレ−1■■  二   E  p CH→ Fリス(3−クロロ−2−ヒドロキンプロピル)イソシ
アヌレート■■  +   EpCH→ ビス(3−クロロ−2−ヒドロキンプロピル)−モノ−
(2,3〜エポキノブロビル)イソシアヌレート ■+
   シクロローブロバノール ■ ■  +   EpCH→ モバ3−クロロー2−ヒドロキンプロピル)−ビス−(
2,3−エボキンプロビル)イソシアヌレート ■  
+  ■■  +   EpCH→  TGI    
↓  ■脱塩化水素反応(塩基性物質がNaOHの場合
)■ + NaOH4■ +NaC1+ H20■ +
 Na0)!  −+  ■ +NaC[+ H,0■
 + NaOH−+  TGI + NaCff 卆)
+20■−I−NaOH−EpCH+ NaC1= H
20付加反応てはI CAとEpCHが触媒の存在下、
逐次的に反応して■か主に生成する。しかしこの反応で
は主に■の一部か過剰のEpCHとさらに反応してエポ
キンプロピルイソノアヌレート類を生成する。従って主
として■とその3−クロロ−2−ヒドロキンプロピル基
の一部或は全部か2,3−エポキシプロビル基に置換さ
れたイソシアヌレートの混合物が生成する。
脱塩化水素反応によって3−クロロ−2−ヒドロキシプ
ロピル基は2,3−エポキシプロビル基になりTGIが
生成する。またこの反応時には■も反応してEpCHを
再生する。
従来提案されているTGIの製造法は、収率が低いとか
、反応時間が長いとか、或いは高純度のTGIが得られ
ないとかの工業的規模で実施する場合問題があった。特
公昭53−28916号および特公昭53−28917
号には、これらを解決するためにICAと、ICAに対
して6〜24倍モルのEpCH,0,001〜0.2倍
モルの触媒、及び0.2〜12倍モルの水を共存されて
加熱し、水をEpCHと共沸させて除去することにより
付加反応液の温度を上昇せしめながら付加反応させる方
法が提案されている。
(発明か解決しようとする課題) 発明者等は、前述の特公昭53−28916号および特
公昭53−28917号に基つき、TGIの工業的規模
での製造について検討を行い、次のような課題を確認し
た。
+11前述の特許には反応系に水を添加することにより
ICAが溶解・反応する時間が短縮され、精りGl収率
の高くなることが記載されている。しかしながらこの実
施例では触媒の一括仕込みが行われており、付加反応の
反応熱が大きいので、急激な反応が起きた場合に突沸現
象が起り易い。このため反応液の温度制御が困難で、徐
々に反応温度を上げて付加反応を行う必要があり、多く
の時間を要する。液を循環させなから除熱を行う方法も
考えられるが、この場合にはエネルギー消費量が多くな
る。
(2)多量の水を用いた場合には水の留去にも多(の時
間を要する。また(1)の理由でも多くの時間を要する
結果、副反応生成量が増加するので粗TGIの純度が低
く、精TGIの収率は工業的に必ずしも満足できるもの
ではない。
本発明の目的は、ICAとEpcHからTGIを効率良
く高収率で得る工業的製造法を開発することにある。
(課題を解決するための手段) 発明者等は、上記の如き課題を宵するTGIの工業的規
模における製造について鋭意検討を行った結果、原料の
fcAとEpCH溶液に触媒溶液を逐次滴下するように
すれば、反応液の温度を容易に制御できて反応時間を短
縮することができ、また水と共にメタノールを共存させ
れば、TIG収率が著しく向上することを見出し、本発
明に至った。
すなわち本発明は、第4級アンモニウムハドロキンド及
び第4級アンモニウムハライドからなる群より選ばれた
触媒の存在下、ICAとEpCHの付加反応を行い、次
に該反応生成物を脱塩化水素してTGIを製造するに際
し、付加反応工程において、ICAとEpCHの溶液に
触媒液を滴下させて、メタノールと水の共存下で反応を
行うようにし、滴下終了後にメタノールと水を留去して
反応温度を上昇させることを特徴とするTGIの製造方
法である。
本発明に使用される触媒の例としてはトリメチルベンジ
ルアンモニウムヒドロキシドの如き第4級アンモニウム
ヒドロキッド、テトラメチルアンモニウムクロライド、
テトラエチルアンモニウムブロマイドの如き第4級アン
モニウムハライドか挙げられるが、特にテトラメチルア
ンモニウムクロライド等の第4級アンモニウムハライド
が好適である。
触媒の使用量は原料のICAに対して0,001〜0.
2倍モルである。触媒量が少なすぎると反応が遅くなり
、また多すぎる場合にはEpCHの重合等の副反応量が
増大する。
EpCH量の使用量は、ICAに対して6〜30倍モル
、好ましくは12〜24倍モルである。
EpCH量か少なすぎる時にはTGI収率か低下し、多
すぎる場合には反応器の容積を太き(する必要があるの
で好ましくない。
水の添加量は、ICAに対して0,01〜12倍モル、
好ましくは0.01〜2倍モルであり、またメタノール
の添加量は、fCAに対して1〜lO倍モル、好ましく
は2〜5倍モルである。水およびメタノールの添加量が
少なすきる場合には、TGI収率か低下し、多すぎる場
合には、水およびメタノールの留出・除去に多くの時間
を要する。
本発明では触媒液を滴下しながら付加反応が行われる。
また本反応はICAとEpCHを、水およびメタノール
の共存下で行う必要がある。従って触媒液には、水、メ
タノール、EpCHからなる群より選ばれる溶媒を用い
、触媒溶液を所定の温度に加熱されたICA、EpCH
1水、メタノールからなる群より選ばれるスラリー溶液
に滴下する方法が用いられる。この方法により、反応温
度を容易に制御することができ、付加反応を短時間で行
うことができる。
付加反応は通常、常圧下で行われるが、加圧下でも行う
ことができる。触媒液を滴下しながら行われる付加反応
の温度は水およびメタノールの添加量によって異なるが
、通常、常圧では85°C程度である。
触媒液の滴下は、還流下、反応液が突沸しないように徐
々に行う必要がある。触媒液の滴下終了後は、全還流を
やめて留出液を系外に抜き出し、水およびメタノールを
留去する。留出液には水およびメタノールと共にEpC
Hが同伴するので、付加反応を促進するために抜き出さ
れるEpCH量に相当するEpCHを逐時補充すること
が好ましい。このEpCHの補給は反応器の容積効率を
下げることなく付加反応時に於けるEpCH/ICAモ
ル比を高く保つことに有効であり、高いTGl収率が得
られる。水およびメタノールの留去に伴って反応温度は
上昇するが、110〜120℃に到達したら、しばらく
全還流で熟成して付加反応工程が終了する。付加反応工
程の反応時間はメタノール、水の留出速度にもよるか普
通30〜120分で充分である。
付加反応によって得られる生成物は、主として前述の反
応式での■のトリス(3−クロロ−2−ヒドロキンプロ
ピル)イソシアヌレートであり、これを塩基性化合物で
脱塩化水素させて粗TGIが得られる。
脱塩化水素工程は、例えば付加反応終了後、反応液を1
0〜50°Cに保ち、これに固形のアルカリ金属化合物
を原料ICAに対して3〜4倍モル徐々に添加し反応せ
しめた後、水層を分離し、有機層よりEpCHを留去す
るか、或いは付加反応終了液を10〜50°Cに保ち、
lo〜80mmHgの減圧下で固形のアルカリ金属化合
物を原料IOAに対して3〜4倍モル徐々に添加し、反
応で生成する水をEpCHとの共沸で除去しつつ反応さ
せた後で、水を添加して脱塩し、得られた有機層よりE
pCHを留去することにより行われる。
この反応に利用される固形のアルカリ金属化合物として
は通常粉末或は粒状、フレーク状の水酸化ナトリウムが
用いられる。またこの減圧下アルカリ金属化合物を添加
する際に、空気や窒素なとのガスをICAモル当りl 
Nm’/min吹き込みなから反応を行うと、脱塩化水
素−4、応に要する時間か短かくなると共に、TGI収
率が向上する。
さらに上記の脱塩化水素工程で有機層よりEpCHを留
去する際に、液温を90℃以下、好ましくは70℃以下
とする。液温か90°Cより高くすると生成したTGI
が変質し収率か低下する。
EpCf(留去後に得られる粗TGIは、メタノールな
との適当な溶媒4加えて加熱・撹拌後、冷却、晶析、濾
過することにより、高純度のTGIとなる。
(発明の効果) 本発明の方法によれば、ICAとEpCHの付加反応を
短時間で容易に行うことができ、高いTGl収率か得ら
れる。これにより効率の高いTG■製造プロセスが確立
されるので本発明の工業的意義は大きい。
(実施例) 次に実施例によって本発明を更に具体的に説明する。但
し本発明はこれらの実施例によって制限されない。
実施例1 撹拌機、温度計、冷却器及び滴下ロートを取り付けた1
1のフラスコにEpCH786g (8゜5モル)、I
CA64.7g(0,5モル)、メタノール45g(1
,4モル)を仕込み、還流か始まるまて油浴で加熱した
。この時の液温は約85°Cであった。
別にテトラメチルアンモニウムクロライド3゜7g(0
,034モル)を水1.4g (0,08モル)、メタ
ノールl1g(0,34モル)、EpcHl 16g 
(1,25モル)に溶かした触媒溶液を調製し、滴下ロ
ートより約30分かけて反応液が突沸しないように徐々
に添加した。
添加終了後全還流をやめて留出液を系外に抜き出し、留
出液量に見合ったEpCHを追加しながら、液温の上昇
を開始した。
約20分かけて液温が116°Cに達したら再び全還流
状態にして15分熟成を行い、その後脱塩化水素反応さ
せるため冷却した。得られた反応液を液体クロマトグラ
フィーで分析したところ、付加反応達成率は、84.0
%であった。
なお付加反応達成率は次式で示される。
但し■は前述反応式のモバ3−クロ叶2−ヒドロキシプ
ロピル)イソン7スレート 、 ■はビス(3−りDo
−2−とFDキンプロピル)イソンアヌレート、■は未
反応ICAである。
次に上記の付加反応で用いられたフラスコの上に純度9
5%の粒状の水酸化ナトリウム65.4gの入ったフラ
スコを取りつけ、系内圧30 mmHg、液温を30〜
35に保ち、良く撹拌をしながら水酸化ナトリウムを6
分割して1時間かけて徐々に添加した。反応で生成する
水はEpCHとの共沸で系外に抜き出した。
水酸化ナトリウム添加後、更に50分間熟成を行った。
この反応生成物に水260gを加え、食塩を溶解させ、
二層に分離した。有機層を分岐ロートに移し、水120
gで2回洗浄後、減圧下で液温か60°Cを越えないよ
うにEpCHを留去し、粗TGrを133.7g得た。
この粗TGIを分析したところTGIが127.4gあ
り、仕込ICAに対する収率は85.8%であった。
実施例2 触媒溶液中の水を13.5g (0,75モル)とした
以外は、実施例1と同様とした。この結果液温が116
°Cに達するまでの時間が30分となり、反応液の分析
より付加反応達成率は83.8mo IXであった。脱
塩化水素後の粗TGrが135.6g得られ、その中に
TGIが126.8gが含まれており、仕込ICAに対
する収率は85゜4%であった。
比較例1 撹拌機、温度計及び冷却器を取り付けたIfのフラスコ
に、EpCH902g (9,75モル)、ICA64
.7g (0,5モル)、水1.4g(0゜08モル)
、テトラメチルアンモニウムクロライド3.7g (0
,034モル)を仕込み、油浴で加熱した。約30分で
液温か90°Cに達し、留出が開始された。留出液を抜
きつつ、留出液量に見合うEpCHを追加しながら更に
15分かけて液温を120°Cに上げた。この温度で2
0分間熟成の後冷却した。この反応液を分析した結果、
付加反応達成率は76.2%であった。以下、実施例1
と同様に処理を行い、粗TGT  126.4gを得た
。その中にTGIが106.3g含まれており、仕込I
CAに対する収率は71,6%であった。
比較例2 水13.5g (0,75モル)として比較例1と同様
に行った。その結果液温が120℃に達するまでの時間
が25分となり、付加反応達成率は78.9%であった
。脱塩化水素後の粗TGIが125.9g得られ、その
中にTGIが109゜9g含まれており、仕込ICAに
対する収率は74.0%であった。
実施例3 実施例1において、脱塩化水素反応時に空気を毎分0.
2N1吹き込んだ以外は同様とした。この結果、脱塩化
水素反応時の熟成時間は20分となり、粗TG■か14
0.2g得られ、その中にTGIが132.0g含まれ
ており、仕込ICAに対する収率は88.8%であった
比較例3 実施例1において、脱塩化水素工程の反応生成物に水を
添加し脱塩して得られた有機層からEpCHを留去する
際の液温を90°Cとした。この結果粗TGIが133
.0g得られ、その中にTGIが121.8g含まれて
おり、仕込ICAに対する収率は82.0%であった。
特許出願人 三菱瓦斯化学株式会社 代理人 弁理士 小 堀 貞 文 手続補正書(自発) ・ 平成 3年(1月 別口

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)第4級アンモニウムヒドロキシド及び第4級アン
    モニウムハライドからなる群より選ばれた触媒の存在下
    、イソシアヌル酸とエピクロルヒドリンの付加反応を行
    い、次に該反応生成物を脱塩化水素してトリグリシジル
    イソシアヌレートを製造するに際し、付加反応工程にお
    いて、イソシアヌル酸とエピクロルヒドリンの溶液に触
    媒液を滴下させて、メタノールと水の共存下で反応を行
    うようにし、滴下終了後にメタノールと水を留去して反
    応温度を上昇させることを特徴とするトリグリシジルイ
    ソシアヌレートの製造方法
  2. (2)メタノールと水を留去した反応液に、減圧下、ガ
    スを吹き込みながら、固体のアルカリ金属化合物を逐次
    添加して脱塩化水素工程を行う請求項1のトリグリシジ
    ルイソシアヌレートの製造方法(3)脱塩化水素後にエ
    ピクロルヒドリンを留去するに際に、液温を90℃以下
    とする請求項1のトリグリシジルイソシアヌレートの製
    造方法
JP2308777A 1990-11-16 1990-11-16 トリグリシジルイソシアヌレートの製造方法 Pending JPH04182473A (ja)

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