JPH09249634A - ジシクロヘキシルカルボジイミドの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明はシクロヘキシルイソシアネート（Ｃ
ＨＩ）を原料に、触媒としてＴｉ（ＯＲ）₄で表せる化
合物の１種類または２種類以上の混合物を使用し、高純
度のジシクロヘキシルカルボジイミド（ＤＣＣ）を合成
する方法に関する。 【解決手段】 （１）シクロヘキシルイソシアネート
（ＣＨＩ）を、ＣＨＩに対して０．１〜１０重量％のＴ
ｉ（ＯＲ）₄（但し、Ｒは炭素数１０以下の脂肪族、脂
環族、芳香族のいずれでもよい。）の存在下、１００〜
１７０℃で３〜１５時間、脱ＣＯ₂反応を行い、得られ
るＴｉ（ＯＲ）₄を残存するジシクロヘキシルカルボジ
イミド（ＤＣＣ）に、水又は高沸点のアルコールを加
え、０〜１００℃で１〜３時間反応させることによって
Ｔｉ（ＯＲ）₄を分解させ、次いで蒸留によってＤＣＣ
を単離精製することを特徴とするＤＣＣの製造方法。 （２）１０〜６０℃で１〜３時間反応させることによっ
てＴｉ（ＯＲ）₄を分解させることを特徴とする（１）
記載の製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はシクロヘキシルイソ
シアネート（ＣＨＩ）を原料に、触媒としてＴｉ（Ｏ
Ｒ）₄で表せる化合物の１種類または２種類以上の混合
物を使用し、高純度のジシクロヘキシルカルボジイミド
（ＤＣＣ）を合成する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＤＣＣは脱水剤、反応試剤などとして近
年重要性を増しつつあり、その合成には色々な方法が提
案されている。

【０００３】例えばジシクロヘキシルチオ尿素を塩化シ
アヌルとアルカリで処理する方法（特公昭５０―１３２
４８号公報）、ジシクロヘキシル尿素をオキシ塩化リン
とピリジン塩基で処理する方法（特開昭６０―１６６６
５２号公報）、ジシクロヘキシル尿素をｐ―トルエンス
ルホニルクロライドとピリジンで処理する方法（米国特
許第２，７９７，２４０号）が報告されているが、これ
らの方法はいずれもチオ尿素あるいは尿素を脱水もしく
は脱硫してＤＣＣを得るため、反応が数段階必要であ
り、収率も低くなり、副生成物も数多くできるため、大
量にＤＣＣを合成する場合、不適当である。

【０００４】また従来よりＣＨＩの脱二酸化炭素を伴う
縮合反応によりＤＣＣを得る方法の縮合触媒としてタン
グステンおよびバナジュウムの酸化物、塩化物の使用が
知られているが（特開昭５４―６６６５６）、この触媒
は、活性が非常に低く、縮合反応に時間を要し、効率的
でない。

【０００５】また、米国特許第３，３４５，４０７およ
び３，５０２，７２２記載のナトリウム、リチウム、カ
リウム等の金属触媒も活性が不十分なため、ＤＣＣの合
成には不向きである。

【０００６】イソシアネートの縮合反応のための高活性
な触媒として、特開平７―１７９９０記載の３―メチル
―１―フェニルフォスフォレン―１―オキシドのような
フォスフォレンオキシド類をあげる事ができるが、この
ような有機燐系触媒を使用し縮合反応した場合、縮合反
応後、ＤＣＣを蒸留により単離する際、沸点がＤＣＣと
近いため、触媒がｐｐｍオーダーで不純物としてＤＣＣ
に混入してしまい、高純度のＤＣＣを得る事ができな
い。

【０００７】Ｔｉ（ＯＲ）₄触媒を用いイソシアネート
をカルボジイミド化させることは知られている（ＵＳＰ
３，４２６，０２５）。しかしこの方法では、ＤＣＣの
精製として単に蒸留手段を用いているため、Ｒが１０以
下の触媒は沸点がＤＣＣに比較的近いため、触媒が蒸留
の際ＤＣＣの留分に混入してきてしまい、得られたＤＣ
Ｃ中の触媒を１ｐｐｍ以下にする事は困難で、高純度Ｄ
ＣＣを得る方法は示されていない。また、Ｒが１１以上
のものは一般的に入手が困難で、また、分子量（チタン
当量：分子量をチタンで割った値）が大きくなるため、
単位重量あたりの活性が低くなり、さらに立体障害も大
きくなるためイソシアネートをカルボジイミド化させる
反応に非常に時間がかかり不利である（活性（カルボジ
イミド化反応）に関与するのはＴｉ―Ｏ結合である）。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記問題を
解決するためになされたもので、ＣＨＩを出発原料とし
て、ＤＣＣ中の触媒残量が１ｐｐｍ以下である高純度の
ＤＣＣを製造するための方法を提供することを目的とす
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記目的
を達成するため鋭意研究を行った結果、下記反応式
（１）に示すように、ＣＨＩの脱二酸化炭素を伴う縮合
反応によりＤＣＣを製造する場合、

【００１０】

【化１】

【００１１】触媒として、Ｔｉ（ＯＲ）₄（Ｒは炭素数
１０以下の脂肪族、脂環族、芳香族のいずれでもよ
い。）を用いることにより高純度のＤＣＣを得る事を見
出した。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下本発明をさらに詳しく説明す
ると、本発明のＤＣＣの製造方法は、ＣＨＩを触媒の存
在下で縮合させるもので、これによりＣＨＩの脱二酸化
炭素によりＤＣＣが得られ、得られたＤＣＣに水又は高
級アルコール等を加え触媒とＤＣＣの系を処理してから
蒸留し、高純度のＤＣＣが得られるものである。

【００１３】上記ＣＨＩの縮合反応は反応時間を短縮で
きるので通常無溶媒で行う事が好ましいが、必要によっ
ては沸点が縮合反応以上であり、イソシアネート基又は
カルボジイミド基又は触媒と反応することのない溶媒、
例えば３―メチル３―メトキシブチルアセテート、トリ
エチレングリコールジメチルエーテル、テトラエチレン
グリコールジメチルエーテル、Ｎ―メチル―２―ピロリ
ドン、メトキシブチルアセテート等の溶媒を用いること
ができる。

【００１４】縮合反応条件は適宜選択されるが、触媒の
存在下、１００℃〜１７０℃が好ましく、特に好ましく
は１５０〜１７０℃である。また、反応時間は通常３〜
１５時間である。

【００１５】触媒の使用量は、原料のＣＨＩに対して
０．１〜５０重量％、特に０．３〜２０重量％である事
が望ましい。

【００１６】触媒として用いるＴｉ（ＯＲ）₄のＲは脂
肪族、脂環族、芳香族のいずれでもよいが、炭素数が１
０以下のものが、好適に用いられる。

【００１７】しかし、Ｒの炭素数が５を越えるのものは
沸点がＤＣＣよりかなり高いため、蒸留によりある程度
ＤＣＣが単離できるが、炭素数が５以下の触媒は沸点が
ＤＣＣと近いため蒸留によってＤＣＣは高純度に単離で
きない。

【００１８】本発明において、ＤＣＣ中に残存する触媒
を１ｐｐｍ以下とするよう高純度化するために、後処理
として、不活性な親水性の低沸点溶媒、例えばＴＨＦ、
アセトン等に合成したＤＣＣを溶解させ、さらに水を加
え、０℃〜１００℃、好ましくは１０℃〜６０℃で１〜
３時間ほど反応させる事により触媒は下記の反応（２）
により無機の酸化物と低沸点のアルコールに加水分解さ
れ、それを蒸留すれば、触媒の無機の酸化物は系内に残
留物として、アルコールは使用した溶媒と共に初留分と
して得られ、高純度のＤＣＣは、次の留分として得る事
ができる。

【００１９】低沸点溶媒の使用は必須ではないが、ＤＣ
Ｃは水不溶性なので、ＤＣＣを溶かす溶媒を混合して処
理の効率を向上させることは好ましいことである。

【００２０】使用できる低沸点溶媒はＤＣＣに不活性
で、ＤＣＣから蒸留により分離できる低沸点溶媒で、親
水性の溶媒であればよくたとえばＴＨＦのようなエーテ
ル、アセトンの様なケトン、メタノール、エタノール、
ＩＰＡの様なアルコール、及びＤＭＦ（ジメチルホルム
アミド）、ＤＭＡＣ（ジメチルアセトアミド）などでも
良い。

【００２１】

【化２】 Ｔｉ（ＯＲ）₄＋２Ｈ₂Ｏ→ＴｉＯ₂＋４ＲＯＨ （２）

【００２２】使用する低沸点溶媒量は何ら制限するもの
ではないが、経済的理由から好ましくはＤＣＣの０．１
〜２０倍重量で使用出来る。また使用する水の量は上記
反応式（２）のような触媒とのモル比すなわち触媒の２
倍モル以上であれば可能である。

【００２３】また上限は特に制限するものではないが、
過剰な水は後に蒸留により分離しなければならないの
で、その点から触媒の１００倍モル程度を上限にするの
が好ましい。

【００２４】また、水の替わりに触媒と反応する高沸点
アルコール類を０℃〜１００℃、好ましくは１０℃〜６
０℃で１〜３時間ほど反応させ触媒の炭素数の低いＲは
反応させた高沸点アルコールのＸと全部、または一部を
下記の反応式（３）に従い反応置換させ、Ｒは低沸点の
Ｒ―ＯＨとして容易にＤＣＣより単離する事ができる。
また、触媒のＴｉはＲがＸに置換されたため沸点が上昇
し、ＤＣＣと蒸留により簡単に分離できる。

【００２５】

【化３】 Ｔｉ（ＯＲ）₄＋４ＸＯＨ→Ｔｉ（ＯＸ）₄＋４ＲＯＨ （３）

【００２６】使用するアルコール量は何ら制限するもの
ではないが、経済的理由から好ましくは触媒の４〜１０
０倍重量で、更に好ましくは１０〜５０倍重量で使用出
来る。

【００２７】また、高沸点アルコールとして多官能アル
コールを使用すると下記反応式（４）のように触媒のＴ
ｉは互いに架橋しあい、沸点が上昇し、また触媒のＲは
ＲＯＨとして、ＤＣＣと簡単に分離することができる。

【００２８】

【化４】 Ｔｉ（ＯＲ）₄＋ＨＯＹＯＨ→―Ｔｉ―ＯＹ―Ｔｉ―＋ＲＯＨ （４）

【００２９】チタン触媒を処理するための高沸点アルコ
ールとしては、炭素数６以上の単官能のものたとえばヘ
キサノール、２―エチレンヘキサノール、ヘプタノー
ル、オクタノール、ノナノール、デカノール、（ポリ）
エチレングリコール、（ポリ）プロピレングリコール、
（ポリ）テトラメチレングリコール、（ポリ）ペンタメ
チレングリコール、（ポリ）ヘキサメチレングリコー
ル、１、２―プロパンジオール、１、３―プロパンジオ
ール、１、３―ブタンジオール、１、４―ブタンジオー
ル、１、５―ペンタンジオール、３―メチル―１、５―
ペンタンジオール、１、８―オクタンジオール、１、１
０―デカンジオール、水添ビスフェノールＡ、ネオペン
チルグリコール、ペンタンジオール、ヘキサンジオー
ル、オクタンジオール、１、４―ブチンジオール、ビス
フェノールＡ、ＡＦおよびＳ、およびそのハロゲン誘導
体、フェノール、ジヒドロキシルベンゼン、グレゾー
ル、ニトロフェノール、等のフェノール誘導体、ビス
（２―ヒドロキシルエチル）ハイドロキノン、多官能の
アルコールとしてはグリセリン、トリメチロールプロパ
ン、トリメチロールエタン、ペンタエリスリトール、ソ
ルビトール、１、２、６―ヘキサントリオール、１、
２、４―ブタントリオール、トリス（２―ヒドロキシエ
チル）イソシアヌレートトリス（２―ヒドロキシルメチ
ル）イソシアヌレート、テトラメチロールシクロヘキサ
ン、マンニトール、ズルシトール、スークロース、ジグ
リセリン、ジペンタエリスリトール、および上記グリコ
ールと二塩基酸とから得られる高分子ポリオールおよび
環状エステルおよびエーテル化合物を開環重合して得ら
れるポリオール、そのたポリカーボネートポリオール
類、ポリブタジエングリコール類、ビスフェノールＡに
酸化エチレン、または酸化プロピレンを付加して得られ
るグリコール類、フェノール樹脂、フラン重合体、など
が使用できる。

【００３０】ＤＣＣが得られた後、触媒を回収する場合
は、一旦蒸留するが、これは本発明において必須の工程
ではない。

【００３１】以下実施例により説明する。

【００３２】

【実施例１】２００ｍｌのなす型フラスコに１００ｇの
シクロヘキシルイソシアネートとチタン酸テトラｎ―ブ
チル２ｇを加え、１７０℃で６時間反応させた。

【００３３】触媒を回収するために得られた黄色の液体
を減圧蒸留し、１３０℃〜１３５℃／４〜５ｍｍＨｇの
留分で得られたものに低沸点溶媒としてアセトン１００
ｇと水４ｇを加え、４０℃で２時間撹拌し触媒を処理
し、得られた溶液から減圧蒸留により溶媒と、残存する
水を除去し、１３０℃〜１３５℃／４〜５ｍｍＨｇの留
分としてＤＣＣを収率９８％で得た。ここで得られたＤ
ＣＣ中のチタン原子をＩＣＰ発光分析により測定した結
果、チタン触媒は０．１ｐｐｍ以下で検出されなかっ
た。

【００３４】

【実施例２〜１６】実施例１の触媒、処理溶媒を変え、
同様に反応を行なった。反応条件と残存チタン触媒の分
析結果を表１に示す。

【００３５】

【表１】

【００３６】

【実施例１７】２００ｍｌのなす型フラスコに１００ｇ
のシクロヘキシルイソシアネートとチタン酸テトラｎ―
ブチル２ｇを加え、１７０℃で６時間反応させた。

【００３７】触媒を回収するために、得られた黄色の液
体を減圧蒸留し、１３０℃〜１３５℃／４〜５ｍｍＨｇ
の留分として得られた物に高沸点アルコールとしてポリ
エチレングリコール平均分子量１０００を１０ｇ加え、
６０℃で２時間撹拌し触媒を処理し、再び減圧蒸留によ
り溶液を除去し、１３０℃〜１３５℃／４〜５ｍｍＨｇ
でＤＣＣを収率９６％で得た。ここで得られたＤＣＣ中
のチタン原子をＩＣＰ発光分析により測定した結果、チ
タン触媒は０．１ｐｐｍ以下で検出されなかった。

【００３８】

【実施例２０〜３１】実施例１９の触媒、高沸点アルコ
ールを変え、同様に反応を行なった。反応条件と残存チ
タン触媒の分析結果を表２に示す。

【００３９】

【表２】

【００４０】

【比較例１〜３】ＤＣＣ反応混合物を処理溶媒で処理す
ることなく、ＤＣＣの蒸留を試みたが、留分のＤＣＣ中
にはチタン触媒が高濃度に含有されていた。結果を表３
に示す。

【００４１】

【表３】

【００４２】

【発明の効果】本発明により残存触媒量を１ｐｐｍ以下
に出来た。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シクロヘキシルイソシアネート（ＣＨ
   Ｉ）を、ＣＨＩに対して０．１〜１０重量％のＴｉ（Ｏ
   Ｒ）₄（但し、Ｒは炭素数１０以下の脂肪族、脂環族、
   芳香族のいずれでもよい。）の存在下、１００〜１７０
   ℃で３〜１５時間、脱ＣＯ₂反応を行い、得られるＴｉ
   （ＯＲ）₄を残存するジシクロヘキシルカルボジイミド
   （ＤＣＣ）に、水又は高沸点のアルコールを加え、０〜
   １００℃で１〜３時間反応させることによってＴｉ（Ｏ
   Ｒ）₄を分解させ、次いで蒸留によってＤＣＣを単離精
   製することを特徴とするＤＣＣの製造方法。
2. 【請求項２】 １０〜６０℃で１〜３時間反応させるこ
   とによってＴｉ（ＯＲ）₄を分解させることを特徴とす
   る請求項１記載の製造方法。