JPH085849B2 - 第三級アラルキルモノウレタンの製造方法 - Google Patents

第三級アラルキルモノウレタンの製造方法

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JPH085849B2
JPH085849B2 JP62275910A JP27591087A JPH085849B2 JP H085849 B2 JPH085849 B2 JP H085849B2 JP 62275910 A JP62275910 A JP 62275910A JP 27591087 A JP27591087 A JP 27591087A JP H085849 B2 JPH085849 B2 JP H085849B2
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monourethane
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    • C07C271/00Derivatives of carbamic acids, i.e. compounds containing any of the groups, the nitrogen atom not being part of nitro or nitroso groups
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、ジビニル芳香族炭化水素とカルバミド酸エ
ステルの酸触媒下の付加反応により高い収率および純度
における新規な且つ改良されたアラルキルモノウレタン
の選択的製造方法に関する。更に特定的には、本発明
は、メチルカルバメートとジイソプロペニルベンゼン類
(DIPEB)との付加によるメター及びパラーイソプロペ
ニルーα,α−ジメチルベンジルウレタン(TMU)の如
きアラルキルモノウレタン類の製造に関する。アラルキ
ルモノウレタン類は熱分解による対応するモノイソシア
ネート類の製造における中間体として重要でありそして
樹脂及び他のプラスチック用途における架橋剤の製造の
中間体として有用である。
例えばジオレフィン化合物にカルバメートエステル類
を選択的に付加させることは実施するのが困難でありそ
して良好な収率でモノー生成物を与えるのは希であるこ
とが一般に知られている。多くの場合に、ジオレフィン
は重合して複雑な混合物又は主としてビスーアダクト、
例えばジウレタン生成物を生じる。
ミュラー及びメルテン、ヘミッシュ・ベリヒテ、98、
1097−1110(1965)[Mueller and Merten.Chem.Ber.,9
8,1097−1110(1965)]は、酸触媒の存在下に多数の環
式及び非環式オレフィンによるウレタン、即ちカルバミ
ド酸エチルエステルのアルキル化を行って、N−置換ウ
レタンを形成している。例えば、この刊行物の実施例VI
II、表1において、モノオレフィン、ビニルベンゼンを
カルバミド酸のエチルエステルと反応させて47%の収率
でモノウレタンアダクトを製造することを報告してい
る。
サイヌー等(Singh at al)の米国特許第4,439,616号に
おいては、カルバミド酸エステル類の酸触媒下の付加反
応によりウレタンを製造することを開示している。第3
欄、38行乃至44行において、この特許は“付加反応はジ
イソプロペニルベンゼン(DIPEB)の如きジオレフィン
についても使用して、イソプロぺニル−α,α−ジメチ
ルベンジルウレタンの如きモノウレタンの製造を優利的
に行うことができる…”ということを示唆している。し
かしながら、それらの実施例のどれにも、サイヌー等は
ビス−アダクトに比べて高い収率のモノウレタン生成物
を得ていない。その代わりに、DIPEBに対する選択的モ
ノー付加は、追加のカルバメートと共に再循環させてジ
ウレタンを生成させることができる低収率で得られた副
生物として、前記米国特許第4,439,616号により主とし
て観察されている。例えば、45℃で22時間の反応では、
ジウレタン67%とモノウレタン20%の混合物が得られ、
これは後者対前者の比0.3:1に相当する(第4欄、2−1
7行)。
驚くべきことに、カルバミド酸エステルとジイソプロ
ペニルベンゼン(DIPEB)の如きジビニル芳香族炭化水
素との酸触媒下の選択的付加反応により、優れた収率及
び高い純度でイソプロペニル−α,α−ジメチルベンジ
ルウレタン(TMU)の如きモノウレタン類を製造するこ
とができることが見出された。
本発明に従えば、式 式中、Rは炭素原子約1個乃至30個、好ましくは、1
個乃至18個のアルキルであり、R1は炭素原子約1個乃至
約30個、好ましくは、1個乃至3個を有するアルキリデ
ン基であり、R2及びR3は各々炭素原子約1個乃至約30
個、好ましくは、1個乃至3個を有するアルキル基であ
り、Gは二価の芳香族炭化水素基である、 から選ばれたモノウレタンの製造方法において、 (a)式 式中、R1及びR2及びGは前記したとおりである、 のジビニル芳香族炭化水素と、 (b)式 NH2CO2R 式中、Rは前記したとおりである、 のカルバミド酸エステルとを、 (c)有効触媒量の酸の存在下に約25℃乃至実質的に約
40℃より高くない温度で、前記モノウレタン化合物が3.
8:1の大きい方の割合又はそれより大きい割合を構成す
る前記モノウレタン化合物と対応するジウレタン化合物
との混合物の形成が実質的に完了するまで選択的に反応
させることを特徴とする方法が提供される。
好ましくは、本方法により製造されるモノウレタン類
は、式 式中、R、R2及びR3はメチルでありそしてR1はメチレ
ンである、 のモノウレタンである。好ましい態様においては、前記
モノウレタン対対応するジウレタンの割合は、約4対
1、好ましくは10:1又はそれより大である。
本発明において出発物質として有用なジビニル芳香族
炭化水素は、典型的には、式 式中、R1、R2及びGは前記したとおりである、 により表される。これらはアレキサニアン等(Alexania
n et al)の米国特許第4,379,767号に示された化合物を
含んで成ることができる。G基はフェニル、ビフェニル
又はナフチルより成ることができ、又はハロゲン原子、
メチル又はメトキシ基等の如き置換基を有するこのよう
な芳香族炭化水素基より成ることができる。
出発物質として使用される好ましいジビニル芳香族化
合物の群は、式 式中、R1及びR2は前記したとおりであるが、特に好ま
しくは、それぞれメチレン及びメチルより成る、 の化合物より成る。
これに関して他の適当な化合物は、ジビニルベンゼ
ン、ジビニルナフタレン、パラージイソプロペニルベン
ゼン(p−DIPEB)、メタージイソプロペニルベンゼン
(DIPEB)、3−ビニル−1−(1′−n−プロピル)
スチレン及び1−ビニル−3−イソプロペニルベンゼン
である。特に好ましいものはジイソプロペニルベンゼン
のパラ及びメタ異性体である。
本発明において成分(b)として使用されるカルバミ
ド酸エステルは、一般式 式中、Rは前記したとおりであり、即ち、炭素原子約
1個乃至約18個の、直鎖状又は分岐状のアルキルであ
る、 により表される化合物である。適当なアルキルカルバメ
ートの例としては、メチルカルバメート、エチルカルバ
メート、プロピルカルバメート、ブチルカルバメート、
オクタデシルカルバメート、2−エチルヘキシルカルバ
メート、トリアコンチルカルバメート等である。本発明
に使用するために特に好ましいものはカルバミド酸メチ
ルエステルとしても知られている化合物メチルカルバメ
ートである。
メチルカルバメート又は他のカルバメートはジビニル
芳香族炭化水素(a)に対して化学量論的割合で加える
ことができるが、ビニル芳香族炭化水素(a)1モルに
つき2モル乃至10モルの範囲の化学量論的量より過剰で
あることが好ましい。本発明に従えば、200%乃至600%
化学量論的過剰のカルバメート、好ましくは約400%過
剰のカルバメートを使用することが好ましい。
本発明に有用なルイス酸触媒には、硫酸の如き可溶性
酸触媒、三フッ化ホウ素エーテラートBF3・Et2O及び、
スルホン酸、例えば、ケミカルダイナミックスコーポレ
ーション(Chemical Dynamics Corporation)から入手
可能なアンバーリスト(Amberlyst)−15 及びポリス
ルホン酸樹脂、例えば、イー・アイ・デュポン・デ・ニ
モアス・アンド・カンパニー(E.I.dupont De Nemours
and Company)から入手可能なナフィオン(Nafion)−
の如き固体酸触媒が包含される。他の適当な酸触媒
には、トルエンスルホン酸、ドデシルベンゼンスルホン
酸、炭化水素サルフェートエステル、塩酸等が包含され
る。特に硫酸が挙げられる。
ジオレフィンとカルバミド酸エステルとの付加を促進
するのに必要な触媒の量は臨界的に重要ではなく広く変
えることができる。実質的に過剰のカルバミド酸エステ
ルが使用される場合には、ビニル芳香族炭化水素を基準
とした触媒の量は、典型的には0.01モル%乃至10モル
%、好ましくは約0.2モル%乃至5モル%、特に好まし
くは1モル%である。
反応は溶媒の不存在下に又は、塩化メチレン、トルエ
ン、キシレン、クロルベンゼン等の如き溶媒の存在下に
行うことができる。
好ましくは、カルバメートは溶融するまで加熱するか
又は溶解される。触媒はカルバメート又はその溶液に混
ぜ込まれ、次いで不飽和炭化水素をゆっくりと加える。
反応が終了すると、混合物を処理して触媒を除去するか
又は中和する。次いで未反応カルバメートエステルは、
部分真空で蒸留することにより又は過剰の水を加えそし
てろ過して水溶性カルバメートエステルから不溶性ウレ
タン生成物を分離することによって分離される。
過剰のカルバメートが使用される場合には、これを部
分真空で留去しそして回収することもできる。回収され
たカルバメートは触媒と共に再循環することができる。
ウレタン、未反応カルバメートエステル、触媒及び副生
物の反応混合物は、大過剰の水性媒体、例えば、炭酸ナ
トリウム溶液を加えてウレタン生成物を不溶物として分
離しそして触媒を中和することによって分離することも
できる。
下節に例示されるとおり、ビス−ウレタン形成に対す
るモノウレタン生成物の形成を監視することも推奨でき
る。これはガス液クロマトグラフィー(GLC)面積百分
率を使用することによって達成することができる。一般
に、モノウレタン対ジウレタンの割合がGLC面積百分率
で測定して約4になると、塩基例えば水酸化ナトリウム
によって、反応混合物のpHを約10に調節して、反応を停
止させることができる。反応時間は変わるが、低い温度
で例えば約36時間までのより長い時間が使用されそし
て、より高い温度では例えば約1時間乃至約12時間のよ
り短い時間が使用される。反応時間は、前記した如く例
えばGLCによって生成物の割合を周期的に測定すること
によって最適化することができる。慣用の方法を使用し
て、例えば、硫酸マグネシウムで乾燥しそして真空中で
蒸発させることによって有機溶媒を除去して、残留油を
残し、このものを蒸留して、未反応のビニル芳香族炭化
水素(a)、未反応のカルバミド酸エステル(b)、実
質的に少量のジウレタンを伴う所望のモノウレタン及び
成分の複雑な混合物、典型的には反応の副生物より成る
フラクションを得ることができる。残留物は、例えば塩
化メチレンの如き有機溶媒に溶解し次いでろ過すること
によって更に精製することができる。ヘキサンの如き高
沸点溶媒の添加は残留物からジウレタンを分離するであ
ろう。
下記実施例により本発明の新規な方法を説明する。そ
れらは特許請求の範囲を限定するものとみなすべきでは
ない。
実施例1 塩化メチレン(125ml)中のm−ジイソプロペニルベ
ンゼン(79.0g、0.500モル)の溶液を、メチルカルバメ
ート(150g、2.00モル)と硫酸(0.49g、0.005モル、1
モル%)の混合物に加えた。得られる混合物を40℃で16
時間(一夜)反応させた。モノウレタン対ビス−ウレタ
ンの割合が、GLC面積百分率で測定して4.2に達すると、
2N水酸化ナトリウム溶液の添加によって反応混合物のpH
を10に調節して反応を停止させる。未反応のメチルカル
バメートを水(6×150ml)で洗浄することによって除
去する。塩化メチレン溶液を(MgSO4)で乾燥し、次い
で60℃で真空中で蒸発させた。3インチのビグローカラ
ム(Vigreaux column)を使用して残留油を蒸留して、
メチルカルバメート(0.52g、沸点30−57℃/1mmHg)m
−ジイソプロペニルベンゼン(39.2g、49.6%、沸点57
−80℃/1mmHg)、複雑な混合物(沸点80−110℃/1mmH
g)から成るフラクション(1.3g)及びメチルN−(3
−イソプロペニル−α,α−ジメチルベンジル)カルバ
メート(23.5g、消費したオレフィンを基準として34
%、沸点110−120℃/1mmHg)を得た。次いで残留物を塩
化メチレン(20ml)に溶解しそしてろ過した。ヘキサン
の添加により、N,N−(α、α、α、α−テトラメチル
−m−キシレン)ジカルバメート(6.75g、消費したオ
レフィンを基準として9%、融点128−129℃)が得られ
た。単離されたモノウレタン対ジウレタンの割合は3.8
であった。
実施例2 一夜の代わりに2時間/分で反応を停止したことを除
いて、実施例1の方法を繰り返した。GLCによる未反応
m−ジイソプロペニルの分析は、反応中に約10%しか転
化されなかったことを示した。モノウレタン対ジウレタ
ン(TMU/TMXDU)の割合はGLCにより決定して23:1であ
り、約2%が不明であった。
実施例2の結果は、ビス−ウレタン、TMXDUに対する
より高い割合のモノウレタン、TMUが、反応体、DIPEBの
低い転化率で得られることを示す。
前記した特許及び刊行物は引照により加入する。
多くの変更が当業者に示唆されるであろう。例えば、
メタ−ジイソプロペニルベンゼンの代わりに、パラ−ジ
イソプロペニルベンゼン及び1−ビニル−3−イソプロ
ペニルベンゼンの如き他のビニル芳香族炭化水素を使用
することができる。例えば、付加反応においてカルバミ
ド酸のメチルエステルを使用する代わりに、カルバミド
酸のエチル、プロピル、ブチル又は高級アルキルエステ
ルを使用することができる。例えば、硫酸の代わりに、
三フッ化ホウ素エーテラート及びリン酸と酸触媒として
使用することができる。すべてのこのような自明の変更
は特許請求の範囲内にある。

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】式 式中、Rは炭素原子約1個乃至約18個のアルキルであ
    り、R1は炭素原子約1個乃至約3個を有するアルキリデ
    ン基であり、R2及びR3は各々炭素原子約1個乃至約3個
    を有するアルキル基であり、Gは二価の芳香族炭化水素
    基である、 から選ばれたモノウレタンの製造方法において、 (a)式 式中、R1及びR2及びGは前記したとおりである、 のジビニル芳香族炭化水素と、 (b)式 NH2CO2R 式中、Rは前記したとおりである、 のカルバミド酸エステルとを、 (c)有効触媒量の酸の存在下に約25℃乃至実質的に約
    40℃より高くない温度で、前記モノウレタン化合物が3.
    8:1の大きい方の割合又はそれより大きい割合を構成す
    る前記モノウレタン化合物と対応するジウレタン化合物
    との混合物の形成が実質的に完了するまで選択的に反応
    させることを特徴とする方法。
  2. 【請求項2】前記モノウレタンが、式 式中、R、R2及びR3がメチルであり、R1がメチレンであ
    る、 のモノウレタンでありそして前記モノウレタン対対応す
    るジウレタンの割合が約4.0:1又はそれより大きい特許
    請求の範囲第1項記載の方法。
  3. 【請求項3】ジビニル芳香族炭化水素(a)1モルにつ
    き約2乃至約10モルのカルバミド酸エステル(b)を反
    応させる特許請求の範囲第1項記載の方法。
  4. 【請求項4】ジビニル芳香族炭化水素(a)1モルにつ
    き約4モルのカルバミド酸(b)を反応させる特許請求
    の範囲第1項記載の方法。
  5. 【請求項5】前記ジビニル芳香族炭化水素(a)が、パ
    ラージイソプロペニルベンゼン、メタ−ジイソプロペニ
    ルベンゼン、1−ビニル−3(1′−n−プロピル)ス
    チレン及び1−ビニル−3−イソプロペニルベンゼンか
    ら選ばれたものである特許請求の範囲第1項記載の方
    法。
  6. 【請求項6】前記ジビニル芳香族炭化水素(a)がパラ
    ージイソプロペニルベンゼンである特許請求の範囲第1
    項記載の方法。
  7. 【請求項7】前記ジビニル芳香族炭化水素(a)がメタ
    ージイソプロペニルベンゼンである特許請求の範囲第1
    項記載の方法。
  8. 【請求項8】前記酸(c)が、硫酸、三フッ化ホウ素エ
    ーテラート、リン酸、塩化水素、スルホン酸樹脂、フッ
    化水素、アルキルスルホン酸、サルフェートエステル及
    びルイス酸から選ばれたものである特許請求の範囲第1
    項記載の方法。
  9. 【請求項9】前記酸(c)が硫酸である特許請求の範囲
    第1項記載の方法。
  10. 【請求項10】ジウレタン化合物及び未反応ジビニル芳
    香族炭化水素を実質的に含まない前記モノウレタン化合
    物を回収する工程を含む特許請求の範囲第1項記載の方
    法。
JP62275910A 1986-11-03 1987-11-02 第三級アラルキルモノウレタンの製造方法 Expired - Lifetime JPH085849B2 (ja)

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JPS63183552A (ja) 1988-07-28
DE3789699D1 (de) 1994-06-01
EP0266659B1 (en) 1994-04-27
EP0266659A2 (en) 1988-05-11
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MX168946B (es) 1993-06-16
EP0266659A3 (en) 1989-01-18
KR950006899B1 (ko) 1995-06-26
ATE104954T1 (de) 1994-05-15
BR8705868A (pt) 1988-06-14

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