JPS6034558B2 - Ｎ，ｎ′‐ビス‐トリメチルシリル尿素の製造法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、尿素とへキサメチルジシラザンとを高められ
た温度で、アンモニアの分離下に反応させることにより
ビスートリメチルシリル尿素を製造する方法に関する。

本発明方法によって製造しうるｉＪ，Ｎ′−ピスートリ
メチルシリル尿素は、重合体化学において、殊にペニシ
リン及びセフアロスポリンの半合的製造における保護基
試薬として重要である。尿素と中性のへキサメチルジシ
ラザンとの反応によって実験室的量でＮ，Ｎ′−ビスー
トリメチルシリル尿素を製造するおとは公知である〔ａ
ｎｏｒｇＣｈｅｍｉｃ誌３２１巻（１９６３壬）、２０
８〜２１６ページ〕、しかしながら、この文献に従って
製造された生成物（これにつき３８時間の反応の後９８
％の“粗生成収率”が報告されているが純品の収率は報
告されていない）は、ペニシリン化学の保護基試薬に課
せられる要求を満足しないことが判明した。

ほぼ使用しうる生成物は、引用した文献に記載されてい
る作業法において得られた粗生成物に高めた温度で真空
中での昇華工程を施すときに得られるにすぎず：この場
合でもこうして精製した生成物は純粋なＮ，Ｎ′ービス
ートリメチルシリル尿素の融点（２３ゲ０）よりも約９
℃低い温度において分解する。この作業法では物質の高
い揮発性が不利な作用をし、この場合著しい昇華ロスを
生じる。

さらに、昇華温度において顕著なＮ，Ｎ′ービスートリ
メチルシリル尿素の、例えばトリメチルシリルイソシア
ネート及びへキサメチルジシラザンへの分解速度によっ
て物質ロスも生じる。他の欠点は、この種の精製昇華に
不可避の技術的経費及びかなりの昇華熱であり、これに
応じて加熱及び冷却エネルギーの使用量が高くなる。こ
の場合２つの高い経費にもかかわらず、未反応の出発物
質、殊に尿素の存在及び小さすぎるシリル化活性度（６
０〜８４％の間）に認められる不十分な品質を有する最
終生産物が得られる。上記の欠点は、完全に純粋な出発
物質を使用する場合でも既に生じる。反応の経過はさら
に公知方法では、反応の進行は出発物質の組成に強く左
右されることが証明されている。特に尿素は水分を含有
していてはならない。使用する尿素の結晶活性及びへキ
サメチルジシラザンの純度により、８〜２曲時間の反応
開始時間及び１１〜３斑時間の反応時間が認められた。
このような長い反応時間は、方法の工業的実施には不適
当である。上記の文献に記載された良好な反応結果は、
強く予備乾燥して、細かく粉砕した尿素及び無水のへキ
サメチルジシラザンを用いた場合にのみ達成することが
できたにすぎない。種々の工業的品質の出発物質を用い
ると、著しく、変化した反応条件が観察され、、かつは
るかに劣る生成物の品質が得られた。ところでへキサメ
チルジシラザンと尿素とを高めた温度でアンモニアの分
離下に反応させることによってＮ，Ｎ′−ビスートリメ
チルシリル尿素を製造するにあたり、反応を酸触媒の存
在で実施することを特徴とする方法を見出した。

本発明方法を使用する場合には、工業的純度を有する出
発物質を使用するときでも、生成物の品質の決定的な改
良及び反応の迅速かつ規則的な進行が達成される。

本発明による触媒を使用しない場合常に観察されるよう
な反応の早期停止はもはや起きない。

むしろバッチは、本発明による状態下で比較的短かし、
時間で、全尿素が反応してしまうまで完全に反応する。
こうして得られた生成物は、９６〜１００％の収率で生
じる。

このものは２３１〜２３が０の融点を示し、かつさらに
精製工程ないこ、直ちにペニシリン化学における保護基
試薬として無制限に使用できる。それに対して決定的な
、本発明方法で製造されたＮ，Ｎ′−ビスートリメチル
シリル尿素のシリル化活性は９７〜１００％である。さ
らに、本発明による触媒は、意外にも、Ｎ，Ｎ′ーピス
ートリメチルシリル尿素の形成反応に対し促進剤として
選択的に作用するが、例えばトリメチルシリルィソシア
ネートの形成のような競合反応は促進しないという利点
を提供する。

本発明に方法のこの効果も、Ｎ，Ｎ′−ビスートリメチ
ルシリル尿素が、従釆公知の製造方法によるよりも高い
収率及び純度で得られる作用をする。本発明方法におけ
る触媒は、ハロゲンと周期律表第３なし、し第４族元素
とのルイス酸及び水素イオンを放出する酸（場合によっ
てはそれらのアンモニウム塩の形）である。特に有利な
のは、ハロゲン化水素、硫酸、燐酸、酢酸、及び元素棚
素、アルミニウム、珪素、チタン、ジルコニウム及び燐
の簡単なハロゲン化物並びに錆ハロゲン化物、並びに例
えばェーテレートのようなそれらの附加化合物である。
陽子を放出しうる酸則ち水素イオンを形成する酸として
は無機化学の領域からは例えばハロゲン化水素、例えば
塩化水素、臭化水素、及び沃化水素、ハロゲンの酸素酸
、例えば塩素酸、過塩素酸、臭素酸及び沃素酸、硫黄の
酸、例えば亜硫酸及び硫酸、燐酸、例えばオルト燐酸及
び上記の酸のすべてのアンモニウム塩を挙げられる。

触媒作用をするルイス酸は例えば棚素ハロゲン化物、殊
に、三弗化棚素、三塩化棚素、三弗化棚素−ェーテレー
ト等；更にアンモニウム化合物、殊に塩化アンモニウム
、塩化ェトキシェチルアルミニウム等：珪素化合物、殊
に例えばテトラクロルシラン、メチルトリクロルシラン
、ジメチルジクロルシラン、トリメチルクロルシラン等
のようなハロゲンシランである。チタン及びジルコニウ
ムのハロゲン化物、殊に四塩化チタン、三塩化チタン、
四塩化ジルコニウム及び燐ハロゲン化合物、殊にＰＣ１
３，ＰＯＣ１３及びＰＣ１５を触媒として適している。
有機化学の領域からは、殊に脂肪族のモノー及びジカル
ボン酸並びにアンモニウム塩が本発明方法における触媒
として有効である（例えば蟻酸、酢酸、夜酸、競王白酸
）。しかしながら安息酸も使用可能である。触媒に量は
２蛇ｐｂと基質１そあたり２０夕との間で変動でき；有
利に２００ｐｐｂと２００ｐｐｍとの間が使用される。

本発明方法の実施は、水分の排除のもとに簡単な方法で
尿素と小過剰のへキサメチルジシラザンとを混合し、そ
れに使用前に触媒を混合することによって行なわれる。

その際、両方の反応成分のどれをあらかじめ装入し、ど
れをあとから加えるかは重要ではない。出発物質の純度
も重要ではなく；完全に工業的品質のものを使用するこ
とができ；特に、ヘキサメチルジシラザンに特別な予備
精製を行なう必要はない。次いで反応混合物は健梓下に
還流冷却器を付して沸騰温度にもたらされ、その際へキ
サメチルジシラザンの沸点が生じ；反応の間純粋なアン
モニアが連続する流れで逃れ、再使用に供給される。反
応工程の間、尿素は完全に溶解し、Ｎ，Ｎ′−ビスート
リメチルシリル尿素は細かい針状の嵩張った形で析出す
る。生成物の単離は常法で流状成分を簡単に蒸溜、瀦過
、遠心分離することにより行なうことができる。分離の
特にすぐれた作業法は、固体用の自体公知の頚梓装置を
用いて樫拝しながら流状成分を留出させることよりなる
。反応を実施するための装置としては、還流冷却器とア
ンモニアの排出管とを有する灘梓容器が使用され、該容
器は引続き過剰のへキサメチルジシラザンを除去するた
めの分留管を備えている。

蝿梓装置としては、ィンベラーとともに、特に綾部を移
動する錨形燈洋機、一段又は多段の羽根縄梓機あるいは
例えばパドル乾燥機におけるような髄が水平に延びるパ
ドル燈拝機が使用される。本発明による触媒を使用する
際、反応は著しい遅れないこはじまり、４〜８時間で完
全に進行して非常に純粋な品質のものが形成する。こう
して得られた生成物はさらに精製操作を行なわずに、ペ
ニシリン化学における使用のために要求される特性を有
する。例１ 底部の排出弁、内部温度計、煩斜配置の損梓羽根を有す
る二段の羽根鷹梓機、及び酸性媒体として稀硫酸が存在
するアンモニアを吸収するための受器に通じる排気管を
有する還流冷却器を備えた、サーモスタットにより加熱
される内容６その二重ジャケットフラスコに、約２００
０で尿素６００夕（工業用；？３肋；水含量０．３％）
及び触媒トリメチルクロルシラン２岬ｐｍを溶解含有す
る１００％のへキサメチルジシラザン３２００夕を装入
する。

その後、凝梓機を１筑ｒｐｐｍで作動させ、温度を高め
る。バッチはすでに６ぞ○以上に加熱する間に反応しは
じめる、（これはアンモニア発生の増加で認められる）
。最後に、１１６〜１１７Ｃの沸騰温度が生じ、この温
度において反応は４時間以内に終了し、その間生成する
Ｎ，Ｎ′ービスートリメチルシリル尿素は易勅性の嵩張
った白色の沈澱物として沈澱する。反応の終りに、内部
温度は１２６００に上昇し、アンモニアの発生が止まる
。硫酸受器の瓶定は、理論量の分離するアンモニアを示
す。この時点で、還流冷却器を下向きの凝縮器に代え、
換梓機を３仇ｐｍに切換え、過剰のへキサメチルジシラ
ザンを留出させる（最後は短時間約２００トルまでの真
空中）。全体で沸点１２６００の留出液１５６９夕が得
られる。フラスコに残留する針状結晶のＮ，Ｎ′−ビス
ートリメチルシリル尿素を２０〜３０ｏｏに冷却し、底
部排出弁により排出する。

収量は融点２３１〜２３２０の光沢のある白色針状晶２
０１２夕（９８．６％）である。試験： １ １０夕をトランスージクロルェチレン２０泌で振出
し、猿液をガスクロルグラフィーにかけることにより、
生成物中にトリメチルシリルィソシアネート＜１％、ヘ
キサメチルジシラザン＜０．０２％及びへキサメチルジ
シロキサン＜０．０１％の舎量が得られた。

２ シリル化活性（フェノールにつき、Ｎ，Ｎ′ービス
ートリメチルシリル尿素１００夕を、酢酸エチルェステ
ル中の安息香酸エチルェステル０．０５％及びフェノー
ル３％の無水溶液２０の‘に溶解し、混合物を１時間振
渇することによりトリメチルフェノキシシランに変え、
次いでガスクロマトグラフィ一にかけて判定することに
より測定）は、本発明により例１に従って製造した生成
物においては９９％（±１％）であることが判明した。

従って該生成物はペニシリン化学の試薬としている。例
２（比較例） 例１と同様に、新しく粉砕した尿素６００夕及び完全に
中性のつまり触媒不含の１００％へキサメチルジシラザ
ン３２００夕を用いて操作した。

加熱の際に反応は起きないで、反応は該系を７時間還流
下に約１２６ｑ０で煮沸した後にはじめて起きた。この
場合、内部温度は１２４ｑｏに低下し、反応時間２幼時
間後にはじめて再び１２がｏに上昇し、その際反応系は
もはやアンモニアを発生しなかった。この時点で、論理
的計算量の約９１％のアンモニアが分離された（硫酸受
器の滴定により測定）。引続き、過剰のへキサメチルジ
シラザンを轡出させた。全体で沸点１２６ｏ０の留出液
１総２夕が得られた。Ｎ，Ｎ′−ビスートリメチルシリ
ル尿素は、】８７１夕（９２％）の量で融点２２が○（
分解下）の光沢ある白色針状の形で生じた。試薬： １ １０夕をトランスージクロルェチレン２０の‘で振
出し、猿液をマトグラフィーにかけることにより、生成
物中にトリメチルシリルィソシアネート約０．７％、ヘ
キサメチルジシラザン＜０．０２％、及びへキサメチル
ジシロキサン＜０．０１％の含量が得られた。

２ シリル化活性（フェノールにつき、Ｎ，Ｎ′−ビス
ートリメチルシリル尿素１００の夕を０．５％の安息香
酸エチルェステルの無水溶液２０の‘に溶かし、混合物
を１時間振覆してトリメチルフェノキシシランに変え、
引続きガスクロマトグラフィ一により判定することによ
って測定）は例２（比較例）において公知技術により製
造した生成物において８２％（土１％）であることが判
明した。

この品質のものはペニシリン化学において使用するには
適さない。例３ 例１と同様に、触媒として塩化アンモニウム４のｐｍを
コロイド状に溶解した形で含有する、９６％のへキサメ
チルジシラザン（残りの４％はへキサメチルジシロキサ
ン）を用いて操作する。

反応は７９ｑｏ以上に加熱した際にすでにはじまる。１
１８℃の沸騰温度が生じ、この温度で反応は６時間以内
に終了する。

反応の終りは、内部温度が約１２５ｏｏに上昇すること
で認められる。硫酸受器の滴定は、理論量の分離アンモ
ニアを示す。引続き、過剰のへキサメチルジシラザン１
斑２９（９１％：残り約９％はへキサメチルジシロキサ
ン）を蟹出させる。Ｎ，Ｎ′−ビスートリメチルシリル
尿素は２０１９夕（９９％）の収量で生じる（融点２３
１００）。生成物は、トリメチルシリルィソシアネート
＜０．１％、ヘキサメチルジシラザン＜０．０３％、及
びへキサメチルジシロキサン＜０．０１％を含有する。

そのシリル活性は９８．４％（±１％）である。例４例
１と同様に、酢酸６岬ｐｍ（１００％の）を含む９０％
のへキサメチルジシラザン（残り約１０％はへキサメチ
ルジシクロキサンを用いて操作する。

反応は７７℃以上に加熱する際すでにはじまる。１１４
℃の沸騰温度が生じ、この温度で反応は６時間以内に終
了する。

反応の終りは、内部温度が約１２０ｑｏ上昇することで
認められる。硫酸受器液の滴定は理論量の分離アンモニ
アを示す。引続き、過剰のへキサメチルジシラザン（７
３％、残り約２７％はへキサメチルジシクロキサン）１
斑０夕を留出させる。

Ｎ，Ｎ′ービス−トリメチルシリル尿素は２００８夕（
９８．３％）の収量で生じる（融点２３０〜２３１００
）。生成物はトリメチルシリルィソシアネート＜０．１
％、ヘキサメチルジシラザン＜０．０２％及びへキサメ
チルジシク。

キサン＜０．０２％を含有する。そのシリル化活性は９
７．６（土１％）である。例 ５（比較例）例１と同様
に、完全に中性の９０％のへキサメチルジシラザン（残
り約１０％はへキサメチルジシ。

キサソ）３２００夕を用いて操作する。加熱の際反応は
起きないで、反応は系を２少時間１２ぞ○で還流下に煮
沸した後にはじめて起きた。

その際内部温度は約１２０ｏｏに低下し、３６時間の反
応時間後にはじめてわずかに上昇して約１２２０になっ
た。この時点で、反応系はもはやアンモニアを発生しな
かった。硫酸受器液の滴定で、理論量の約８０％のアン
モニアが分離されたことが判明した。引続き、過剰のへ
キサメチルジシラザン（８４％、残り約１６％はへキサ
メチルジシロキサン）を留出させた。

Ｎ，Ｎ′−ビスートリメチルシリル尿素は１６６０夕（
８２％）の収量で生じた。（融点２１２℃（分解下）。
生成物は、トリメチルシリルィソシアネート約０．８％
、ヘキサメチルジシラザン＜０．０２％、及びへキサメ
チルジシロキサン＜０．０２％を含有する。そのシリル
化活性は６３％（土１％）である。例 ６〜例１３例１
と同様に、それぞれ三塩化棚素、四塩化チタン、四塩化
珪素塩化アルミニウム、酸塩化燐、硫酸、正燐酸、及び
臭化水素６蛇ｐｍを含有する９６％のへキサメチルジシ
ラザンを用いて操作する。

次の表１はそれにより得られた実験結果を示す。

表１ 本発明方法により種々の触媒を用いて製造したＮ，Ｎ′
ーピスートリメチルシリル尿素の収率及びシリル化活性
（開始時間及び反応時間も記載）例 １４水蒸気又は冷
水用二重ジャケット、無段変速可能の損梓機駆動装置、
還流冷却器もしくは蟹出液冷却器、蟹出液受器及びアン
モニア吸収器を備えたパドル乾燥機（Ｌｏｅｄｉｇｅ社
のＤＶＴ−１３０型）に、尿素（工業用、Ｊ３肌；水舎
量３％）１２ｋ９及び塩化水素１２ｐｐｍを含有する９
６％のへキサメチルジシラザン６５ｋ９を装入する。

雛梓機を４８ｐｍで作動させ、二重ジャケットを舷ｔｄ
（指示気圧）の蒸気で加熱する。バッチは、既に７００
０以上に加熱する間に反応し始める。最後に、１１４〜
１１ｙＣの沸騰及び還流温度が生じ、この温度で反応は
４時間以内に終わる（内部温度が約１２５℃に上昇しか
つアンモニアの発生が止むことで認められる）。この時
点で、冷却器の還流口を閉じ、排出口を開し、て、過剰
のへキサメチルジシラザンを受器中へ蟹出させる。最後
に、２００トルで短時間後乾燥を行なう。全体で、沸点
１２６℃の蟹出液約３２ｋ９が得られる。鷹梓容器中に
残留するＮ，Ｎ′ービスートリメチルシリル尿素は二重
ジャケットを蒸気から冷水に切換えることにより冷却し
、底部の排出弁により排出する。その収量は、融点２３
１℃の白色針状晶４０．６ｋ９（９９．５％）である。
この生成物は、トリメチルシリルィソシアネ−ト＜０．
１％、ヘキサメチルジシラザン＜０．０２％、へキサメ
チルジシロキサン＜０．０２％を含有する。このシリル
化活性は９９％（土１％）である。例 １５容積７３０
その檀幹器鍋は蒸気又は冷水の二重ジャケット、緑を移
動する錨形燈枠機、還流冷却器、後援された蟹出液冷却
器、蟹出液受器、及びアンモニア吸収器を備えた内容７
３０その縄伴容器に、尿素（工業用、？３肌；水含有０
．３％）７５ｋ９及びトリメチルクロルシランかｐｍを
含有する９５％のへキサメチルジシラザン３２０ｋ９を
装入する。鷹枠機を１１ｒｐｍで作動させ、二重ジャケ
ットを筋ｔｄ（指示気圧）の蒸気で加熱する。バッチは
すでに８６ｏｏ以上に加熱する間に反応し始める。最後
に、１１５〜１１６００の沸騰及び還流温度が生じ、こ
の温度で反応は７時間以内に終わる。それから、還流冷
却器を穣動にして、過剰のへキサメチルジシラザンを蟹
出させる。最後に、２００トルで短時間後乾燥する。全
体で沸点１２５ｑＣの蟹出液１１８ｋ９が得られる。容
器中に残留したＮ，Ｎ′−ビスートリメチルシリル尿素
は、二重ジャケットを蒸気から冷水に切換えることによ
り冷却し、排出弁により排出する。収量は融点２３０〜
２３１００の白色針状晶２４９．８ｋ９（９８．２％）
である。生成物はトリメチルシリルイソシアネート＜０
．１％、ヘキサメチルジシラザン＜０．０２％、及びへ
キサメチルジシロキサン＜０．０２％以上を含有する。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 尿素とヘキサメチルジシラザンとを高めた温度でア
   ンモニア分離下に反応させてＮ，Ｎ′−ビス−トリメチ
   ルシリル尿素を製造するにあたり、反応を酸触媒の存在
   下に実施することを特徴とするＮ，Ｎ′−ビス−トリメ
   チルシリル尿素の製造法。 ２ 触媒を２０ｐｐｂないし基質１ｌあたり２ｇの濃度
   、特に２０ｐｐｂ〜２００ｐｐｍの濃度で使用する、特
   許請求の範囲第１項記載の方法。 ３ 触媒としてルイス酸及び／又は水素イオンを放出す
   る酸を、場合によつてはそのアンモニア塩の形で使用す
   る、特許請求の範囲第１項記載の方法。 ４ ルイス酸としてハロゲンと周期律表第３ないし第５
   Ａ族元素との化合物を使用する、特許請求の範囲第１項
   ないし第３項のいずれかに記載の方法。 ５ 水素イオンを放出する酸として、ハロゲン化水素、
   硫酸、燐酸、並びに有機カルボン酸、例えば蟻酸、酢酸
   等あるいはそのアンモニウム塩を使用する、特許請求の
   範囲第１項ないし第３項のいずれかに記載の方法。 ６ 得られたＮ，Ｎ′−ビス−トリメチルシリル尿素を
   、固体用の撹拌装置での撹拌下に反応媒体の流状分を留
   出させることにより精製する、特許請求の範囲第１項記
   載の方法。 ７ 反応の実施及び精製蒸留用の撹拌装置として、縁を
   移動する錨形撹拌機、１段又は多段の羽根撹拌機あるい
   はパドル撹拌機を使用することを特徴とする、特許請求
   の範囲第１項又は第６項記載の方法。