WO2020003999A1 - 多官能含硫エポキシ化合物の製造方法 - Google Patents

多官能含硫エポキシ化合物の製造方法 Download PDF

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WO2020003999A1
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polyfunctional
compound
dimercapto
sulfur
reducing agent
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陽介 今川
堀越　裕
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三菱瓦斯化学株式会社
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D301/00—Preparation of oxiranes
    • C07D301/27—Condensation of epihalohydrins or halohydrins with compounds containing active hydrogen atoms
    • C07D301/28—Condensation of epihalohydrins or halohydrins with compounds containing active hydrogen atoms by reaction with hydroxyl radicals
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D303/00—Compounds containing three-membered rings having one oxygen atom as the only ring hetero atom
    • C07D303/02—Compounds containing oxirane rings
    • C07D303/34—Compounds containing oxirane rings with hydrocarbon radicals, substituted by sulphur, selenium or tellurium atoms

Definitions

  • the present invention relates to a polyfunctional sulfur-containing epoxy compound and a method for producing the same.
  • the present invention relates to a polyfunctional sulfur-containing epoxy compound as a raw material of a polyfunctional episulfide compound suitably used for a plastic lens, a prism, an optical fiber, an information recording substrate, a filter and the like, particularly a plastic lens, and a method for producing the same.
  • Plastic materials are lightweight and rich in toughness, and are easily used for dyeing. Therefore, plastic materials have recently been frequently used for various optical materials, particularly for spectacle lenses.
  • Optical materials, in particular, performance required particularly for spectacle lenses are physical properties such as low specific gravity, high transparency and low yellowness, high heat resistance, and high strength.
  • Abbe number The high refractive index enables the lens to be thinner, and the high Abbe number reduces the chromatic aberration of the lens, but as the refractive index increases, the Abbe number tends to decrease. I have.
  • the most typical method among these studies is a method using a polyfunctional episulfide compound shown in Patent Documents 1 to 3.
  • These polyfunctional episulfide compounds are obtained by producing a sulfur-containing epoxy compound in which the sulfur atom of the epithio moiety is an oxygen atom, and then thiazing.
  • a method for producing a polyfunctional sulfur-containing epoxy compound production methods disclosed in Patent Documents 4 to 6 have been proposed, and the transparency of a resin obtained by curing a polyfunctional episulfide compound obtained by improving the yield or thiarising is proposed. And a production method that does not generate scum-like insoluble matter are disclosed.
  • the color tone of the polyfunctional sulfur-containing epoxy compound, particularly the yellowing was not sufficiently improved, and also affected the color tone of the episulfide compound obtained by the subsequent thiation. Therefore, development of a method for producing a polyfunctional sulfur-containing epoxy compound in which good color tone, particularly yellowing is suppressed, has been desired.
  • the problem to be solved by the present invention is to provide a method for producing a polyfunctional sulfur-containing epoxy compound in which good color tone, particularly yellowing is suppressed.
  • the present inventors have conducted intensive studies in view of such circumstances, and as a result, after reacting a polyfunctional thiol with epihalohydrin in the presence of a reducing agent, and then reacting with a basic compound, a good color tone, particularly yellow It has been found that a polyfunctional sulfur-containing epoxy compound whose change is suppressed is obtained. That is, the present invention is as follows. ⁇ 1> A method for producing a polyfunctional sulfur-containing epoxy compound, which comprises reacting a polyfunctional thiol with epihalohydrin in the presence of a reducing agent to form a polyfunctional sulfur-containing halohydrin, and then reacting with a basic compound.
  • the polyfunctional thiol is bis (2-mercaptoethyl) sulfide, 4-mercaptomethyl-1,8-dimercapto-3,6-dithiaoctane, 4,8-dimercaptomethyl-1,11-dimercapto-3 , 6,9-Trithiaundecane, 4,7-dimercaptomethyl-1,11-dimercapto-3,6,9-trithiaundecane, 5,7-dimercaptomethyl-1,11-dimercapto-3,6 ⁇ 1>
  • the method according to ⁇ 1>, wherein the method is at least one selected from the group consisting of, 9-trithiaundecane, 1,2,6,7-tetramercapto-4-thiaheptane and pentaerythrithiol.
  • ⁇ 3> The above ⁇ 1> or ⁇ 1>, wherein the reducing agent is at least one selected from the group consisting of sodium borohydride, lithium borohydride, lithium aluminum hydride, diisobutylaluminum hydride, and hydrazine. 2>.
  • ⁇ 4> The production method according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 3>, wherein the basic compound is at least one selected from the group consisting of sodium hydroxide, potassium hydroxide, and calcium hydroxide. It is.
  • ⁇ 5> The method according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 4>, wherein the reaction temperature is ⁇ 5 ° C. to 30 ° C.
  • the production method of the present invention has made it possible to produce a polyfunctional sulfur-containing epoxy compound having good color tone, particularly suppressed yellowing, which cannot be obtained by the production method of the prior art. Since the yellowing is suppressed by the production method of the present invention, the transparency of the optical material is improved, which is very significant.
  • the present invention is characterized in that a polyfunctional thiol is reacted with epihalohydrin in the presence of a reducing agent to obtain a polyfunctional sulfur-containing halohydrin, and then reacted with a basic compound.
  • the polyfunctional thiol compound used in the present invention is a compound having two or more thiol groups and encompasses all polyfunctional thiol compounds, and specific examples thereof are as follows.
  • bis (2-mercaptoethyl) sulfide 4-mercaptomethyl-1,8-dimercapto-3,6-dithiaoctane, 4,8-dimercaptomethyl-1,11-dimercapto-3.
  • the reducing agent used in the present invention includes all reducing agents, and the following are listed as specific examples.
  • the amount of the reducing agent to be added is not particularly limited as long as it allows the reaction to proceed, but is preferably 0.0001 to 5.0 mol, more preferably 1 mol to 1 mol of the thiol group (SH group) of the polyfunctional thiol compound. 0.01 to 1.0 mol, most preferably 0.05 to 0.5 mol is used. If the amount is less than 0.0001 mol, yellowing cannot be sufficiently suppressed, so that it is not preferable. If the amount exceeds 5.0 mol, an excessive amount is added, which is not economically preferable.
  • the reducing agent may be used alone or in combination of two or more.
  • the polyfunctional sulfur-containing halohydrin compound is obtained by reacting epihalohydrin with a polyfunctional thiol compound in the presence of a reducing agent.
  • epihalohydrin include epichlorohydrin, epibromohydrin and the like, and preferably epichlorohydrin.
  • a catalyst is preferably used. Examples of the catalyst include inorganic acids, organic acids, Lewis acids, silicic acids, boric acids, quaternary ammonium salts, inorganic bases, and organic bases.
  • organic acids quaternary ammonium salts and inorganic bases
  • quaternary ammonium salts and inorganic bases include tetramethylammonium chloride, tetramethylammonium bromide, tetramethylammonium acetate, tetraethylammonium chloride, tetraethylammonium bromide, tetraethylammonium acetate, tetrabutylammonium chloride, tetrabutylammonium bromide, tetrabutylammonium acetate, tetrahexylammonium Chloride, tetrahexylammonium bromide, tetrahexylammonium acetate, tetraoctylammonium chloride, tetraoctylammonium bromide, tetraoctylammonium acetate,
  • the amount of the catalyst to be added is not particularly limited as long as the reaction proceeds, but is preferably used in an amount of 0.00001 to 0.5 mol, more preferably 0.001 to 0.1 mol, per 1 mol of epihalohydrin. . If the amount is less than 0.00001 mol, the reaction does not proceed or the reaction becomes too slow, which is not preferable.
  • the ratio of epihalohydrin to the polyfunctional thiol compound is not particularly limited as long as the reaction proceeds.
  • the molar ratio of epichlorohydrin to the thiol group (SH group) of the polyfunctional thiol compound is 0.3 to 4, more preferably from 0.4 to 3, further preferably from 0.5 to 2. If it is less than 0.3 or more than 4, excess of unreacted raw materials increases, which is not economically preferable.
  • the reaction temperature is not particularly limited as long as it allows the reaction to proceed, but is preferably ⁇ 10 ° C. to 100 ° C., more preferably ⁇ 5 ° C. to 80 ° C., still more preferably ⁇ 5 ° C. to 60 ° C., and most preferably -5 ° C to 30 ° C.
  • the reaction time is not particularly limited, but is usually 10 minutes or more and 20 hours or less. If the temperature is lower than ⁇ 10 ° C., the reaction does not proceed or becomes too slow.
  • an organic solvent when obtaining a polyfunctional sulfur-containing halohydrin compound.
  • a more preferable reaction technique is to obtain a polyfunctional sulfur-containing halohydrin compound by adding epihalohydrin dropwise to a mixed solvent of an organic solvent and a solution of a basic compound to cause a reaction.
  • the organic solvent to be used is not particularly limited, and any organic solvent may be used.
  • alcohols, ethers, ketones, aliphatic hydrocarbons, aromatic hydrocarbons, and halogenated hydrocarbons are used. Can be These may be used alone or as a mixture. Specific examples of alcohols include methanol, ethanol, propanol, isopropanol, and the like.
  • ethers include diethyl ether, tetrahydrofuran, dioxane, and the like.
  • ketones include methylcellosolve. , Ethyl cellosolve, butyl cellosolve, methyl ethyl ketone, acetone, and the like.
  • aliphatic hydrocarbons include hexane, heptane, octane, and the like.
  • aromatic hydrocarbons, benzene , Toluene, xylene and the like, and specific examples of halogenated hydrocarbons include dichloroethane, chloroform, chlorobenzene and the like.
  • alcohols, aliphatic hydrocarbons, aromatic hydrocarbons and halogenated hydrocarbons and specific examples thereof are methanol, propanol, isopropanol, hexane, heptane, benzene, toluene and chloroform.
  • alcohols, aromatic hydrocarbons, and halogenated hydrocarbons are preferable, and specific examples thereof include methanol, propanol, isopropanol, benzene, toluene, and chloroform.
  • alcohols and aromatic hydrocarbons and specific examples thereof are methanol, isopropanol, benzene, and toluene. Most preferred are methanol and toluene.
  • the amount of the organic solvent is not particularly limited, but is usually 5 to 5000% by weight, preferably 50 to 3000% by weight, more preferably 100 to 1000% by weight, based on 100% by weight of the polyfunctional sulfur-containing halohydrin compound.
  • phase transfer catalyst is a catalyst that is soluble in both an organic solvent and water, and can be used without limitation from generally known ones. Specific examples include quaternary ammonium salts and quaternary phosphonium salts.
  • Examples of the quaternary ammonium salts include tetramethyl ammonium hydroxide, tetraethyl ammonium hydroxide, tetrabutyl ammonium hydroxide, trimethyl benzyl ammonium hydroxide, tetramethyl ammonium bromide, tetraethyl ammonium bromide, tetrabutyl ammonium bromide, and trimethyl bromide.
  • Benzylammonium trimethylphenylammonium bromide, tetramethylammonium chloride, tetraethylammonium chloride, tetrabutylammonium chloride, trimethylbenzylammonium chloride, trimethylphenylammonium chloride, trioctylmethylammonium chloride, tributylbenzylammonium chloride, N-laurylpyridinium chloride, N-benzylpicolinium chloride, N-lauryl 4-picolinium chloride, N-lauryl picolinium chloride Arm, tricaprylylmethylammonium chloride, tetramethylammonium iodide, tetra -n- butylammonium, and tetrabutylammonium hydrogensulfate and the like.
  • Examples of the quaternary phosphonium salts include tetraethylphosphonium chloride, tetraethylphosphonium bromide, tetraethylphosphonium iodide, tetrabutylphosphonium bromide, triphenylbenzylphosphonium bromide, and tetraphenylphosphonium bromide.
  • the amount of the phase transfer catalyst to be used is not particularly limited, but is preferably 0.01 to 30 mol%, more preferably 0.1 to 20 mol%, based on the reaction yield, based on the polyfunctional thiol compound. .
  • epihalohydrin When reacting the polyfunctional thiol compound with epihalohydrin, it is preferable to add epihalohydrin dropwise.
  • the method of dropping epihalohydrin is not particularly limited, and it may be dropped as it is, or may be dropped after dissolving in a solvent. Preferably, it is a method of dropping as it is.
  • an acid may be added. Any acid can be used as long as it is acidic, but industrially inexpensive sulfuric acid, hydrochloric acid, nitric acid and phosphoric acid and their aqueous solutions can be suitably used, and they have high stability without volatility.
  • sulfuric acid hydrochloric acid, nitric acid and phosphoric acid and their aqueous solutions can be suitably used, and they have high stability without volatility.
  • the amount of acid added is not particularly limited, but is preferably 0.1 to 5.0 equivalents, more preferably 0.5 to 3.0 equivalents to the amount of reducing agent (preferably, sodium borohydride) added. It is 0 equivalent.
  • reducing agent preferably, sodium borohydride
  • reacting by dropping there is no particular limitation on the method of dropping the acid.
  • the polyfunctional sulfur-containing halohydrin compound thus obtained is reacted with a basic compound to obtain a polyfunctional sulfur-containing epoxy compound.
  • the basic compound used in the present invention is not particularly limited, and any basic compound may be used, but is preferably an alkali metal or alkaline earth metal salt.
  • Preferred specific examples are sodium carbonate, potassium carbonate, magnesium carbonate, calcium carbonate, sodium bicarbonate, potassium bicarbonate, sodium hydroxide, potassium hydroxide, magnesium hydroxide, and calcium hydroxide.
  • sodium hydroxide, potassium hydroxide, magnesium hydroxide and calcium hydroxide are preferred, and sodium hydroxide and potassium hydroxide are more preferred. These may be used alone or in combination of two or more.
  • the basic compound is preferably used in an amount of 0.5 to 10 equivalents to 1 equivalent of the polyfunctional sulfur-containing halohydrin compound. It is more preferably 0.7 to 5 equivalents, particularly preferably 0.8 to 2 equivalents. If it is less than 0.5 equivalent or more than 10 equivalents, the surplus of unreacted raw materials increases, which is not economically preferable.
  • the basic compound is usually used in the form of an aqueous solution or an alcohol solution, or a mixed solution of water and alcohol.
  • the amount of the solvent is not particularly limited as long as the basic compound is dissolved.
  • the polyfunctional halohydrin compound When reacting a basic compound with a polyfunctional sulfur-containing halohydrin compound, the polyfunctional halohydrin compound may or may not be isolated after synthesis.
  • a preferred method is to react with a basic compound without isolation after synthesis.
  • the raw materials, solvents, catalysts, etc. used in synthesizing the polyfunctional sulfur-containing halohydrin compound may remain. .
  • the method of dropping the basic compound is not particularly limited, and the basic compound may be dropped as it is or may be dropped after being dissolved in a solvent. Preferably, it is a method of dissolving in a solvent and dropping.
  • the solvent to be used is not limited, but is preferably water, alcohols, ethers, ketones, aliphatic hydrocarbons, aromatic hydrocarbons, or halogenated compounds. Hydrocarbons are used. These may be used alone or as a mixture.
  • alcohols include methanol, ethanol, propanol, isopropanol, and the like.
  • ethers include diethyl ether, tetrahydrofuran, dioxane, and the like.
  • ketones include methylcellosolve. , Ethyl cellosolve, butyl cellosolve, methyl ethyl ketone, acetone, and the like.
  • aliphatic hydrocarbons include hexane, heptane, octane, and the like.
  • aromatic hydrocarbons, benzene , Toluene, xylene and the like, and specific examples of halogenated hydrocarbons include dichloroethane, chloroform, chlorobenzene and the like. More preferred are water and alcohols, and specific examples thereof are water, methanol, propanol and isopropanol. Among them, water and methanol are preferred.
  • the amount of the solvent is not particularly limited, but is usually 5 to 1000% by weight, preferably 50 to 500% by weight, more preferably 100 to 300% by weight, based on 100% by weight of the polyfunctional sulfur-containing halohydrin compound.
  • the reaction temperature at which the polyfunctional sulfur-containing halohydrin compound is reacted with the basic compound is not particularly limited as long as the reaction proceeds, but is preferably -10 ° C to 80 ° C, more preferably -5 ° C to 50 ° C. And more preferably -5 ° C to 30 ° C.
  • the reaction time is not particularly limited, but is usually 24 hours or less. If the temperature is lower than ⁇ 10 ° C., the reaction does not progress or the reaction becomes too slow.
  • the organic layer may be separated as it is, or an organic solvent may be additionally introduced for extraction.
  • the obtained organic layer is washed with water to remove a basic compound. Thereafter, the organic solvent is distilled off to obtain a polyfunctional sulfur-containing epoxy compound.
  • ⁇ Purity> The produced epoxy compound was diluted to 0.1% with acetonitrile and analyzed by HPLC.
  • the liquid pump was Shimadzu LC-10AD, the column was VP-ODS, and the detector was RID-10A.
  • Acetonitrile: water 1: 1 solution was maintained at 40 ° C. in a column oven at 0.7 mL / min. And analyzed.
  • ⁇ Color evaluation> A rating of APHA value less than 0-50 was evaluated as A, B value was evaluated as 50 or more and less than -100, and C value was evaluated as 100 or more. B or higher is the pass level.
  • Example 1 In a four-necked flask equipped with a thermometer and a dropping funnel, 10.0 g (49.9 mmol) of pentaerythrithiol synthesized based on Patent No. 3222940 was charged, and the reaction vessel was purged with nitrogen. Thereafter, a solution prepared by dissolving 0.42 g of a 48% aqueous sodium hydroxide solution in 39.6 g of methanol and 86.7 g of toluene were added to the reaction vessel, and the mixture was stirred while cooling to 5 ° C. Subsequently, 0.94 g (25.0 mmol) of sodium borohydride was added as a reducing agent, and the mixture was stirred for 2 hours.
  • Example 2 The procedure was performed in the same manner as in Example 1 except that the amount of the reducing agent was changed to the amount shown in Table 1.
  • Example 5 In a four-necked flask equipped with a thermometer and a dropping funnel, 10.0 g (49.9 mmol) of pentaerythrithiol synthesized based on Patent No. 3222940 was charged, and the reaction vessel was purged with nitrogen. Thereafter, 86.7 g of toluene was added to the reaction vessel and stirred while cooling to 5 ° C. Subsequently, a solution prepared by dissolving 0.42 g of a 48% aqueous sodium hydroxide solution and 0.94 g (25.0 mmol) of sodium borohydride as a reducing agent in 67 g of water was added and stirred.
  • Example 6 The procedure was performed in the same manner as in Example 1 except that the thiol was changed to a compound shown in Table 1.
  • Example 9 The procedure was performed in the same manner as in Example 1 except that the reducing agent was a compound shown in Table 1.
  • Comparative Example 1 20.8 g of tetrakis ( ⁇ -epoxypropylthiomethyl) methane (total yield: 99%) was obtained in the same manner as in Example 1, except that no reducing agent was used. The purity of the obtained tetrakis ( ⁇ -epoxypropylthiomethyl) methane was 99%, and the APHA value was 140. In Comparative Example 1, the color tone deteriorated because no reducing agent was used.

Abstract

本発明によれば、多官能チオールを還元剤の存在下、エピハロヒドリンと反応させ多官能含硫ハロヒドリンとした後、塩基性化合物と反応させることを特徴とする、多官能含硫エポキシ化合物の製造方法を提供することができる。上記還元剤は、水素化ホウ素ナトリウム、水素化ホウ素リチウム、水素化リチウムアルミニウム、水素化ジイソブチルアルミニウム、及びヒドラジン中からなる群より選択される少なくとも１種であることが好ましい。

Description

多官能含硫エポキシ化合物の製造方法
　本発明は、多官能含硫エポキシ化合物及びその製造方法に関する。中でもプラスチックレンズ、プリズム、光ファイバー、情報記録基盤、フィルター等の光学材料、特にプラスチックレンズに好適に使用される多官能エピスルフィド化合物の原料となる多官能含硫エポキシ化合物及びその製造方法に関する。
　プラスチック材料は軽量かつ靭性に富み、また染色が容易であることから、各種光学材料、特に眼鏡レンズに近年多用されている。光学材料、中でも眼鏡レンズに特に要求される性能は、物理的性質としては、低比重、高透明性及び低黄色度、高耐熱性、高強度等であり、光学性能としては高屈折率と高アッベ数である。高屈折率はレンズの薄肉化を可能とし、高アッベ数はレンズの色収差を低減するが、屈折率が上昇するほどアッベ数は低くなる傾向があるため、両者を同時に向上させる検討が実施されている。これらの検討の中で最も代表的な方法は、特許文献１～３に示される多官能エピスルフィド化合物を使用する方法である。
　これらの多官能エピスルフィド化合物は、エピチオ部分の硫黄原子が酸素原子である含硫エポキシ化合物を製造したのち、チア化して得られる。多官能含硫エポキシ化合物の製造方法については、特許文献４～６に示される製法が提案されており、収率向上やチア化して得られる多官能エピスルフィド化合物を硬化して得られる樹脂の透明性の改善、及びスカム状の不溶物が発生しない製造方法が開示されている。
　しかしながら、これらの製造方法では、多官能含硫エポキシ化合物の色調、特に黄変が十分に改善されず、その後のチア化で得られるエピスルフィド化合物の色調にも影響を及ぼしていた。したがって、良色調、特に黄変が抑制された多官能含硫エポキシ化合物の製造方法の開発が望まれていた。
特開平９－７１５８０号公報 特開平９－１１０９７９号公報 特開平９－２５５７８１号公報 特開２０００－１４３６５１号公報 特開２００３－４８８８３号公報 国際公開２０１３／１５７４９０号公報
　本発明が解決しようとする課題は、良色調、特に黄変が抑制された多官能含硫エポキシ化合物の製造方法を提供することにある。
　本発明者らは、このような状況に鑑み鋭意研究を重ねた結果、多官能チオールを還元剤の存在下、エピハロヒドリンと反応させた後、塩基性化合物と反応させることにより、良色調、特に黄変が抑制された多官能含硫エポキシ化合物を得ることを見出した。すなわち、本発明は下記のとおりである。
＜１＞　多官能チオールを還元剤の存在下、エピハロヒドリンと反応させ多官能含硫ハロヒドリンとした後、塩基性化合物と反応させることを特徴とする、多官能含硫エポキシ化合物の製造方法である。
＜２＞　前記多官能チオールが、ビス（２－メルカプトエチル）スルフィド、４－メルカプトメチル－１，８－ジメルカプト－３，６－ジチアオクタン、４,８－ジメルカプトメチル－１,１１－ジメルカプト－３,６,９－トリチアウンデカン、４,７－ジメルカプトメチル－１,１１－ジメルカプト－３,６,９－トリチアウンデカン、５,７－ジメルカプトメチル－１,１１－ジメルカプト－３,６,９－トリチアウンデカン、１，２，６，７－テトラメルカプト－４－チアヘプタン及びペンタエリスリチオールからなる群より選択される少なくとも１種である、上記＜１＞に記載の製造方法である。
＜３＞　前記還元剤が、水素化ホウ素ナトリウム、水素化ホウ素リチウム、水素化リチウムアルミニウム、水素化ジイソブチルアルミニウム、及びヒドラジン中からなる群より選択される少なくとも１種である、上記＜１＞または＜２＞に記載の製造方法である。
＜４＞　前記塩基性化合物が、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、及び水酸化カルシウムからなる群より選択される少なくとも１種である、上記＜１＞から＜３＞のいずれかに記載の製造方法である。
＜５＞　反応温度が－５℃～３０℃である、上記＜１＞から＜４＞のいずれかに記載の製造方法である。
　本発明の製造方法により、従来技術の製造方法では得られなかった、良色調、特に黄変が抑制された多官能含硫エポキシ化合物の製造が可能となった。本発明の製造方法により黄変が抑制されるため、光学材料の透明性が向上し非常に有意義である。
　本発明は、多官能チオールを還元剤の存在下、エピハロヒドリンと反応させ多官能含硫ハロヒドリンとした後、塩基性化合物と反応させることを特徴とする。
　本発明で用いられる多官能チオール化合物は、チオール基を２個以上有する化合物でありすべての多官能チオール化合物を包括するが、具体例として以下を列挙する。
　メタンジチオール、メタントリチオール、１，２－ジメルカプトエタン、１，２－ジメルカプトプロパン、１，３－ジメルカプトプロパン、２，２－ジメルカプトプロパン、１，４－ジメルカプトブタン、１，６－ジメルカプトヘキサン、ビス（２－メルカプトエチル）エーテル、ビス（２－メルカプトエチル）スルフィド、１，２－ビス（２－メルカプトエチルオキシ）エタン、１，２－ビス（２－メルカプトエチルチオ）エタン、２，３－ジメルカプト－１－プロパノール、１，３－ジメルカプト－２－プロパノール、１，２，３－トリメルカプトプロパン、２－メルカプトメチル－１，３－ジメルカプトプロパン、２－メルカプトメチル－１，４－ジメルカプトブタン、２－（２－メルカプトエチルチオ）－１，３－ジメルカプトプロパン、４－メルカプトメチル－１，８－ジメルカプト－３，６－ジチアオクタン、２，４－ジメルカプトメチル－１，５－ジメルカプト－３－チアペンタン、４，８－ジメルカプトメチル－１，１１－ジメルカプト－３，６，９－トリチアウンデカン、４，７－ジメルカプトメチル－１，１１－ジメルカプト－３，６，９－トリチアウンデカン、５，７－ジメルカプトメチル－１，１１－ジメルカプト－３，６，９－トリチアウンデカン、１，１，１－トリス（メルカプトメチル）プロパン、テトラキス（メルカプトメチル）メタン、エチレングリコールビス（２－メルカプトアセテート）、エチレングリコールビス（３－メルカプトプロピオネート）、ジエチレングリコールビス（２－メルカプトアセテート）、ジエチレングリコールビス（３－メルカプトプロピオネート）、１，４－ブタンジオールビス（２－メルカプトアセテート）、１，４－ブタンジオールビス（３－メルカプトプロピオネート）、トリメチロールプロパントリスチオグリコレート、トリメチロールプロパントリスメルカプトプロピオネート、 ペンタエリスリトールテトラキスチオグリコレート、ペンタエリスリトールテトラキスメルカプトプロピオネート、１，２－ジメルカプトシクロヘキサン、１，３－ジメルカプトシクロヘキサン、１，４－ジメルカプトシクロヘキサン、１，３－ビス（メルカプトメチル）シクロヘキサン、１，４－ビス（メルカプトメチル）シクロヘキサン、２，５－ジメルカプトメチル－１，４－ジチアン、２，５－ジメルカプトメチル－１，４－ジチアン、２，５－ビス（２－メルカプトエチルチオメチル）－１，４－ジチアン、２，５－ジメルカプトメチル－１－チアン、２，５－ジメルカプトエチル－１－チアン、２，５－ジメルカプトメチルチオフェン、１，２－ジメルカプトベンゼン、１，３－ジメルカプトベンゼン、１，４－ジメルカプトベンゼン、１，３－ビス（メルカプトメチル）ベンゼン、１，４－ビス（メルカプトメチル）ベンゼン、２，２’－ジメルカプトビフェニル、４,４’－ジメルカプトビフェニル、ビス（４－メルカプトフェニル）メタン、２，２－ビス（４－メルカプトフェニル）プロパン、ビス（４－メルカプトフェニル）エーテル、ビス（４－メルカプトフェニル）スルフィド、ビス（４－メルカプトフェニル）スルホン、ビス（４－メルカプトメチルフェニル）メタン、２，２－ビス（４－メルカプトメチルフェニル）プロパン、ビス（４－メルカプトメチルフェニル）エーテル、ビス（４－メルカプトメチルフェニル）スルフィド、２，５－ジメルカプト－１，３，４－チアジアゾール、３，４－チオフェンジチオール、１,１,３,３－テトラキス（メルカプトメチルチオ）プロパン、１，２，６，７－テトラメルカプト－４－チアヘプタン、ペンタエリスリチオールを挙げることができる。
　これらのなかで好ましい具体例は、ビス（２－メルカプトエチル）スルフィド、４－メルカプトメチル－１，８－ジメルカプト－３，６－ジチアオクタン、４,８－ジメルカプトメチル－１,１１－ジメルカプト－３,６,９－トリチアウンデカン、４,７－ジメルカプトメチル－１,１１－ジメルカプト－３,６,９－トリチアウンデカン、５,７－ジメルカプトメチル－１,１１－ジメルカプト－３,６,９－トリチアウンデカン、１，２，６，７－テトラメルカプト－４－チアヘプタン、ペンタエリスリチオールであり、最も好ましい化合物は、ペンタエリスリチオールである。
　これらは１種単独で用いてもよく、２種以上を併用してよい。
　本発明で用いられる還元剤はすべての還元剤を包括するが、具体例として以下を列挙する。
　水素化ホウ素ナトリウム、水素化ホウ素リチウム、水素化シアノホウ素ナトリウム、水素化リチウムアルミニウム、水素化ジイソブチルアルミニウム、ヒドラジン、亜鉛、スズ、鉄、白金、パラジウム、ニッケルであり、中でも好ましい化合物は、水素化ホウ素ナトリウム、水素化ホウ素リチウム、水素化リチウムアルミニウム、水素化ジイソブチルアルミニウム、ヒドラジンであり、最も好ましい化合物は水素化ホウ素ナトリウムである。
　還元剤の添加量は反応を進行させるためであれば特に制限はないが、好ましくは多官能チオール化合物のチオール基（ＳＨ基）１モルに対し、０．０００１～５．０モル、より好ましくは０．０１～１．０モル、最も好ましくは０．０５～０．５モル使用する。０．０００１モル未満では十分に黄変が抑制できないため好ましくなく、５．０モルを超えると過剰量投入することになり経済的に好ましくない。
　なお、還元剤は１種のみでも、複数を組み合わせて使用してもよい。
　以下、多官能含硫ハロヒドリン化合物の合成について記載する。
　多官能含硫ハロヒドリン化合物は、還元剤の存在下、エピハロヒドリンと多官能チオール化合物を反応させて得られる。エピハロヒドリンの具体例としてはエピクロロヒドリン、エピブロモヒドリン等があるが、好ましくはエピクロロヒドリンである。
　エピハロヒドリンと、多官能チオール化合物を反応させる際、好ましくは触媒を使用する。触媒は無機酸、有機酸、ルイス酸、ケイ酸、ホウ酸、第４級アンモニウム塩、無機塩基、有機塩基が挙げられる。好ましくは有機酸、第４級アンモニウム塩、無機塩基であり、より好ましくは第４級アンモニウム塩、無機塩基である。具体例としては、テトラメチルアンモニウムクロライド、テトラメチルアンモニウムブロマイド、テトラメチルアンモニウムアセテート、テトラエチルアンモニウムクロライド、テトラエチルアンモニウムブロマイド、テトラエチルアンモニウムアセテート、テトラブチルアンモニウムクロライド、テトラブチルアンモニウムブロマイド、テトラブチルアンモニウムアセテート、テトラヘキシルアンモニウムクロライド、テトラヘキシルアンモニウムブロマイド、テトラヘキシルアンモニウムアセテート、テトラオクチルアンモニウムクロライド、テトラオクチルアンモニウムブロマイド、テトラオクチルアンモニウムアセテート、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウムが挙げられる。中でも好ましくは水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化カルシウムである。
　触媒の添加量は、反応を進行させるためであれば特に制限はないが、好ましくはエピハロヒドリン１モルに対し、０．００００１～０．５モル、より好ましくは０．００１～０．１モル使用する。０．００００１モル未満では反応が進行しないか遅くなりすぎで好ましくなく、０．５モルを超えると反応が進行しすぎて制御が困難となり好ましくない。
　エピハロヒドリンと、多官能チオール化合物の割合は、反応が進行するのであれば特に制限はないが、好ましくは多官能チオール化合物のチオール基（ＳＨ基）に対するエピクロロヒドリンのモル比は０．３～４、より好ましくは０．４～３、更に好ましくは０．５～２である。０．３未満もしくは４を超えた場合では未反応の原材料の余剰が多くなり、経済的に好ましくない。
　反応温度は、反応を進行させるためであれば特に制限はないが、好ましくは－１０℃～１００℃、より好ましくは－５℃～８０℃、更に好ましくは－５℃～６０℃、最も好ましくは－５℃～３０℃である。反応時間は特に制限はないが、通常は１０分以上２０時間以下である。－１０℃未満では反応が進行しないか遅くなりすぎで好ましくなく、１００℃を超えるとオリゴマー化して高分子量となり好ましくない。
　多官能含硫ハロヒドリン化合物を得る際に有機溶媒を使用することは好ましい。より好ましい反応手法は、有機溶媒と、塩基性化合物の溶液の混合溶媒にエピハロヒドリンを滴下して反応させて多官能含硫ハロヒドリン化合物を得る。
　使用する有機溶媒は特に制限は無くいかなる有機溶媒を使用してもよいが、好ましくはアルコール類、エーテル類、ケトン類、脂肪族炭化水素類、芳香族炭化水素類、ハロゲン化炭化水素類が用いられる。これらは単独でも混合して用いても構わない。アルコール類の具体例としては、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノールなどが挙げられ、エーテル類の具体例としては、ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、ジオキサンなどが挙げられ、ケトン類の具体例としては、メチルセルソルブ、エチルセルソルブ、ブチルセルソルブ、メチルエチルケトン、アセトンなどが挙げられ、脂肪族炭化水素類の具体例としては、ヘキサン、ヘプタン、オクタンなどが挙げられ、芳香族炭化水素類の具体例としては、ベンゼン、トルエン、キシレンなどが挙げられ、ハロゲン化炭化水素類の具体例としては、ジクロロエタン、クロロホルム、クロロベンゼンなどが挙げられる。より好ましくはアルコール類、脂肪族炭化水素類、芳香族炭化水素類、ハロゲン化炭化水素類であり、その具体例は、メタノール、プロパノール、イソプロパノール、ヘキサン、ヘプタン、ベンゼン、トルエン、クロロホルムである。中でも好ましくはアルコール類、芳香族炭化水素類、ハロゲン化炭化水素類であり、その具体例は、メタノール、プロパノール、イソプロパノール、ベンゼン、トルエン、クロロホルムである。さらに好ましくはアルコール類、芳香族炭化水素類であり、その具体例は、メタノール、イソプロパノール、ベンゼン、トルエンである。最も好ましくは、メタノール、トルエンである。
　有機溶媒の量は特に制限はないが、通常は多官能含硫ハロヒドリン化合物１００重量％に対し、５～５０００重量％、好ましくは５０～３０００重量％、より好ましくは１００～１０００重量％である。
　本反応は有機溶媒と水の二層系にしてもよい。その際には、相関移動触媒を用いることができる。相関移動触媒は有機溶媒にも水にも可溶な触媒であり、一般的に知られている物から限定されず使用できる。
　具体例としては、４級アンモニウム塩類、４級ホスホニウム塩類などが挙げられる。
　４級アンモニウム塩類としては、水酸化テトラメチルアンモニウム、水酸化テトラエチルアンモニウム、水酸化テトラブチルアンモニウム、水酸化トリメチルベンジルアンモニウム、臭化テトラメチルアンモニウム、臭化テトラエチルアンモニウム、臭化テトラブチルアンモニウム、臭化トリメチルベンジルアンモニウム、臭化トリメチルフェニルアンモニウム、塩化テトラメチルアンモニウム、塩化テトラエチルアンモニウム、塩化テトラブチルアンモニウム、塩化トリメチルベンジルアンモニウム、塩化トリメチルフェニルアンモニウム、塩化トリオクチルメチルアンモニウム、塩化トリブチルベンジルアンモニウム、塩化N-ラウリルピリジニウム、塩化N─ベンジルピコリニウム、塩化N-ラウリル4-ピコリニウム、塩化N-ラウリルピコリニウム、塩化トリカプリルメチルアンモニウム、ヨウ化テトラメチルアンモニウム、ヨウ化テトラ-n-ブチルアンモニウム、及びテトラブチルアンモニウムハイドロゲンサルフェートなどが挙げられる。
　４級ホスホニウム塩類としては、塩化テトラエチルホスホニウム、臭化テトラエチルホスホニウム、ヨウ化テトラエチルホスホニウム、臭化テトラブチルホスホニウム、臭化トリフェニルベンジルホスホニウム、及び臭化テトラフェニルホスホニウムなどが挙げられる。
　相関移動触媒の使用量に特に制限はないが、多官能チオール化合物に対して好ましくは０．０１～３０モル％であり、反応収率の観点からより好ましくは０．１～２０モル％である。
　多官能チオール化合物とエピハロヒドリンを反応させる際に、エピハロヒドリンを滴下することは好ましい。滴下して反応させる際に、エピハロヒドリンの滴下方法に特に制限はなく、そのまま滴下しても、溶媒に溶解してから滴下してもよい。好ましくはそのまま滴下する方法である。
　エピハロヒドリンを反応させた後に、酸を添加してもよい。酸は、酸性であればいずれも使用可能であるが、工業的には安価な硫酸、塩酸、硝酸及びリン酸並びにこれらの水溶液が好適に使用可能であり、揮発性がなく安定性が高いことから硫酸が好ましい。
　酸の添加量に特に制限はないが、還元剤（好ましくは、水素化ホウ素ナトリウム）の添加量に対して好ましくは０．１～５．０当量であり、より好ましくは０．５～３．０等量である。
　酸を加える際には、発泡を抑制する観点から滴下することは好ましい。滴下して反応させる際に、酸の滴下方法に特に制限はない。
　このようにして得られる多官能含硫ハロヒドリン化合物を塩基性化合物と反応させて多官能含硫エポキシ化合物を得る。
　本発明で使用する塩基性化合物は、特に制限は無くいかなる塩基性化合物を使用してもよいが、好ましくはアルカリ金属もしくはアルカリ土類金属塩である。その好ましい具体例は、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸マグネシウム、炭酸カルシウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸水素カリウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウムである。中でも、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウムが好ましく、さらに好ましくは水酸化ナトリウム、水酸化カリウムである。
　これらは１種単独で使用してもよく、２種以上を併用してもよい。
　塩基性化合物は、多官能含硫ハロヒドリン化合物１当量に対し、０．５～１０当量使用することが好ましい。より好ましくは０．７～５当量、特に好ましくは０．８～２当量である。０．５当量未満もしくは１０当量を超えた場合では未反応の原材料の余剰が多くなり、経済的に好ましくない。
　上記塩基性化合物は、通常は水溶液若しくはアルコール溶液、水・アルコール混合溶液にして使用する。溶媒の量は塩基性化合物が溶解するのであれば特に制限はない。
　塩基性化合物と多官能含硫ハロヒドリン化合物を反応させる際に、多官能ハロヒドリン化合物を合成後に単離しても、単離しなくともよい。好ましくは合成後に単離することなく塩基性化合物と反応させる方法である。
　多官能含硫ハロヒドリン化合物を合成後に単離することなく次の反応に使用する場合は、多官能含硫ハロヒドリン化合物を合成する際に用いた原料、溶媒、触媒等が残留していても構わない。
　塩基性化合物と多官能含硫ハロヒドリン化合物を反応させる際に、塩基性化合物を滴下することは好ましい。滴下して反応させる際に、塩基性化合物の滴下方法に特に制限はなく、そのまま滴下しても、溶媒に溶解してから滴下してもよい。好ましくは溶媒に溶かして滴下する方法である。
　塩基性化合物を溶媒に溶解してから滴下する場合、使用する溶媒に制限はないが、好ましくは水、アルコール類、エーテル類、ケトン類、脂肪族炭化水素類、芳香族炭化水素類、ハロゲン化炭化水素類が用いられる。これらは単独でも混合して用いても構わない。アルコール類の具体例としては、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノールなどが挙げられ、エーテル類の具体例としては、ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、ジオキサンなどが挙げられ、ケトン類の具体例としては、メチルセルソルブ、エチルセルソルブ、ブチルセルソルブ、メチルエチルケトン、アセトンなどが挙げられ、脂肪族炭化水素類の具体例としては、ヘキサン、ヘプタン、オクタンなどが挙げられ、芳香族炭化水素類の具体例としては、ベンゼン、トルエン、キシレンなどが挙げられ、ハロゲン化炭化水素類の具体例としては、ジクロロエタン、クロロホルム、クロロベンゼンなどが挙げられる。より好ましくは水、アルコール類であり、その具体例は、水、メタノール、プロパノール、イソプロパノールである。中でも好ましくは水、メタノールである。溶媒の量は特に制限はないが、通常は多官能含硫ハロヒドリン化合物１００重量％に対し、５～１０００重量％、好ましくは５０～５００重量％、より好ましくは１００～３００重量％である。
　多官能含硫ハロヒドリン化合物を、塩基性化合物と反応させる反応温度は、反応を進行させるためであれば特に制限はないが、好ましくは－１０℃～８０℃、より好ましくは－５℃～５０℃、更に好ましくは－５℃～３０℃である。反応時間は特に制限はないが、通常は２４時間以下である。－１０℃未満では反応が進行しないか遅くなりすぎで好ましくなく、８０℃を超えるとオリゴマー化して高分子量となり好ましくない。
　反応終了後は、有機層をそのまま分離してもよいが、有機溶媒を追加で投入して抽出をしてもよい。得られた有機層は、水洗により塩基性化合物を除去する。その後、有機溶媒を留去することで多官能含硫エポキシ化合物を得る。
　以下、実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
＜純度＞：製造したエポキシ化合物をアセトニトリルで０．１％に希釈し、ＨＰＬＣにより分析を行った。送液ポンプは島津製作所ＬＣ－１０ＡＤ、カラムはＶＰ-ＯＤＳ、検出器はＲＩＤ－１０Ａを用い、カラムオーブンで４０℃に保持しつつ、アセトニトリル：水＝１：１の溶液を０．７ｍＬ／分で流して分析を行った。
＜ＡＰＨＡ値＞：ハーゼンメーターHM-IV（株式会社エックス電子設計製）を用い測定した。
＜色調評価＞：ＡＰＨＡ値が０－５０未満をＡ評価、５０以上－１００未満をＢ評価、１００以上をＣ評価とした。Ｂ以上が合格レベルである。
（実施例１）
　温度計、滴下ロートを装着した四つ口フラスコに特許第３２２２９４０号に基づき合成したペンタエリスリチオール１０.０ｇ（４９．９ｍｍｏｌ）を入れ、反応容器を窒素置換した。その後、４８％水酸化ナトリウム水溶液０．４２ｇをメタノール３９．６ｇに溶かした溶液及びトルエン８６．７ｇを先の反応容器に加え５℃まで冷却しながら攪拌した。続いて還元剤として水素化ホウ素ナトリウム０．９４ｇ（２５．０ｍｍｏｌ）を入れ２時間攪拌した。更に、攪拌しながらエピクロロヒドリン２０．３ｇ（２１９．６ｍｍｏｌ）を液温５～１５℃に保ちつつ滴下し、テトラキス（３－クロロ－２－ヒドロキシプロピルチオメチル）メタンを得た。
　次いで、４８％水酸化ナトリウム水溶液１８．３ｇをメタノール１５．８ｇに溶かした溶液を液温５～１５℃に保ちつつ滴下した。滴下終了後、液温を１５℃とし２０ｈ熟成させた。有機層を水１００ｇで３回洗浄後、溶媒を留去してテトラキス（β－エポキシプロピルチオメチル）メタン２０．９ｇ（総収率９９％）を得た。得られたテトラキス（β－エポキシプロピルチオメチル）メタンの純度は１００％、ＡＰＨＡ値は３８であった。
（実施例２～４）
　還元剤を表１に示す量にした以外は、実施例１と同様に行った。
（実施例５）
　温度計、滴下ロートを装着した四つ口フラスコに特許第３２２２９４０号に基づき合成したペンタエリスリチオール１０.０ｇ（４９．９ｍｍｏｌ）を入れ、反応容器を窒素置換した。その後、トルエン８６．７ｇを先の反応容器に加え５℃まで冷却しながら攪拌した。続いて、４８％水酸化ナトリウム水溶液０．４２ｇと、還元剤として水素化ホウ素ナトリウム０．９４ｇ（２５．０ｍｍｏｌ）とを水６７ｇに溶かした溶液を加え攪拌した。その後、臭化テトラブチルアンモニウム１．６１ｇ（５．０ｍｍｏｌ）を加え４時間攪拌した。更に攪拌しながらエピクロロヒドリン２０．３ｇ（２１９．６ｍｍｏｌ）を液温５～１５℃に保ちつつ滴下し、テトラキス（３－クロロ－２－ヒドロキシプロピルチオメチル）メタンを得た。
　次いで、２０％硫酸水溶液１４．７ｇを発泡に注意しながら滴下し、３０分攪拌した。更に４８％水酸化ナトリウム水溶液３１．６ｇを水１５．８ｇに溶かした溶液を液温５～１５℃に保ちつつ滴下した。滴下終了後、液温を１５℃とし２０ｈ熟成させた。有機層を水１００ｇで３回洗浄後、溶媒を留去してテトラキス（β－エポキシプロピルチオメチル）メタン２０．９ｇ（総収率９９％）を得た。得られたテトラキス（β－エポキシプロピルチオメチル）メタンの純度は１００％、ＡＰＨＡ値は３６であった。
（実施例６～８）
　チオールを表１に示す化合物にした以外は、実施例１と同様に行った。
（実施例９）
　還元剤を表１に示す化合物にした以外は、実施例１と同様に行った。
（比較例１）
　実施例１の手法で還元剤を使用しない以外は、実施例１と同様の手法でテトラキス（β－エポキシプロピルチオメチル）メタン２０．８ｇ（総収率９９％）を得た。得られたテトラキス（β－エポキシプロピルチオメチル）メタンの純度は９９％、ＡＰＨＡ値は１４０であった。
　比較例１では還元剤を使用しなかったため、色調が悪化した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
  

Claims (5)

  1. 　多官能チオールを還元剤の存在下、エピハロヒドリンと反応させ多官能含硫ハロヒドリンとした後、塩基性化合物と反応させることを特徴とする、多官能含硫エポキシ化合物の製造方法。
  2. 　前記多官能チオールが、ビス（２－メルカプトエチル）スルフィド、４－メルカプトメチル－１，８－ジメルカプト－３，６－ジチアオクタン、４,８－ジメルカプトメチル－１,１１－ジメルカプト－３,６,９－トリチアウンデカン、４,７－ジメルカプトメチル－１,１１－ジメルカプト－３,６,９－トリチアウンデカン、５,７－ジメルカプトメチル－１,１１－ジメルカプト－３,６,９－トリチアウンデカン、１，２，６，７－テトラメルカプト－４－チアヘプタン及びペンタエリスリチオールからなる群より選択される少なくとも１種である、請求項１記載の製造方法。
  3. 　前記還元剤が、水素化ホウ素ナトリウム、水素化ホウ素リチウム、水素化リチウムアルミニウム、水素化ジイソブチルアルミニウム、及びヒドラジン中からなる群より選択される少なくとも１種である、請求項１または２に記載の製造方法。
  4. 　前記塩基性化合物が、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、及び水酸化カルシウムからなる群より選択される少なくとも１種である、請求項１から３のいずれかに記載の製造方法。
  5. 　反応温度が－５℃～３０℃である、請求項１から４のいずれかに記載の製造方法。
     
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