JPH0672982A - アルキルモノ−及びジイソシアネートの製法 - Google Patents

アルキルモノ−及びジイソシアネートの製法

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JPH0672982A
JPH0672982A JP5135051A JP13505193A JPH0672982A JP H0672982 A JPH0672982 A JP H0672982A JP 5135051 A JP5135051 A JP 5135051A JP 13505193 A JP13505193 A JP 13505193A JP H0672982 A JPH0672982 A JP H0672982A
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alkyl mono
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JP5135051A
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Franco Mizia
フランコ・ミジア
Franco Rivetti
フランコ・リベッチ
Ugo Romano
ウーゴ・ロマーノ
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Enichem Sintesi SpA
Original Assignee
Enichem Sintesi SpA
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C263/00Preparation of derivatives of isocyanic acid
    • C07C263/04Preparation of derivatives of isocyanic acid from or via carbamates or carbamoyl halides

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)

Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【目的】原料に有毒物質を使用せずにアミン及びジメチ
ルカーボネートから高純度アルキルモノ−及びジイソシ
アネートを製造する。 【構成】R−(NCO)x [xは1又は2;RはC10以下のアルキル基又はC5−
7のシクロアルキル基等である]のアルキルモノー及び
ジイソシアネートの製法において、a) R−(NH2)x のアミンを塩基性触媒の存在下ジメチルカーボネートと
反応させ、b)触媒を中和し、c)生成アルコール及び
過剰のジメチルカーボネートを除去し、d)a)で生成
したメチルウレタンを蒸発させると共に部分的に分解
し、e)ウレタンを完全に分解し、f)分解生成物を減
圧下で分別蒸留すると共に、要すればd)の未変化部分
に再循環する製法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】本発明は、アルキルモノ−又はジアミンを
ジアルキルカーボネートとの反応によって相当するウレ
タンに変化させ、つづいて熱分解してウレタン基をイソ
シアネートとすることからなるアルキルモノ−及びジイ
ソシアネートの製法に係り、この方法は原料として有毒
性の化合物を使用しない点で重要な利点を有する。
【0002】アミン化合物を原料とし、ジアルキルカー
ボネートを経由するイソシアネートの製造については、
各種の方法が既に多くの文献に開示されている。たとえ
ば、WO 8805430、特開平2−66261号、特開平2−31145
2号には、1)アルカリアルコレートの存在下でジアミ
ンをジメチルカーボネートと反応させてウレタンを生成
し、これを混合物から回収し、2)高沸点を有する有機
溶媒中、金属の存在下において230℃でウレタンを分解
すると共に、蒸留によって反応生成物を連続的に除去す
ることからなる2段階法が開示されている。
【0003】上記方法では、工程1)と2)との間に、
触媒を酸での処理によって中和し、ついで除去し、つづ
いてウレタンを蒸留によって精製している。
【0004】この方法は、工程1)では、従来法による
蒸留によってジアルキルウレタンの回収が行われてお
り、高収率を達成することが困難であることに関する問
題点があり、工程2)では、触媒残渣からの液状流の精
製に関する処理の問題点がある。
【0005】米国特許第4,596,678号及び第4,596,679号
も、1)ジアルキルカーボネートの存在下においてジア
ミンを尿素と反応させて、相当するアルキルジウレタン
を生成し、2)該アルキルジウレタンを部分的に蒸発さ
せ、ついで低圧力損失の金属充填材を充填した温度300
℃以上で作動するクラッキング反応器に供給することか
らなる2段階法を開示している。
【0006】この方法では、工程1)と2)との間に、
ウレタン(合成副生物を含有するが、これらは最終結果
にマイナスの影響を及ぼさない)を単離している。
【0007】米国特許第4,613,466号は、ジアルキルウ
レタンを分解することなく部分的に蒸発させ、触媒機能
を有する特殊な金属充填材を充填したクラッキング反応
器にそのままで供給する1段階法を開示している。この
場合、生成物は分別蒸留によって回収される。
【0008】上述の2段階法は、既に述べた如く、ウレ
タン合成における選択率が十分ではない(合成の間に分
離が困難な複雑な混合物が生成する)との重大な欠点を
有する。また、該方法の第2段階及び上述の最後の特許
に開示された方法は、アルキルジウレタン中における高
分子副生物の存在に関する問題点を有する。該高分子副
生物は、排出される液流により蒸発チャンバーから除去
されなければならず(部分蒸発)、しかも該高分子副生
物からのアルキルジウレタンの回収が困難である。
【0009】従って、本発明は、上述の従来技術で見ら
れるすべての欠点を解消すると共に、既に述べた如く、
毒物に分類される原料を使用する必要のないアルキルモ
ノ−及びジイソシアネートの製法に係る。
【0010】この方法は、本質的には、アルキルモノ−
又はジアミンの相当するウレタンへの変換及びつづくウ
レタン基の熱分解でなる。
【0011】特に、アルカリ金属及びアルカリ土類金属
のアルコラートから選ばれる塩基性触媒の存在下におい
て、カルボニル化剤としてジメチルカーボネートを使用
する場合、使用したアルキルモノ−及びジアミンの定量
的収率で高純度を有するアルキルモノ−及びジウレタン
が得られるとの知見を得た。ついで、これらアルキルジ
ウレタンをクラッキングチャンバーに供給し、ここで完
全な蒸発及び有用な分解生成物への部分変換を可能にす
る圧力及び温度条件下で熱処理する。つづいて、排出さ
れた蒸気混合物を、より高いが、実質的に完全な変換が
生ずるに充分な温度で作動するクラッキング反応器に供
給する。この蒸気流を分別凝縮に供して、その構成物を
分離する。ついで、有用な生成物を蒸留によって凝縮物
流から回収する。
【0012】上述の方法で操作する場合、相当するアミ
ン化合物から高収率でアルキルモノ−及びジイソシアネ
ートが得られる。
【0013】従って、本発明は、一般式(I) R−(NCO)x [式中、xは1又は2であり;Rは炭素数10以下のアル
キル基(直鎖状又は分枝状、未置換又はアルコキシ基、
ハロゲン又はシクロアルキル基の中から選ばれる置換基
で置換されたもののいずれでもよい)又は炭素数5−7
を有するシクロアルキル基(未置換又は前記と同じ置換
基で置換されていてもよい)である]で表されるアルキ
ルモノ−及びジイソシアネートの製法において、a)一
般式(IV) R−(NH2)x で表されるアミンを塩基性触媒の存在下ジメチルカーボ
ネートと反応させて、反応式 に従って、一般式(II) R−(NHCOOMe)x (式中、x及びRは前記と同意義である)で表されるメ
チルウレタンを生成し、b)塩基性触媒を中和し、c)
アルコール及び過剰のジメチルカーボネートを除去し、
d)前記工程a)で生成したメチルウレタンを蒸発させ
ると共に、部分的に分解させ、e)ウレタンを完全に分
解させ、f)分解生成物を減圧下で分別蒸留すると共
に、必要であれば前記工程d)の未変化部分に再循環す
ることを特徴とするアルキルモノ−及びジイソシアネー
トの製法に係る。
【0014】本発明の方法に従って有利に生成されるイ
ソシアネートは、ブチルイソシアネート、シクロヘキシ
ルイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート及
びイソホロンジイソシアネートである。
【0015】本発明の方法をさらに詳述する。
【0016】第1段階において、ジメチルカーボネート
とアミンとを、反応に供されるアミンの当量当たり0.01
−0.15モルの量の触媒の存在下、モル比1/1−10/1に
おいて連続式又はバッチ式で反応させる。特に好適な触
媒はC1-4直鎖状又は分枝状アルコールから誘導される
ナトリウムアルコラートであり、中でもナトリウムメト
キシドが好適である。
【0017】該反応は温度40−90℃、反応時間0.2−4
時間で行われる。
【0018】これにより、アミン基は完全に又は実質的
に完全に変化して、上述の反応式に従いウレタン及びメ
タノールの混合物を生成する。
【0019】ついで、好ましくは反応温度を維持したま
まで、反応混合物を均一相又は不均一相において有機酸
又は無機酸で処理することによって触媒を中和する。
【0020】かかる目的に使用される酸は、好ましくは
モノ−及びジカルボン酸、イオン交換樹脂形のアルキル
又はアリールスルホン酸及びリン酸である。
【0021】ついで、圧力200−760mmHg及びボイラ温度
40−140℃で蒸留することによりアルコール及び場合に
よっては過剰のカーボネートを除去することによりウレ
タンを回収する。
【0022】第2段階において、純粋な又は高沸点溶媒
溶液(溶媒/ウレタンの重量比1/1−0.1/1)とし
た液状ウレタンをクラッキングチャンバーに供給する。
好適な具体例では、後述の第3段階から再循環流も供給
される。
【0023】このクラッキングチャンバーへの供給は液
空間速度(LHSV)1−6時間-1で行われ、該チャンバー
は温度150−300℃、圧力0.5−760mmHgで作動する。
【0024】得られた蒸気混合物を、前記チャンバーと
等しい圧力、温度300−600℃に維持しながら、ガス空間
速度(GHSV)10−100時間-1で連続して第2クラッキン
グチャンバーに供給する。
【0025】これにより、反応式 に従い、ウレタンが完全に変化して、アルコール及びx
が2の場合に生成される中間体との混合物としてイソシ
アネートが生成する。
【0026】ついで、この蒸気混合物を分別凝縮に供
し、温度50−120℃で、場合によっては上記中間体と混
合した最終生成物を含有する液状フラクションを得る。
必要であれば、温度−40〜+20℃において基本的にメタ
ノールを含有する第2の液状フラクションが得られる。
【0027】第3段階において、多量の有用な生成物を
含有する凝縮物流を、ボイラを具備する塔でなる蒸留装
置に連続的に又は半連続的に供給する。この装置は、一
般に短い接触時間、減圧下で作動し、温度10−150℃で
イソシアネート蒸気(I)の凝縮を行う。
【0028】これにより、凝縮した蒸気の流れが頂部か
ら供給物との代表的な重量比0.5/1−0.8/1で得られ
る。この流れは主として99.5重量%以上の純度を有する
有用な生成物でなる。一方、底部からは、xは2の場合
に生成する中間体と混合したイソシアネートでなる残渣
液流が得られる。上述の如く好適な具体例では、この液
流を第1クラッキングチャンバーへの液状物(第2段
階)として再循環する。
【0029】ここで述べた具体例では、高純度のウレタ
ンを出発原料としてクラッキング条件下で蒸発を行うこ
とにより、従来技術による方法に対して予想されないほ
ど改善された選択率でイソシアネートが生成されるた
め、特に高い収率で有用な生成物を生産できる。加え
て、ここに記載の具体例では、減圧蒸留に由来の利点及
び接触時間の低減に由来の利点の組合せのため、希釈剤
を使用することなく、かつ高分子副生物を生成すること
なくイソシアネートを回収、精製することが可能であ
る。
【0030】下記の実施例は本発明をさらに説明するた
めのものであって、本発明を制限するものではない。
【0031】
【実施例1】この実施例では図1に示す装置を採用し
た。
【0032】本発明の方法の第1段階はR−1、C−
1、C−2、V−1、V−2、V−3、EC−1、EC−2
及びP−1で構成される装置で実施される。
【0033】冷却器EC−1及びEC−2を操作温度約15−
20℃とした。
【0034】無水(水含量:最大50ppm)のジメチルカ
ーボネート(「DMC」と表示する)102.8重量部及び30%
メタノール溶液としたナトリウムメトキシド(「CH3ON
a」と表示する)0.3部をライン1を介して反応器R−1
に大気圧下で充填した。
【0035】R−1を65℃に加熱し、窒素下に維持しな
がら液状のヘキサメチレンジアミン(「HDA」と表示す
る)33.1部を少量ずつ添加した。反応終了後、ビス−N
(1,6)ヘキサメチレンO−メチルウレタン(「HDU」と
表示する)48.7重量%、DMC37重量%、メタノール 14.1
重量%及びCH3ONa 0.22重量%でなる流れ(2)136.0部
を容器V−1(65℃に調節)に供給した。
【0036】酸性スルホン酸イオン交換樹脂(たとえば
Amberlyst−15(球状):ROHM andHAAS社)の床を収容
する脱水しかつ調節したカラムC−1においてCH3ONaの
中和を行う。
【0037】流れ(2)を、容量を測定しながら、1時
間当たり床1容量に等しい容量速度でV−1からC−1
(65℃に調節)に供給した。流れ(2)との重量比0.99
/1で、HDU 49%、DMC 37%、メタノール 14%、残渣
(ナトリウム含量0.3ppm以下)でなる液流(3)をC−
1から得た。この液流(3)を好適に65℃で恒温制御し
た容器V−2で集めた。
【0038】DMC及びメタノールの蒸発用バッチカラム
C−2においてHDUを単離する。上述の液流(3)をV
−2からC−2に供給し、初めに65℃、ついで底部温度
を大気圧下で徐々に最高140℃まで上昇させ、これら条
件下に維持して蒸気を排出し、最後に圧力を400mmHgに
低下させることによって排出を完了させた。
【0039】C−2から蒸気流(4)68.7部を得て、こ
れを冷却器EC−2で凝縮させ、容器V−3で集めた。こ
の凝縮物はDMC 72.5%及びメタノール 27.5%でなる。
【0040】一方、C−2の底部から、99.5重量%以上
の純度(残留ナトリウム含量0.5ppm以下)を有するHDU
の液流(5)66.0部を得て、容器V−4で集めた。
【0041】以上のデータから、第1段階に関して、HD
Aに基づくHDUの収率が99.7%であることが算定された。
【0042】方法の第2段階は、R−2、R−3、C−
3、C−4、EC−3、EC−4、V−4、V−5、V−6
及びP−2でなる装置で実施される。
【0043】反応器R−2は薄膜エバポレーターであ
り、反応器R−3は長さ1500mm及び内径24.8mmの管でな
る。この反応器はAISI 316L鋼製であり、同じ材料でな
るフレーク状の充填材(圧力損失が小さい)が充填され
ている。
【0044】冷却器EC−3を+60℃とし、冷却器EC−4
を−20℃とし、反応器R−2及びR−3の系を、R−2
の出口で測定して残留圧力値75mmHgとし、R−2を290
℃に、R−3を420℃に加熱した。
【0045】これらの条件下で、99.5%以上の純度(残
留ナトリウム含量0.5ppm以下)を有するHDUでなる液流
(7)66部を液空間速度1.4時間-1で容器V−4から反
応器R−2にポンプP−2によって供給した。R−2か
ら、メタノール 3.34重量%、ヘキサメチレンジイソシ
アネート(「HDI」と表示する)1.36重量%、ヘキサメ
チレンモノウレタンモノイソシアネート(「HMI」と表
示する)17.6重量%、HDU77.34重量%を含有するガス流
(8)64部を得た。
【0046】一方、R−2から、HDU 57.7重量%及び高
分子副生物(ポリ尿素)42.2重量%でなる液流(9)2.
32部を排出した。
【0047】上述の如く、蒸気流(8)64部をR−2か
ら反応器R−3にガス空間速度38時間-1で供給した。R
−3から、HDI 67.23重量%、HMI 5.98重量%及びメタ
ノール 26.6重量%を含有する蒸気流(10)64部を得た
後、これをEC−3で一部凝縮させた。EC−3から、HDI
91.6重量%及びHMI 8.17重量%を含有する液流(11)4
6.5部を得て、これを容器V−5で集めた。一方、EC−
3から、主としてメタノールを含有するガス流(12)1
6.8部を得て、これをEC−4で凝縮させ、容器V−6で
集めた。
【0048】以上のデータから、第2段階に関して、HD
Uの変化率97.9%、HDIへの選択率91.0%及びHMIへの選
択率6.8%が算定された。
【0049】方法の第3段階は、C−3、C−4、EC−
5及びP−3でなる装置で行われる。
【0050】カラムC−3は薄膜エバポレーターでな
り、カラムC−4は従来の充填形の蒸留塔である。
【0051】冷却器EC−5を20℃とした。カラムC−3
及びC−4を、C−4の頂部で測定して残留圧力値5mm
Hgとし、C−3を131℃に加熱した。
【0052】これらの条件下で、上述の液流(11)46.5
部をV−5からC−3に交換表面に関する流速3Kg・時
-1・m-2で供給した。
【0053】C−4から得られた後、EC−5で凝縮させ
た蒸気流(14)32.9部は、純度99.5重量%以上の生成物
HDIであった。一方、C−3から、HDI 71.1重量%及びH
MI 27.8重量%でなる組成を有する液流(13)13.6部を
得て、これを好適な具体例で述べたように前記第2段階
の反応器R−2に供給した。
【0054】以上のデータから、この第3段階に関し
て、HDIの物質収支100%、HMIのモル収支100%が算定さ
れた。HDIの回収収率は各回77%であった。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の方法の実施に好適な1具体例を示すフ
ローチャートである。
【符号の説明】
R−1,2,3 反応器 C−1,2,3,4 カラム V−1,2,3,4,5,6 容器 EC−1,2,3,4,5 冷却器 P−1,2,3 ポンプ
【手続補正書】
【提出日】平成5年6月18日
【手続補正3】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正内容】
【図1】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ウーゴ・ロマーノ イタリー国ビメルカーテ市ビア・フェルミ 12

Claims (15)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】一般式(I) R−(NCO)x [式中、xは1又は2であり;Rは炭素数10以下のアル
    キル基(直鎖状又は分枝状、未置換又はアルコキシ基、
    ハロゲン又はシクロアルキル基の中から選ばれる置換基
    で置換されたもののいずれでもよい)又は炭素数5−7
    を有するシクロアルキル基(未置換又は前記と同じ置換
    基で置換されていてもよい)である]で表されるアルキ
    ルモノ−及びジイソシアネートの製法において、a)一
    般式(IV) R−(NH2)x で表されるアミンを塩基性触媒の存在下ジメチルカーボ
    ネートと反応させ、b)塩基性触媒を中和し、c)生成
    したアルコール及び過剰のジメチルカーボネートを除去
    し、d)前記工程a)で生成したメチルウレタンを蒸発
    させると共に、部分的に分解させ、e)ウレタンを完全
    に分解させ、f)分解生成物を減圧下で分別蒸留すると
    共に、必要であれば前記工程d)の未変化部分に再循環
    することを特徴とする、アルキルモノ−及びジイソシア
    ネートの製法。
  2. 【請求項2】請求項1記載の製法において、前記工程
    a)の反応を、アルカリ金属又はアルカリ土類金属のア
    ルコラートの中から選ばれる触媒の存在下で行う、アル
    キルモノ−及びジイソシアネートの製法。
  3. 【請求項3】請求項2記載の製法において、反応を好ま
    しくはナトリウムメトキシドの存在下で行う、アルキル
    モノ−及びジイソシアネートの製法。
  4. 【請求項4】請求項2記載の製法において、反応をアミ
    ン1モル当たり0.01−0.15モルの量の触媒の存在下で行う、
    アルキルモノ−及びジイソシアネートの製法。
  5. 【請求項5】請求項1記載の製法において、前記工程
    a)の反応を温度40−90℃で行う、アルキルモノ−及び
    ジイソシアネートの製法。
  6. 【請求項6】請求項1記載の製法において、前記工程
    a)の反応をジメチルカーボネート/アミンのモル比1
    /1−10/1で行う、アルキルモノ−及びジイソシアネ
    ートの製法。
  7. 【請求項7】請求項1記載の製法において、前記工程
    d)の部分分解を伴う蒸発を温度150−300℃で行う、ア
    ルキルモノ−及びジイソシアネートの製法。
  8. 【請求項8】請求項1記載の製法において、前記工程
    d)の部分分解を伴う蒸発を圧力0.5−760mmHgで行う、
    アルキルモノ−及びジイソシアネートの製法。
  9. 【請求項9】請求項1記載の製法において、前記工程
    d)の部分分解を伴う蒸発を好ましくは薄膜エバポレー
    ター内で行う、アルキルモノ−及びジイソシアネートの
    製法。
  10. 【請求項10】請求項1記載の製法において、前記工程
    e)の完全な分解を温度300−600℃で行う、アルキルモ
    ノ−及びジイソシアネートの製法。
  11. 【請求項11】請求項1記載の製法において、前記工程
    e)の完全な分解を好ましくは管状反応器内で行う、ア
    ルキルモノ−及びジイソシアネートの製法。
  12. 【請求項12】請求項1記載の製法において、前記工程
    f)の分別蒸留を温度10−150℃で行う、アルキルモノ
    −及びジイソシアネートの製法。
  13. 【請求項13】請求項1記載の製法において、前記工程
    f)の分別蒸留を好ましくは薄膜エバポレーターで行
    い、その蒸気を蒸留塔に供給する、アルキルモノ−及び
    ジイソシアネートの製法。
  14. 【請求項14】請求項1記載の製法において、前記工程
    d)の部分分解を伴う蒸発を工程a)で得られたウレタ
    ンの高沸点溶媒溶液(重量比1/1−0.1/1)をエバ
    ポレーターに供給することによって行う、アルキルモノ
    −及びジイソシアネートの製法。
  15. 【請求項15】請求項1記載の製法において、前記工程
    b)における塩基性触媒の中和を均一相又は不均一相に
    おける有機又は無機酸での処理によって行う、アルキル
    モノ−及びジイソシアネートの製法。
JP5135051A 1992-05-15 1993-05-14 アルキルモノ−及びジイソシアネートの製法 Pending JPH0672982A (ja)

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