JPH06228166A - シリルイソシアヌレートの製造法 - Google Patents
シリルイソシアヌレートの製造法Info
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Abstract
イソシアヌレートの製造法を与え、その方法は塩基性触
媒の存在下でアミノシランをジアルキルカーボネート、
ジアリールカーボネート又はそれらの混合物と反応させ
てシリル有機カルバメートを得、場合により塩基性触媒
及び残留アミノシランを中和剤で中和し、クラッキング
触媒を加えて減圧下で加熱し、シリルイソシアヌレート
を得るか、あるいはシリル有機カルバメートをクラッキ
ング触媒及び三量化触媒の存在下の減圧下でカルバメー
トの解離に十分な温度に加熱してシリルイソシアヌレー
トを得る段階を含む。 【効果】 着色の少ないイソシアヌレートを高収率で、
毒性材料を取り扱う必要なく製造することができる。
Description
リル有機カルバメートの製造法に関する。さらに特定す
ると本発明は1,3,5−トリス[(トリアルコキシシリ
ル)アルキル]イソシアヌレートの製造法に関する。シ
リルイソシアヌレートは、自然加硫可能有機シロキサン
及びシラン修飾ポリマーの接着のための加速剤又は促進
剤として、繊維処理に適した有機シロキサン組成物のた
めの添加剤として、及び自動車塗料において用途があ
る。シリル有機カルバメートは、繊維ガラスのためのカ
ップリング剤として、及び撥水性を与える薬剤として用
途がある。
ロジウムなどの触媒の存在下で種々のヒドロシランをア
リル基に付加することによるトリアリルイソシアヌレー
トのヒドロシレーションにつき記載している。しかし、
イソシアヌール酸の環が付加反応の阻害剤として作用す
るので、この方法は大量の触媒を使う。付加反応はアリ
ル基の異性化のために不完全であり、従って主にモノ−
及びジ−付加物が製造される。トリ−付加物、すなわち
トリシリル化イソシアヌレート生成物は、低収率で得ら
れ、単離が困難である。
機シラン中間体をジメチルホルムアミドなどの高沸点極
性溶媒の存在下で金属シアナートと反応させる、シリル
イソシアヌレートの製造法につき記載している。続いて
極性溶媒を真空ストリッピングにより除去する。しかし
溶媒は毒性であり、除去が困難である。
リ金属ヒドロキシド又はアルコキシドなどの強塩基性触
媒の存在下でシリルイソシアナートを熱処理又は加熱
し、環化して三量体を形成するシリルイソシアヌレート
の製造法につき記載している。しかしこの方法を用いて
シリル有機イソシアヌレートを製造する場合、毒性のイ
ソシアナートの単離が必要であり、強く着色した生成物
を生ずる。
率で与え、ホスゲン及びイソシアナート中間体などの毒
性材料の取り扱いを避けることができるシリルイソシア
ヌレートの製造法及びシリル有機カルバメートの製造法
が継続して必要とされている。
する2つの方法及びシリル有機カルバメートを製造する
方法を示す本発明により、上記の要求を満たすことがで
きる。アミノシランを塩基性触媒の存在下でジアルキル
カーボネート、ジアリールカーボネート又はそれらの混
合物と反応させる段階を含むシリル有機カルバメートの
製造法を示し、その方法を後文で方法[A]と呼ぶ。
方法は、(1)アミノシランを塩基性触媒の存在下でジ
アルキルカーボネート、ジアリールカーボネート又はそ
れらの混合物と反応させ;(2)中和剤を用いて塩基性
触媒及び残留アミノシランを中和し;(3)クラッキン
グ触媒を加え、減圧下で加熱してシリルイソシアヌレー
トを得る段階を含み、この方法を後文で方法[B]と呼
ぶ。方法[B]では、1種類か又はそれ以上の以下の成
分:クラッキング触媒、中和塩及び残留アミノシランが
三量化触媒として作用する。方法[B]の好ましい具体
化の場合、塩基性触媒の塩基度すべてが不活性化され、
残留アミノシランの少なくとも50%が中和剤と反応し
て所望の最終生成物の粘度及び純度に悪影響を与える副
反応を最小にするように中和剤を用いる。
の方法は、クラッキング触媒及び三量化触媒の存在下及
び減圧下にてシリル有機カルバメートを、カルバメート
の解離に十分な温度に加熱する段階を含み、この方法を
後文で方法[C]と呼ぶ。
メート及びシリルイソシアヌレートは以下の略化学反応
式に従って得られる:
ルバメートであり、式IVはシリルイソシアヌレートで
ある。式III及びIVの両方において、Rは炭素数が
2−11、好ましくは3−5の二価の炭化水素基であ
り、R1は (i)炭素数が1−8のアルキル−又はハロゲン化アル
キル基; (ii)環炭素数が少なくとも6のアリール基; (iii)アラルキル基; から成る群より選ばれ、Xは(i)アルコキシ基、(i
i)トリアルキルシロキシ基及び(iii)アルコキシ
置換アルコキシ基から成る群より選ばれる加水分解可能
な基であり、aは両端を含む0−3の範囲の整数であ
る。
IIIにおいて、R2は(i)炭素数が1−8のアルキ
ル及び(ii)炭素数が6−8のアリールから成る群よ
り選ばれる一価の炭化水素基である。
R5O−を有するアルコキシ基;(ii)式−OSiR5
3を有するトリアルキルシロキシ基;及び(iii)式
(−OR5(OR5)nを有するアルコキシ−置換アルコ
キシ基から成る群より選ばれる加水分解可能な基である
ことが好ましく、ここで各R5は同一又は異なり直鎖状
又は分枝鎖状、置換又は非置換であり、炭素数が1−8
の一価の炭化水素であり;nは両端を含む1−3の範囲
の整数である。
を強塩基性触媒の存在下でジアルキル−及び/又はジア
リールカーボネート(式II)と反応させ、シリル有機
カルバメート(式III)、アルコール副生成物及び用
いた場合は過剰のカーボネートを含む反応混合物を形成
する。アルコール及び過剰のカーボネートが存在する場
合、必要なら当該技術における熟練者に周知の方法によ
り混合物から除去することができる。そのような除去法
には、例えば減圧下又は周囲圧力下におけるストリッピ
ング又は蒸留が含まれる。必要なら目的及び最終用途に
依存して、塩基性触媒を本文に記載する中和により反応
系から除去することができる。
を強塩基性触媒の存在下でジアルキル−及び/又はジア
リールカーボネート(式II)と反応させ、シリル有機
カルバメート(式III)を形成する。続いて塩基性触
媒及び残留アミノシランがあればそれを中和剤で中和
し、弱塩基又は塩を形成する。中和の後、好ましくは弱
塩基性クラッキング触媒を反応混合物に加え、減圧下で
熱を加えてシリルイソシアヌレート(式IV)を得る。
必要なら、中和の後に当該技術における熟練者に周知の
方法により中和塩を除去することができる。アルコール
副生成物及び使用した場合は過剰のカーボネートを、ク
ラッキング触媒の添加の前又は後に(すなわちクラッキ
ングが起こる前に)除去する。この方法ではクラッキン
グ触媒、中和塩及び/又は残留アミノシランが三量化触
媒として作用する。
ルバメート(式III)をクラッキング触媒及び弱塩基
性三量化触媒の存在下で減圧下にてカルバメートの解離
に十分な温度に加熱し、シリルイソシアヌレート(式I
V)を製造する。熱分解とも言われる解離は、シリル有
機カルバメートの1個又はそれ以上の結合が切れ、シリ
ル有機イソシアナート及びアルコール副生成物が形成さ
れることを意味する。一般にシリル有機カルバメート
は、それを減圧下で加熱還流することにより分解する。
そのようなクラッキングの間にアルコールが分離し、ド
ライアイス トラップなどのトラップ中に捕獲すること
ができる。三量化触媒の存在下では、シリル有機イソシ
アナートがその場で3量化し、シリルイソシアヌレート
を形成すると思われる。従ってシリル有機イソシアナー
トは単離されない。解離が起こるのに適した温度範囲は
約140℃−400℃であり、圧力範囲は約1−500
mm/Hgである。
ンは、式
くは3−5の二価の炭化水素基であり、R1は、 (i)炭素数が1−8のアルキル−又はハロゲン化アル
キル−基、例えばメチル、エチル、プロピル、イソプロ
ピル、ブチル、ヘキシル、シクロプロピルなど; (ii)環炭素数が少なくとも6のアリール基、例えば
フェニル、ナフチル、トリルなど; (iii)アラルキル基、例えばベンジル、フェニルエ
チルなど から成る群より選ばれ、Xは、(i)アルコキシ基(R
5O−)、(ii)トリアルキルシリルオキシ基(−O
SiR5 3)及び(iii)アルコキシ−置換アルコキシ
基(−OR5(OR5)n)から成る群より選ばれる加水
分解可能な基であり、ここでnは両端を含む1−3の範
囲の数であり、各R5は同一又は異なり直鎖状又は分枝
鎖状、置換あるいは非置換であり、炭素数が1−8の一
価炭化水素であり、aは両端を含む0−3の範囲の整数
である。
シシラン ガンマ−アミノプロピルメチルジブトキシシラン ガンマ−アミノプロピル−トリス(メトキシエトキシエ
トキシ)シラン ガンマ−アミノプロピルジメチルエトキシシラン ガンマ−アミノプロピルジエチルメチルシラン ガンマ−アミノプロピル−トリス(トリメチルシロキ
シ)シラン ω−アミノウンデシルトリメトキシシラン デルタ−アミノブチルジメチルメトキシシラン デルタ−アミノ(3−メチルブチル)メチルジメトキシ
シラン デルタ−アミノ(3−メチルブチル)メチルジエトキシ
シラン デルタ−アミノ(3−メチルブチル)トリメトキシシラ
ンである。
プロピルトリメトキシシラン;ガンマ−アミノプロピル
トリエトキシシラン;ガンマ−アミノプロピルメチルジ
メトキシシラン及びガンマ−アミノプロピルメチルジエ
トキシシランである。
ミノシランは商業的に容易に入手でき、その製造は当該
技術における熟練者に周知である。一般にアミノシラン
は、ロジウム又はルテニウム触媒の存在下でアリルアミ
ンをSiH−含有化合物と反応させることにより製造す
ることができる。そのような製造は、例えば米国特許第
4,888,436号;第4,897,501号;第4,9
21,988号及び第4,927,953号に開示されて
いる。
ランは、ジアルキルカーボネート、ジアリールカーボネ
ート又はそれらの混合物と反応させる。本発明の方法
[A]及び[B]の出発材料として用いるのに適したカ
ーボネートは、式II
炭素数が1−8のアルキル基、好ましくは炭素数が1−
4のアルキル基及び(ii)炭素数が6−8のアリール
基から成る群より選ばれる一価の炭化水素基である。
ーボネートの例は、ジメチルカーボネート;ジエチルカ
ーボネート;ジプロピルカーボネート;ジブチルカーボ
ネート;ジイソブチルカーボネート;ジ−tert−ブ
チルカーボネート;ジイソペンチルカーボネート;ジイ
ソプロピルカーボネート;エチルメチルカーボネート;
エチル−2−ブトキシエチルカーボネート;ビス−(2
−クロロエチル)カーボネート;ジフェニルカーボネー
ト;ビス(o−m−クロロフェニル)カーボネート:ビ
ス(o−p−クロロフェニル)カーボネート;ビス(ジ
クロロフェニル)カーボネート;ビス(トリクロロフェ
ニル)カーボネート;ビス(o−,m−,p−トリル)
カーボネートなどである。このようなカーボネートの異
性体及び混合物も本発明の方法[A]及び[B]で適し
ているとして含まれる。本発明の方法[A]及び[B]
で用いるのに最も適したカーボネートはジメチルカーボ
ネート;ジエチルカーボネート及びジプロピルカーボネ
ートである。さらにジアルキルピロカーボネートなどの
ジアルキルカーボネートを本発明の方法[A]及び
[B]で用いることができる。ジアルキルピロカーボネ
ートの例には、例えばジメチルピロカーボネート、ジエ
チルピロカーボネート及びジ−t−ブチルピロカーボネ
ートが含まれる。しかし方法[A]及び[B]でピロカ
ーボネートを用いることができるが、それらは高価なの
で一般に好ましくない。
るカーボネートは、AldrichChemical
Company及びPPG Industries,I
nc.などの多様な供給者から容易に商業的に入手でき
る。
は、化学量論量の反応物を用いて行うことができる。し
かしアミノシラン1モル当たり好ましくは約0.05−
1モル過剰の有機カーボネートを反応で用いることがで
きる。アミノシラン1モル当たり約0.1−0.4モル
過剰の有機カーボネートの使用が最も好ましい。
ボネートの反応は、塩基性触媒の不在下で行うことがで
きる。しかし反応は強塩基性触媒の存在下で行うのが好
ましい。塩基性触媒は、式
チル、エチル、プロピル及びブチルから成る群より選ば
れる炭素数が1−5の一価炭化水素基であり;Mはアル
カリ金属、例えばリチウム、ナトリウム、カリウム、セ
シウムなどである。Mはナトリウム又はカリウムが好ま
しい。
に適した塩基性触媒の例には、ナトリウムメトキシド、
ナトリウムエトキシド、ナトリウムプロポキシド、ナト
リウムtert−ブトキシド、カリウムメトキシド、カ
リウムエトキシド、カリウムプロポキシド、カリウムt
ert−ブトキシドなどが含まれる。ナトリウム及びカ
リウムメトキシド及びエトキシドを本発明の方法[A]
及び[B]で用いるのが最も好ましい。そのような化合
物は例えばAldrich ChemicalComp
anyなどから商業的に容易に入手できる。
基性触媒の量は、反応で用いるアミノシラン及び有機カ
ーボネート100重量部当たり約0.01重量部−2重
量部の範囲である。塩基性触媒の量はアミノシラン及び
有機カーボネート100重量部当たり約0.2−0.6重
量部の範囲が好ましい。
穏やかな発熱反応である。典型的にアミノシランと有機
カーボネートは塩基性触媒の存在下で、反応温度が約1
0℃−120℃、好ましくは25℃−80℃、最も好ま
しくは約20℃−60℃の範囲内に保たれるように反応
させる。循環冷水、氷−浴、ドライアイス(CO2)浴
を用いて冷却することにより、及び/又は反応物の1つ
又は両方の添加速度を制御することにより、あるいは当
該技術における熟練者に既知の他の手段により温度をこ
の範囲内に保つ。反応がもっと高い温度で行われると、
他のアミン及び水などの望ましくない副生成物が形成す
る。一般に反応は窒素又はアルゴンなどの乾燥(水分を
含まない)不活性気体の雰囲気下の周囲圧力下で行う。
この反応は場合により減圧下で行い、反応温度を制御す
ることができる。
有機カーボネートと反応してシリル有機カルバメート
(式III)を形成する。ガスクロマトグラフィー又は
全塩基滴定により決定してアミノシランの97%−99
%が有機カーボネートと反応するのが好ましい。強塩基
性触媒及び未反応アミノシランは、中和剤を用いて中和
する。
剤には、無水塩酸、無水リン酸などの無機酸及び氷酢
酸、プロピオン酸、酪酸、ヘキサン酸、オレイン酸、マ
レイン酸、フマル酸、コハク酸などの有機酸が含まれ
る。本発明の方法の場合に最も好ましい酸は有機弱酸、
例えば氷酢酸および無水リン酸、例えば105%リン酸
(“過リン酸”)及び115%リン酸(“ポリリン
酸”)であり、両者共FMCCorporation
(Philadelphia,Pennsylvani
a)から入手できる。
のすべてが中和剤と反応して塩(すなわち中和塩)を形
成し、残留アミノシランの少なくとも約50%が中和剤
と反応するように行うのが好ましい。アミンの約80%
−90%が中和されるのが好ましい。アミンの92%−
98%が中和されるのが最も好ましい。過剰の中和剤を
用いることができるが、それはクラッキング触媒及び/
又は三量化触媒を不活性化するので一般に過剰は好まし
くない。
基性触媒及び微量の未反応残留アミノシランから)の当
量当たり約0.65−0.995当量の酸の範囲であ
る。中和剤又は酸の量は全塩基の当量当たり約0.85
−0.995当量の酸の範囲が好ましい。中和剤の量は
全塩基の当量当たり約0.95−0.99当量の酸の範
囲が最も好ましい。
反応混合物中の中和塩を、当該技術における熟練者に周
知の方法で除去する。通常そのような中和塩は、反応混
合物をさらに冷却することなく、周知の濾過助剤、例え
ばセライト(CeliteR)及び濾紙を用いて加圧又
は真空濾過することにより除去する。典型的にこの濾過
は、窒素又はアルゴンなどの加圧乾燥不活性気体のガス
シール下(undera blanket)で行う。取
り扱いを容易にするために、反応のこの時点で濾過する
ことが望ましい。濾過は、最終生成物であるシリル有機
イソシアヌレートが形成された後に行うこともできる。
を採用する場合は濾過の後に反応混合物をストリッピン
グする。ストリッピングは、中和の後だがクラッキング
触媒の添加の前に行うことができ、クラッキング触媒の
添加の後に行うのが好ましい。ストリッピングは約1−
200ミリメートルHg(0.13kPa−26.7kP
a)、最も好ましくは約1−100ミリメートルHg
(0.13kPa−13.3kPa)の減圧下で行う。ス
トリッピングを行う温度は、約60℃−160℃、好ま
しくは約120℃−150℃の範囲である。真空ストリ
ッピングなどのストリッピングは、もしあれば過剰の有
機カーボネート及びアルコール副生成物の除去のために
行う。
了及びクラッキング触媒の添加の後に、シリル有機カル
バメート(式III)を約5−200ミリメートルHg
(0.65kPa−26kPa)、好ましくは約15−
75ミリメートルHg(2kPa−9.8kPa)の範
囲の減圧下で約160℃−250℃、好ましくは190
℃−210℃の範囲の温度に加熱してシリルイソシアヌ
レートを形成する。
ト(式III)を中和の後にクラッキング触媒と接触さ
せる。方法[B]及び[C]の場合クラッキング触媒
は、アルコール及びシリル有機イソシアナートへのシリ
ル有機カルバメートの熱的解離を容易にするために加
え、シリル有機カルバメートはその場で三量化してシリ
ルイソシアヌレートを形成すると思われる。この方法で
クラッキング触媒は本発明の方法[B]及び[C]にお
ける三量化触媒として作用することができる。しかしナ
トリウムメトキシドなどの強塩基性クラッキング触媒
は、着色及び高粘度生成物を形成する傾向があるのでク
ラッキング及び三量化触媒として好ましくない。
ング触媒として用いられる化合物は一般に周知であり、
商業的に容易に入手できる。本発明の方法[B]及び
[C]でクラッキング触媒として用いるのに適している
のは、式
ン、マグネシウム及びジルコニウムからなる群より選ば
れR4は同一又は異なり炭素数が1−8の一価炭化水素
基であり、xは両端を含む2−4の範囲の整数である。
ミニウムアルコキシド、チタンアルコキシド、マグネシ
ウムアルコキシド及びジルコニウムアルコキシドであ
る。本発明の方法[B]及び[C]で用いるのに適した
アルミニウムアルコキシドには、アルミニウムトリメト
キシド、アルミニウムトリエトキシド、アルミニウムト
リイソプロポキシド、アルミニウムトリ−sec−ブト
キシド、アルミニウムトリ−tert−ブトキシドなと
が含まれる。
に適したチタンアルコキシドには、チタン(IV)メト
キシド、チタン(IV)エトキシド、チタン(IV)イ
ソプロポキシド、チタン(IV)ブトキシド、チタン
(IV)2−エチルヘキソキシドなどが含まれる。
適したジルコニウムアルコキシドには、ジルコニウム
(IV)エトキシド、ジルコニウム(IV)プロポキシ
ド、ジルコニウム(IV)ブトキシド、ジルコニウム
(IV)イソプロポキシド、ジルコニウム(IV)te
rt−ブトキシドなどが含まれる。
に適したマグネシウムアルコキシドには、マグネシウム
メトキシド、マグネシウムエトキシド、マグネシウムブ
トキシド、マグネシウムプロポキシド及びマグネシウム
フェノキシドが含まれる。
に好ましいクラッキング触媒はアルミニウムアルコキシ
ドである。最も好ましいクラッキング触媒はアルミニウ
ムトリエトキシドである。
法[B]及び[C]におけるクラッキング触媒として用
いることができる。
カルボキシレート、例えばジブチル錫ジラウレート、ジ
ブチル錫ジアセテート、ジブチル錫ビス(2−エチルヘ
キサノエート)が含まれる。他の有機錫化合物、例えば
ジブチル錫オキシド、ジブチル錫ジメトキシド、ジブチ
ル錫ジブロミド、ジブチル錫ジクロリド、ジ−tert
−ブチル錫ジクロリド、ジメチル錫ジブロミド、ジメチ
ル錫ジクロリド、ジフェニル錫ジクロリド及びオクタン
酸錫も適している。これらの錫−含有化合物の中で好ま
しいのは、ジブチル錫ジラウレート、ジブチル錫オキシ
ド、ジブチル錫ジアセテート及びオクタン酸錫である。
るクラッキング触媒の量は、当該技術における熟練者が
容易に決定することができる。一般にクラッキング触媒
の量は、シリル有機カルバメートの合計量に基づいて約
0.01重量%−0.5重量%、好ましくは約0.05重
量%−0.2重量%の範囲である。
ナートの三量化のための触媒は、当該技術における熟練
者に既知であり、例えば“Catalysisin I
socyanate Reactions”,J.Ma
cromol.Sci.−Revs.Macromol
Cjem.,C5(1),105−109(197
0)にてK.C.Frisch and L.P.Ru
maoにより開示されている。本発明の方法[B]及び
[C]で三量化触媒として用いることができる化合物の
例には、酢酸カルシウム、酢酸カリウム、炭酸ナトリウ
ム、ナトリウムメトキシド、トリエチルアミン、蓚酸、
安息香酸ナトリウム、鉄、カリウム、マグネシウム、水
銀、ニッケル、銅、亜鉛、クロム、アルミニウム、錫、
バナジウム及びチタンの溶解性化合物、トリエチルホス
フィンならびにチタンテトラブチレートが含まれる。
媒として用いることができる化合物は、一般に当該技術
における熟練者に周知である。本文でクラッキング触媒
及びアミノシランとして含まれた化合物も本発明の方法
[B]及び[C]で三量化触媒として用いるのに適して
いる。さらに有機酸のアルカリ金属塩、リン酸のアルカ
リ金属塩、ならびに本文に記載のアミノシラン以外のア
ミンを本発明の方法において三量化触媒として用いるこ
とができる。
酸、プロピオン酸、酪酸、ヘキサン酸、オレイン酸、マ
レイン酸、フマル酸、コハク酸などのナトリウム、カリ
ウム、リチウム及びセシウム塩が含まれる。リン酸のア
ルカリ金属塩の例には、オルトリン酸三ナトリウム、オ
ルトリン酸三カリウムなどのオルトリン酸三アルカリ金
属塩及びオルトリン酸二ナトリウム及びオルトリン酸二
カリウムなどのオルトリン酸二アルカリ金属塩が含まれ
る。三量化触媒として用いるのに適した、本文に記載の
アミノシラン以外のアミンには、例えばAkzo Ch
emicalから入手可能なN,N−ジメチルドデシル
アミン及びAldrich ChemicalからDa
bcoRとして入手可能な1,4−ジアゾビシクロ[2.
2.2]オクタンが含まれる。
媒の量は重要ではなく、当該技術における熟練者が容易
に決定することができる。一般に三量化触媒の量は、シ
リル有機カルバメートに基づいて約0.005重量%−
2.0重量%、好ましくは約0.05重量%−0.5重量
%の範囲である。本発明の方法[B]及び[C]の場
合、カルバメートの解離生成物であるシリル有機イソシ
アナートがその場で三量化してシリルイソシアヌレート
を形成する。本発明の方法[B]及び[C]の場合、ク
ラッキング触媒の存在下におけるシリル有機カルバメー
トのクラッキングに十分な熱を与え、アルコール副生成
物の除去に十分な真空を与えるが、圧力はシリル有機イ
ソシアナートが除去されないように十分な高さである。
ならびに最終生成物の最終用途に依存して、必要ならシ
リルイソシアヌレートのpHを約5.5−8.5の範囲に
なるように調節する。シリルイソシアヌレートのpHを
この範囲内に調節することにより、シリルイソシアヌレ
ートが水分と接触することにより加水分解する傾向が減
少し、より安定で取り扱いの容易な生成物が得られる。
シリルイソシアヌレートを本文に記載の通りに濾過して
異種粒子及び/又は中和塩を除去する。本発明の方法
[B]により製造されたシリルイソシアヌレートは、通
常粘性の液体であるが、用いる特定のアミノシランによ
っては固体であることもできる。反応過程を通じていか
に有効に酸素を排除又は除去するかに依存して、そのよ
うにして製造されたシリルイソシアヌレートは明琥珀色
(1GVS以下)から暗茶色(約8GVS)の範囲の色
であることができる。
し、本発明の制限を強調するものではない。他に特定し
なければすべての部及びパーセンテージは重量による。
ル)プロピル]イソシアヌレートの製造 中間体メチルN−3−(トリメトキシシリル)プロピル
カルバメートの製造(段階1) 機械的撹拌アセンブリー、温度計及び冷水浴を備えた5
00mlの3つ口丸底パイレックス(PyrexR)フ
ラスコに取り付けた250mlの滴下ロートに3−アミ
ノプロピルトリメトキシシラン(179.3グラム、1.
0モル)を装填した。長さが1フィートで直径が3/4
インチの従来の真空蒸留用のビグルー(Vigreau
xR)カラムも取り付けた。
emical Co.からの99%等級のジメチルカー
ボネート(108.1グラム、1.2モル)及びナトリ
ウムメトキシド(0.86グラム、Aldrich C
hemical Co.からのメタノール中25重量%
ナトリウムメトキシド溶液3.5グラムとして0.01
6モル)をフラスコに加えた。添加の間を通じて反応温
度が25±5℃の範囲に保たれる速度で30分かけて3
−アミノプロピルトリメトキシシラン(Union C
arbide A−1110)をすべて加えた。室温に
てさらに3時間後、反応混合物を電気加熱マントルによ
り50±5℃に約1時間加熱し、反応を完結させた。メ
タノール溶媒及びブロモクレゾールグリーン指示薬(約
1−2滴)中の塩酸水溶液でアリコート試料を滴定する
ことにより、0.13モル/キログラムの全塩基が示さ
れた。
トル測定及び電子ビームイオン化モード(EI)の質量
分析器に連結したガスクロマトグラフィーによる分析
で、約2%の残留アミノシランを含む高純度のメチル
N−3−(トリメトキシシリル)プロピルカルバメー
ト、CH3OCONH(CH2)3Si(OCH3)3が確
認された。
及びカルバメート中間体のイソシアヌレートへの変換
(段階2) 続いて段階1で製造されたメチル N−トリメトキシシ
リルプロピルカルバメート(237グラム、1.0モ
ル)を段階1で用いた過剰のジメチルカーボネート及び
段階1の副生成物として製造されたメタノールと共に、
残留全塩基の98%と当量の氷酢酸(2.19グラム、
0.0365当量)で処理した。アルミニウムトリエト
キシド(0.29グラム、0.1重量%、Aldrich
Chemical Co.から)を加えた。撹拌した
反応混合物をその後20mmHgの圧力で約150℃に
加熱し、化学量論量の副生成物メタノール及び過剰のジ
メチルカーボネートをドライアイス トラップに除去し
た。清浄なトラップを取り付け、約160℃/20mm
Hgで開始し、ドライアイス トラップ中で化学量論的
メタノールの連続した発生及び収集が観察された。蒸留
設備の冷水コンデンサーが全体的還流条件を保ち、受け
器へのカルバメート中間体の流出を最小にした。3時間
かけて反応器の温度を200℃に上げ、さらに2時間そ
の温度を保った。冷却し、セライト521濾過助剤
(2.9グラム、1重量%、AldrichChemi
cal Co.)を加え、反応混合物を乾燥窒素を用い
て加圧濾過した。透明で明琥珀色(GCS−1)の液体
濾液(25℃において粘度が421センチストークス)
を13C、1H 29Si NMR及び電子ビームイオン化
モード(EI)の質量分析器に連結したガスクロマトグ
ラフィーにより分析した。
トキシドを用いて3−イソシアナートプロピルトリメト
キシシランの精製試料の三量化により(すなわち米国特
許第4,880,927号に従って)製造した1,3,5
−トリス[3−(トリメトキシシリル)プロピル]イソ
シアヌレート
見いだした。
ジメトキシシリル)プロピル]イソシアヌレートの製造 出発アミノ有機シランとして置換した163.3グラ
ム、1.0モルの3−アミノプロピルメチルジメトキシ
シランを用いて実施例1の方法を繰り返した。その後反
応混合物を全残留塩基(0.10モル/キログラム)の
98モル%で処理した。従って1.6グラム、0.026
6モルの氷酢酸及び0.27グラムのアルミニウムトリ
エトキシドを順に加え、シリル有機カルバメートを20
0℃で4時間かけて加工し、1,3,5−トリス[3−
(メチルジメトキシシリル)プロピル]−イソシアヌレ
ートを製造した。
メトキシシリル)プロピル]イソシアヌレートの製造 3−アミノプロピルトリメトキシシラン(463ポン
ド)及び8.36ポンドのナトリウムメトキシド(メタ
ノール中26.6重量%)を100ガロンの反応器に装
填した。ジメチルカーボネートを補助タンクにポンプで
入れた。圧力を50mmHgに5分間保ち、窒素を用い
て真空を破ることにより系を脱酸素した。この脱酸素の
過程を2回繰り返した。
を確実に45℃以下に保ちながらジメチルカーボネート
を約6ガロン/時間の速度で供給した。4.5時間後、
ジメチルカーボネートの添加が完了した。反応器を50
℃に加熱し、その温度を2.5時間保った。全塩基分析
(ブロモクレゾールグリーン指示薬を用いてHClで滴
定)は、0.15重量%のNH2、[(mlHCl)×
(HClの規定度)×1.6/(試料の重量)]、又は
0.094ミリ−当量塩基/グラム試料を示した。ナト
リウムメトキシド及び残留アミノシランを氷酢酸(18
00ml)を用いて中和した。反応器に2すくいのセラ
イト545を加えた。反応生成物を加圧濾過器に循環さ
せ、清浄で透明な生成物、メチル N−3(トリメトキ
シシリル)プロピルカルバメートを得た。
(340g、Aldrich)を反応器に加えた。系を
前と同様にして脱酸素し、約50mmHgに調節した。
反応器を100℃に加熱し、メタノール及び過剰のジメ
チルカーボネートが除去されるまでその温度を保った。
その後反応器を徐々に200℃に3時間加熱した。ガス
クロマトグラフィー(GC)分析により、未反応カルバ
メートは2.2重量%であることがわかった。反応器の
内容物を冷却し、窒素を用いて系を大気圧に調節した。
その後氷酢酸を反応器に装填した。生成物を容器に移す
前に最終的加圧濾過を行った。
メトキシシリル)プロピル]イソシアヌレートの製造 3−アミノプロピルトリメトキシシラン(463ポン
ド)及び8.36ポンドのナトリウムメトキシド(メタ
ノール中26.6重量%)を100ガロンの反応器に装
填した。ジメチルカーボネートを補助タンクにポンプで
入れた。圧力を50mmHgに5分間保ち、窒素を用い
て真空を破ることにより系を脱酸素した。この脱酸素の
過程を2回繰り返した。
を確実に40℃か又はそれ以下に保ちながらジメチルカ
ーボネートを約6ガロン/時間の速度で供給した。3時
間後、温度を35℃に下げた。4時間後、ジメチルカー
ボネートの添加が完了し、反応器を50℃に加熱し、そ
の温度を4時間保った。全塩基分析(ブロモクレゾール
グリーン指示薬を用いてHClで滴定)は、0.26重
量%のNH2、[(mlHCl)×(HClの規定度)
×1.6/(試料の重量)]、又は0.15ミリ−当量
塩基/グラム試料を示した。
ンを氷酢酸(2930ml)を用いて中和した。反応器
に2すくいのセライト545を加えた。反応生成物を加
圧濾過器に循環させ、清浄で透明な生成物を得た。
(336g、Aldrich)を反応器に装填した。系
を前と同様にして脱酸素し、約50mmHgに調節し
た。反応器を100℃に加熱し、メタノール及び過剰の
ジメチルカーボネートが除去されるまでその温度を保っ
た。反応器を190℃に加熱し、190℃に1時間保
ち、その後195℃にさらに1時間、及び最後に200
℃に約1時間保った。ガスクロマトグラフィー(GC)
分析により、未反応カルバメートは4.2重量%である
ことがわかった。系を冷却し、窒素を用いて真空を破っ
た。その後氷酢酸(1120ml)を反応器に装填し
た。反応器に2すくいのセライト545を装填し、透明
になるまで14インチの予備−塗布Sparklerフ
ィルターに循環させることにより最終的濾過を行った。
生成物は55ガロンのドラムに濾過した。
エトキシシリル)プロピル]イソシアヌレートの製造 221.4グラム、1.0モルの3−アミノプロピルトリ
エトキシシラン(Union Carbide A−1
100)、141.6グラム、1.2モルのジエチルカー
ボネート及び2.2グラムのナトリウムエトキシド(0.
6重量%)を用いて実施例1の方法を繰り返した。全残
留塩基(0.14モル/kg)を2.93グラム(0.0
488当量、全残留塩基の96%)の氷酢酸で処理し
た。その後アルミニウムトリエトキシド、0.36グラ
ムを加えた。シリル有機カルバメートを200℃で3時
間かけて加工し、1,3,5−トリス[3−(トリエトキ
シシリル)プロピル]イソシアヌレートを製造した。
エトキシシリル)プロピル]イソシアヌレートの製造 3−アミノプロピルトリエトキシシラン(Union
Carbide A−1100)及びジエチルカーボネ
ートを60℃で反応させる以外は実施例5の方法を繰り
返した。全塩基(0.15モル/kg)を2.44グラム
(0.052当量)の105%リン酸(FMC Cor
porationからの過リン酸)を用いて中和し、
1,3,5−トリス[3−(トリエトキシシリル)プロピ
ル]イソシアヌレートを製造した。
エトキシシリル)プロピル]イソシアヌレートの製造 全塩基(0.15モル/kg)を2.86グラム(0.0
53当量)の115%リン酸(FMC Corpora
tionからのポリリン酸)で中和する以外は実施例6
の方法を繰り返し、1,3,5−トリス[3−(トリエト
キシシリル)プロピル]イソシアヌレートを製造した。
チルメトキシシリル)プロピル]イソシアヌレートの製
造 147.3グラム、1.0モルの3−アミノプロピルジ
メチルメトキシシランを出発アミノ有機シランとして置
換して実施例1の方法を繰り返し、1,3,5−トリス
[3−(ジメチルメトキシシリル)プロピル]イソシア
ヌレートを製造した。
ニウムトリエトキシド、及び三量化触媒として酢酸カリ
ウムを用いたカルバメートプロピルトリメトキシシラン
のクラッキング/3量化からのイソシアヌレート三量体
の製造 磁気撹拌機、温度計、蒸留頭及び窒素ガスシール(bl
anketing)を備えた3つ口丸底パイレックスフ
ラスコに、241.6グラムのカルバメートプロピルト
リメトキシシラン、0.27グラムのアルミニウムトリ
エトキシド(Aldrich)及び0.50グラムの酢
酸カリウム(MCB Manufacturing)を
装填した。混合物を、約40mmHgの真空にて撹拌し
ながら2時間の間に室温から200℃に加熱した。系を
さらに5時間200℃に保ち、その後冷却し、分析のた
めに試料を採取した。ガスクロマトグラフィー分析によ
り83.3重量%のイソシアヌレート(三量体)が明ら
かになった。
シラン、0.27グラムのアルミニウムトリエトキシ
ド、及び0.52グラムの酢酸カリウムを装填する以外
は実施例9を繰り返した。混合物を30分間165℃に
加熱し、約40mmHgの真空で撹拌しながら1時間保
った。系を冷却し、分析のために試料を採取した。その
後方法を繰り返した(165℃、約40mmHgにて1
時間、冷却及び分析用試料採取)。これに続き、系を約
40mmHgで180℃に加熱した。試料を30分、1
−1/2時間、及び2時間後に採取した。(各試料に関
して冷却及び加熱を繰り返した。)ガスクロマトグラフ
ィー分析により以下が明らかになった:
いて、塩基性触媒の存在下でアミノシランをジアルキル
カーボネート、ジアリールカーボネート又はそれらの混
合物と反応させ、シリル有機カルバメートを含む反応混
合物を形成する段階を含むことを特徴とする方法。
シランが式
基であり、R1は、(i)炭素数が1−8のアルキル−
又はハロゲン化アルキル−基、(ii)環炭素数が少な
くとも6のアリール基、(iii)アラルキル基、から
成る群より選ばれ、Xは、(i)アルコキシ基、(i
i)トリアルキルシリルオキシ基及び(iii)アルコ
キシ−置換アルコキシ基から成る群より選ばれる加水分
解可能な基であり、aは両端を含む0−3の範囲の整数
であることを特徴とする方法。
キルカーボネート及びジアリールカーボネートが式
−8のアルキル基及び(ii)炭素数が6−8のアリー
ル基から成る群より選ばれる一価炭化水素基であること
を特徴とする方法。
有機カルバメートが式
あり、R1は一価炭化水素基及びハロゲン化一価炭化水
素基から成る群より選ばれ、Xは(i)アルコキシ基、
(ii)トリアルキルシリルオキシ基、(iii)アル
コキシ−置換アルコキシ基から成る群より選ばれる加水
分解可能な基であり、aは両端を含む0−3の範囲の整
数であり、R2は炭素数が1−8のアルキル基であるこ
とを特徴とする方法。
いて、(1)塩基性触媒の存在下でアミノシランをジア
ルキルカーボネート、ジアリールカーボネート又はそれ
らの混合物と反応させ、反応混合物を形成し、(2)中
和剤で塩基性触媒を中和し、(3)加熱しながらクラッ
キング触媒を加えてシリルイソシアヌレートを得る段階
を含むことを特徴とする方法。
シランが式
基であり、R1は、(i)炭素数が1−8のアルキル−
又はハロゲン化アルキル−基、(ii)環炭素数が少な
くとも6のアリール基、(iii)アラルキル基、から
成る群より選ばれ、Xは、(i)アルコキシ基、(i
i)トリアルキルシリルオキシ基及び(iii)アルコ
キシ−置換アルコキシ基から成る群より選ばれる加水分
解可能な基であり、aは両端を含む0−3の範囲の整数
であることを特徴とする方法。
キルカーボネート及びジアリールカーボネートが式
−8のアルキル基及び(ii)炭素数が6−8のアリー
ル基から成る群より選ばれる一価炭化水素基であること
を特徴とする方法。
いて、シリル有機カルバメートを(i)クラッキング触
媒及び(ii)三量化触媒の存在下、減圧下でカルバメ
ートの解離に十分な温度に加熱する段階を含むことを特
徴とする方法。
キング触媒が式
ム及びジルコニウムからなる群より選ばれ各R4は同一
又は異なり炭素数が1−8の一価炭化水素基であり、x
は両端を含む2−4の範囲の整数であり、三量化触媒が
アミン、有機弱酸の塩、リン酸の塩及びこれらの混合物
から成る群より選ばれることを特徴とする方法。
Claims (3)
- 【請求項1】 シリル有機カルバメートの製造法におい
て、塩基性触媒の存在下でアミノシランをジアルキルカ
ーボネート、ジアリールカーボネート又はそれらの混合
物と反応させ、シリル有機カルバメートを含む反応混合
物を形成する段階を含むことを特徴とする方法。 - 【請求項2】 シリルイソシアヌレートの製造法におい
て、 (1)塩基性触媒の存在下でアミノシランをジアルキル
カーボネート、ジアリールカーボネート又はそれらの混
合物と反応させ、反応混合物を形成し、 (2)中和剤で塩基性触媒を中和し、 (3)加熱しながらクラッキング触媒を加えてシリルイ
ソシアヌレートを得る段階を含むことを特徴とする方
法。 - 【請求項3】 シリルイソシアヌレートの製造法におい
て、シリル有機カルバメートを(i)クラッキング触媒
及び(ii)三量化触媒の存在下、減圧下でカルバメー
トの解離に十分な温度に加熱する段階を含むことを特徴
とする方法。
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