JPH05310677A - カルバミン酸エステルの製造方法 - Google Patents

カルバミン酸エステルの製造方法

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JPH05310677A
JPH05310677A JP11258192A JP11258192A JPH05310677A JP H05310677 A JPH05310677 A JP H05310677A JP 11258192 A JP11258192 A JP 11258192A JP 11258192 A JP11258192 A JP 11258192A JP H05310677 A JPH05310677 A JP H05310677A
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urea
phenols
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carbamic acid
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Masahisa Yokota
昌久 横田
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Abstract

(57)【要約】 【構成】(1)式で示されるフェノール類と尿素とか
ら、(2)式で示されるカルバミン酸エステルを製造す
る方法において、(1)式で示されるフェノール類と尿
素のモル比を5以上とし、反応液中の副生するアンモニ
アを反応系から除去しながら反応を実施する。 【化1】 【化2】 【効果】 工業的に有用なカルバミン酸エステルを高収
率に得ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】ウレタンの製造原料等に有用なカ
ルバミン酸エステルの製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】下記(2)式で示されるカルバミン酸エ
ステルを製造する方法は古くから知られており、クロロ
ギ酸フェニルとアンモニアとから製造する方法、カルバ
ミン酸クロライドとフェノールとから製造する方法等が
例示できる。
【0003】
【化3】
【0004】しかしながらこれらの方法は原料がきわめ
て特殊で高価であり、工業的な製造方法としての価値は
極めて低いものと言わざるを得ない。近年、T.Janik,Z.
Wirpsza により尿素とフェノール類とから製造する方法
が提案された(ポーランド国特許79- 220963号公報)。
しかしながら、この方法においては収率が70%程度と
低く満足のいくものとは言い難い。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明は尿素とフェノ
ール類とから高収率で該カルバミン酸エステルを得る方
法を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明者は鋭意検討の結
果本発明を完成するに至った。すなわち本発明は、下記
(1)式で示されるフェノール類と尿素とから、(2)
式で示されるカルバミン酸エステルを製造する方法にお
いて、(a)(1)式で示されるフェノール類と尿素の
モル比を5以上とすること、(b)反応液中の副生する
アンモニアを反応系から除去することを特徴とする
(2)式で示されるカルバミン酸エステルの製造方法に
関する。
【0007】
【化4】
【0008】本発明の方法において(1)式で示される
フェノール類は芳香族基に直接ヒドロキシル基が結合し
ているものであればどのようなものでもよく、例えばフ
ェノール、クレゾール(各異性体)、キシレノール(各
異性体)、エチルフェノール(各異性体)、プロピルフ
ェノール(各異性体)等の各種アルキルフェノール類;
メトキシフェノール(各異性体)、エトキシフェノール
(各異性体)等の各種アルコキシフェノール類;クロロ
フェノール(各異性体)、ブロモフェノール(各異性
体)等のハロゲン化フェノール類;ニトロフェノール
(各異性体)等のニトロフェノール類;シアノフェノー
ル(各異性体)等のシアノフェノール類;ナフトール
(各異性体)、メチルナフトール(各異性体)等のナフ
トール類等が使用できる。
【0009】このようなフェノール類は一種類だけでも
良いし二種類以上を混合して用いることもできる。本発
明者らが尿素と上記のフェノール類とから(2)式で示
されるカルバミン酸エステルを生成する反応を詳細に検
討した結果、下式(3)で示すように可逆的な反応であ
り、例えばフェノール類としてフェノールを用いたとき
の150℃における(3)式の平衡定数が1×10-4
度、200℃においても2×10-3程度と極めて小さ
く、平衡が原系に偏っていることが明かとなった。この
ことから尿素という安価な原料から(2)式で示される
カルバミン酸エステルを高収率で得るためには下記の方
法が極めて有効であることを見いだしたのである。
【0010】
【化5】
【0011】すなわち、(a)(1)式で示されるフェ
ノール類と尿素のモル比を5以上とすること、(b)反
応液中の副生するアンモニアを反応系から除去するこ
と、を特徴とする方法である。使用するフェノール類の
量が上記の下限より少ない場合には、収率が悪いかまた
は著しく長い反応時間が必要であり好ましくない。使用
量の上限は特に無いが、余りに過剰のフェノール類の使
用は空時収率の低下につながるため、通常は100倍モ
ル以下で実施される。
【0012】反応系に副生したアンモニアを除去する好
ましい実施態様の一つとして反応蒸留法が上げられる。
すなわち、反応蒸留法とは反応下で逐次生成してくるア
ンモニアを蒸留によって気体状で分離する方法である。
アンモニアの蒸留効率を上げるために、フェノール類の
沸騰下に行うことも可能である。同様の目的で、使用す
るフェノール類よりも沸点の低い溶媒を用いて、溶媒の
沸騰下に実施することも可能である。沸騰したフェノー
ル類もしくは溶媒は、蒸留等の公知の方法でアンモニア
と分離され、アンモニアを系外に除去する。この様な溶
媒の例として、ペンタン、ヘキサン、シクロヘキサン、
ヘプタン、ベンゼン、トルエン、キシレン等の炭化水素
類;ジクロロメタン、クロロホルム、四塩化炭素等のハ
ロゲン化炭化水素類;アセトン、メチルエチルケトン等
のケトン類;テトラヒドロフラン、ジオキサン等のエー
テル類などが例示できる。
【0013】反応系に副生したアンモニアを除去する好
ましいもう一つの実施態様として、不活性ガスを用いる
方法がある。すなわち、反応下に逐次生成してくるアン
モニアを、気体状で不活性ガスに同伴させることにより
反応系から分離する方法である。この様な不活性ガス例
として、窒素、ヘリウム、アルゴン、炭酸ガス、メタ
ン、エタン、プロパン等が例示できる。
【0014】反応系に副生したアンモニアを除去する好
ましい実施態様のその他の例として、アンモニアを吸着
剤に吸着させて分離する方法がある。用いられる吸着剤
としては、使用する温度・条件においてアンモニアの吸
着能力を有するものであればよく、シリカ、アルミナ、
ゼオライト、珪藻土等が例示できる。本発明の実施に際
しての反応温度は、120〜250℃、さらに好ましく
は130〜240℃の範囲が好ましい。上記範囲より低
い温度では反応が遅く、高い収率を得るのに長い時間を
要し、工業的に実施するには好適ではない。上記範囲よ
り高い場合には、不所望の副反応により収率が低下し好
ましくない。また、反応圧力は反応系の組成、反応温
度、アンモニアの除去方法、反応装置等の条件により異
なるが、通常0.01〜50気圧の範囲で反応が行われ
る。
【0015】本発明の実施に際し、使用する装置の形式
はなんら限定されるものではなく、例えば原料液を縦型
の管状装置の内部を流下させながら反応を進める方法
や、槽型の反応装置を用いて原料液を反応せしめる方法
などが例示できる。前述の反応蒸留等アンモニアをガス
状で取り出すような場合、蒸留塔や部分凝縮器等をさら
に設けアンモニアとフェノール類や溶媒とを分離し、フ
ェノール類や溶媒を反応系に戻すような処置も好ましい
実施態様である。
【0016】またさらに,反応温度を低下させたり,反
応速度を高める目的で,触媒を用いることもできるが、
必須ではない。このような触媒としては,例えば,希土
類元素,アンチモン,ビスマスの単体、およびこれらの
元素の酸化物,硫化物および塩類;ホウ素単体およびホ
ウ素化合物;周期律表の銅族,亜鉛族,アルミニウム
族,炭素族,チタン族の金属、およびこれらの金属の酸
化物および硫化物;周期律表の炭素を除く炭素族,チタ
ン族,バナジウム族,クロム族元素の炭化物および窒化
物等が好ましく用いられる。触媒を用いる場合,これら
触媒と尿素の量比はいくらでもとりうるが,尿素に対し
重量比で通常0.0001〜0.1倍の触媒が用いられ
る。
【0017】また本発明は回分式、連続式いずれの方法
でも実施できる。
【0018】
【実施例】以下、実施例により本発明をさらに詳細に説
明するが、本発明はこれら実施例になんら限定されるも
のではない。
【0019】
【実施例1】図1に示す,充填剤を詰めた容積2Lの縦
型反応管1の上部より、フェノールと尿素とからなる原
料液Aを連続的に供給し、反応管1の下部より反応液B
を連続的に回収した。一方,反応管1の下部より窒素ガ
スCを導入し,反応管上部の冷却還流器2、および気液
分離器3を経て窒素及び副生したアンモニアDを回収し
た。この時,ガスに同伴する凝縮成分Eは気液分離器の
下部より連続的に回収した。
【0020】尿素60部、フェノール1500部からな
る原料液A(尿素/フェノール=1/16)を用い、冷
却還流器2の温度を100℃、窒素ガスを40NL/H
r流した。反応温度を187℃、圧力を0.2Kg/c
2 −G、及び原料液Aの供給量を1000gr/H
r、平均滞留時間を28分の条件で行った。反応液Bを
全量回収し、その重量とそこに含まれるカルバミン酸フ
ェニルの含量より、供給した尿素に対するカルバミン酸
フェニルの収率は95mol%であることが判った。
【0021】
【比較例1】反応温度を270℃、圧力を5.95Kg
/cm2 −Gとした以外は実施例1と同様の方法で反応
を行った。反応液Bを全量回収し、その重量とそこに含
まれるカルバミン酸o−フェニルの含量より、供給した
尿素に対するカルバミン酸フェニルの収率は73mol
%であることが判った。
【0022】
【実施例2】温度計,撹拌器,還流器,およびガス導入
管を備えた1000cc容のオートクレーブに,尿素3
7.5gr、フェノール470gr(尿素/フェノール
=1/8)を仕込み,窒素ガスを毎時100Lの割合で
キャピラリー管でバブリングさせながら,常圧で撹拌し
ながら還流器の温度を50℃に保ち、140℃にて反応
を行った。4時間後反応液の一部を取り出してLCで分
析したところ、仕込んだ尿素の92mol%にあたるカ
ルバミン酸o−フェニルが生成していた。
【0023】
【比較例2】反応温度を100℃とした以外は実施例2
と同様の方法で反応を行った。4時間後反応液の一部を
取り出してLCで分析したところ、仕込んだ尿素の38
mol%にあたるカルバミン酸o−フェニルが生成して
いた。
【0024】
【比較例3】尿素37.5gr、フェノール176gr
(尿素/フェノール=1/3)とした以外は実施例2と
同様な方法で反応を行った。4時間後反応液の一部を取
り出してLCで分析したところ、仕込んだ尿素の68m
ol%にあたるカルバミン酸o−フェニルが生成してい
た。
【0025】
【比較例4】窒素ガスをバブリングさせなかった以外は
実施例2と同様の方法で反応を行った。4時間後反応液
の一部を取り出してLCで分析したところ、仕込んだ尿
素の18mol%にあたるカルバミン酸o−フェニルが
生成していた。
【0026】
【発明の効果】工業的に有用なカルバミン酸エステルを
高収率に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の製造方法に適用できる反応工程の一例
を示す模式図である。
【符号の説明】
1:縦型反応管 2:冷却還流器 3:気液分離器 A:原料液 B:反応液 C:不活性ガス D:反応ガス E:凝縮成分

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】下記(1)式で示されるフェノール類と尿
    素とから、下記(2)式で示されるカルバミン酸エステ
    ルを製造する方法において(a)(1)式で示されるフ
    ェノール類と尿素のモル比を5以上とすること、(b)
    反応液中の副生するアンモニアを反応系から除去しなが
    ら反応を実施することを特徴とする(2)式で示される
    カルバミン酸エステルの製造方法。 【化1】 【化2】
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