JPH0518822B2 - - Google Patents

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JPH0518822B2
JPH0518822B2 JP3727684A JP3727684A JPH0518822B2 JP H0518822 B2 JPH0518822 B2 JP H0518822B2 JP 3727684 A JP3727684 A JP 3727684A JP 3727684 A JP3727684 A JP 3727684A JP H0518822 B2 JPH0518822 B2 JP H0518822B2
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JP
Japan
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reaction
carbamate
diphenylmethane
acid
formaldehyde
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
JP3727684A
Other languages
Japanese (ja)
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JPS60184061A (en
Inventor
Katsuji Myata
Seiji Hasegawa
Teruo Muraishi
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Mitsui Toatsu Chemicals Inc
Original Assignee
Mitsui Toatsu Chemicals Inc
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Publication date
Application filed by Mitsui Toatsu Chemicals Inc filed Critical Mitsui Toatsu Chemicals Inc
Priority to JP3727684A priority Critical patent/JPS60184061A/en
Publication of JPS60184061A publication Critical patent/JPS60184061A/en
Publication of JPH0518822B2 publication Critical patent/JPH0518822B2/ja
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  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Phenolic Resins Or Amino Resins (AREA)

Description

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

本発明はジフエニルメタンジメチルカーバメー
トおよびポリメチレンポリフエニルポリメチルカ
ーバメートの製造法に関する。さらに詳しくは、
N−フエニルカルバミン酸メチルエステルとホル
ムアルデヒドまたはホルムアルデヒドを発生する
物質とを、酸触媒の存在下、水を含む溶媒中不均
一状態で反応させ、析出する高純度ジフエニルメ
タンジメチルカーバメートを分離、その残りを酸
触媒の存在下、実質上均一状態で反応させ、ジフ
エニルメタンジメチルカーバメートを含むポリメ
チレンポリフエニルポリメチルカーバメートを得
ることからなるジフエニルメタンジメチルカーバ
メートおよびポリメチレンポリフエニルポリメチ
ルカーバメートの分離製造法に関する。 ジフエニルメタンジカーバメートおよびポリメ
チレンポリフエニルポリカーバメートは、熱分解
により相当するジフエニルメタンジイソシアナー
トおよびポリメチレンポリフエニルポリイソシア
ナートを与える。 ジフエニルメタンジイソシアナートおよびポリ
メチレンポリフエニルポリイソシアナートは、鉱
酸を使用してアニリンとホルムアルデヒドとの縮
合によつて得られるジアミンおよびポリアミンを
ホスゲン化することによつて多量に製造されてい
る。しかしながら、この方法では有害なホスゲン
を使用しなければならないこと、ホスゲン化工程
が複雑であること、ホスゲン化工程において副生
する塩酸を処理しなければならないことなどいく
つかの問題点がある。また、通常2核体といわれ
るジフエニルメタンジイソシアナートはエラスト
マー、塗料、人工皮革、合成皮革、スパンデツク
ス、接着剤等広範囲に利用され、近年需要が増加
している。このような要望に応ずるため、前記の
公知方法により高選択率でジフエニルメタンジイ
ソシアナートを得るには、アニリンの反応率を低
くし、ジアミンの選択率を高めるようにしてホス
ゲン化する方法が採用されるが、この方法はホス
ゲンを使用するという問題のほかに、多量のアニ
リンの回収が必要なため、多くのエネルギーを消
費し、経済的な方法といえない。 したがつて、前記の公知方法の問題を改善する
工業的に有利な製造法の開発が強く要望されて
る。 一方、ホスゲンを用いずにイソシアナート類を
製造する方法が各種既に提案され、例えば、パラ
ジウム、塩化鉄などのルイス酸およびピリジンな
どの複素環塩基よりなる触媒(特開昭51−
98240)、またはセレンまたはイオウおよび塩基よ
りなる触媒(特開昭49−62420)の存在下に芳香
族ニトロ化合物を一酸化炭素およびアルコールと
反応させて、芳香族カーバメートを得たのちに熱
分解する方法等がある。 また、上記に記載した方法で得られたフエニル
カルバミン酸アルキルエステルをホルムアルデヒ
ド、パラホルムアルデヒド、トリオキサンまたは
ホルムアルデヒドを発生する物質と反応させ、ジ
フエニルメタンジカーバメートおよびポリメチレ
ンポリフエニルポリカーバメートを製造し、つい
で得られたジフエニルメタンジカーバメートおよ
びポリメチレンポリフエニルポリカーバメートを
熱分解することによつて対応するイソシアナート
を製造することも提案されている。 すなわち、アリールカルバミン酸エステルから
ジフエニルメタンジカーバメートおよびポリメチ
レンポリフエニルポリカーバメートを製造する方
法は、例えば、米国特許2946768号があり、アリ
ールカルバミン酸エステルをアルデヒド、ケトン
のようなカルボニル化合物と希鉱酸水溶液中で縮
合させる方法が開示されている。しかし、この方
法ではポリメチレンポリフエニルポリカーバメー
トのほかに、いわゆる、N−ベンジル体といわれ
るC−N結合を持つN(−アルコキシカルボニル)
フエニルアミノメチルフエニル化合物およびこれ
らの二量体、三量体、四量体が15〜50重量%副生
し、これらは熱分解によつてはイソシアナートに
変化しないことがわかつた。この副生物の問題を
解決するために、N−ベンジル体を転位する方法
(特開昭54−59264)、有機スルホン酸を触媒とし
て反応する方法(特開昭55−57550)等が提案さ
れている。しかし、これらの方法ではジフエニル
メタンジカーバメートの選択率が低いばかりか、
得られた生成物がジフエニルメタンジカーバメー
トとポリメチレンポリフエニルポリカーバメート
の混合物である。したがつて、2核体と多核体を
分離するにはカーバメートを熱分解してイソシア
ナートとして、その後分離しなければならず、分
離時の加熱によるイソシアナートの劣化をもたら
すという問題を生ずる。一方、ジフエニルメタン
ジカーバメートの選択率を高める方法として、ホ
ルムアルデヒドに対するアリールカルバミン酸エ
ステルのモル比を少なくとも2.5である反応条件
下で行なうことを特徴とする方法(特開昭56−
68656)が提案されている。しかし、この方法で
は未反応物が多く存在し、効率的な方法といえな
い。 本発明者らは、ホスゲンを用いることなく、ジ
フエニルメタンジイソシアナートおよびポリメチ
レンポリフエニルポリイソシアナートを製造する
ことを目的として、ジフエニルメタンジカーバメ
ートおよびポリメチレンポリフエニルポリカーバ
メートを製造するにあたり、ジフエニルメタンジ
カーバメートの選択率を高め、かつ高純度で製造
することについて鋭意検討した。その結果、フエ
ニルカルバミン酸メチルエステルという限定され
た原料と、ホルムアルデヒド、トリオキサン、パ
ラホルムアルデヒドおよびまたはホルムアルデヒ
ドを発生する物質を酸触媒の存在下、水を含む溶
媒中、不均一状態で反応させ、得られた高純度ジ
フエニルメタンジメチルカーバメートを分離し、
その残りを酸触媒の存在下均一状態で、場合によ
つてはフエニルカルバミン酸メチルエステルを添
加し反応させる本発明を完成した。 すなわち、本発明の方法は、つぎの反応工程か
らなることを特徴とするジフエニルメタンジメチ
ルカーバメートおよびポリメチレンポリフエニル
ポリメチルカーバメートの分離製造法である。 (1) N−フエニルカルバミン酸メチルエステルと
ホルムアルデヒドまたはホルムアルデヒドを発
生する物質とを酸触媒の存在下、水を含む溶媒
中、不均一状態で反応させ、反応系に固体とし
て析出してくるジフエニルメタンジメチルカー
バメートを分離し、 (2) 残りを、脱水処理後酸触媒の存在下、実質上
均一状態で反応させてジフエニルメタンジメチ
ルカーバメートおよびポリメチレンポリフエニ
ルポリメチルカーバメートを得る。 このような本発明の方法によれば、原料フエニ
ルカルバミン酸メチルエステルであるため、不均
一反応系での反応で効率よくジフエニルメタンジ
メチルカーバメートを析出させることができる。
したがつて、 (1) 高純度のジフエニルメタンジメチルカーバメ
ートが単離できること、 (2) 原料のフエニルカルバミン酸メチルエステル
の反応率を低下させないで、ジフエニルメタン
ジメチルカーバメートの選択率を向上させるこ
とができること、 (3) 二段目の反応に、フエニルカルバミン酸メチ
ルエステルを添加すればジフエニルメタンジメ
チルカーバメートの選択率をさらに向上させる
ことができること、 (4) 一段目の反応で析出してくるジフエニルメタ
ンジメチルカーバメートを分離するので二段目
の反応での触媒量を減少させることができ、装
置も小さくてすむこと、 (5) 一段目の反応における溶媒の選択、および使
用量によつて取り出すジフエニルメタンジメチ
ルカーバメートの量を調整できることなどの利
点がある。 本発明の方法に使用されるN−フエニルカルバ
ミン酸メチルエステルは、一般式() (式中、Rは水素原子、ハロゲン原子、炭素原
子数1〜6のアルキル基またはアルコキシ基を示
し、mは1もしくは2の整数、nは1もしくは2
の整数である)で表わされる化合物であつて、例
えば、フエニルカルバミン酸メチルエステル、ト
ルイルカルバミン酸メチルエステル、クロルフエ
ニルカルバミン酸メチルエステルのようなものが
ある。 また、本発明の方法にはホルムアルデヒドもし
くはホルムアルデヒドを発生させる物質を使用す
る。このホルムアルデヒドを発生させる物質と
は、パラホルムアルデヒド、トリオキサン、ジメ
トキシメタンまたはジエトキシジメタン等であつ
て、反応系中でホルムアルデヒドを発生する物質
である。 さらに、本発明の方法に使用される酸触媒は塩
酸、硫酸、リン酸、ホウ酸等の鉱酸;酢酸、修
酸、クロル酢酸等の有機カルボン酸;臭化水素
酸、過塩素酸、メタンスルホン酸、エタンスルホ
ン酸、ブタンスルホン酸、トリフルオルメタンス
ルホン酸、トリクロルメタンスルホン酸、p−ト
ルエンスルホン酸、ベンゼンスルホン酸等の有機
スルホン酸;さらには、例えば、塩化スズ()、
塩化鉄()、塩化アルミニウム、五弗化アンチ
モン、三弗化硼素のようなルイス酸があげられ
る。 本発明の方法における上記の反応原料、反応剤
の使用量はつぎの通りである。 アリールカルバミン酸メチルエステルとホルム
アルデヒドまたはホルムアルデヒドを発生する物
質の使用量は、一般には、フエニルカルバミン酸
メチルエステル1モルに対し、ホルムアルデヒド
として0.01〜2モル、好ましくは0.1〜1モルの
範囲である。 また、酸触媒の使用量はアリールカルバミン酸
メチルエステル1モルに対し0.01〜10モルの範囲
であり、かつ酸の濃度をしては、後記の(1)の反応
系中での水に対して10%〜70%の範囲が好まし
い。10%未満では反応が非常に遅くなり、70%を
越えると加水分解などの好ましくない副反応が多
くなる。一方、後記の(2)の均一系での反応では、
酸の使用量は、全反応混合物に対して1重量%以
上の使用が必要である。 本発明の方法はつぎのように実施する。すなわ
ち、まず (1) N−フエニルカルバミン酸メチルエステルと
ホルムアルデヒドまたはホルムアルデヒドを発
生する物質とを酸触媒の存在下、水を含む溶媒
中、不均一状態で反応させる。反応系中に析出
してくるジフエニルメタンジメチルカーバメー
トを分離する。((1)の反応という)ついで(2)析
出物を分離した残りについて脱水処理を施こし
て、必要によりN−フエニルカルバミン酸メチ
ルエステルを追加して酸触媒の存在下、均一状
態で反応させて、ジフエニルメタンジメチルカ
ーバメートおよびポリメチレンポリフエニルポ
リカーバメートを得る。((2)の反応という) このような本発明の方法における(1)の反応で
は、反応を不均一状態で行なうので、水が反応溶
媒として使用される。 水を溶媒として不均一系で反応させることによ
り、目的物のジフエニルメタンジメチルカーバメ
ートが反応中固体として析出するので、その取扱
いを容易にしたい場合には、本反応を妨害しない
水以外の溶媒を水との混合溶媒の形で使用するこ
とができる。その適当な溶媒としてはn−ペンタ
ン、イソペンタン、n−ヘキサン、2−メチルペ
ンタン、n−ヘプタン、3,4−ジメチルヘキサ
ン、2−メチルヘキサン、3−エチルペンタン、
シクロペンタン、シクロヘキサン、メチルシクロ
ヘキサン、エチルシクロペンタン、シクロオクタ
ン、クロロホルム、四塩化炭素、ジクロルメタ
ン、ジクロルエタン、トリクロルエタン、テトラ
クロルエタン、ベンゼン、トルエン、モノクロル
ベンゼン、ジクロルベンゼン、ニトロベンゼン、
ニトロトルエン、ジブロムベンゼン、メタノー
ル、エタノール、プロパノール、ブタノール、ジ
エチルエーテル、1,4−ジオキサン、テロラヒ
ドロフラン、酢酸、フロピオン酸、モノクロル酢
酸などが挙げられる。 水を含む反応溶媒の量は、通常、N−フエニル
カルバミン酸メチルエステル1重量部に対し0.2
〜20重量部の範囲でよい。反応温度は40〜180℃、
好ましくは60〜140℃である。反応圧力は、とく
に限定はなく、通常、常圧でよい。 反応の進行にともない、ジフエニルメタンジメ
チルカーバメートが固体として析出するので、反
応終了後、常法によつてこれを分離する。この(1)
の反応によつて、高純度のジフエニルメタンジメ
チルカーバメートを高収率で得ることができる。 一方、析出物を分離した残りは、(2)の反応を行
なう。この反応は実質的に均一の状態で行なうの
で、含まれる水を除去する脱水処理を行なつて(2)
の反応に供する。 脱水処理は常法で行なう。例えば、分液して水
相を除去する方法、蒸留による方法等があげられ
る。 脱水後そのまゝ(2)の反応に供しても良いし、ま
た水洗、濃縮等の後処理を行つて(2)の反応に供し
てもよく、(2)の反応を阻害しない後処理であれ
ば、とくに制限されるものではない(以上、これ
らの(2)の反応に供するものを(2)の反応原料と略称
する)。(2)の反応で必要に応じて用いる溶剤は前
記(1)の反応で用いる各種の有機溶媒から選ばれる
少なくとも1種であればよい。使用する量は(2)の
反応原料1重量部に対し0.2〜20重量部程度であ
る。 (2)の反応は、(2)の反応原料、触媒、溶媒を混合
し、混入してくる水および反応によつて生成する
水をできるだけ系外に除去しながら反応させる方
法が好ましい。 水を系外に除去する方法といては、一般に溶媒
との共沸脱水が好ましい。この操作は連続的に行
なうのが望ましいが、間欠的に行なつてもよい。
多量の水分の存在下に不均一系で反応させると副
生物が増し、有効成分の収率および選択率が低下
する。 反応温度は、(1)の反応と同様、40〜180℃、好
ましくは60〜140℃である。反応圧力は、常圧で
よいが、水分の系外への留出を促進するために常
圧よりやや低い減圧下が好ましい場合もある。そ
の際の減圧度は通常、100〜760mmHgである。加
圧下で反応を実施することも可能であるが、一般
的には、加圧の必要はない。 更に(2)の反応では、必要に応じてN−フエニル
カルバミン酸メチルエステルを追加して、ジフエ
ニルメタンジメチルカーバメートの割合の多い生
成物を得ることができる。 なお、本発明の方法において、反応時間は、触
媒の種類、使用量、反応条件、反応方式で異なり
限定されないが、回分反応の場合、一般には、
0.1〜10時間で実施すれば十分である。 以下、実施例によつて本発明をさらに詳しく説
明する。なお、反応結果は高速液体クロマトグラ
フイーを用いて分析をおこなつた。 実施例 1 温度計、攪拌機を取りつけた1フラスコにメ
チルフエニルカーバメート100g35%ホルマリン
28.6g、50%硫酸392.3gおよび1,2−ジクロ
ルエタン100gを仕込み、油浴で80℃で4時間か
きまぜた。反応初期より、固体の析出が認められ
た。所定時間加熱後、反応液を過し、得られた
固体を水洗し、続いて少量の1,2−ジクロルエ
タンで洗浄、乾燥し生成物59.9gを得た。その生
成物を液体クロマトグラフイーで分析したとこ
ろ、ジフエニルメタンジメチルカーバメート57.5
g、メチルフエニルカーバメート1.5g、N−ベ
ンジル化合物0.3g、フエニル基が3個のポリメ
チレンポリフエニルポリカーバメート0.6gの組
成であつた。 この結果は、一段目の反応で仕込みメチルフエ
ニルカーバメートに対しジフエニルメタンジメチ
ルカーバメートが55%収率、純度96%で得られた
ことを意味する。一段目の反応で固体として得ら
れた生成物を別した液は、分液し水相と有機
相に分け、有機相を水洗、濃縮し液からの濃縮
物43.5gを得た。この濃縮物43.5gとニトロベン
ゼン42.1g、無水塩化第二鉄5.0gを200mlフラス
コに仕込みかきまぜながら、100℃で30分反応さ
せた。反応終了後、反応液を水洗した後、液体ク
ロマトグラフイーで分析をおこなつたところ、原
料のメチルフエニルカーバメート5.3g、ジフエ
ニルメタンジメチルカーバメート17.0g、フエニ
ル基が3個以上のポリメチレンポリフエニルポリ
メチルカーバメート20.8gが検出された。一段
目、二段目を合わせたジフエニルメタンジメチル
カーバメートの仕込みメチルフエニルカーバメー
トに対する収率は71.6%、消費されたメチルフエ
ニルカーバメートに対する収率(選択率)は76.8
%であることを意味する。 実施例 2 メチルフエニルカーバメート100g、35%ホル
マリン28.6g、50%硫酸392.3gおよび1,2−
ジクロルエタン100gを仕込み、実施例1と同様
に反応させ、析出固体62.1gを得た。液体クロマ
トグラフイーで分析をおこなつたところ、メチル
フエニルカーバメート1.4g、ジフエニルメタン
ジメチルカーバメート59.4g、フエニル基を3個
有するポリメチレンポリフエニルポリメチルカー
バメート0.7gが検出された。析出固体を除いた
液を分液によつて水層と有機層を分け、有機層
を水洗後濃縮し、濃縮物55.5gを得た。この濃縮
物55.5gと、メチルフエニルカーバメート24g、
無水塩化第二鉄24g、ベンゼン48gを200mlフラ
スコに仕込み80℃で2時間反応させた。反応終了
後、反応液を水洗、濃縮し、生成物66.2gを得
た。液体クロマトグラフイーで分析したところ、
原料のメチルフエニルカーバメート23.4g、ジフ
エニルメタンジメチルカーバメート28.4g、フエ
ニル基が3個以上を有するポリメチレンポリフエ
ニルポリメチルカーバメート14.2gが得られた。 この結果は、一段目、二段目を合わせたジフエ
ニルメタンジメチルカーバメートのメチルフエニ
ルカーバメート全仕込みに対する収率は68.1%、
消費されたメチルフエニルカーバメートに対する
収率(選択率)は85.1%であることを意味する。 比較例 1 エチルフエニルカーバメート100g、35%ホル
マリン26g、50%硫酸356.2g、1,2−ジクロ
ルエタン100gを1フラスコに仕込みかきまぜ
ながら80℃で4時間反応させた。固体の析出は認
められなかつた。反応終了後、反応液を分液、水
洗抽出をし、有機層を濃縮し、生成物104.3gを
得た。この生成物104.3gと無水塩化第二鉄11.1
g、ニトロベンゼン100gを500mlフラスコに仕込
み100℃で0.5時間反応させた。反応終了後反応液
を、水洗、抽出した後、液体クロマトグラフイー
で分析したところ、仕込みエチルフエニルカーバ
メートに対するジフエニルメタンジエチルカーバ
メートの収率は48.9%、消費したエチルフエニル
カーバメートに対する収率(選択率)は54.3%、
またフエニル基が3個以上のポリメチレンポリフ
エニルポリエチルカーバメートの収率は、41.1
%、選択率は、45.7%であつた。 比較例 2 温度計、攪拌機、分離器付き還流コンデンサー
を備えた、100ml丸底フラスコにメチルフエニル
カーバメート18.1g、ベンゼン40g、塩化第2鉄
6水塩6.48g、パラホルムアルデヒド1.8gを加
え、共沸する水を系外に抜きながら80℃で5時間
反応させた。反応中固体の析出は認められなかつ
た。反応結果は、原料メチルフエニルカーバメー
トに対するジフエニルメタンジメチルカーバメー
トの収率40.0%、選択率51.2%、フエニル基が3
個以上のポリメチレンポリフエニルポリメチルカ
ーバメートの収率37.7%、選択率48.2%であつ
た。 実施例 3〜7 実施例1に準じて、溶媒、触媒を変え一段目の
不均一反応をおこなつた結果を表1に示す。
The present invention relates to a method for producing diphenylmethane dimethyl carbamate and polymethylene polyphenyl polymethyl carbamate. For more details,
N-phenylcarbamic acid methyl ester and formaldehyde or a substance that generates formaldehyde are reacted in a heterogeneous state in a solvent containing water in the presence of an acid catalyst, and the precipitated high-purity diphenylmethane dimethyl carbamate is separated. Separation of diphenylmethane dimethyl carbamate and polymethylene polyphenyl polymethyl carbamate, comprising reacting the remainder in substantially homogeneous conditions in the presence of an acid catalyst to obtain polymethylene polyphenyl polymethyl carbamate containing diphenylmethane dimethyl carbamate. Regarding manufacturing methods. Diphenylmethane dicarbamate and polymethylene polyphenyl polycarbamate give the corresponding diphenylmethane diisocyanate and polymethylene polyphenyl polyisocyanate upon thermal decomposition. Diphenylmethane diisocyanate and polymethylene polyphenyl polyisocyanate are produced in large quantities by phosgenation of diamines and polyamines obtained by condensation of aniline with formaldehyde using mineral acids. . However, this method has several problems, such as the need to use harmful phosgene, the complexity of the phosgenation process, and the need to dispose of hydrochloric acid produced as a by-product in the phosgenation process. In addition, diphenylmethane diisocyanate, which is usually referred to as a dinuclear substance, is used in a wide range of applications such as elastomers, paints, artificial leathers, synthetic leathers, spandex, and adhesives, and its demand has been increasing in recent years. In order to meet these demands and obtain diphenylmethane diisocyanate with high selectivity by the above-mentioned known method, a method of phosgenation is proposed that lowers the reaction rate of aniline and increases the selectivity of diamine. However, in addition to the problem of using phosgene, this method requires recovery of a large amount of aniline, which consumes a lot of energy and is not an economical method. Therefore, there is a strong need for the development of an industrially advantageous manufacturing method that overcomes the problems of the known methods described above. On the other hand, various methods for producing isocyanates without using phosgene have already been proposed.
98240), or by reacting an aromatic nitro compound with carbon monoxide and alcohol in the presence of a catalyst consisting of selenium or sulfur and a base (JP-A-49-62420) to obtain an aromatic carbamate, which is then thermally decomposed. There are methods etc. Further, the phenylcarbamate alkyl ester obtained by the method described above is reacted with formaldehyde, paraformaldehyde, trioxane or a substance that generates formaldehyde to produce diphenylmethane dicarbamate and polymethylene polyphenyl polycarbamate, It has also been proposed to produce the corresponding isocyanates by subsequent thermal decomposition of the diphenylmethane dicarbamate and polymethylene polyphenyl polycarbamate obtained. That is, a method for producing diphenylmethane dicarbamate and polymethylene polyphenyl polycarbamate from an aryl carbamate is disclosed in, for example, US Pat. A method of condensation in an aqueous acid solution is disclosed. However, in this method, in addition to polymethylene polyphenyl polycarbamate, N(-alkoxycarbonyl) having a C-N bond called N-benzyl
It was found that 15 to 50% by weight of phenylaminomethylphenyl compounds and their dimers, trimers, and tetramers were produced as by-products, and these were not converted to isocyanates by thermal decomposition. In order to solve this problem of by-products, a method of rearranging the N-benzyl compound (Japanese Patent Laid-Open No. 54-59264), a method of reaction using an organic sulfonic acid as a catalyst (Japanese Patent Laid-Open No. 55-57550), etc. have been proposed. There is. However, these methods not only have low selectivity for diphenylmethane dicarbamate, but also
The resulting product is a mixture of diphenylmethane dicarbamate and polymethylene polyphenyl polycarbamate. Therefore, in order to separate the dinuclear substance and the polynuclear substance, it is necessary to thermally decompose the carbamate to form isocyanate, which is then separated, which poses the problem of deterioration of the isocyanate due to heating during separation. On the other hand, as a method for increasing the selectivity of diphenylmethane dicarbamate, there is a method characterized in that the reaction is carried out under reaction conditions in which the molar ratio of arylcarbamate to formaldehyde is at least 2.5.
68656) has been proposed. However, in this method, there are many unreacted substances, and it cannot be said to be an efficient method. In producing diphenylmethane dicarbamate and polymethylene polyphenyl polycarbamate, the present inventors aimed to produce diphenylmethane diisocyanate and polymethylene polyphenyl polyisocyanate without using phosgene. We conducted intensive studies to increase the selectivity of diphenylmethane dicarbamate and to produce it with high purity. As a result, a limited raw material called phenylcarbamate methyl ester was reacted with formaldehyde, trioxane, paraformaldehyde, and/or a substance that generates formaldehyde in a water-containing solvent in the presence of an acid catalyst in a heterogeneous state. Separate high purity diphenylmethane dimethyl carbamate,
The present invention was completed in which the remainder was reacted in a homogeneous state in the presence of an acid catalyst, optionally with the addition of phenylcarbamate methyl ester. That is, the method of the present invention is a method for separately producing diphenylmethane dimethyl carbamate and polymethylene polyphenyl polymethyl carbamate, which is characterized by comprising the following reaction steps. (1) When N-phenylcarbamic acid methyl ester and formaldehyde or a substance that generates formaldehyde are reacted in a heterogeneous state in a solvent containing water in the presence of an acid catalyst, the diphenylcarbamate precipitates as a solid in the reaction system. Enylmethane dimethyl carbamate is separated, and (2) the remainder is reacted in a substantially homogeneous state in the presence of an acid catalyst after dehydration to obtain diphenylmethane dimethyl carbamate and polymethylene polyphenyl polymethyl carbamate. According to the method of the present invention, since the raw material is phenylcarbamic acid methyl ester, diphenylmethane dimethylcarbamate can be efficiently precipitated by reaction in a heterogeneous reaction system.
Therefore, (1) highly pure diphenylmethane dimethyl carbamate can be isolated, and (2) the selectivity of diphenylmethane dimethyl carbamate can be improved without reducing the reaction rate of phenylcarbamate methyl ester as a raw material. (3) The selectivity of diphenylmethane dimethyl carbamate can be further improved by adding phenylcarbamic acid methyl ester to the second-stage reaction; (4) Diphenylmethane dimethyl carbamate can be precipitated in the first-stage reaction. (5) Since diphenylmethane dimethyl carbamate is separated, the amount of catalyst in the second reaction can be reduced, and the equipment can be made smaller. There are advantages such as being able to adjust the amount of diphenylmethane dimethyl carbamate extracted. The N-phenylcarbamic acid methyl ester used in the method of the present invention has the general formula () (In the formula, R represents a hydrogen atom, a halogen atom, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, or an alkoxy group, m is an integer of 1 or 2, and n is 1 or 2.
Examples of such compounds include phenylcarbamic acid methyl ester, toluylcarbamic acid methyl ester, and chlorphenylcarbamic acid methyl ester. The method of the invention also uses formaldehyde or a substance that generates formaldehyde. The substance that generates formaldehyde is paraformaldehyde, trioxane, dimethoxymethane, diethoxydimethane, or the like, and is a substance that generates formaldehyde in the reaction system. Furthermore, acid catalysts used in the method of the present invention include mineral acids such as hydrochloric acid, sulfuric acid, phosphoric acid, and boric acid; organic carboxylic acids such as acetic acid, oxalic acid, and chloroacetic acid; hydrobromic acid, perchloric acid, and methane. Organic sulfonic acids such as sulfonic acid, ethanesulfonic acid, butanesulfonic acid, trifluoromethanesulfonic acid, trichloromethanesulfonic acid, p-toluenesulfonic acid, benzenesulfonic acid; further, for example, tin chloride (),
Examples include Lewis acids such as iron chloride, aluminum chloride, antimony pentafluoride, and boron trifluoride. The amounts of the above reaction raw materials and reactants used in the method of the present invention are as follows. The amount of the arylcarbamic acid methyl ester and formaldehyde or the substance that generates formaldehyde to be used is generally in the range of 0.01 to 2 mol, preferably 0.1 to 1 mol, of formaldehyde per 1 mol of phenylcarbamic acid methyl ester. In addition, the amount of acid catalyst used is in the range of 0.01 to 10 moles per mole of arylcarbamate methyl ester, and the concentration of acid is relative to water in the reaction system in (1) below. A range of 10% to 70% is preferred. If it is less than 10%, the reaction will be very slow, and if it exceeds 70%, undesirable side reactions such as hydrolysis will increase. On the other hand, in the homogeneous reaction (2) below,
The amount of acid used must be 1% by weight or more based on the total reaction mixture. The method of the invention is carried out as follows. That is, first (1) N-phenylcarbamic acid methyl ester and formaldehyde or a substance that generates formaldehyde are reacted in a heterogeneous state in a solvent containing water in the presence of an acid catalyst. Diphenylmethane dimethyl carbamate precipitated in the reaction system is separated. (referred to as reaction (1)) Next, (2) the precipitate is separated and the residue is subjected to dehydration treatment, and if necessary, N-phenylcarbamic acid methyl ester is added and reacted in a homogeneous state in the presence of an acid catalyst. In this way, diphenylmethane dimethyl carbamate and polymethylene polyphenyl polycarbamate are obtained. (referred to as reaction (2)) In the reaction (1) in the method of the present invention, water is used as a reaction solvent because the reaction is carried out in a heterogeneous state. By reacting in a heterogeneous system using water as a solvent, the target product, diphenylmethane dimethyl carbamate, will precipitate as a solid during the reaction, so if you want to make it easier to handle, use a solvent other than water that does not interfere with the reaction. It can be used in the form of a mixed solvent with water. Suitable solvents include n-pentane, isopentane, n-hexane, 2-methylpentane, n-heptane, 3,4-dimethylhexane, 2-methylhexane, 3-ethylpentane,
Cyclopentane, cyclohexane, methylcyclohexane, ethylcyclopentane, cyclooctane, chloroform, carbon tetrachloride, dichloromethane, dichloroethane, trichloroethane, tetrachloroethane, benzene, toluene, monochlorobenzene, dichlorobenzene, nitrobenzene,
Examples include nitrotoluene, dibromobenzene, methanol, ethanol, propanol, butanol, diethyl ether, 1,4-dioxane, tetrahydrofuran, acetic acid, furopionic acid, and monochloroacetic acid. The amount of reaction solvent containing water is usually 0.2 parts by weight of N-phenylcarbamic acid methyl ester.
It may be in the range of ~20 parts by weight. Reaction temperature is 40-180℃,
Preferably it is 60-140°C. The reaction pressure is not particularly limited, and usually normal pressure may be used. As the reaction progresses, diphenylmethane dimethyl carbamate precipitates as a solid, and after the reaction is completed, it is separated by a conventional method. This (1)
By this reaction, highly pure diphenylmethane dimethyl carbamate can be obtained in high yield. On the other hand, the residue after separating the precipitate undergoes the reaction (2). Since this reaction takes place in a substantially homogeneous state, dehydration treatment is performed to remove the water contained (2).
Subject to reaction. Dehydration treatment is carried out in a conventional manner. Examples include a method of separating the aqueous phase and removing the aqueous phase, a method of distillation, and the like. After dehydration, it may be subjected to reaction (2) as it is, or it may be subjected to post-treatment such as washing with water and concentration before being subjected to reaction (2). If so, it is not particularly limited (hereinafter, the materials used in the reaction (2) are referred to as the reaction raw materials (2)). The solvent used as necessary in the reaction (2) may be at least one type selected from the various organic solvents used in the reaction (1). The amount used is about 0.2 to 20 parts by weight per 1 part by weight of the reaction raw material (2). The reaction (2) is preferably carried out by mixing the reaction raw materials, catalyst, and solvent of (2), and allowing the reaction to occur while removing as much water as possible from the mixture and water produced by the reaction from the system. As a method for removing water from the system, azeotropic dehydration with a solvent is generally preferred. This operation is preferably performed continuously, but may be performed intermittently.
If the reaction is carried out in a heterogeneous system in the presence of a large amount of water, by-products will increase and the yield and selectivity of the active ingredient will decrease. The reaction temperature is 40 to 180°C, preferably 60 to 140°C, as in the reaction (1). The reaction pressure may be normal pressure, but in some cases it may be preferable to use reduced pressure, which is slightly lower than normal pressure, in order to promote distillation of water out of the system. The degree of pressure reduction at that time is usually 100 to 760 mmHg. Although it is possible to carry out the reaction under pressure, there is generally no need for it. Furthermore, in reaction (2), N-phenylcarbamic acid methyl ester can be added as necessary to obtain a product containing a high proportion of diphenylmethane dimethyl carbamate. In addition, in the method of the present invention, the reaction time varies depending on the type of catalyst, amount used, reaction conditions, and reaction method, and is not limited, but in the case of batch reaction, generally,
It is sufficient to carry out the process in 0.1 to 10 hours. Hereinafter, the present invention will be explained in more detail with reference to Examples. The reaction results were analyzed using high performance liquid chromatography. Example 1 100 g of methyl phenyl carbamate 35% formalin in a flask equipped with a thermometer and a stirrer.
28.6g of sulfuric acid, 392.3g of 50% sulfuric acid, and 100g of 1,2-dichloroethane were charged and stirred at 80°C in an oil bath for 4 hours. Precipitation of solid was observed from the early stage of the reaction. After heating for a predetermined time, the reaction solution was filtered, and the resulting solid was washed with water, followed by a small amount of 1,2-dichloroethane, and dried to obtain 59.9 g of a product. When the product was analyzed by liquid chromatography, it was found that diphenylmethane dimethyl carbamate was 57.5
g, 1.5 g of methyl phenyl carbamate, 0.3 g of N-benzyl compound, and 0.6 g of polymethylene polyphenyl polycarbamate having three phenyl groups. This result means that diphenylmethane dimethyl carbamate was obtained in the first stage reaction with a yield of 55% and purity of 96% based on the methyl phenyl carbamate charged. The liquid from which the solid product obtained in the first stage reaction was separated was separated into an aqueous phase and an organic phase, and the organic phase was washed with water and concentrated to obtain 43.5 g of a concentrate from the liquid. 43.5 g of this concentrate, 42.1 g of nitrobenzene, and 5.0 g of anhydrous ferric chloride were placed in a 200 ml flask and reacted at 100° C. for 30 minutes while stirring. After the reaction was completed, the reaction solution was washed with water and analyzed by liquid chromatography, and it was found that 5.3 g of methyl phenyl carbamate, 17.0 g of diphenylmethane dimethyl carbamate, and polymethylene polyphenylene polyphenylene with 3 or more phenyl groups were found. 20.8g of enyl polymethyl carbamate was detected. The combined yield of diphenylmethane dimethyl carbamate in the first and second stages is 71.6% relative to the charged methyl phenyl carbamate, and the yield (selectivity) relative to the consumed methyl phenyl carbamate is 76.8.
%. Example 2 100 g of methyl phenyl carbamate, 28.6 g of 35% formalin, 392.3 g of 50% sulfuric acid and 1,2-
100 g of dichloroethane was charged and reacted in the same manner as in Example 1 to obtain 62.1 g of precipitated solid. When analyzed by liquid chromatography, 1.4 g of methyl phenyl carbamate, 59.4 g of diphenylmethane dimethyl carbamate, and 0.7 g of polymethylene polyphenyl polymethyl carbamate having three phenyl groups were detected. The liquid from which the precipitated solid was removed was separated into an aqueous layer and an organic layer by liquid separation, and the organic layer was washed with water and concentrated to obtain 55.5 g of a concentrate. 55.5 g of this concentrate and 24 g of methyl phenyl carbamate,
24 g of anhydrous ferric chloride and 48 g of benzene were placed in a 200 ml flask and reacted at 80° C. for 2 hours. After the reaction was completed, the reaction solution was washed with water and concentrated to obtain 66.2 g of product. When analyzed by liquid chromatography,
As raw materials, 23.4 g of methyl phenyl carbamate, 28.4 g of diphenylmethane dimethyl carbamate, and 14.2 g of polymethylene polyphenyl polymethyl carbamate having 3 or more phenyl groups were obtained. This result shows that the yield of diphenylmethane dimethyl carbamate in the first and second stages is 68.1% based on the total amount of methyl phenyl carbamate.
This means that the yield (selectivity) based on the consumed methyl phenyl carbamate is 85.1%. Comparative Example 1 100 g of ethyl phenyl carbamate, 26 g of 35% formalin, 356.2 g of 50% sulfuric acid, and 100 g of 1,2-dichloroethane were placed in one flask and reacted at 80° C. for 4 hours with stirring. No solid precipitation was observed. After the reaction was completed, the reaction solution was separated, washed and extracted with water, and the organic layer was concentrated to obtain 104.3 g of a product. 104.3 g of this product and 11.1 g of anhydrous ferric chloride
g and 100 g of nitrobenzene were placed in a 500 ml flask and reacted at 100°C for 0.5 hour. After the reaction was completed, the reaction solution was washed with water, extracted, and analyzed by liquid chromatography. The yield of diphenylmethane diethyl carbamate based on the charged ethyl phenyl carbamate was 48.9%, and the yield relative to the consumed ethyl phenyl carbamate ( selection rate) was 54.3%,
Furthermore, the yield of polymethylene polyphenyl polyethyl carbamate having 3 or more phenyl groups is 41.1
%, the selectivity rate was 45.7%. Comparative Example 2 18.1 g of methyl phenyl carbamate, 40 g of benzene, 6.48 g of ferric chloride hexahydrate, and 1.8 g of paraformaldehyde were added to a 100 ml round bottom flask equipped with a thermometer, stirrer, and reflux condenser with separator. The reaction was carried out at 80°C for 5 hours while draining boiling water from the system. No solid precipitation was observed during the reaction. The reaction results were that the yield of diphenylmethane dimethyl carbamate was 40.0%, the selectivity was 51.2%, and the number of phenyl groups was 3.
The yield of polymethylene polyphenyl polymethyl carbamate was 37.7% and the selectivity was 48.2%. Examples 3 to 7 Table 1 shows the results of performing the first-stage heterogeneous reaction according to Example 1 by changing the solvent and catalyst.

【表】 実施例 8〜12 析出固体を分離する実施例1と同様な方法で触
媒、溶媒を変え、実験をおこなつた。結果を表2
に示す。
[Table] Examples 8 to 12 Experiments were conducted in the same manner as in Example 1 in which the precipitated solid was separated, but with different catalysts and solvents. Table 2 shows the results.
Shown below.

【表】【table】

【表】【table】

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 N−フエニルカルバミン酸メチルエステルと
ホルムアルデヒドまたはホルムアルデヒドを発生
する物質とを、酸触媒の存在下、水を含む溶媒
中、不均一状態で反応させ、析出するジフエニル
メタンジメチルカーバメートを分離し、ついでそ
の残りを酸触媒の存在下、実質上均一状態で反応
させることを特徴とするジフエニルメタンジメチ
ルカーバメートおよびポリメチレンポリフエニル
ポリメチルカーバメートの分離製造方法。
1 N-phenylcarbamic acid methyl ester and formaldehyde or a substance that generates formaldehyde are reacted in a heterogeneous state in a solvent containing water in the presence of an acid catalyst, and the precipitated diphenylmethane dimethyl carbamate is separated, A method for separating and producing diphenylmethane dimethyl carbamate and polymethylene polyphenyl polymethyl carbamate, which comprises then reacting the remainder in a substantially homogeneous state in the presence of an acid catalyst.
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