JPH0242825B2 - - Google Patents

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JPH0242825B2
JPH0242825B2 JP57078168A JP7816882A JPH0242825B2 JP H0242825 B2 JPH0242825 B2 JP H0242825B2 JP 57078168 A JP57078168 A JP 57078168A JP 7816882 A JP7816882 A JP 7816882A JP H0242825 B2 JPH0242825 B2 JP H0242825B2
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  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
本発明は、ジフエニルメタンジカルバメート類
を製造する方法に関するものであり、さらに詳し
くは、分子内に少なくとも1個以上のメチレンア
ミノ結合(
【式】)を有するポリカルバ メート類とN−フエニルカルバメートとを反応さ
せることによつて、ジフエニルメタンジカルバメ
ート類を製造する方法に関するものである。 ジフエニルメタンジカルバメート類は、ホスゲ
ンを使用しないでジフエニルメタンジイソシアナ
ート(MDI)を製造するための前駆体として有
用な物質である。特にその4,4′−体である4,
4′−ジフエニルメタンジイソシアナート(いわゆ
るピユアーMDI)は、ポリウレタンエラストマ
ー、スパンデツクス、人工皮革用コーテイング材
などの原料として、近年需要が急増している。し
たがつて、その原料となり得るジフエニルメタン
ジカルバメート類を工業的に有利に製造できる方
法を開発することが望まれている。 従来、このジフエニルメタンジカルバメート類
を製造する方法としては、例えば、N−フエニル
カルバメートとホルムアルデヒド、パラホルムア
ルデヒド、メチラール、トリオキサンなどの縮合
剤とを、鉱酸、有機スルホン酸、固体酸などの酸
の存在下において反応させる方法が知られてい
る。 この場合、強酸を大量に用いる、反応温度を高
くする、反応時間を長くするなどの比較的厳しい
条件下で反応を行なうと、目的とするジフエニル
メタンジカルバメート類以外に、例えば一般式
() (式中、R2はアルキル基、芳香族基または脂
環族基、zは1以上の整数を表わす。)で示され
る多核体のポリメチレンポリフエニルカルバメー
トがかなり多量に生成することも知られている。 一方、比較的温和な条件下では、メチレン基が
カルバメート基の窒素原子と結合したメチレンア
ミノ結合(−CH2−N)を含み、ベンゼン環を
2個または3個以上有する2核体または3核体以
上の多核体がかなり多量に副生することも知られ
ている。 このメチレンアミノ結合を有する化合物は、熱
分解によつてもイソシアナートを与えないので、
できるだけその存在量を減少させることが望まれ
ている。その一つの方法として、これらの化合物
を実質的に無水の条件下で、少なくとも75%硫酸
以上の強さを有するブロトン性酸またはルイス酸
存在下に、50〜170℃の温度で反応させることに
よつて、窒素原子に結合しているメチレン基をベ
ンゼン環と結合させるための転位反応の方法が提
案されている(特開昭54−59264号公報)。 しかし、この方法ではメチレンアミノ結合を含
む3核体以上の多核体からは、やはり多核体のポ
リメチレンポリフエニルカルバメートが生成して
いる。 そこで、本発明者らは、メチレンアミノ結合を
含む3核体以上の多核体の反応性について鋭意検
討を重ねた結果、驚くべきことに、これらの多核
体からジフエニルメタンジカルバメート類を製造
できることを見出し、本発明を完成するに至つ
た。 すなわち、本発明は、25℃の水溶液中でのpKa
値が4以下の有機カルボン酸または無機陽イオン
交換体としてのゼオライトの中から選ばれた1種
または2種以上の酸の存在下において、構成単位
として次式()で示されるA,B,C,D,E
を有する化合物およびそれらの混合物 A〔−B〕−l〔−C〕−n〔−D〕−oE () A=H、または
【式】また は
【式】
【式】
【式】
【式】または
【式】 (式中、l,m,nはそれぞれ0以上の整数を
表わし、n=0の場合、AがHであればl+m≧
2を満足し、Aがその他の基であればl+m≧1
を満足するものとする。また、R1は水素または
アルキル基、ハロゲン原子、ニトロ基、シアノ
基、アルコキシ基、脂環族基などの置換基、xは
0〜4の整数を表わし、xが2以上の場合は、
R1は同じものであつてもよいし、異なる置換基
であつてもよい。R2はアルキル基、芳香族基ま
たは脂環族基を表わし、さらに、R2はその1個
以上の水素が前記の置換基で置換されたものであ
つてもよい。)と、一般式() (式中、R3は水素またはアルキル基、ハロゲ
ン原子、ニトロ基、シアノ基、アルコキシ基、脂
環族基などの置換基、yは0〜4の整数を表わ
し、yが2以上の場合は、R3は同じものであつ
てもよいし、異なる置換基であつてもよい。R4
はアルキル基、芳香族基または脂環族基を表わ
し、さらに、R4はその1個以上の水素が前記の
置換基で置換されたものであつてもよい。また、
R3はR1と、yはxと、R4はR2とそれぞれ同じで
あつてもよい。)で示されるN−フエニルカルバ
メートとを反応させることを特徴とする一般式
() で示されるジフエニルメタンジカルバメート類の
製造方法を提供するものである。 本発明の方法を、メチレンアミノ結合を含む3
核体の場合の反応を用いて、よりわかりやすく例
示すれば次のように表わされる。(簡単化のため
にR1=R3=H,R2=R4とする。)例えば、 または例えば、 または例えば、 このように本発明の方法は、従来の技術ではポ
リメチレンポリフエニルカルバメートにしか変換
できなかつたメチレンアミノ結合を有する3核体
以上の多核体から、選択性良くジフエニルメタン
ジカルバメート類を製造できることを特徴として
いる。 さらに、先行の技術(特開昭54−59264号)で
は、転位反応を行なわせるためには、実質的に無
水の条件下で、しかも、75%硫酸以上の強い酸強
度を有するプロトン性酸や、五フツ化アンチモン
や三フツ化ホウ素などの強酸性のルイス酸を用い
ることが必要であるが、それとは異なり、本発明
の方法では、メチレンアミノ結合を有する3核体
以上の多核体とN−フエニルカルバメートとの分
子間反応を行なわせるので、トリフルオロ酢酸な
どのように75%硫酸よりもはるかに弱い酸である
有機カルボン酸の存在下でも、定量的に反応を進
行させることができ、選択性良くジフエニルメタ
ンジカルバメート類を製造できることが特徴であ
る。 本発明で使用されるメチレンアミノ結合を有す
る3核体以上の多核体は、一般式() A〔−B〕−l〔−C〕−n〔−D〕−oE () (式中、A,B,C,D,Eおよびl,m,n
は前記の通り)で示されるものであつて、これら
の化合物はどのような方法によつて製造されたも
のであつてもよいが、 一般式() (式中、R1,R2およびxは前記の通り)で示
されるN−フエニルカルバメート類をホルムアル
デヒド、パラホルムアルデヒド、トリオキサン、
メチラール、アシラールなどのメチレン化剤と反
応させて縮合させる際に生成するものを使用する
ことも好ましい方法の一つである。こうすること
によつて、ジフエニルメタンジカルバメートの得
率を向上させることができる。この場合、一般式
()で示される化合物類を分離した後、一般式
()で示されるN−フエニルカルバメートと反
応させてもよいし、メチレンアミノ結合を有しな
い縮合反応生成物であるジフエニルメタンジカル
バメート類やポリメチレンポリフエニルカルバメ
ート類、あるいはメチレンアミノ結合を有する2
核体である一般式()や() (式中、R1,R2およびxは前記の通り)で示
される化合物の共存する系で、本発明の方法を実
施してもよい。式(),()で示される化合物
は、本発明の条件下で類似の反応によりジフエニ
ルメタンジカルバメートに変換される。 本発明で用いられるもう一つの原料であるN−
フエニルカルバメートは、一般式() (式中、R3,R4およびyは前記の通り)で示
される化合物であつて、例えば前記の一般式
()においてR4がメチル基、エチル基、2,
2,2−トリクロロエチル基、2,2,2−トリ
フルオロエチル基、プロピル基(n−,iso−)、
ブチル基(n−および各種異性体)、ベンチル基
(n−および各種異性体)、ヘキシル基(n−およ
び各種異性体)などのアルキル基、またはシクロ
ペンチル基、シクロヘキシル基などの脂環族基、
またはフエニル基、ナフチル基などの芳香族基で
あり、R3が水素または前記のアルキル基または
脂環族基あるいはフツ素、塩素、臭素、ヨウ素な
どのハロゲン原子あるいはニトロ基あるいはシア
ノ基あるいは前記のアルキル基を構成成分とする
アルコキシ基などであるようなN−フエニルカル
バメート類が挙げられる。 好ましいのは、N−フエニルカルバミン酸メチ
ル、N−フエニルカルバミン酸エチル、N−フエ
ニルカルバミン酸n−プロピル、N−フエニルカ
ルバミン酸iso−プロピル、N−フエニルカルバ
ミン酸n−ブチル、N−フエニルカルバミン酸
sec−ブチル、N−フエニルカルバミン酸iso−ブ
チル、N−フエニルカルバミン酸tert−ブチル、
N−フエニルカルバミン酸ペンチル、N−フエニ
ルカルバミン酸ヘキシル、N−フエニルカルバミ
ン酸シクロヘキシル、N−フエニルカルバミン酸
2,2,2−トリクロロエチル、N−フエニルカ
ルバミン酸2,2,2−トリフルオロエチル、N
−oまたはm−トリルカルバミン酸メチル、N−
oまたはm−トリルカルバミン酸エチル、N−o
またはm−トリルカルバミン酸2,2,2−トリ
フルオロエチル、N−oまたはm−トリルカルバ
ミン酸プロピル(各異性体)、N−oまたはm−
トリルカルバミン酸ブチル(各異性体)、N−o
またはm−クロルフエニルカルバミン酸メチル、
N−oまたはm−クロルフエニルカルバミン酸エ
チル、N−oまたはm−クロルフエニルカルバミ
ン酸プロピル(各異性体)、N−oまたはm−ク
ロルフエニルカルバミン酸ブチル(各異性体)、
N−oまたはm−クロルフエニルカルバミン酸
2,2,2−トリフルオロエチル、N−2,6−
ジメチルフエニルカルバミン酸メチル、N−2,
6−ジメチルフエニルカルバミン酸エチル、N−
2,6−ジメチルフエニルカルバミン酸プロピル
(各異性体)、N−2,6−ジメチルフエニルカル
バミン酸ブチル(各異性体)、N−2,6−ジメ
チルフエニルカルバミン酸2,2,2−トリフル
オロエチル、N−2,6−ジブロムフエニルカル
バミン酸メチル、N−2,6−ジブロムフエニル
カルバミン酸エチル、N−2,6−ジブロムフエ
ニルカルバミン酸プロピル(各異性体)、N−2,
6−ジブロムフエニルカルバミン酸ブチル(各異
性体)、N−2,6−ジブロムフエニルカルバミ
ン酸2,2,2−トリフルオロエチルなどのN−
フエニルカルバメート類が用いられる。 これらのN−フエニルカルバメート類(一般式
())において、R3がR1と、yがxと、R4がR2
と同じであるものが特に好ましく用いられる。 本発明で用いられる、25℃の水溶液中でのpKa
値が4以下の有機カルボン酸としては、例えば、
ギ酸、蓚酸、フルオロ酢酸(モノ.ジ.トリ)、
クロル酢酸(モノ.ジ.トリ)、ブロム酢酸(モ
ノ.ジ.トリ)、シアノ酢酸、α−フルオロプロ
ピオン酸、α,α−ジクロル酪酸などであり、そ
のなかでも好ましいのは、α−位にフツ素、塩素
またはシアノ基を有する有機カルボン酸である。
特に好ましいのは、ジクロル酢酸、トリクロル酢
酸、トリフルオロ酢酸、シアノ酢酸である。ま
た、無機陽イオン交換体としては、各種のゼオラ
イト類が用いられる。 本発明方法は無溶解でも実施できるが、必要に
応じて適当な溶媒中で実施することもできる。こ
のような溶媒としては、例えば、ペンタン、ヘキ
サン、ヘプタン、オククタン、ノナン、デカン、
n−ヘキサデカン、シクロペンタン、シクロヘキ
サンなどの脂肪族または脂環族炭化水素類、クロ
ロホルム、塩化メチレン、四塩化炭素、ジクロル
エタン、トリクロルエタン、テトラクロルエタン
などのハロゲン化炭化水素類、メタノール、エタ
ノール、プロパノール、ブタノールなどのアルコ
ール類、ベンゼン、トルエン、キシレン、エチル
ベンゼン、モノクロルベンゼン、ジクロルベンゼ
ン、ブロムナフタリン、ニトロベンゼン、o−ま
たはm−またはp−ニトロトルエンなどの芳香族
化合物類、ジエチルエーテル、1,4−ジオキサ
ン、テトラヒドロフランなどのエーテル類、酢酸
メチル、酢酸エチル、ギ酸メチルなどのエステル
類、スルホラン、3−メチルスルホラン、2,4
−ジメチルスルホランなどのスルホラン類および
水などが挙げられる。さらには酢酸、プロピオン
酸、モノクロル酢酸、ジクロル酢酸、トリクロル
酢酸、トリフルオロ酢酸などのカルボン酸類、メ
タンスルホン酸、トリクロルメタンスルホン酸、
トリフルオロメタンスルホン酸などのスルホン酸
類などの酸類も溶媒として用いることができる。 本発明方法を実施するに当り、原料である一般
式()で示される化合物およびそれらの混合物
と、一般式()で示されるN−フエニルカルバ
メートの量比はいくらでもよいが、原料中におけ
るメチレンアミノ結合(−CH2−N)と等量以
上のN−フエニルカルバメートを用いることが好
ましい。もちろん、それより少ない量であつて
も、目的とするジフエニルメタンジカルバメート
類は得られるが、収量は少なくなる。逆に等量よ
りも多くのN−フエニルカルバメートを用いるこ
とは、反応速度を促進させる効果があり、好まし
い方法である。 また、使用する酸の量は、用いる酸の種類およ
び原料組成、その他の反応条件によつて異なる
が、通常、一般式()で示される原料1モルに
対して、10-5〜103モルの範囲が好ましい。 本発明の反応は250℃以下、好ましくは10〜200
℃の温度で行われる。 反応時間は反応温度、酸の種類と量、溶媒の有
無および量、原料組成、反応方法などの他の反応
条件によつて異なるが、通常数分〜数時間であ
る。 本発明方法は通常、常圧下または加圧下で行わ
れるが、必要に応じて減圧下で行うこともでき
る。 また、本発明の反応方式としては、特に制限は
なく、回分式で行つてもよいし、あるいは連続式
に行つてもよい。 次に実施例によつて本発明をさらに詳細に説明
するが、本発明は、これらの実施例によつて限定
されるものではない。 なお、反応生成物は高速液体クロマトグラフイ
ーを用いて分析した。 実施例 1 N−フエニルカルバミン酸エチル50gとトリオ
キサン4.54gを98%硫酸2.1gの存在下、50℃で
3分間反応させ、生成物をカラムクロマトグラフ
イーによつて分離し、一般式()において、l
=m=x=0、A=H、n=1、R2=C2H5であ
る次式 で示される異性体を含む化合物(以下、3核N,
N′−体と呼ぶ)24重量%と、一般式()にお
いて、m=n=x=0、A≠H、l=1、
【式】R2=C2H5であ る次式 で示される異性体を含む化合物(以下、3核N−
体と呼ぶ)76重量%とからなる混合物を得た。 この混合物2.03gおよびN−フエニルカルバミ
ン酸エチル3.3gを、トリフルオロ酢酸20g中で、
撹拌下に70℃で20分間反応させた後、トリフルオ
ロ酢酸を単蒸留によつて分離し、生成物を分析し
た結果、3核N,N′−体および3核N−体は全
て消費されており、ジフエニルメタンジカルバミ
ン酸ジエチル2.6gが生成していた。副生物とし
て、一般式()において、z=1、R2=C2H5
で表わされる3核体であるジメチレントリフエニ
ルカルバミン酸トリエチルが0.1g生成していた。
また、N−フエニルカルバミン酸エチルは2.7g
回収された。このことは、3核N,N′−体およ
び3核N−体の95%がN−フエニルカルバミン酸
エチルと反応して、ジフエニルメタンジカルバミ
ン酸ジエチルに変換したことを示している。 3核体であるジメチレントリフエニルカルバミ
ン酸トリエチルは、生成したジフエニルメタンジ
カルバミン酸ジエチルが未反応の3核N,N′−
体および3核N−体と反応して、ジフエニルメタ
ンジカルバミン酸ジエチルを再生しながら副生し
てきたものと考えられる。 比較例 1 実施例1で用いたのと同じ組成を有する3核
N,N′−体と3核N−体との混合物2.03gを使用
して、N−フエニルカルバミン酸エチルを加えな
い以外は、実施例1と全く同様の方法により反応
を行つたが、3核N,N′−体12重量%、3核N
−体82重量%、3核体以上のポリメチレンポリフ
エニルカルバミン酸エチルが6重量%から成る混
合物が得られたにすぎず、ジフエニルメタンジカ
ルバミン酸ジエチルはほとんど生成していなかつ
た。 実施例2〜4、および比較例2 N−フエニルカルバミン酸エチルとトリオキサ
ンを用いて、実施例1と同様な方法によつて縮合
混合物を得た。水洗して硫酸を除いた後、薄膜蒸
留を行ない、一般式()において、x=0、
R2=C2H5である(N−エトキシカルボニル)フ
エニルアミノメチルフエニルカルバミン酸エチル
(以下、2核N−体と呼ぶ)43重量%、一般式
()において、x=0、R2=C2H5であるビス−
(N−エトキシカルボニルアニリノ)メタン(以
下、2核N,N′−体と呼ぶ)26重量%、3核N
−体22.3重量%、3核N,N′−体8.7重量%から
成る混合物を得た。 この混合物8gをトリフルオロ酢酸50g中で、
種々の量のN−フエニルカルバミン酸エチルと、
70℃で10分間反応させた結果を表1に示す。ま
た、N−フエニルカルバミン酸エチルを加えない
で同様の操作を行なつた結果を比較例2とした。
【表】 実施例2の結果は、2核N−体および2核N,
N′−体の全てが反応してジフエニルメタンジカ
ルバミン酸ジエチル(MDU)に変換し、3核N
−体および3核N,N′−体の26%がN−フエニ
ルカルバミン酸エチルと反応してMDUを生成さ
せ、残りの74%がジメチレントリフエニルカルバ
ミン酸トリエチル(DTT)に変換したたことを
示しており、また、実施例3の結果は、2核N−
体および2核N,N′−体の全てが反応してMDU
に変換し、3核N−体および3核N,N′−体の
78%がN−フエニルカルバミン酸エチルと反応し
てMDUを生成させ、残り22%が3核体のDTTに
変換したことを示している。 N−フエニルカルバミン酸エチルを加えない場
合は、反応速度が遅く、しかもMDUの収量が低
いことがわかつた。比較例における回収EPCは、
反応によつて一部副生したものである。 実施例 5 実施例2において、N−フエニルカルバミン酸
エチルの代りにN−フエニルカルバミン酸メチル
(40.0mmol)を用いて、実施例2と全く同様の反
応を行なつた結果、2核N−体、2核N,N′−
体、3核N−体および3核N,N′−体の全てが
消費されて、3種類のジフエニルメタンジカルバ
メート、すなわち、ジフエニルメタンジカルバミ
ン酸ジエチル(5.1mmol)、ジフエニルメタンジ
カルバミン酸メチル(3.2mmol)および混合エス
テルであるジフエニルメタンジカルバミン酸メチ
ルエチル (16.1mmol)と、ジメチレントリフエニルカル
バミン酸トリエステル(1.0mmol、メチルエステ
ル、エチルエステル、メチルエチルエステルの混
合物)が生成していた。加えたN−フエニルカル
バミン酸メチルは23.5mmol消費されており、新
たにN−フエニルカルバミン酸エチルが
18.7mmol生成していた。 実施例 6 実施例1で用いた原料と同じ組成を有する3核
N,N′−体および3核N−体2g、N−フエニ
ルカルバミン酸エチル2.54gをトリフルオロ酢酸
20g中で、100℃、30分間反応させた結果、3核
N,N′−体および3核N−体は全て消費されて
おり、ジフエニルメタンジカルバミン酸ジエチル
2.45gが生成していた。副生物として、3核体で
あるジメチレントリフエニルカルバミン酸トリエ
チルが0.14g生成していた。また、N−フエニル
カルバミン酸エチルは1.95gが回収された。 実施例 7 実施例2で用いた原料混合物7.3g、N−フエ
ニルカルバミン酸エチル6.3gをスルホラン30g
中に入れ、部分的に希土類元素でイオン交換した
Y型ゼオライトであるSK−500(ユニオンカーバ
イド社製)4gの存在下、80℃で10分間反応させ
た結果、2核N−体と3核N−体のそれぞれ90
%、および2核N,N′−体と3核N,N′−体の
全量が反応して消費されて、ジフエニルメタンジ
カルバミン酸ジエチルが18.9mmolとジメチレン
トリフエニルカルバミン酸トリエチルが1.6mmol
生成しており、N−フエニルカルバミン酸エチル
が2.5mmol消費されていた。ジフエニルメタンジ
カルバミン酸ジエチルは2核N−体および2核
N,N′−体から13.9mmol、3核N−体および3
核N,N′−体から5mmol、それぞれ生成したも
のと考えられる。 実施例8および比較例3 実施例8において、SK−500の代りにシアノ酢
酸酸を用いた以外は、実施例8と全く同様の反応
を行なつた結果を表2に示す。また、酸を用いな
かつた場合を比較例3とした。
【表】

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 25℃の水溶液中でのpKa値が4以下の有機カ
    ルボン酸または無機陽イオン交換体としてのゼオ
    ライトの中から選ばれた1種または2種以上の酸
    の存在下において構成単位として次式()で示
    されるA,B,C,D,Eを有する化合物および
    それらの混合物 A〔−B〕−l〔−C〕−n〔−D〕−oE () A=H、または【式】また は【式】 【式】 【式】 【式】または 【式】 (式中、l,m,nはそれぞれ0以上の整数を
    表わし、n=0の場合、AがHであればl+m≧
    2を満足し、Aがその他の基であればl+m≧1
    を満足するものとする。また、R1は水素または
    アルキル基、ハロゲン原子、ニトロ基、シアノ
    基、アルコキシ基、脂環族基などの置換基、xは
    0〜4の整数を表わし、xが2以上の場合は、
    R1は同じものであつてもよいし、異なる置換基
    であつてもよい。R2はアルキル基、芳香族基ま
    たは脂環族基を表わし、さらに、R2はその1個
    以上の水素が前記の置換基で置換されたものであ
    つてもよい。)と、一般式() (式中、R3は水素またはアルキル基、ハロゲ
    ン原子、ニトロ基、シアノ基、アルコキシ基、脂
    環族基などの置換基、yは0〜4の整数を表わ
    し、yが2以上の場合は、R3は同じものであつ
    てもよいし、異なる置換基であつてもよい。R4
    はアルキル基、芳香族基または脂環族基を表わ
    し、さらに、R4はその1個以上の水素が前記の
    置換基で置換されたものであつてもよい。 また、R3はR1と、yはxと、R4はR2とそれぞ
    れ同じであつてもよい。)で示されるN−フエニ
    ルカルバメートとを反応させることを特徴とする 一般式() で示されるジフエニルメタンジカルバメート類の
    製造方法。 2 pKa値が4以下の有機カルボン酸として、ジ
    クロル酢酸、トリクロル酢酸、トリフルオロ酢酸
    またはシアノ酢酸を使用する特許請求の範囲第1
    項記載の方法。
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JPS567749A (en) * 1979-07-03 1981-01-27 Mitsui Toatsu Chem Inc Preparation of polymethylenepolyphenylpolycarbamate

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