JPH01211558A - Production of aromatic polycarbamate - Google Patents

Production of aromatic polycarbamate

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JPH01211558A
JPH01211558A JP3698288A JP3698288A JPH01211558A JP H01211558 A JPH01211558 A JP H01211558A JP 3698288 A JP3698288 A JP 3698288A JP 3698288 A JP3698288 A JP 3698288A JP H01211558 A JPH01211558 A JP H01211558A
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JP
Japan
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reaction
formaldehyde
condensation reaction
temperature
phenyl carbamate
Prior art date
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Application number
JP3698288A
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Japanese (ja)
Inventor
Norisue Takeshita
竹下 徳末
Tadashi Yao
正 矢尾
Tetsuo Takano
哲雄 高野
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Sumitomo Metal Industries Ltd
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Publication date
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  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Abstract

PURPOSE:To increase simultaneously the conversion of the feedstock and the selectivity to 4,4'-MDU, by adding a methylenation agent in portions under specific agents in the condensation reaction between N-phenyl carbamate and a methylenation agent in the presence of an aqueous acid. CONSTITUTION:When the condensation reaction between an N-phenyl carbamate and formaldehyde is carried out in the presence of an aqueous acid at 60-120 deg.C, preferably at 80-100 deg.C, less than 85% of the formaldehyde to be added (preferably 0.4-0.7mol. per mol. of the N-phenyl carbamate) is added at first at a molar ratio of 0.2-0.4, to effect the reaction. Then, the reaction mixture is cooled and combined with the rest of formaldehyde at a temperature at least 10 deg.C lower than the reaction temperature (preferably 50-60 deg.C), and heated against up to the reaction temperature to effect the reaction whereby the selectivity of 4,4'-methylenediphenyl dicarbamate is increased.

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、N−フェニルカーバメートとメチレン化剤を
原料とするポリメチレンポリフェニルポリカーバメート
 (以下、ポリカーバメートと略記する)の製造法に関
する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Industrial Application Field) The present invention relates to a method for producing polymethylene polyphenyl polycarbamate (hereinafter abbreviated as polycarbamate) using N-phenyl carbamate and a methylenating agent as raw materials.

さらに詳しくは、触媒の酸水溶液の存在下、N−フェニ
ルカーバメートにホルムアルデヒドなどのメチレン化剤
を作用させてポリカーバメートを製造する方法において
、未反応原料の回収工程が必要ないほど原料転化率を向
上させることができ、しかも所望の生成物への選択率も
高い、改良されたポリカーバメートの製造方法に関する
More specifically, in a method for producing polycarbamate by allowing a methylenating agent such as formaldehyde to act on N-phenyl carbamate in the presence of an acid aqueous solution as a catalyst, the raw material conversion rate is improved to such an extent that a recovery step for unreacted raw materials is not necessary. The present invention relates to an improved method for producing polycarbamates that can be used to produce polycarbamates with high selectivity to the desired product.

ポリカーバメートは医薬、農薬、化成品の中間原料とし
て有用な物質であり、特に熱分解により容易に対応する
ポリメチレンポリフェニルポリイソシアネート(以下、
単にポリイソシアネートと略記する)に転化されること
から、ポリイソシアネート製造の中間体として有用であ
る。
Polycarbamate is a substance useful as an intermediate raw material for pharmaceuticals, agricultural chemicals, and chemical products, and in particular, polymethylene polyphenyl polyisocyanate (hereinafter referred to as
Since it is converted into polyisocyanate (simply abbreviated as polyisocyanate), it is useful as an intermediate for polyisocyanate production.

ポリイソシアネート、なかんず(2核体のメチレンジフ
ェニルジイソシアネート(MDI)は、ポリウレタンエ
ラストマーおよび被覆材料製造の原料として有用な物質
であり、この用途における使用量は、揮発性が高く毒性
の強いことが問題となっているトリレンジイソシアネー
ト(TDI)を現在では凌いでおり、工業的規模での大
量生産が行われている。
Polyisocyanates, especially the dinuclear methylene diphenyl diisocyanate (MDI), are useful substances as raw materials for the production of polyurethane elastomers and coating materials, and the amount used in this application is problematic due to their high volatility and strong toxicity. At present, it has surpassed tolylene diisocyanate (TDI), and is being mass-produced on an industrial scale.

(従来の技術) 従来、芳香族イソシアネート類は一般に芳香族ニトロ化
合物を水素還元して芳香族アミンを得、これにホスゲン
を作用させてイソシアネートとすることにより工業的に
生産されてきた。しかし、この方法は工程が複雑な上、
有毒なホスゲンを使用すること、塩化水素が大量に副生
ずることなどの問題点があった。そこで、ホスゲンを使
用しない芳香族インシアネートiの製造方法が20年来
盛んに研究されている。
(Prior Art) Conventionally, aromatic isocyanates have generally been industrially produced by reducing an aromatic nitro compound with hydrogen to obtain an aromatic amine, which is then treated with phosgene to form an isocyanate. However, this method is complicated, and
Problems include the use of toxic phosgene and the production of large amounts of hydrogen chloride. Therefore, methods for producing aromatic incyanate i that do not use phosgene have been actively researched for the past 20 years.

ホスゲンを使用しない方法は、■直接法と、■カーバメ
ート経由法に大別される。
Methods that do not use phosgene are broadly divided into ∎direct method and ∎carbamate-mediated method.

第一の直接法は、不活性溶剤中で芳香族ニトロ化合物に
パラジウム系触媒の存在下で一酸化炭素を作用させ、芳
香族イソシアネート化合物を直接製造する方法であるが
、反応条件が過酷である、触媒の生産性が低い、副反応
が併発しやすいといった欠点がある。さらに、致命的な
ことに、この方法はMDIのような多核構造のポリイソ
シアネートの製造に通用することは困難である。
The first direct method involves reacting aromatic nitro compounds with carbon monoxide in the presence of a palladium-based catalyst in an inert solvent to directly produce aromatic isocyanate compounds, but the reaction conditions are harsh. However, there are drawbacks such as low catalyst productivity and the tendency for side reactions to occur together. Furthermore, fatally, it is difficult to apply this method to the production of polyisocyanate having a polynuclear structure such as MDI.

第二のカーバメート経由法は、芳香族ニトロ化合物とア
ルコールとに白金族金属触媒またはセレン触媒の存在下
で一酸化炭素を作用させて、中間生成物の芳香族カーバ
メートを得、次いでこのカーバメートを熱分解して芳香
族イソシアネートを得る方法である。
The second carbamate-mediated method involves reacting an aromatic nitro compound and an alcohol with carbon monoxide in the presence of a platinum group metal catalyst or a selenium catalyst to obtain an intermediate aromatic carbamate, which is then heated. This is a method to obtain aromatic isocyanate by decomposition.

本発明のポリカーバメートの製造法は、この第二のカー
バメート経由法による上記ポリイソシアネートの製造に
おいて実施されるものである。この方法は、下記反応式
に示すように、N−フェニルカーバメート(■)を酸触
媒の存在下でホルムアルデヒド等のメチレン化剤との縮
合により架橋してポリカーバメート〈■)を生成させる
ものである。
The polycarbamate production method of the present invention is carried out in the production of the above-mentioned polyisocyanate by this second carbamate-mediated method. In this method, as shown in the reaction formula below, N-phenyl carbamate (■) is crosslinked by condensation with a methylenating agent such as formaldehyde in the presence of an acid catalyst to produce polycarbamate (■). .

(式中、mは0または1〜6の整数、Rは炭素数1〜6
の低級アルキル基を意味する)。
(In the formula, m is 0 or an integer of 1 to 6, R is a carbon number of 1 to 6
lower alkyl group).

この方法に関しては、例えば、米国特許第2.946.
768号、特開昭55−81850号などを始めとして
多数の提案がなされている。
This method is described, for example, in U.S. Patent No. 2.946.
Numerous proposals have been made, including No. 768 and Japanese Patent Application Laid-Open No. 55-81850.

得られたポリカーバメートは、熱分解すると、式(I)
で示される対応するポリイソシアネートに転化される。
The resulting polycarbamate, upon pyrolysis, has the formula (I)
is converted to the corresponding polyisocyanate shown as

(式中、mおよびRは上と同じ意味である)。(where m and R have the same meanings as above).

この方法は、原料となるN−フェニルカーバメートをニ
トロ化合物あるいはアミノ化合物から合成する優れた方
法が近年開発されたため、ポリカーバメートおよびポリ
イソシアネートの有利な製造法として注目されている。
This method is attracting attention as an advantageous method for producing polycarbamates and polyisocyanates because an excellent method for synthesizing N-phenyl carbamate as a raw material from a nitro compound or an amino compound has been developed in recent years.

上記一般式(Ill)のポリイソシアネートうち、ピュ
アMDIと一般に呼ばれる4、4°−メチレンジフェニ
ルジイソシアネート(以下、4.4’−MD Iと略記
する)が最も反応性が高く、そのため高価値の製品であ
る。したがって、ポリイソシアネート製造原料となる一
般式(II)のポリカーバメートについても、4.4”
−メチレンジフェニルシカ−バメート (以下、4.4
’−MDUと略記する)が最も望ましい生成物である。
Among the polyisocyanates of the general formula (Ill) above, 4,4°-methylene diphenyl diisocyanate (hereinafter abbreviated as 4.4'-MD I), which is generally called pure MDI, has the highest reactivity and is therefore a high-value product. It is. Therefore, the polycarbamate of the general formula (II), which is a raw material for producing polyisocyanate, also has 4.4"
-methylene diphenyl cicabamate (hereinafter referred to as 4.4
'-MDU) is the most desirable product.

しかし、上記縮合反応において、4.4’−MDUが得
られるように反応条件をm整しても、4.4゛一体板外
の2核体MDU異性体、すなわち、2.2’−MDUお
よび2.4°−MDUの生成や、3核体以上〔一般式(
n)でm≧1〕のポリカーバメートの生成が避けられな
い。
However, in the above condensation reaction, even if the reaction conditions are adjusted so that 4.4'-MDU is obtained, the 4.4' binuclear MDU isomer outside the integral plate, that is, 2.2'-MDU and 2.4°-MDU generation, trinuclear bodies or more [general formula (
n), the formation of polycarbamate with m≧1] is unavoidable.

ところが、ポリカーバメートは沸点が非常に高いので、
縮合生成物を蒸留により各化合物に分離して、望ましい
4.4’−MDUを単離することは非常に困難である。
However, since polycarbamate has a very high boiling point,
It is very difficult to separate the condensation product into each compound by distillation and isolate the desired 4,4'-MDU.

そのため、縮合生成物の蒸留は、従来は未反応のN−フ
ェニルカーバメートの回収を行うにとどめ、残留するポ
リカーバメート縮合生成物の混合物は、各構成成分に分
離することなくそのまま熱分解工程に供給していた。従
って、熱分解反応生成物は、縮合反応で生成した各種の
ポリカーバメートに対応する各種のポリイソシアネート
、すなわち、望ましい4.4’−MDI以外に、2.4
゛−および2.2’−MDI、ならびに3核体以上の多
核体ポリイソシアネートを含有する混合物となり、これ
を蒸留、晶析などの手段により精製していた。
Therefore, conventionally, distillation of the condensation product only recovers unreacted N-phenyl carbamate, and the remaining mixture of polycarbamate condensation products is directly fed to the thermal decomposition process without being separated into its constituent components. Was. Therefore, the thermal decomposition reaction products include various polyisocyanates corresponding to various polycarbamates produced in the condensation reaction, that is, in addition to the desirable 4.4'-MDI, 2.4'-
A mixture containing '- and 2.2'-MDI and a trinuclear or more polynuclear polyisocyanate was obtained, and this was purified by means such as distillation and crystallization.

したがって、前記縮合反応においては、4.4°−MD
Uがなるべく多量に生成するように、4.4’ −MD
Uを高い選択率で製造することが望まれている。
Therefore, in the condensation reaction, 4.4°-MD
In order to generate as much U as possible, 4.4'-MD
It is desired to produce U with high selectivity.

一方、4.4’−MDUおよびポリカーバメート生成物
全体の収率を向上させるために、N−フェニルカーバメ
ート原料の反応率(転化率)を高める、すなわち未反応
原料の量を低減させることも、工業化にあたって非常に
重要であることはいうまでもない。
On the other hand, in order to improve the overall yield of 4.4'-MDU and polycarbamate products, it is also possible to increase the reaction rate (conversion rate) of the N-phenyl carbamate raw material, that is, to reduce the amount of unreacted raw material. Needless to say, it is extremely important for industrialization.

しかし、従来提案されたポリカーバメートの製造方法は
、選択率の向上と原料転化率の向上を同時に達成するこ
とができなかった0例えば、高い選択率を得るために、
縮合反応生成物を有機強酸処理することにより、反応中
間体を2核体(MDU)に転移させる方法(特開昭59
−106453号)があるが、この方法では、原料転化
率は必ずしも十分ではない、一方、メチレン他剤添加量
を多くすることによって原料転化率をほぼ100%にす
ることは可能であるが、この場合には選択率は高くない
、また、メチレン化剤の分割添加によって、高い転化率
のもとて選択率を向上させる方法を先に提案したが(特
願昭62−293227号)、この方法でも目的生成物
、特に4.4°−MDUへの選択率が不十分である。
However, conventionally proposed polycarbamate production methods have not been able to simultaneously improve selectivity and raw material conversion rate.For example, in order to obtain high selectivity,
A method of transferring the reaction intermediate to a dinuclear unit (MDU) by treating the condensation reaction product with a strong organic acid (Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 1983-1993)
-106453), but with this method, the raw material conversion rate is not necessarily sufficient.On the other hand, it is possible to increase the raw material conversion rate to almost 100% by increasing the amount of methylene and other agents added, but this method In some cases, the selectivity is not high, and we have previously proposed a method of increasing the selectivity with a high conversion rate by adding a methylenating agent in portions (Japanese Patent Application No. 293,227/1989); However, the selectivity to the target product, especially 4.4°-MDU, is insufficient.

(発明が解決しようとする課題) このように、現状では、ポリカーバメートの製造を工業
的に実施するには極めて不満足な状態にある。
(Problems to be Solved by the Invention) As described above, the current situation is extremely unsatisfactory for industrial production of polycarbamates.

本発明の目的は、酸水溶液の存在下、メチレン化剤とN
−フェニルカーバメートとからポリカーバメートを製造
する際に、原料N−フェニルカーバメートの転化率と望
ましい4.4°−MDUへの選択率を同時に向上させる
ことができるポリカーバメートの製造方法を提供するこ
とである。
The purpose of the present invention is to combine a methylenating agent and N in the presence of an aqueous acid solution.
- By providing a method for producing polycarbamate that can simultaneously improve the conversion rate of raw material N-phenyl carbamate and the selectivity to desired 4.4°-MDU when producing polycarbamate from phenyl carbamate. be.

(m題を解決するための手段) 本発明者らは、必要量のメチレン化剤を2回以上に分け
て添加することにより縮合反応を多段階で実施し、初回
添加時と同様、2回目以降のメチレン化剤の添加も反応
系を縮合反応温度より低温に冷却してから行うことによ
り、望ましい生成物である4、4’−MDUが高い選択
率で得られると同時に、N−フェニルカーバメートの反
応率を著しく改善することができることを見出し、本発
明を完成した。
(Means for Solving Problem M) The present inventors carried out the condensation reaction in multiple stages by adding the necessary amount of methylenating agent in two or more times, and the second time was added in the same manner as the first time. By performing the subsequent addition of the methylenating agent after cooling the reaction system to a temperature lower than the condensation reaction temperature, the desired product 4,4'-MDU can be obtained with high selectivity, and at the same time, N-phenyl carbamate can be obtained. The present invention was completed based on the discovery that the reaction rate can be significantly improved.

ここに、本発明は、酸水溶液の存在下でN−フェニルカ
ーバメートにメチレン化剤を添加し、縮合反応によりポ
リメチレンポリフェニルポリカーバメートを製造する方
法において、メチレン化剤を分割添加することによって
縮合反応を2回以上に分けて実施し、各回のメチレン化
剤の添加を、縮合反応温度より少なくとも10℃低温の
反応系に対して行い、メチレン化剤添加後に反応系を反
応温度に昇温させて各回の縮合反応を行うことを特徴と
する、ポリメチレンポリフェニルポリカーバメートの製
造方法である。
Here, the present invention provides a method for producing polymethylene polyphenyl polycarbamate by adding a methylenating agent to N-phenyl carbamate in the presence of an aqueous acid solution and carrying out a condensation reaction by adding the methylenating agent in portions. The reaction is carried out in two or more parts, each time the methylenating agent is added to the reaction system at least 10°C lower than the condensation reaction temperature, and the reaction system is heated to the reaction temperature after the addition of the methylenating agent. This is a method for producing polymethylene polyphenyl polycarbamate, which is characterized in that the condensation reaction is carried out each time.

(作用) 以下、本発明の詳細な説明する。(effect) The present invention will be explained in detail below.

本発明のポリカーバメートの製造方法の出発原料は、上
記一般式(1)で示されるN−フェニルカーバメートで
ある。一般式(1)において、Rは炭素数1〜6の低級
アルキル基である。Rがメチルもしくはエチルであるの
が、次の熱分解反応が容易となることから特に好ましい
The starting material for the polycarbamate production method of the present invention is N-phenylcarbamate represented by the above general formula (1). In general formula (1), R is a lower alkyl group having 1 to 6 carbon atoms. It is particularly preferable that R is methyl or ethyl, since this facilitates the subsequent thermal decomposition reaction.

メチレン化剤としては、ホルムアルデヒドまたはホルム
アルデヒドを発生させる物質が使用される。ホルムアル
デヒドを発生させる物質とは、上記縮合反応条件下で分
解等によりホルムアルデヒドを発生させる物質であり、
その具体例には、トリオキサン、パラホルムアルデヒド
、メチラールおよびその他のホルマール類が含まれる0
通常は、土として経済的理由から、ホルムアルデヒド水
溶液(ホルマリン)がメチレン化剤として使用される。
As the methylenating agent, formaldehyde or a substance that generates formaldehyde is used. A substance that generates formaldehyde is a substance that generates formaldehyde by decomposition etc. under the above condensation reaction conditions,
Specific examples include trioxane, paraformaldehyde, methylal and other formals.
Usually, for economic reasons, an aqueous formaldehyde solution (formalin) is used as the methylenating agent.

酸触媒としては、硫酸、塩酸、リン酸、ポリ硫酸、ポリ
リン酸、ホウ酸、臭化水素酸、過塩素酸などの無機酸、
三フッ化ホウ素などのルイス酸、およびメタンスルホン
酸などの有機酸が使用できるが、無機強酸、特に硫酸が
好ましい。
Acid catalysts include inorganic acids such as sulfuric acid, hydrochloric acid, phosphoric acid, polysulfuric acid, polyphosphoric acid, boric acid, hydrobromic acid, and perchloric acid;
Lewis acids such as boron trifluoride and organic acids such as methanesulfonic acid can be used, but strong inorganic acids, especially sulfuric acid, are preferred.

以下、説明の簡略化のために、ホルムアルデヒドでメチ
レン化剤を、また硫酸で酸触媒を代表させて説明する。
In order to simplify the explanation, formaldehyde will be used as a methylenating agent, and sulfuric acid will be used as an acid catalyst.

本発明の縮合反応は、本発明の特徴であるホルムアルデ
ヒドの分割添加と、各回のホルムアルデヒドの添加を縮
合反応温度より低温で行う、すなわち、2回目以降のホ
ルムアルデヒドの添加は反応生成物を冷却してから行い
、その後縮合反応温度に昇温させて2回目以降の縮合反
応を行うことを除いて、従来の方法と同様に実施できる
が、反応条件および反応方式について以下に節単に説明
する。
The condensation reaction of the present invention is characterized by the divisional addition of formaldehyde and the addition of formaldehyde each time at a temperature lower than the condensation reaction temperature.In other words, the second and subsequent additions of formaldehyde are performed by cooling the reaction product. The method can be carried out in the same manner as the conventional method, except that the second and subsequent condensation reactions are carried out by raising the temperature to the condensation reaction temperature.The reaction conditions and reaction method will be briefly explained below.

この縮合反応は、回分式、連続式および半連続式のいず
れでも実施でき、また反応成分の添加量にも特に制限は
ないが、本発明ではN−フェニルカーバメートと硫酸と
の混合物にホルムアルデヒドを分割添加することにより
反応を実施する。
This condensation reaction can be carried out in a batch, continuous or semi-continuous manner, and there are no particular restrictions on the amount of reaction components added, but in the present invention, formaldehyde is divided into a mixture of N-phenyl carbamate and sulfuric acid. The reaction is carried out by adding:

ホルムアルデヒドの全添加量は、N−フェニルカーバメ
ート対するモル比で、好ましくは0.2〜1.0、より
好ましくは0.4〜0.7の範囲内である。
The total amount of formaldehyde added, in molar ratio to N-phenyl carbamate, is preferably in the range of 0.2 to 1.0, more preferably 0.4 to 0.7.

本発明ではこれを2回以上に分けて分割添加する。In the present invention, this is added in two or more portions.

ホルムアルデヒドの初回の添加量は、望ましい4.4’
 −M D Uへの高い選択率を確保するために、ホル
ムアルデヒドの全添加量の約85%以下とすることが望
ましい、MDUの生成を目的とする場合、N−フェニル
カーバメート1モルに対して初回のホルムアルデヒドの
添加量は約0.5モル以下とすることが好ましく、特に
約0.2〜0.4モルの間が好ましい。この添加量では
、1回目の縮合反応後に未反応N−7エニルカーバメー
トが残留する。
The initial addition amount of formaldehyde is preferably 4.4'
- MDU In order to ensure a high selectivity to U, it is desirable that the amount of formaldehyde added be approximately 85% or less of the total amount of formaldehyde added. The amount of formaldehyde added is preferably about 0.5 mol or less, particularly preferably between about 0.2 and 0.4 mol. With this addition amount, unreacted N-7 enyl carbamate remains after the first condensation reaction.

初回のホルムアルデヒドの添加量が少なすぎると、所望
の転化率を得るのに必要な縮合反応の反復回数が増大し
、反応効率が低下する。一方、初回のホルムアルデヒド
の添加量が多すぎると、目的とする生成物への選択率が
低下する。
If the initial amount of formaldehyde added is too small, the number of repetitions of the condensation reaction required to obtain the desired conversion rate will increase, resulting in a decrease in reaction efficiency. On the other hand, if the initial amount of formaldehyde added is too large, the selectivity to the desired product will decrease.

ホルムアルデヒドの反応系への添加は、初回の添加時も
所定の縮合反応温度より低温で行う、これは、後で説明
するように、高温でホルムアルデヒドをN−フェニルカ
ーバメートと接触させると、4.4°−MDUへの選択
率が低下するがらである。
The initial addition of formaldehyde to the reaction system is carried out at a temperature lower than the predetermined condensation reaction temperature.As will be explained later, when formaldehyde is brought into contact with N-phenyl carbamate at a high temperature, 4.4 However, the selectivity to °-MDU decreases.

ホルムアルデヒドの添加は、N−フェニルカーバメート
の融点より高温で行うことが、混合操作が容易となるの
で好ましいが、選択率を向上させるには、得られた縮合
生成物が凝固しない限りできるだけ低い温度でホルムア
ルデヒドの添加を行うことが有利である。
It is preferable to add formaldehyde at a temperature higher than the melting point of N-phenyl carbamate because it facilitates the mixing operation, but in order to improve the selectivity, it is preferable to add formaldehyde at a temperature as low as possible unless the resulting condensation product solidifies. It is advantageous to carry out the addition of formaldehyde.

使用する硫酸水溶液の酸濃度は、反応器入口で好ましく
は20〜80重量%、さらに好ましくは4o〜60重量
%である。供給する硫酸濃度が20ffi量%未溝の場
合、あるいは80重量%を超える場合には、目的生成物
への選択率が低くなる傾向がある。
The acid concentration of the aqueous sulfuric acid solution used at the inlet of the reactor is preferably 20 to 80% by weight, more preferably 40 to 60% by weight. When the supplied sulfuric acid concentration is 20% by weight or more than 80% by weight, the selectivity to the target product tends to be low.

硫酸水溶液とN−フェニルカーバメートとの供給比は、
N−フェニルカーバメートに対する硫酸のモル比で2以
上とすることが好ましい、この供給比を下回ると、縮合
反応に対する反応促進効果が低下する。縮合反応は、有
機溶媒を存在させずに実施できるが、所望により縮合反
応条件下でメチレン化剤と反応しない適当な有機溶媒を
共存させることもできる。
The supply ratio of sulfuric acid aqueous solution and N-phenyl carbamate is:
The molar ratio of sulfuric acid to N-phenyl carbamate is preferably 2 or more; below this supply ratio, the effect of promoting the condensation reaction decreases. The condensation reaction can be carried out without the presence of an organic solvent, but if desired, a suitable organic solvent that does not react with the methylenating agent under the condensation reaction conditions can also be coexisting.

縮合反応温度は、好ましくは60〜120 t、さらに
好ましくは80〜100℃である0反応温度が低すぎる
と縮合反応速度が低下し、反応時間が長くなりすぎ、一
方、反応温度が高すぎると目的生成物への選lF、率が
低下する。
The condensation reaction temperature is preferably 60 to 120 t, more preferably 80 to 100 °C. If the reaction temperature is too low, the condensation reaction rate will decrease and the reaction time will become too long; on the other hand, if the reaction temperature is too high, The rate of selection to the desired product decreases.

反応時間は反応条件により異なるが、全体の反応時間で
0.1〜20時間、好ましくは0.5〜10時間である
。反応時間が短すぎると反応は完結せず、長すぎると副
反応の併発が著しくなるからである。
Although the reaction time varies depending on the reaction conditions, the total reaction time is 0.1 to 20 hours, preferably 0.5 to 10 hours. This is because if the reaction time is too short, the reaction will not be completed, and if the reaction time is too long, side reactions will occur significantly.

本発明では、後述するように、縮合を2回以上繰り返し
て実施するので、各回の縮合反応時間は、上記の少なく
とも半分以下となる。
In the present invention, as will be described later, since the condensation is repeated two or more times, the condensation reaction time each time is at least half of the above.

本発明音らは、酸触媒存在下でのN−フェニルカーバメ
ートとメチレン化剤との縮合反応について検討を重ねた
結果、この縮合反応が次に説明するような術反応から構
成されることを知り、以下の知見を得た。
As a result of repeated studies on the condensation reaction between N-phenyl carbamate and a methylenating agent in the presence of an acid catalyst, the inventors of the present invention discovered that this condensation reaction consists of the following reaction. , we obtained the following findings.

N−フェニルカーバメートとホルムアルデヒドとの反応
によって、活性種であるメチロール体が生成し、これが
さらにN−フェニルカーバメートと反応する。この時、
ベンゼン環で反応が起こればMDUとなり、ウレタン基
の窒素原子で反応が起こればベンジル体(It/)が生
成する。
The reaction between N-phenylcarbamate and formaldehyde produces a methylol compound, which is an active species, which further reacts with N-phenylcarbamate. At this time,
If the reaction occurs at the benzene ring, MDU will be generated, and if the reaction occurs at the nitrogen atom of the urethane group, the benzyl compound (It/) will be generated.

(R:炭素数1〜6の低級アルキル基)ベンジル体は、
N−フェニルカーバメートの存在下、酸によってMDU
に転移することが知られている(特開昭59−1064
53号公報参照)。
(R: lower alkyl group having 1 to 6 carbon atoms) The benzyl body is
MDU by acid in the presence of N-phenyl carbamate
It is known that it metastasizes to
(See Publication No. 53).

この2つの反応の最適条件は異なっており、特にホルム
アルデヒドが存在している場合には、前者によるMDU
生成が中心であり、ホルムアルデヒドが消失すると後者
の転移によるMDU生成が中心となる。また、温度の影
響は前者の方が大きく、低温ではベンジル体生成が多(
なるため、MDU生成は転移反応による割合が大きくな
ると考えられる。従って、所要量のN−フェニルカーバ
メートを分割添加して縮合反応を温度差を設けて繰り返
すことによって、転移反応によるMDU生成が起こりや
すい条件が整い、それによるMDUの生成、すなわち、
MDU生成量の増大が期待できる。
The optimal conditions for these two reactions are different, especially when formaldehyde is present, and the MDU due to the former is
When formaldehyde disappears, MDU production by the latter transition becomes the main activity. In addition, the influence of temperature is greater in the former, and benzyl forms are more likely to be formed at low temperatures (
Therefore, it is thought that a large proportion of MDU production is due to the rearrangement reaction. Therefore, by adding the required amount of N-phenyl carbamate in portions and repeating the condensation reaction with a temperature difference, conditions are established in which the formation of MDU by the rearrangement reaction is likely to occur.
An increase in the amount of MDU generation can be expected.

以上の知見に基づき、本発明においては、所要量のホル
ムアルデヒドを2回以上に分割添加することによって縮
合反応を2回以上反復実施し、2回目以降のホルムアル
デヒドの添加前に、反応混合物を一旦縮合反応温度より
低い温度域に冷却する。
Based on the above findings, in the present invention, the condensation reaction is repeated two or more times by adding the required amount of formaldehyde in two or more times, and the reaction mixture is once condensed before the second and subsequent additions of formaldehyde. Cool to a temperature range below the reaction temperature.

この冷却温度、すなわちホルムアルデヒドの追加時の反
応系の温度は、上記目的から考えて、縮合生成物が凝固
しない限り、できるだけ低い温度が有利であるが、ホル
ムアルデヒドとの反応性および操作を容易にするにはN
−フェニルカーバメートの融点より高温、すなわち約5
0℃以上とすることが好ましい、好ましいホルムアルデ
ヒドの添加温度は、縮合反応温度より少なくとも10℃
低い条件が好ましく、具体的には約50〜80℃、特に
約50〜60℃の範囲内が好ましい。
Considering the above objectives, it is advantageous for this cooling temperature, that is, the temperature of the reaction system when formaldehyde is added, to be as low as possible as long as the condensation product does not solidify, but it also facilitates reactivity with formaldehyde and operation. N for
- above the melting point of the phenyl carbamate, i.e. about 5
The preferred formaldehyde addition temperature, which is preferably 0°C or higher, is at least 10°C below the condensation reaction temperature.
Lower conditions are preferred, particularly within the range of about 50-80°C, particularly about 50-60°C.

このホルムアルデヒドの追加量は、ホルムアルデヒドの
合計添加量が適当な範囲となるように決定する。ホルム
アルデヒドの添加は、合計の添加量を2回もしくは3回
、またはそれ以上に均等に分割して行うこともでき、あ
るいは初回の添加量を相対的に多くすることもできる。
The amount of formaldehyde added is determined so that the total amount of formaldehyde added falls within an appropriate range. The addition of formaldehyde can be carried out by equally dividing the total addition amount into two or three times or more, or the first addition amount can be relatively large.

ホルムアルデヒドを上記のように低温域で追加した後、
反応混合物を再び所定の反応温度に昇温させて、縮合反
応を行う、このような、反応生成物の冷却後にホルムア
ルデヒドを追加しぐ昇温させて縮合反応を行う処理を、
必要により、所望の原料転化率が得られるまで、さらに
繰り返すことができる。ホルムアルデヒドの追加をこの
ように低温域で行う限り、望ましい4.4’ −M D
 Uへの選択率の低下は起こらない。従って、この生成
物への高い選択率を維持したまま、反応率(原料添加率
)を十分に改善することができ、未反応原料が数%以下
に低減させることができる。
After adding formaldehyde at low temperature as above,
A process in which the reaction mixture is heated to a predetermined reaction temperature again to perform a condensation reaction, and formaldehyde is added after cooling the reaction product and the temperature is immediately raised to perform a condensation reaction.
If necessary, the process can be further repeated until a desired raw material conversion rate is obtained. As long as formaldehyde is added in such a low temperature range, the desired 4.4'-M D
No decrease in selectivity towards U occurs. Therefore, the reaction rate (raw material addition rate) can be sufficiently improved while maintaining a high selectivity to this product, and the amount of unreacted material can be reduced to several percent or less.

これに対して、ホルムアルデヒドを最初に全量添加した
場合には、添加量の増大により原料転化 。
On the other hand, if the entire amount of formaldehyde is added at the beginning, the raw material will be converted as the amount added increases.

率を改善することはできるが、選択率は改善されない、
また、ホルムアルデヒドを分割添加しても、2回目の添
加を縮合反応温度で行った場合には、やはり選択率が低
下する。
rate can be improved, but selection rate cannot be improved.
Further, even if formaldehyde is added in portions, if the second addition is carried out at the condensation reaction temperature, the selectivity will still decrease.

本発明の方法で得られた縮合反応生成物は、常法により
、酸水溶液を相分離することにより回収できる0本発明
の方法では、未反応原料を回収する必要のない程度まで
転化率を向上させることができるので、反応生成物は、
通常行われている未反応N−フェニルカーバメートの蒸
留による回収を行わずに、そのまま熱分解工程で使用す
ることができる。
The condensation reaction product obtained by the method of the present invention can be recovered by phase separation of the acid aqueous solution by a conventional method.The method of the present invention improves the conversion rate to the extent that it is not necessary to recover unreacted raw materials. Since the reaction product can be
The unreacted N-phenyl carbamate can be used as it is in the thermal decomposition process without the usual distillation recovery.

熱分解によりポリカーバメート生成物は対応するポリイ
ソシアネートに転化されるが、本発明のポリカーバメー
ト生成物は4.4”−MDUを高い割合で含有するので
、この熱分解により高価値のピュアMD I  (4,
4’−MD I)を多量に含有するポリイソシアネート
生成物を製造することができる。
Thermal decomposition converts the polycarbamate product to the corresponding polyisocyanate, and since the polycarbamate product of the present invention contains a high proportion of 4.4"-MDU, this pyrolysis converts the polycarbamate product to the corresponding polyisocyanate. (4,
Polyisocyanate products containing high amounts of 4'-MD I) can be produced.

次に、本発明を実施例により例示する。実施例中、%は
特に言及のない限り重量%である。
The invention will now be illustrated by examples. In the examples, % is by weight unless otherwise specified.

1〜2および   1〜5 温度計、攪拌機、還流冷却器および滴下漏斗を取りつけ
た500 cdの丸底セパラブル・フラスコに、エチル
N−フェニルカーバメート(EP C) 33.0gと
50%硫酸195.9 gとを入れ、攪拌下で加熱した
。温度50℃になった時に、滴下漏斗より37%ホルム
アルデヒド水溶液を所定量添加した0滴下終了後、混合
物を攪拌下に90℃に昇温させ、この温度で所定時間縮
合反応を行った。
1-2 and 1-5 In a 500 cd round-bottom separable flask equipped with a thermometer, stirrer, reflux condenser, and addition funnel, add 33.0 g of ethyl N-phenyl carbamate (EP C) and 195.9 g of 50% sulfuric acid. g and heated under stirring. When the temperature reached 50°C, a predetermined amount of 37% formaldehyde aqueous solution was added from the dropping funnel. After completion of the 0 dropwise addition, the mixture was heated to 90°C with stirring, and a condensation reaction was carried out at this temperature for a predetermined time.

第一回の反応終了後、実施例においては、追加の所定量
のホルムアルデヒド水溶液をやはり滴下により反応生成
物に添加した。このホルムアルデヒドの追加は、いずれ
もフラスコ内の温度が55℃以下に下がってから行い、
追加の滴下終了後、混合物を90℃に所定時間加熱して
、縮合反応をさらに行った。実施例1では縮合を2回、
実施例2では縮合を3回反復実施した。
After the first reaction was completed, in the example an additional amount of formaldehyde aqueous solution was added dropwise to the reaction product. This addition of formaldehyde is done after the temperature inside the flask has fallen below 55°C.
After the additional dropwise addition was completed, the mixture was heated to 90° C. for a predetermined time to further perform the condensation reaction. In Example 1, condensation was carried out twice,
In Example 2, the condensation was repeated three times.

全部の反応終了後、得られた縮合生成物をトルエンto
o cjに溶解し、水層を分離した後、トルエン溶液を
高速液体クロマトグラフィーによって未反応RPCおよ
び生成した4、4°−MDUについて分析した。分析結
果をホルムアルデヒド(I(CHO)の添加!i (I
IcHO/[!PCモル比)および反応時間と共に次の
第1表に示す。
After completion of all reactions, the obtained condensation product was mixed with toluene and
After dissolving in o cj and separating the aqueous layer, the toluene solution was analyzed for unreacted RPC and generated 4,4°-MDU by high performance liquid chromatography. The analysis results were analyzed by adding formaldehyde (I (CHO)!i (I
IcHO/[! PC molar ratio) and reaction time are shown in Table 1 below.

第1表 (発明の効果) 実施例の結果から明らかなように、本発明の方法により
、望ましいポリカーバメート生成物である4、4’−M
DUを高い選択率で得ることができ、しかも原料転化率
がほぼ100%近くになるように縮合反応を繰り返して
も、この選択率の低下は起こらない、これに対して、縮
合反応を1回で行った比較例では、4.4’−MDUの
選択率がいずれも低い上、原料転化率の増大につれてこ
の選択率が低下する1向がある。
Table 1 (Effects of the Invention) As is clear from the results of the Examples, the method of the present invention produces a desirable polycarbamate product, 4,4'-M
Even if the condensation reaction is repeated so that DU can be obtained with a high selectivity and the raw material conversion rate is nearly 100%, this decrease in selectivity does not occur.In contrast, if the condensation reaction is performed once In all of the comparative examples carried out in 1, the selectivity of 4.4'-MDU was low, and this selectivity tended to decrease as the raw material conversion rate increased.

このように、本発明の方法においては、4,4°−MD
Iの選択率と原料転化率を同時に向上させることができ
、各種化学品の中間原料として、さらにはポリウレタン
製造用のポリイソシアネート原料として好適な組成をも
つポリカーバメート生成物を効率よく製造することがで
きる。さらに、縮合反応の反復実施により、N−フェニ
ルカーバメートをほぼ完全に転化させることができるの
で、未反応原料回収のための蒸留設備が不要となり、ま
たこの蒸留に伴って熱的に不安定なポリカーバメートが
劣化することも避けられるので、製品品質も改善される
Thus, in the method of the present invention, 4,4°-MD
It is possible to simultaneously improve the selectivity of I and the raw material conversion rate, and to efficiently produce a polycarbamate product having a composition suitable as an intermediate raw material for various chemical products and also as a polyisocyanate raw material for polyurethane production. can. Furthermore, by repeating the condensation reaction, N-phenyl carbamate can be almost completely converted, eliminating the need for distillation equipment for recovering unreacted raw materials. Product quality is also improved since deterioration of carbamates is also avoided.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)酸水溶液の存在下でN−フェニルカーバメートに
メチレン化剤を添加し、縮合反応によりポリメチレンポ
リフェニルポリカーバメートを製造する方法において、
メチレン化剤を分割添加することによって縮合反応を2
回以上に分けて実施し、各回のメチレン化剤の添加を、
縮合反応温度より少なくとも10℃低温の反応系に対し
て行い、メチレン化剤添加後に反応系を反応温度に昇温
させて各回の縮合反応を行うことを特徴とする、ポリメ
チレンポリフェニルポリカーバメートの製造方法。
(1) A method for producing polymethylene polyphenyl polycarbamate by adding a methylenating agent to N-phenyl carbamate in the presence of an aqueous acid solution and carrying out a condensation reaction,
By adding the methylenating agent in portions, the condensation reaction can be carried out in two steps.
Divide the process into two or more times, and add the methylenating agent each time.
Polymethylene polyphenyl polycarbamate, which is carried out in a reaction system at least 10°C lower than the condensation reaction temperature, and each condensation reaction is carried out by raising the temperature of the reaction system to the reaction temperature after adding the methylenating agent. Production method.
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