KR101318828B1 - Process of preparing xylylene diisocyanates, their reaction intermediates and process of preparing them - Google Patents

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Abstract

본 발명은 크실릴렌 디이소시아네이트를 제조하는 방법으로서, 디아민 화합물을 알킬 클로로포름에이트 또는 디알킬 카보네이트와 반응시켜 비스카바메이트를 제조하는 단계; 및 상기에서 제조된 비스카바메이트를 열분해하여 비교적 비점이 낮은 알콜을 분해 제거하는 단계를 포함하는 크실릴렌 디이소시아네이트(m-XDI)를 제조하는 방법에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 이러한 m-XDI의 제조 과정에서 반응 중간체로서 생성되는 특정한 비스카바메이트 및 이러한 중간체의 제조 방법에 관한 것이다. 본 발명의 방법에 의하여, 독성이 강하고 부식성이 심한 포스겐에 의해 제조되는 m-XDI를 포스겐을 사용하지 않고서도 무황변 타입의 m-XDI 등을 제조할 수 있게 될 것이다.
The present invention provides a method for preparing xylylene diisocyanate, the method comprising: reacting a diamine compound with alkyl chloroformate or dialkyl carbonate to prepare biscarbamate; And it relates to a method for producing xylylene diisocyanate (m-XDI) comprising the step of pyrolyzing the biscarbamate prepared above to decompose the alcohol having a relatively low boiling point. The present invention also relates to certain biscarbamates produced as reaction intermediates in the preparation of such m-XDI and to methods of making such intermediates. By the method of the present invention, m-XDI produced by toxic and highly corrosive phosgene will be able to produce m-XDI of the yellowing type without using phosgene.

Description

크실릴렌 디이소시아네이트의 제조 방법, 그의 반응중간체 및 그 반응중간체의 제조 방법{Process of preparing xylylene diisocyanates, their reaction intermediates and process of preparing them}Process for preparing xylylene diisocyanate, reaction intermediate thereof and method for producing the reaction intermediate {Process of preparing xylylene diisocyanates, their reaction intermediates and process of preparing them}

본 발명은 크실릴렌 디이소시아네이트를 제조하는 방법에 관한 것이며, 특히, 크실릴렌 디아민을 알킬 클로로포름에이트 또는 디알킬 카보네이트와 반응시켜 비스카바메이트를 제조하고, 제조된 비스카바메이트를 열분해에 의해서 알콜을 분해 제거한 후, m-크실릴렌디이소시아네이트(m-XDI)를 공업적으로 이용 가능한 제조 방법에 관한 것이다. 또한, 이러한 제조 과정에서 중간체로 생성되는 특정한 비스카바메이트 및 그 중간체의 제조 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a process for preparing xylylene diisocyanate, and in particular, to react with xylylene diamine with alkyl chloroformate or dialkyl carbonate to produce biscarbamate, and to prepare the biscarbamate by thermal decomposition of alcohol. After decomposing | disassembling and removing m-xylylene diisocyanate (m-XDI), it is related with the manufacturing method which can be used industrially. It also relates to certain biscarbamates produced as intermediates in such a process and to methods of making the intermediates.

크실릴렌 디이소시아네이트는 화학 공업, 수지 공업 및 페인트 공업분야에서 폴리우레탄계 재료, 폴리우레아계 재료 및 폴리이소시아네이트계 재료의 원료로서 매우 유용한 화합물이다. 그 중에서 메타-크실릴렌 디이소시아네이트(이하 'm-XDI'로 약칭한다; 또는 ‘1,3-비스(이소시나토메틸)벤젠’이라고 명하기도 한다)는 아래의 그림에서와 같은 벤젠핵에 메틸렌기가 있는 특정한 디이소시아네이트로서, 방향족 디이소시아네트의 단점인 황변현상을 저지하는 특성을 가지고 있어서 무황변화(non-yellowing) 계의 도료, 코팅, 피혁, 접착제 등의 우레탄 원료로 사용되는 제품이다. Xylylene diisocyanate is a very useful compound as a raw material of polyurethane-based materials, polyurea-based materials and polyisocyanate-based materials in the chemical industry, the resin industry and the paint industry. Among them, meta-xylylene diisocyanate (hereinafter abbreviated as 'm-XDI'; or '1,3-bis (isocinatomethyl) benzene') is added to the benzene core as shown in the following figure. As a specific diisocyanate with methylene group, it has the property of preventing yellowing, which is a disadvantage of aromatic diisocyanates, and is used as a urethane raw material for non-yellowing paints, coatings, leathers and adhesives.

Figure 112011023568561-pat00001
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특히, 이러한 메타-크실릴렌 디이소시아네이트는 플라스틱 안경렌즈(Plastic lens), 폴리우레탄(Polyurethane), 폴리우레아(Polyurea), 폴리-이소시아누레이트(Polyisocyanureate)계 원료로 사용되며, 황함유 화합물과 반응하여 폴리티오우레탄계의 고 굴절율을 나타내는 플라스틱 안경렌즈 용으로 아주 특별히 많이 사용되는 제품이다. 그러나, m-XDI는 국내의 생산업체는 없으며, 일본의 특정 회사(미쓰이다케다)가 공급을 하고 있으며, 자사의 안경렌즈인 MR-6, MR-7, MR-9등의 고굴절율 안경렌즈를 제조하여 우레탄계 안경렌즈를 독점하고 있는 실정이다.
In particular, such meta-xylylene diisocyanate is used as a plastic lens, polyurethane, polyurea, poly-isocyanureate-based raw materials, sulfur-containing compounds and It is a product that is very particularly used for plastic eyeglass lenses that react and exhibit a high refractive index of a polythiourethane system. However, m-XDI has no domestic producers and is supplied by a specific company in Japan (Mitsuke Takeda), and its high refractive index lenses such as MR-6, MR-7 and MR-9 are available. It is a situation that monopolized by manufacturing a urethane spectacle lens.

이러한 m-XDI의 제조 방법에 관한 선행기술로는, 크게 (1) 포스겐법, (2) 비포스겐법(Metal cyanate법), (3) 열분해법(Biscarbamate법)으로 나누어 설명될 수 있다.As a prior art regarding the manufacturing method of such m-XDI, it can be largely divided into (1) phosgene method, (2) non-phosgene method (Metal cyanate method), (3) pyrolysis method (Biscarbamate method).

[포스겐(Phosgene)법] [Phosgene method]

이러한 방법은 다양한 문헌에 알려져 있으며, 특히 1990. 9. 30.자로 공개된 특허공개공보 제1990-0012895호(미국 특허 제5,196,572호의 공보에 대응하는 국내 출원공보)에는 반응 용매로서의 에스테르의 존재하에 크실릴렌 디아민 염산염을 포스겐과 반응시켜 크실릴렌 디이소시아네이트를 제조하는 방법으로서, 제1단계로 크실릴렌 디아민을 30℃ 또는 그 이하의 온도에서 염화 수소 가스와 반응시키며, 제2단계로 상기 제1단계에서 생성된 크실릴렌 디아민 염산염을 120 내지 170℃의 온도에서 포스겐과 반응시키는 것을 특징으로 하는 방법에 관하여 기재되어 있다.Such a method is known in various documents, and in particular, Patent Publication No. 1990-0012895 (Korean Application No. 5,196,572, published on Sep. 30, 1990) is present in the presence of an ester as a reaction solvent. A method of preparing xylylene diisocyanate by reacting silylene diamine hydrochloride with phosgene, the first step of reacting xylylene diamine with hydrogen chloride gas at a temperature of 30 ℃ or less, the second step A xylylene diamine hydrochloride produced in step 1 is described with respect to a method characterized by reacting with phosgene at a temperature of 120 to 170 ° C.

이러한 방법은 이소시아네이트를 제조하는 가장 일반적인 방법으로서 유독한 포스겐 가스를 사용하여 m-XDA를 HCl 염화시켜 아민그룹을 보호한 후, 독성이 강한 포스겐을 이용하여 포스겐화(phosgenation)시켜서 m-XDI를 제조한 후 증류 정제 한다. 그러나 본 방법은 독성이 강하여 치명적인 포스겐 가스를 사용하여야 하고, 부생되는 다량의 HCl 가스를 흡수 처리하여야 하며, 장치의 부식성이 강한 원료와 부생물이 생성되어 장치의 비용이 비싼 단점이 있다.
This method is the most common method for preparing isocyanates. H-chlorides m-XDA using toxic phosgene gas to protect amine groups and then phosgenation with toxic phosgene to produce m-XDI. After distillation and purification. However, this method has to use the toxic phosgene gas which is toxic and absorbs a large amount of byproduct HCl gas, and the corrosive raw materials and by-products of the device are generated, resulting in a high cost of the device.

[비포스겐법(Metal cyanate법)]Non-phosgene method (Metal cyanate method)

이러한 방법은 상기 포스겐법의 단점을 개선하고자 아래의 반응식과 같이 크실렌 디클로라이드를 촉매 존재하에서 소듐 시아네이트를 이용하여 이소시아네이트로 합성하는 방법이다. 하지만, 이 방법도 비싼 유기용제를 사용하여야 하고, 미반응 할로겐화 원료가 잔존하게 되어 제품의 분리 정제가 용이하지 않아 효율적이지 못하다. 또한 크실릴렌 디클로라이드의 제조 가격이 비싸서 경제적이지 못하다. This method is a method of synthesizing xylene dichloride to isocyanate using sodium cyanate in the presence of a catalyst to improve the disadvantage of the phosgene method as shown below. However, this method also requires the use of expensive organic solvents, and the unreacted halogenated raw material remains, which is not easy to separate and purify the product. In addition, the production cost of xylylene dichloride is expensive and not economical.

Figure 112011023568561-pat00002

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[열분해법(Biscarbamate법)][Pyrolysis Method (Biscarbamate Method)]

이러한 방법은 아래의 반응식과 같이 아민을 알킬 클로로포름에이트(또는 탄산염)을 이용하여 카바메이트를 제조하고, 촉매 및 고온 용매를 사용하여 열분해에 의해서 비교적 비점이 낮은 알콜을 분해 제거한 후, 원하는 디이소시아네이트인 m-XDI를 제조하는 방법이다.
This method produces a carbamate using an alkyl chloroformate (or carbonate) as an amine, and decomposes and removes a relatively low boiling alcohol by pyrolysis using a catalyst and a high temperature solvent. It is a method of manufacturing m-XDI.

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이와 관련하여 2001. 2. 26.자로 공개된 특허공개공보 제2001-0013096호(PCT/EP1998/02733에 대응하는 국내특허공보)에는 화학식 R1(NHCOOR2)x(여기서, x는 1 이상이고, R1은 원자가 x인 방향족 라디칼이고, R2는 1가 유기 라디칼임)의 방향족 단량체성 또는 중합체성 카바메이트를 화학식 R1(NCO)x의 방향족 단량체성 또는 중합체성 이소시아네이트와 화학식 R2OH(여기서, 라디칼 R2가 하나 이상의 할로겐기를 포함하는 기에 의해 치환되는 것임)의 알콜로 분해시켜 방향족 단량체성 또는 중합체성 이소시아네이트를 제조하는 방법에 관하여 기재되어 있다.
In this regard, Japanese Patent Laid-Open No. 2001-0013096 published on Feb. 26, 2001 (a domestic patent publication corresponding to PCT / EP1998 / 02733) includes the formula R1 (NHCOOR2) x where x is 1 or more, and R1. Is an aromatic radical having the valence x, and R2 is a monovalent organic radical, wherein the aromatic monomeric or polymeric carbamate is selected from the aromatic monomeric or polymeric isocyanate of formula R1 (NCO) x and the formula R2OH, wherein A method for producing aromatic monomeric or polymeric isocyanates by decomposing with an alcohol of the above) is described.

하지만, 이러한 선행 특허공개공보에 기재된 방법에 따라 형성될 수 있는 2관능성 이소시아네이트의 예로는 4,4'-디페닐메탄 디이소시아네이트, 2,4'-디페닐메탄 이소시아네이트, 2,2'-디페닐메탄 디이소시아네이트, 디페닐메탄 디이소시아네이트 및 그의 혼합물, 2,4-톨루엔 디이소시아네이트, 2,6-톨루엔 디이소시아네이트, 톨루엔 디이소시아네이트 및 그의 혼합물, m-페닐렌 디이소시아네이트 및 1,5-나프틸렌 디이소시아네이트 등의 방향족 디이소시아네이트가 포함될 뿐이다.However, examples of the difunctional isocyanate which may be formed according to the method described in this prior publication are 4,4'-diphenylmethane diisocyanate, 2,4'-diphenylmethane isocyanate, 2,2'-di Phenylmethane diisocyanate, diphenylmethane diisocyanate and mixtures thereof, 2,4-toluene diisocyanate, 2,6-toluene diisocyanate, toluene diisocyanate and mixtures thereof, m-phenylene diisocyanate and 1,5-naphthylene Aromatic diisocyanates, such as diisocyanate, are included only.

또한, 이러한 선행 발명에 따라 형성될 수 있는 3관능성 및 보다 높은 관능성 이소시아네이트에는 2,4,6-톨루엔 트리이소시아네이트 및 폴리메틸렌 폴리페닐렌 폴리이소시아네이트 등이 포함될 뿐이다. 이러한 선행 기술에는 아르알킬 이소시아네이트인 m-XDI의 예에 대하여 언급이 없었다.
In addition, the tri- and higher functional isocyanates that can be formed according to this prior invention only include 2,4,6-toluene triisocyanate, polymethylene polyphenylene polyisocyanate and the like. There is no mention in this prior art of the example of m-XDI which is an aralkyl isocyanate.

본 발명의 발명자들은 상술한 m-XDI의 제조 방법에 관한 선행기술인 포스겐법, 비포스겐법(Metal cyanate법), 열분해법(Biscarbamate법)에 대하여 예비 실험한 결과, 열분해법이 공업적으로 적용이 가능한 방법이라고 판단되었다.The inventors of the present invention preliminary experiments on the prior art phosgene method, biphosgene method (Metal cyanate method), pyrolysis method (Biscarbamate method) of the above-described method for producing m-XDI, the thermal decomposition method is industrially applicable It was judged possible.

그러나, 이 열분해법은 보통 250 ~ 350℃ 이상의 고온에서 반응을 시켜야 하는 바, 아직은 개선해야할 분야가 많다고 판단되었으며, 본 발명자들은 여러 가지의 알킬 그룹의 변경 및 열분해 촉매 및 여러 가지 용매를 변경하여 예비 실험을 수행하였다. 특히 반응온도를 200℃ 이하로 내릴 수 있는 가능성이 있으며, 반응 전환율 및 선택도가 양호한 촉매를 개발하여 경제성이 있는 공정을 발명하고자 하였다.
However, since this pyrolysis method usually requires a reaction at a high temperature of 250 to 350 ° C. or higher, it has been determined that there are still many fields to be improved, and the present inventors preliminary by changing various alkyl groups and pyrolysis catalysts and various solvents. The experiment was performed. In particular, there is a possibility that the reaction temperature can be lowered to 200 ° C. or lower, and a catalyst having good reaction conversion and selectivity was developed to invent a process having economical efficiency.

상기 본 발명에서 해결하고자 하는 과제는 크실릴렌 디이소시아네이트를 제조하는 방법으로서, The problem to be solved in the present invention is a method for producing xylylene diisocyanate,

하기식(I)의 디아민 화합물을 하기식(II)의 알킬 클로로포름에이트 또는 디알킬 카보네이트와 반응시켜 하기식(III)의 비스카바메이트를 제조하는 단계; 및 Reacting a diamine compound of formula (I) with an alkyl chloroformate or dialkyl carbonate of formula (II) to prepare a biscarbamate of formula (III); And

상기에서 제조된 비스카바메이트를 열분해하여 비교적 비점이 낮은 알콜을 분해 제거하는 단계;Pyrolyzing the biscarbamate prepared above to decompose and remove the relatively low boiling alcohol;

를 포함하는 크실릴렌 디이소시아네이트(m-XDI)를 제조하는 방법에 의하여 달성될 수 있다.
It can be achieved by a method for producing xylene diisocyanate (m-XDI) comprising a.

화학식(I) 화학식(II) 화학식(III)Formula (I) Formula (II) Formula (III)

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(상기식에서, Rx는 할로겐화 알킬기이다)
(Wherein Rx is a halogenated alkyl group)

본 발명의 바람직한 양태로서, 상기 발명의 방법에서 열분해 과정은 용매사용 없이 분해시킬 수 있으나, 용매의 존재 하에 수행되는 바람직하다. 여기서 사용되는 용매는 1,2-디클로로벤젠, 1,2,4-트리클로로벤젠, 클로로벤젠으로 구성된 군으로부터 선택된 하나 이상의 용매인 것이 바람직하다.
As a preferred embodiment of the present invention, the pyrolysis process in the process of the present invention can be decomposed without using a solvent, but is preferably performed in the presence of a solvent. The solvent used herein is preferably at least one solvent selected from the group consisting of 1,2-dichlorobenzene, 1,2,4-trichlorobenzene, chlorobenzene.

본 발명의 바람직한 다른 양태로서, 상기 발명의 방법에서 열분해 온도는 120 내지 250 ℃인 것이 바람직하다. 또한, 상기 열분해 과정은 산 또는 염기촉매 존재하에서 시키는 것이 바람직하지만, 산촉매 또는 무촉매하에서 열분해시키는 것이 더욱 바람직하다. 산촉매의 종류로는 톨루엔설폰산 또는 나프탈렌설폰산 중에서 선택되는 촉매의 존재하에 수행되는 것이 바람직하다. 염기 촉매의 경우에는 분해반응은 양호하나, 생성된 이소시아네이트가 추가 반응하여 이량화, 삼량화 및 고분자화 되는 경향이 있어서 바람직하지 않다. 본 발명의 바람직한 또 다른 양태로서, 상기 발명의 방법에서 상기 열분해 과정은 감압 하에 수행되는 것이 바람직하다.
In another preferred embodiment of the invention, the pyrolysis temperature in the process of the invention is preferably from 120 to 250 ° C. In addition, the pyrolysis process is preferably performed in the presence of an acid or a base catalyst, but more preferably pyrolysis in an acid or non-catalyst. The type of acid catalyst is preferably carried out in the presence of a catalyst selected from toluenesulfonic acid or naphthalenesulfonic acid. In the case of a base catalyst, the decomposition reaction is good, but the resulting isocyanate is not preferable because it tends to be further reacted to dimerize, trimerize and polymerize. In another preferred embodiment of the invention, in the process of the invention, the pyrolysis process is preferably carried out under reduced pressure.

한편, 본 발명은 상기 크실릴렌 디이소시아네이트를 제조하는 과정에서 신규 화합물로서 생성되는 중간체로서, On the other hand, the present invention as an intermediate produced as a novel compound in the process of preparing the xylylene diisocyanate,

하기식(I)의 디아민을 하기식(II)의 알킬 클로로포름에이트 또는 디알킬 카보네이드와 반응시켜 제조된 하기식(III)의 비스카바메이트 중간체에 관한 것이다.
It relates to a biscarbamate intermediate of formula (III) prepared by reacting a diamine of formula (I) with an alkyl chloroformate or dialkyl carbonate of formula (II).

화학식(I) 화학식(II) 화학식(III)Formula (I) Formula (II) Formula (III)

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(상기식에서, Rx는 할로겐화 알킬기이다)
(Wherein Rx is a halogenated alkyl group)

본 발명의 바람직한 비스카바메이트트 중간체는 비스(2,2,2-트리클로로에틸) m-크실릴렌디카바메이트, 비스(2,2,2-트리플루오로에틸) m-크실릴렌디카바메이트, 비스(2,2,3,3-테트라플루오로프로필) m-크실릴렌디카바메이트이다.
Preferred biscarbamate intermediates of the present invention are bis (2,2,2-trichloroethyl) m-xylylenedicarbamate, bis (2,2,2-trifluoroethyl) m-xylylenedica Barmate, bis (2,2,3,3-tetrafluoropropyl) m-xylylenedicarbamate.

또한, 본 발명은 상기 중간체의 제조 방법으로서, 하기식(I)의 디아민을 하기식(II)의 알킬 클로로포름에이트 또는 디알킬 카보네이트와 반응시켜 제조된 하기식(III)의 비스카바메이트 중간체를 제조하는 방법에 관한 것이다.
In addition, the present invention provides a biscarbamate intermediate of formula (III) prepared by reacting the diamine of formula (I) with alkyl chloroformate or dialkyl carbonate of formula (II) It is about how to.

화학식(I) 화학식(II) 화학식(III)Formula (I) Formula (II) Formula (III)

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(상기식에서, Rx는 할로겐화 알킬기이다)
(Wherein Rx is a halogenated alkyl group)

본 발명의 비스카바메이트 중간체의 제조 방법은 클로로포름에이트 사용의 경우에는 불활성의 유기 용매하에서 3급아민과 같은 염기의 존재하에 통상의 방법으로 제조할 수 있고, 가성소다와 같은 염기촉매 사용시에는 수용액과 유기용매를 사용해서 실온에서 제조하는 것이 바람직하다. 또한 디알킬 카보네이트 사용시에는 유기용매 및 염기 촉매하에서 제조하는 것이 바람직하다.
The method for producing the biscarbamate intermediate of the present invention can be prepared by conventional methods in the presence of a base such as tertiary amine in an inert organic solvent in the case of using chloroformate, and in aqueous solution when using a base catalyst such as caustic soda. It is preferable to manufacture at room temperature using an organic solvent. In addition, when using dialkyl carbonate, it is preferable to manufacture by organic solvent and a base catalyst.

본 발명의 방법으로 제조된 m-XDI와 같은 특별한 이소시아네이트는 국내에서는 생산이 되지 않기 때문에, 본 발명에 의하여 이러한 제품이 경제적으로 생산되면 국내의 우레탄 산업에 크게 기여할 수 있을 것이다. 현재 국내에서는 방향족 디이소시아네이트인 TDI(톨루엔 디이소시아네이트), MDI(메틸렌 디이소시아네이트) 등이 제품만이 생산 공급되고 있으며, 또한 상기의 제품은 고분자 수지가 햇볕에 노출시 황변하는 현상이 발생된다. 이에 따라, 지방족 디이소시아네이트의 형태인 무황변 타입의 m-XDI 이외에도 HDI(헥사메틸렌 디이소시아네이트), IPDI(아이소포론 디이소시아네이트) 등의 제품을 공업적으로 양산할 필요성이 있을 것이다. Since special isocyanates such as m-XDI produced by the method of the present invention are not produced domestically, if these products are economically produced by the present invention, they will greatly contribute to the domestic urethane industry. Currently, only domestic products such as aromatic diisocyanate, TDI (toluene diisocyanate), MDI (methylene diisocyanate), and the like are produced and supplied. Also, the above-mentioned products have a yellowing phenomenon when the polymer resin is exposed to the sun. Accordingly, there will be a need for industrial mass production of products such as HDI (hexamethylene diisocyanate) and IPDI (isophorone diisocyanate) in addition to m-XDI in the form of aliphatic diisocyanate.

특히, 본 발명에 의하여, 독성이 강하고, 부식성이 심한 포스겐에 의해 제조되는 m-XDI를 포스겐을 사용하지 않고서도 무황변 타입의 이소시아네이트를 제조할 수 있게 될 것이다.
In particular, according to the present invention, it will be possible to prepare an isocyanate of the yellowing type without using phosgene, m-XDI produced by toxic and highly corrosive phosgene.

도 1a는 본 발명의 실시예 1에서 얻어진 비스(2,2,2-트리클로로에틸)m-크실릴렌디카바메이트의 NMR 분석 스펙트럼이다.
도 1b는 본 발명의 실시예 1에서 얻어진 비스(2,2,2-트리클로로에틸)m-크실릴렌디카바메이트의 IR 분석 스펙트럼이다.
도 2a는 본 발명의 실시예 2에서 얻어진 비스(2,2,2-트리플루오로에틸) m-크실릴렌디카바메이트의 NMR 분석 스펙트럼이다.
도 2b는 본 발명의 실시예 2에서 얻어진 비스(2,2,2-트리플루오로에틸) m-크실릴렌디카바메이트의 IR 분석 스펙트럼이다.
도 3a는 본 발명의 실시예 3에서 얻어진 비스(2,2,3,3-테트라플루오로프로필) m-크실릴렌디카바메이트의 NMR 분석 스펙트럼이다.
도 3b는 본 발명의 실시예 3에서 얻어진 비스(2,2,3,3-테트라플루오로프로필) m-크실릴렌디카바메이트의 IR 분석 스펙트럼이다.
도 4는 실시예 4에서 얻어진 m-XDI의 IR 분석 스펙트럼이다.
1A is an NMR analysis spectrum of bis (2,2,2-trichloroethyl) m-xylylenedicarbamate obtained in Example 1 of the present invention.
1B is an IR analysis spectrum of bis (2,2,2-trichloroethyl) m-xylylenedicarbamate obtained in Example 1 of the present invention.
2A is an NMR analysis spectrum of bis (2,2,2-trifluoroethyl) m-xylylenedicarbamate obtained in Example 2 of the present invention.
2B is an IR analysis spectrum of bis (2,2,2-trifluoroethyl) m-xylylenedicarbamate obtained in Example 2 of the present invention.
3A is an NMR analysis spectrum of bis (2,2,3,3-tetrafluoropropyl) m-xylylenedicarbamate obtained in Example 3 of the present invention.
3B is an IR analysis spectrum of bis (2,2,3,3-tetrafluoropropyl) m-xylylenedicarbamate obtained in Example 3 of the present invention.
4 is an IR analysis spectrum of m-XDI obtained in Example 4. FIG.

본 발명은 하기식(I)의 디아민을 하기식(II)의 알킬 클로로포름에이트 또는 디알킬 카보네이트과 반응시켜 하기식(III)의 비스카바메이트를 제조하는 단계와 상기에서 제조된 비스카바메이트를 열분해하여 비교적 비점이 낮은 알콜을 분해 제거하는 단계를 포함하는 크실릴렌 디이소시아네이트를 제조하는 방법에 관한 것이다.
The present invention is prepared by reacting a diamine of formula (I) with an alkyl chloroformate or dialkyl carbonate of formula (II) to produce biscarbamate of formula (III) and pyrolyzing the biscarbamate prepared above. A method of preparing xylylene diisocyanate comprising the step of decomposing and removing a relatively low boiling alcohol.

Figure 112011023568561-pat00017

Figure 112011023568561-pat00017

(상기식에서, Rx는 할로겐화 알킬기이고, R은 알킬기이다)
(Wherein Rx is a halogenated alkyl group and R is an alkyl group)

본 발명의 방법에서 디아민(I)으로 사용되는 크실릴렌 디아민은 m-크실릴렌 디아민, p-크실릴렌 디아민, o-크실릴렌 디아민 또는 이들 이성체를 다양한 분율로 함유하는 혼합물이다. 따라서 이후에 특별한 언급이 없는 한, "크실릴렌 디아민"이란 용어에는 전술한 아민류중 어느 것이라도 포함되며, 이들 아민류로부터 제조된 이소시아네이트를 크실릴렌 디이소시아네이트로 언급한다. 본 발명의 방법에서, 크실릴렌 디아민은 유리 아민 또는 염산염 형태의 원료로서 사용될 수 있다.
Xylylene diamines used as diamines (I) in the process of the present invention are m-xylylene diamines, p-xylylene diamines, o-xylylene diamines or mixtures containing these isomers in various fractions. Thus, unless otherwise stated otherwise, the term "xylylene diamine" includes any of the amines described above, and isocyanates made from these amines are referred to as xylylene diisocyanates. In the process of the invention, xylylene diamine can be used as raw material in the form of free amine or hydrochloride.

본 발명의 방법에서 사용된 알킬 클로로포름에이트(또는 디알킬 카보네이트)는 트리클로로 에틸기, 트리플루오로 에틸기, 테트라플루오로 프로필기 등의 불소화 또는 염소화 알킬이 치환된 알킬 클로로포름에이트 또는 디알킬 카보네이트가 이용된다.
As the alkyl chloroformate (or dialkyl carbonate) used in the method of the present invention, alkyl chloroformate or dialkyl carbonate substituted with fluorinated or chlorinated alkyl such as trichloro ethyl group, trifluoro ethyl group, tetrafluoro propyl group or the like is used. .

본 발명의 제조 방법에서 사용되는 반응물의 반응비율로서, 상기식(I)의 디아민과 상기식(II)의 알킬 클로로포름에이트 또는 디알킬 카보네이트의 사용량은 특별하게 한정하지 않지만, 디아민 대 알킬 클로로포름에이트(또는 디알킬 카보네이트)의 비율은 1몰 대 1.96 ~ 2.10몰이 바람직할 것이다. 이러한 범위를 벗어나면 과잉의 반응물이 생성물에 불순물로서 잔존하게 되어 경제적이지도 못할 것이다.
As the reaction ratio of the reactants used in the production method of the present invention, the amount of diamine of formula (I) and alkyl chloroformate or dialkyl carbonate of formula (II) is not particularly limited, but diamine to alkyl chloroformate ( Or dialkyl carbonate) will preferably have 1 mole to 1.96-2.10 moles. Outside this range excess reactants will remain as impurities in the product and will not be economical.

본 발명의 제조 방법에서 반응 중간체로서 제조된 비스카바메이트 중, 비스(2,2,2-트리클로로에틸) m-크실릴렌디카바메이트, 비스(2,2,2-트리플루오로에틸) m-크실릴렌디카바메이트, 비스(2,2,3,3-테트라플루오로프로필) m-크실릴렌디카바메이트는 종래의 기술에서 확인할 수 없었던 신규한 화합물로 판단된다. 이러한 신규한 중간체 화합물에 대해서는 실시예에서 구체적으로 기술하였으며, 이들에 대한 NMR 및 IR 데이터는 도면에 표시하였다.
Bis (2,2,2-trichloroethyl) m-xylylenedicarbamate, bis (2,2,2-trifluoroethyl) in biscarbamate prepared as a reaction intermediate in the production method of the present invention m-xylylenedicarbamate, bis (2,2,3,3-tetrafluoropropyl) m-xylylenedicarbamate is considered a novel compound that could not be identified in the prior art. These new intermediate compounds are described in detail in the Examples, and NMR and IR data for them are shown in the figures.

상기 반응 중간체로서 제조된 비스카바메이트의 제조 반응은 염기의 존재하에 실온에서 제조하는 것이 바람직하다. 여기서 사용되는 염기는 금속 탄산화물 또는 수산화물이 있으며, 특히, 염기인 KOH, Ca(OH)2, NaOH, Ba(OH)2, Na2CO3, K2CO3 등이 바람직할 것이다.
The preparation of biscarbamate prepared as the reaction intermediate is preferably carried out at room temperature in the presence of a base. Bases used herein include metal carbonates or hydroxides, and in particular, bases KOH, Ca (OH) 2, NaOH, Ba (OH) 2, Na 2 CO 3, K 2 CO 3, and the like will be preferred.

본 발명의 제조 방법에서 제조된 비스카바메이트의 열분해는 촉매의 존재하에, 특히 에스테르화 반응에 대한 촉매 효과를 갖는 화합물의 존재하에서 수행한다. 적합한 촉매에는 카복실산염, 금속 산화물, 및 유기 금속성 화합물이 포함된다. 촉매의 선택에 있어서, 이들은 생성물 순도 및 일정한 열분해 활성의 이유 때문에, 특별한 반응조건하에서 열적으로 안정하며 비휘발성이어야 함을 주의해야만 한다. 이러한 요건을 만족시키는 촉매의 예는 다음과 같다: 염화제일철, 염화제일구리, 염화아연, 브롬화아연, 요오드화아연, 요오드화카드뮴, 염화제1주석, 브롬화제1주석, 요오드화제1주석; 제2주석, 아연, 제2철, 코발트, 및 망간 옥타노에이트 및 나프테네이트; 산화제1구리, 산화제2구리, 이산화망간, 디부틸주석 옥사이드, 디부틸주석 디라우레이트, 및 티탄 2-에틸헥사노에이트. 특히 바람직한 것은 파라-톨루엔설폰산, 나프탈렌설폰산, 디부틸주석 옥사이드이다. 촉매는, 열분해되는 비스카바메이트를 기준으로 하여, 0.0001 내지 10중량%, 바람직하게는 0.0005 내지 0.05중량%, 특히 바람직하게는 0.001 내지 0.02중량%의 농도로 사용되는 것이 적합하다.
The pyrolysis of the biscarbamate prepared in the production process of the invention is carried out in the presence of a catalyst, in particular in the presence of a compound having a catalytic effect on the esterification reaction. Suitable catalysts include carboxylates, metal oxides, and organometallic compounds. In the selection of catalysts, it should be noted that they must be thermally stable and nonvolatile under special reaction conditions, for reasons of product purity and constant pyrolytic activity. Examples of catalysts that meet these requirements are: ferric chloride, cuprous chloride, zinc chloride, zinc bromide, zinc iodide, cadmium iodide, stannous chloride, stannous bromide, stannous iodide; Tintin, zinc, ferric, cobalt, and manganese octanoate and naphthenate; Cuprous oxide, cupric oxide, manganese dioxide, dibutyltin oxide, dibutyltin dilaurate, and titanium 2-ethylhexanoate. Particularly preferred are para-toluenesulfonic acid, naphthalenesulfonic acid, dibutyltin oxide. The catalyst is suitably used at a concentration of 0.0001 to 10% by weight, preferably 0.0005 to 0.05% by weight, particularly preferably 0.001 to 0.02% by weight, based on the biscarbamate to be pyrolyzed.

본 발명의 방법에서 반응은 불활성 용매, 즉 이소시아네이트 또는 알코올과 주어진 반응 조건하에 상호작용하지 않는 임의의 용매하에 수행될 수 있다. 그러나, 분해 반응에서 형성된 이소시아네이트는 또한 반응에 대한 용매로서 작용할 수 있다. 사용될 수 있는 적절한 불활성 용매에는, 예를 들면, 벤젠과 같은 방향족 탄화수소, 모노클로로벤젠, 디클로로벤젠, 트리클로로벤젠 또는 1-클로로나프탈렌과 같은 할로겐화된 방향족 탄화수소, 톨루엔, 크실렌, 에틸벤젠, 큐멘 또는 테트라히드로나프탈렌과 같은 알킬화된 방향족 탄화수소, 아니솔, 디페닐에테르, 에톡시벤젠, 벤조니트릴, 2-플루오로아니솔, 2,3-디메틸아니솔 또는 트리플루오로톨루엔 또는 그의 혼합물과 같은 다른 작용화된 방향족 탄화수소가 포함된다. 바람직한 용매에는 모노클로로벤젠 또는 디클로로벤젠이 포함된다.
In the process of the invention the reaction can be carried out in an inert solvent, i.e. any solvent which does not interact with the isocyanate or alcohol under the given reaction conditions. However, the isocyanates formed in the decomposition reaction can also serve as a solvent for the reaction. Suitable inert solvents that may be used include, for example, aromatic hydrocarbons such as benzene, halogenated aromatic hydrocarbons such as monochlorobenzene, dichlorobenzene, trichlorobenzene or 1-chloronaphthalene, toluene, xylene, ethylbenzene, cumene or tetra Alkylated aromatic hydrocarbons such as hydronaphthalene, other functionalizations such as anisole, diphenylether, ethoxybenzene, benzonitrile, 2-fluoroanisole, 2,3-dimethylanisole or trifluorotoluene or mixtures thereof Aromatic hydrocarbons are included. Preferred solvents include monochlorobenzene or dichlorobenzene.

본 방법은 대기압, 바람직하게는 건조된 질소하에 수행될 수 있다. 그러나, 용매의 부재하에서 반응은 감압하에 수행되는 것이 바람직하다. 그러한 경우에는, 바람직하게는 10-4내지 50 mbar, 보다 바람직하게는 0.1 내지 10 mbar로 압력을 감소시킨다. 사용되는 용매의 형태에 따라서, 때때로 대기압 이상의 압력이 필요할 수 있다.
The process can be carried out under atmospheric pressure, preferably dried nitrogen. However, in the absence of solvent, the reaction is preferably carried out under reduced pressure. In such a case, the pressure is preferably reduced to 10-4 to 50 mbar, more preferably 0.1 to 10 mbar. Depending on the type of solvent used, pressure above atmospheric pressure may sometimes be required.

반응 온도는 용매의 존재 여부에 크게 좌우된다. 일반적으로, 50 내지 350℃이다, 용매가 없는 방법에서, 온도는 일반적으로 비스카바메이트의 용융점에서 350℃ 사이인 반면, 용매 존재하에서는 바람직하게는 100 내지 230℃, 보다 바람직하게는 120 내지 190℃이다.
The reaction temperature is highly dependent on the presence of the solvent. Generally, it is 50 to 350 ° C., in a solvent-free process, the temperature is generally between 350 ° C. at the melting point of the biscarbamate, while in the presence of solvent it is preferably 100 to 230 ° C., more preferably 120 to 190 ° C. to be.

본 발명의 방법에 의하여 얻어지는 디이소시아네이트으로의 전환율은 90% 이상, 바람직하게는 98% 이상이 가능하다.
The conversion to diisocyanate obtained by the process of the invention is at least 90%, preferably at least 98%.

본 방법은 필요한 경우 목적하는 범위내로 온도를 유지시키는 교반기 및 가열 및(또는) 냉각기를 장착할 수 있는 임의의 적절한 장치에서 수행될 수 있다. 일반적으로 증류 칼럼은 상기 장치에 부착된다. 본 발명의 방법은 배치 양식 또는 반-연속 또는 연속 공정으로서 수행될 수 있다. 반응물의 첨가 순서는 사용된 특별한 장치 및(또는) 반응물을 적합하도록 변화될 수 있다.
The method may be carried out in any suitable apparatus capable of mounting a stirrer and heating and / or cooler, if necessary, to keep the temperature within the desired range. In general, a distillation column is attached to the apparatus. The process of the invention can be carried out in batch mode or as a semi-continuous or continuous process. The order of addition of the reactants can be varied to suit the particular apparatus and / or reactants used.

본 발명의 방법에 의하여 형성될 수 있는 알콜에는, 예를 들면, 2,2,2-트리플루오로에탄올, 2,2,2-트리클로로에탄올, 트리클로로메탄올, 1,1,1,3,3-헥사플루오로이소프로판올, 모노플루오로 tert-부탄올, 플루오로페놀, 클로로페놀 및 할로겐으로 다중치환된 페놀이 포함된다.
Alcohols that may be formed by the process of the invention include, for example, 2,2,2-trifluoroethanol, 2,2,2-trichloroethanol, trichloromethanol, 1,1,1,3, Phenol polysubstituted with 3-hexafluoroisopropanol, monofluoro tert-butanol, fluorophenol, chlorophenol and halogen.

본 발명의 방법에 의해서 최종적으로 얻어지는 디이소시아네이트 및 알코올은 일반적으로 고순도이고 상기 생성물을 추가로 정제하기 위한 어떠한 추가 처리도 필요하지 않을 것으로 판단된다. 존재한다면, 단지 용매만이 제거될 필요가 있다. 특별히 높은 등급의 순도가 필요한 경우, 형성된 반응 생성물은 여과, 추출, 재결정 또는 증류와 같은 공지된 정제 방법을 사용할 수 있다.
It is believed that the diisocyanates and alcohols finally obtained by the process of the invention are generally of high purity and do not require any further treatment to further purify the product. If present, only solvent needs to be removed. If particularly high grades of purity are required, the reaction product formed may use known purification methods such as filtration, extraction, recrystallization or distillation.

본 발명은 하기 실시예에 의해 예시되지만 이에 한정되는 것은 아니다.The invention is illustrated by, but not limited to, the following examples.

우선, 본 발명의 제조 방법에서 반응 중간체로서 사용되는 비스카바메이트의 제조 과정에 대하여 살펴본 다음, 이들 중간체로부터 제조되는 m-XDI의 제조 과정을 살펴보고자 한다.
First, the manufacturing process of biscarbamate used as a reaction intermediate in the production method of the present invention will be described, and then the manufacturing process of m-XDI prepared from these intermediates will be described.

실시예 1Example 1

비스(2,2,2-트리클로로에틸)m-크실릴렌디카바메이트의 제조Preparation of bis (2,2,2-trichloroethyl) m-xylylenedicarbamate

Figure 112011023568561-pat00018
Figure 112011023568561-pat00018

m-크실릴렌디아민(13.6g 0.1mol)과 NaOH(8.8g)/H2O(100ml)가 혼합된 반응기에 2,2,2-트리클로로에틸 클로로포름에이트 (42.g 0.2mol)을 디클로로메탄에 녹인 혼합액을 적하 깔대기를 이용하여 천천히 첨가하면서 상온에서 교반한다.2,2,2-trichloroethyl chloroformate (42.g 0.2 mol) was added to a reactor containing m-xylylenediamine (13.6 g 0.1 mol) and NaOH (8.8 g) / H 2 O (100 ml). The mixed solution dissolved in methane is added slowly using a dropping funnel and stirred at room temperature.

5시간 교반 후 분액깔대기를 이용하여 디클로로메탄 층을 분리하고, 감압 증류하여 흰색 고체 물질을 수율 95%로 얻었다. 얻어진 고체 물질의 융점은 113-115 °C이다. 이에 대한 NMR 및 IR 데이터는 다음과 같으며, 이들 분석 스펙트럼은 도 1a 및 1b에 나타낼 것이다.After stirring for 5 hours, the dichloromethane layer was separated using a separatory funnel and distilled under reduced pressure to obtain a white solid material in 95% yield. The melting point of the obtained solid material is 113-115 ° C. The NMR and IR data for this are as follows and these analytical spectra will be shown in FIGS. 1A and 1B.

1H NMR (CDCl3, 300MHz): δ 4.42 (d, 4H, J = 5.9 Hz), 4.77 (s, 4H), 5.33 (br s, 2H), 7.24 (m, 3H), 7.32 (m, 1H). 1 H NMR (CDCl 3, 300 MHz): δ 4.42 (d, 4H, J = 5.9 Hz), 4.77 (s, 4H), 5.33 (br s, 2H), 7.24 (m, 3H), 7.32 (m, 1H) .

IR (KBr, cm-1):3315,3056,2950,2262,1708,1541,1251.
IR (KBr, cm −1 ): 3315,3056,2950,2262,1708,1541,1251.

실시예 2Example 2

비스(2,2,2-트리플루오로에틸) m-크실릴렌디카바메이트의 제조Preparation of bis (2,2,2-trifluoroethyl) m-xylylenedicarbamate

Figure 112011023568561-pat00019
Figure 112011023568561-pat00019

m-크실릴렌디아민(13.6g 0.1mol)과 NaOH(8.8g)/H2O(80ml)가 혼합된 플라스크에 2,2,2-트리플루오로에틸 클로로포름에이트 (32.4g, 0.2mol)을 디클로로메탄(100ml)에 녹인 혼합액을 적하 깔대기를 이용하여 첨가하면서 상온에서 교반한다. 4시간 교반 후 분액깔대기를 이용하여 디클로로메탄 층을 분리하고, 감압 증류하여 흰색 고체 물질을 수율 96%로 얻었다. 얻어진 고체 물질의 융점은 122-124 °C이다. 이에 대한 NMR 및 IR 데이터는 다음과 같으며, 이들 분석 스펙트럼은 도 2a 및 2b에 나타낼 것이다.In a flask containing m-xylylenediamine (13.6 g 0.1 mol) and NaOH (8.8 g) / H 2 O (80 ml), 2,2,2-trifluoroethyl chloroformate (32.4 g, 0.2 mol) was added. The mixed solution dissolved in dichloromethane (100 ml) is stirred using a dropping funnel at room temperature. After stirring for 4 hours, the dichloromethane layer was separated using a separatory funnel and distilled under reduced pressure to obtain a white solid material in 96% yield. The melting point of the obtained solid material is 122-124 ° C. The NMR and IR data for this are as follows and these analytical spectra will be shown in FIGS. 2A and 2B.

1H NMR (CDCl3,300MHz): δ4.38(d,4H,J=6.1Hz), 4.47(q,J=8.5Hz), 5.31(brs.2H), 7.20(m,3H), 7.32(m,1H). 1 H NMR (CDCl 3 , 300 MHz): δ 4.38 (d, 4H, J = 6.1 Hz), 4.47 (q, J = 8.5 Hz), 5.31 (brs.2H), 7.20 (m, 3H), 7.32 ( m, 1 H).

IR (KBr, cm-1):3319, 3066, 2974, 2264, 1708, 1550, 1253.
IR (KBr, cm −1 ): 3319, 3066, 2974, 2264, 1708, 1550, 1253.

실시예 3Example 3

비스(2,2,3,3-테트라플루오로프로필) m-크실릴렌디카바메이트의 제조Preparation of bis (2,2,3,3-tetrafluoropropyl) m-xylylenedicarbamate

Figure 112011023568561-pat00020
Figure 112011023568561-pat00020

m-크실릴렌디아민(20.0g, 0.14mol)과 NaOH / H2O가 혼합된 반응기에 디클로로메탄와 2,2,3,3-테트라플루오로프로필 클로로포름에이트(57.0g 0.29mol)의 혼합액을 적하 깔대기를 이용하여 첨가하면서 상온에서 교반한다.A mixture of dichloromethane and 2,2,3,3-tetrafluoropropyl chloroformate (57.0 g 0.29 mol) was added dropwise to a reactor in which m-xylylenediamine (20.0 g, 0.14 mol) and NaOH / H 2 O were mixed. Stir at room temperature while adding using a funnel.

5시간 교반 후 분액깔대기를 이용하여 디클로로메탄 층을 분리 하고, 감압 증류 하여 흰색 고체 물질을 수율 93%로 얻었다. 얻어진 고체 물질의 융점은 86.8~88.2 ℃ 이다. 이에 대한 NMR 및 IR 데이터는 다음과 같으며, 이들 분석 스펙트럼은 도 3a 및 3b에 나타낼 것이다.After stirring for 5 hours, the dichloromethane layer was separated using a separatory funnel and distilled under reduced pressure to obtain a white solid material in 93% yield. Melting | fusing point of the obtained solid substance is 86.8-88.2 degreeC. The NMR and IR data for this are as follows and these analytical spectra will be shown in FIGS. 3A and 3B.

1H NMR (CDCl3, 400MHz): δ4.36(d, 4H, J=6.1Hz), 4.52 (t, 4H J8.5 Hz) 5.27 (br s, 2H), 5.87 (m, 2H), 7.20(m, 3H), 7.32(m, 1H) 1 H NMR (CDCl 3 , 400 MHz): δ 4.36 (d, 4H, J = 6.1 Hz), 4.52 (t, 4H J8.5 Hz) 5.27 (br s, 2H), 5.87 (m, 2H), 7.20 (m, 3H), 7.32 (m, 1H)

IR (KBr, cm-1) : 3324, 3062, 2928, 1696, 1538, 1267, 1105, 966, 703
IR (KBr, cm -1 ): 3324, 3062, 2928, 1696, 1538, 1267, 1105, 966, 703

(실시예 4)(Example 4)

실시예 1에서 얻어진 중간체에 의한 m-XDI의 제조Preparation of m-XDI by Intermediate Obtained in Example 1

Figure 112011023568561-pat00021
Figure 112011023568561-pat00021

증류장치(dean-stark 포함)가 설치된 반응기에 1,2-디클로로벤젠(ODCB)(1L)에 비스(2,2,2-트리클로로에틸)m-크실릴렌디카바메이트(100g, 0.205 mol)을 넣어 교반하여 용해한 후, 촉매로서 2-naphthalenesulfonic acid(1.5g)을 첨가하고, 서서히 가열하면서 180℃에서 6시간 동안 증류되는 용매의 양이 약 300 ml가 되도록 온도를 조절한다. 반응 도중 매 시간 마다 반응 플라스크에서 반응물을 조금씩 채취하여 GC를 이용하여 m-XDI의 생성여부를 확인한다. 샘플을 채취하면서 증류된 용매의 양만큼 ODCB를 보충하여 일정 수위를 유지한다.Bis (2,2,2-trichloroethyl) m-xylylenedicarbamate (100 g, 0.205 mol) in 1,2-dichlorobenzene (ODCB) (1 L) in a reactor equipped with a distillation apparatus (including dean-stark) After stirring), 2-naphthalenesulfonic acid (1.5 g) is added as a catalyst, and the temperature is adjusted so that the amount of the solvent distilled at 180 ° C. for 6 hours while gradually heating is about 300 ml. During the reaction, the reaction product was collected little by little from the reaction flask every hour to check the production of m-XDI using GC. While taking the sample, supplement the ODCB by the amount of the distilled solvent to maintain a constant water level.

반응이 완료되면, 생성된 m-XDI를 증류하기 위해 상압조건에서 사용된 ODCB를 절반정도 증류제거한 후 냉각한 후 감압 하(약 2 torr)에서 잔류 ODCB 용매를 제거하였다(내부 가열온도는 80 ℃이하로 유지함). 이후 반응기를 냉각한 후 잔류 반응물을 MC(메틸렌클로라이드) 300 ml에 용해 후 극소량의 고체 물질은 필터 제거한 후 여액을 농축하여 사용된 MC를 제거한 후, m-XDI 35 g(Y=91%, 순도 99.3 area% by GC)를 얻어냈다. 얻어진 제품의 적외선분광기(IR)로 분석하여 이소시아네이트기(-NCO)가 2264cm-1에서 확인하였고, 도 4에 나타내었다. After the reaction was completed, the ODCB used at atmospheric pressure to distill the m-XDI was distilled off about half, cooled, and the residual ODCB solvent was removed under reduced pressure (about 2 torr) (internal heating temperature was 80 ° C). Keep below). After cooling the reactor, the remaining reactants were dissolved in 300 ml of MC (methylene chloride), and then a small amount of solid material was filtered off, and the filtrate was concentrated to remove the used MC, followed by m-XDI 35 g (Y = 91%, purity). 99.3 area% by GC). An isocyanate group (-NCO) was confirmed at 2264 cm -1 by infrared spectroscopy (IR) of the obtained product, and is shown in FIG. 4.

IR (KBr, cm-1) : 2264(-NCO), 1698, 1444, 1352, 784, 579
IR (KBr, cm -1 ): 2264 (-NCO), 1698, 1444, 1352, 784, 579

(실시예 5)(Example 5)

실시예 2에서 얻어진 중간체에 의한 m-XDI의 제조Preparation of m-XDI by Intermediate Obtained in Example 2

Figure 112011023568561-pat00022

Figure 112011023568561-pat00022

비스(2,2,2-트리플루오로에틸) m-크실릴렌디카바메이트(77.6g, 0.2mol)를 ODCB(1L)에 용해 후 가열하여 반응 진행하였다. 가열은 환류온도(180 ℃)까지 승온시킨 후 20hr 정도 진행하였으며, 반응중간 부생된 트리플루오로에탄올은 dean stark을 이용하여 공비된 ODCB와 같이 제거하였다. Bis (2,2,2-trifluoroethyl) m-xylylenedicarbamate (77.6 g, 0.2 mol) was dissolved in ODCB (1 L) and heated to proceed with the reaction. After heating up to reflux (180 ℃) proceeded for about 20hr, by-product trifluoroethanol was removed with azeotropic ODCB using dean stark.

제거된 ODCB 양만큼 반응기에 추가하여 일정량의 용매를 유지하였으며, 반응진행여부는 GC를 사용하여 확인하였으며, 반응 종료 후 냉각시 미반응 중간체(모노-카바메이트 및 디-카바메이트)는 고체로 석출되며 여과하여 제거하였다. 여과된 여액을 농축하여 사용된 용매를 제거한 후 m-XDI 36.8g(Y=84%, 순도 86 area% by GC)을 얻어냈고, 이 물질을 진공 증류하여 GC순도 99%의 제품을 얻었다.
The amount of ODCB removed was added to the reactor to maintain a certain amount of solvent, and the progress of the reaction was confirmed by using GC. After cooling, unreacted intermediates (mono-carbamate and di-carbamate) precipitated as solids. Filtered off. The filtrate was concentrated to remove the solvent used to obtain 36.8 g (Y = 84%, purity 86 area% by GC) of m-XDI, this material was vacuum distilled to give a product of 99% GC purity.

(실시예 6)(Example 6)

실시예 3에서 얻어진 중간체에 의한 m-XDI의 제조
Preparation of m-XDI by Intermediate Obtained in Example 3

Figure 112011023568561-pat00023

Figure 112011023568561-pat00023

비스(2,2,3,3-테트라플루오로프로필) m-크실릴렌디카바메이트(91g, 0.2 mol)를 ODCB(1L)에 용해 후 가열하여 반응 진행하였다. 가열은 환류온도(180 ℃)까지 승온시킨 후 20hr 정도 진행하였으며, 반응중간 부생된 트리플루오로에탄올은 dean -stark을 이용하여 공비된 ODCB와 같이 제거하였다. Bis (2,2,3,3-tetrafluoropropyl) m-xylylenedicarbamate (91 g, 0.2 mol) was dissolved in ODCB (1 L) and heated to proceed with the reaction. Heating was raised to reflux (180 ℃) and proceeded for about 20hr, by-product trifluoroethanol was removed with azeotropic ODCB using dean -stark.

제거된 ODCB 양만큼 반응기에 추가하여 일정량의 용매를 유지하였으며, 반응진행여부는 GC를 사용하여 확인하였으며, 반응 종료 후 냉각시 미반응 중간체(모노-카바메이트 및 디-카바메이트)는 고체로 석출되며 여과하여 제거하였다. 필터링된 여액을 농축하여 사용된 용매를 제거한 후 m-XDI 36.5g(Y=93%, 순도 96 area% by GC)를 얻어냈다.
The amount of ODCB removed was added to the reactor to maintain a certain amount of solvent, and the progress of the reaction was confirmed by using GC. After cooling, unreacted intermediates (mono-carbamate and di-carbamate) precipitated as solids. Filtered off. The filtered filtrate was concentrated to remove the solvent used to obtain 36.5 g (Y = 93%, purity 96 area% by GC) m-XDI.

실시예 7) Example 7

비용매하에서 실시예 3에서 얻어진 중간체에 의한 m-XDI의 제조Preparation of m-XDI with the intermediate obtained in Example 3 under nonsolvent

비스(2,2,3,3-테트라플루오로프로필) m-크실릴렌디카바메이트(200g, 0.442mol)를 용매를 사용함이 없이 녹는점 이상으로 용융시킨 후 산촉매로서 2-나프탈렌설폰산(2g)을 첨가한 후, 직접 120℃~180℃ 까지 승온시키면서 Dean-stark 이용하여 기화된 테트라플루오로프로판올을 제거하였다.Bis (2,2,3,3-tetrafluoropropyl) m-xylylenedicarbamate (200 g, 0.442 mol) is melted above the melting point without using a solvent, and then 2-naphthalenesulfonic acid ( After adding 2 g), the vaporized tetrafluoropropanol was removed using Dean-stark while raising the temperature directly to 120 ° C to 180 ° C.

액체 상태에서 더 이상 기화되는 물질이 안 나올 때까지 보온, 교반 후 반응을 종료 시켰다. 전환율은 98%이었으며, 얻어진 생성물을 GC분석결과는 96%이었으며, 진공증류하여 99%이상의 생성물 67.3g(수율 81%)이 얻어졌다. The reaction was terminated after stirring and warming until no vaporized substance appeared in the liquid state. The conversion rate was 98%, the obtained product was 96% GC analysis, and vacuum distillation yielded 67.3g (yield 81%) of more than 99%.

IR (KBr, cm-1) : 2264(-NCO), 1698, 1444, 1352, 784, 579
IR (KBr, cm -1 ): 2264 (-NCO), 1698, 1444, 1352, 784, 579

본 발명의 방법에 의하여, 독성이 강하고 부식성이 심한 포스겐에 의해 제조되는 m-XDI를 포스겐을 사용하지 않고서도 무황변 타입의 디이소시아네이트를 제조할 수 있게 될 것이며, 이로 인하여 친환경적이면서 공업적인 규모의 디이소시아네이트의 제조가 산업적으로 이용할 수 있게 될 것이다.By the method of the present invention, m-XDI produced by toxic and highly corrosive phosgene will be able to produce diisocyanate of non-yellowing type without using phosgene, thereby being eco-friendly and on an industrial scale. The preparation of diisocyanates will be industrially available.

Claims (10)

크실릴렌 디이소시아네이트를 제조하는 방법으로서,
하기식(I)의 디아민 화합물을 하기식(II)의 할로겐화 알킬 클로로포름에이트 또는 할로겐화 디알킬 카보네이트와 반응시켜 하기식(III)의 비스카바메이트를 제조하는 단계; 및
상기에서 제조된 비스카바메이트를 열분해하여 얻어진 할로겐화 알콜을 분해 제거하는 단계;
를 포함하는 크실릴렌 디이소시아네이트(m-XDI)를 제조하는 방법.

화학식(I) 화학식(II) 화학식(III)
Figure 112013041268302-pat00024
+
Figure 112013041268302-pat00025
(또는
Figure 112013041268302-pat00026
) →
Figure 112013041268302-pat00027


Figure 112013041268302-pat00028

(상기식에서, Rx는 할로겐화 에틸 또는 프로필 기이다)
As a method for producing xylylene diisocyanate,
Reacting a diamine compound of formula (I) with a halogenated alkyl chloroformate or halogenated dialkyl carbonate of formula (II) to prepare a biscarbamate of formula (III); And
Decomposing and removing the halogenated alcohol obtained by pyrolyzing the biscarbamate prepared above;
Method for producing xylylene diisocyanate (m-XDI) comprising a.

Formula (I) Formula (II) Formula (III)
Figure 112013041268302-pat00024
+
Figure 112013041268302-pat00025
(or
Figure 112013041268302-pat00026
) →
Figure 112013041268302-pat00027


Figure 112013041268302-pat00028

Wherein Rx is an ethyl halide or propyl group
제1항에 있어서, 상기 열분해가 용매의 존재 하에 수행되는 방법.
The process of claim 1 wherein said pyrolysis is carried out in the presence of a solvent.
제2항에 있어서, 상기 용매는 1,2-디클로로벤젠, 1,2,4-트리클로로벤젠, 클로로벤젠으로 구성된 군으로부터 선택된 하나 이상의 용매인 것을 특징으로 하는 방법.
The method of claim 2, wherein the solvent is at least one solvent selected from the group consisting of 1,2-dichlorobenzene, 1,2,4-trichlorobenzene, chlorobenzene.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 열분해 온도가 120 내지 230 ℃인 방법.
The method according to any one of claims 1 to 3, wherein the pyrolysis temperature is 120 to 230 ° C.
제1항에 있어서, 상기 열분해가 톨루엔설폰산 또는 나프탈렌설폰산의 산성 촉매의 존재하에 수행되는 방법.
The process of claim 1 wherein said pyrolysis is carried out in the presence of an acidic catalyst of toluenesulfonic acid or naphthalenesulfonic acid.
제1항 또는 제5항에 있어서, 상기 열분해가 감압 하에 수행되는 방법.
The process according to claim 1 or 5, wherein said pyrolysis is carried out under reduced pressure.
하기식(I)의 디아민을 하기식(II)의 할로겐화 알킬 클로로포름에이트 또는 할로겐화 디알킬 카보네이드와 반응시켜 제조된 하기식(III)의 비스카바메이트 중간체.
화학식(I) 화학식(II) 화학식(III)
Figure 112013041268302-pat00029
+
Figure 112013041268302-pat00030
(또는
Figure 112013041268302-pat00031
) →
Figure 112013041268302-pat00032

(상기식에서, Rx는 할로겐화 에틸 또는 프로필 기이다)
A biscarbamate intermediate of formula (III) prepared by reacting a diamine of formula (I) with a halogenated alkyl chloroformate or halogenated dialkyl carbonate of formula (II).
Formula (I) Formula (II) Formula (III)
Figure 112013041268302-pat00029
+
Figure 112013041268302-pat00030
(or
Figure 112013041268302-pat00031
) →
Figure 112013041268302-pat00032

Wherein Rx is an ethyl halide or propyl group
제7항에 있어서, 상기 비스카바메이트 중간체가 다음 화합물로부터 선택되는 어느 하나인 중간체:
- 비스(2,2,2-트리클로로에틸) m-크실릴렌디카바메이트;
- 비스(2,2,2-트리플루오로에틸) m-크실릴렌디카바메이트; 및
- 비스(2,2,3,3-테트라플루오로프로필) m-크실릴렌디카바메이트.
8. The intermediate of claim 7, wherein said biscarbamate intermediate is any one selected from the following compounds:
Bis (2,2,2-trichloroethyl) m-xylylenedicarbamate;
Bis (2,2,2-trifluoroethyl) m-xylylenedicarbamate; And
Bis (2,2,3,3-tetrafluoropropyl) m-xylylenedicarbamate.
하기식(I)의 디아민을 하기식(II)의 알킬 클로로포름에이트 또는 디알킬 카보네이드와 반응시켜 제조된 하기식(III)의 비스카바메이트 중간체를 제조하는 방법.
화학식(I) 화학식(II) 화학식(III)
Figure 112011023568561-pat00033
+
Figure 112011023568561-pat00034
(또는
Figure 112011023568561-pat00035
) →
Figure 112011023568561-pat00036

(상기식에서, Rx는 할로겐화 알킬기이다)
A process for preparing a biscarbamate intermediate of formula (III) prepared by reacting a diamine of formula (I) with an alkyl chloroformate or dialkyl carbonate of formula (II).
Formula (I) Formula (II) Formula (III)
Figure 112011023568561-pat00033
+
Figure 112011023568561-pat00034
(or
Figure 112011023568561-pat00035
) →
Figure 112011023568561-pat00036

(Wherein Rx is a halogenated alkyl group)
제9항에 있어서, 상기 반응을 염기의 존재하에 제조하는 방법The method of claim 9, wherein said reaction is prepared in the presence of a base.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018124526A1 (en) 2016-12-29 2018-07-05 한화케미칼 주식회사 Method for producing aliphatic isocyanate

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112661670A (en) * 2019-10-15 2021-04-16 中国科学院过程工程研究所 Method for preparing 1,6-hexamethylene dicarbamate in non-catalytic mode
KR102457569B1 (en) 2019-12-06 2022-10-21 에스케이씨 주식회사 Diisocyanate composition, preparation method thereof and optical material using same
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KR20210071353A (en) 2019-12-06 2021-06-16 에스케이씨 주식회사 Diisocyanate composition, preparation method thereof and optical material using same
KR20210071798A (en) 2019-12-06 2021-06-16 에스케이씨 주식회사 Diisocyanate composition, preparation method thereof and optical material using same

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02231461A (en) * 1989-03-06 1990-09-13 Mitsubishi Gas Chem Co Inc Production of xylene diisocyanate
JPH06128215A (en) * 1992-10-16 1994-05-10 Daicel Chem Ind Ltd Production of alkyl-n-arylcarbamate
JPH06172292A (en) * 1993-09-02 1994-06-21 Daicel Chem Ind Ltd Production of diisocyanate compound
KR20010013096A (en) * 1997-05-31 2001-02-26 스윈넨 앤 마리 Method for the Preparation of Organic Isocyanates

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02231461A (en) * 1989-03-06 1990-09-13 Mitsubishi Gas Chem Co Inc Production of xylene diisocyanate
JPH06128215A (en) * 1992-10-16 1994-05-10 Daicel Chem Ind Ltd Production of alkyl-n-arylcarbamate
JPH06172292A (en) * 1993-09-02 1994-06-21 Daicel Chem Ind Ltd Production of diisocyanate compound
KR20010013096A (en) * 1997-05-31 2001-02-26 스윈넨 앤 마리 Method for the Preparation of Organic Isocyanates

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018124526A1 (en) 2016-12-29 2018-07-05 한화케미칼 주식회사 Method for producing aliphatic isocyanate
US10654796B2 (en) 2016-12-29 2020-05-19 Hanwha Chemical Corporation Method for preparing aliphatic isocyanate

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