JPH09328489A - ケイ素含有イソシアネート化合物の製造方法 - Google Patents

ケイ素含有イソシアネート化合物の製造方法

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JPH09328489A
JPH09328489A JP8144372A JP14437296A JPH09328489A JP H09328489 A JPH09328489 A JP H09328489A JP 8144372 A JP8144372 A JP 8144372A JP 14437296 A JP14437296 A JP 14437296A JP H09328489 A JPH09328489 A JP H09328489A
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isocyanate compound
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JP8144372A
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Hiroya Okumura
浩也 奥村
Takashi Uchida
隆 内田
Koji Shibata
孝司 柴田
Sukeaki Sasaki
祐明 佐々木
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Takeda Pharmaceutical Co Ltd
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Takeda Chemical Industries Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 シリル基を有するイソシアネート化合物
を容易にしかも高純度、高収率で製造する方法を提供す
る。 【解決手段】 (R1n−Xなる構造を有する化合物
(I)(式中R1はケイ素を含有する炭化水素基、nは
1以上の整数、XはR1と−NHCOHN−で示される
ウレア基を介して結合することを特徴とする有機基を示
す)を、イソシアネート化合物及び金属触媒の共在下で
分解し、R1−NCOなる構造を有するケイ素含有イソ
シアネート化合物を製造することを特徴とするイソシア
ネートの製造法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、反応性の高いイソ
シアネート基および、可とう性、密着性を与えるシリル
基を含有する、変性剤、末端封鎖剤等として有用なイソ
シアネート化合物を製造する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】本発明で製造されるシリル基含有イソシ
アネート化合物は、活性水素と反応性が高いイソシアネ
ート基と、可とう性、無機基材との密着性を発現するシ
リル基を1分子中に含有するため、変性剤、末端封止剤
として非常に有用である。
【0003】イソシアネート基とシリル基を同時に含有
する化合物の製造は、例えば特開平6−228161に
開示されているように、ホスゲンと脱塩酸剤を併用して
製造する方法が知られている。この方法によれば、有害
なホスゲンを使用しなければならない上、脱塩酸剤とし
て使用した化合物の塩が大量に発生するため、その処理
に多大な費用を要し経済的でない。また系中にイソシア
ネート基の反応性を低下させる塩酸が残存する欠点を有
するため、製品の純度の点でも満足できる方法ではな
い。
【0004】これ以外の方法として、例えば、カルバマ
トオルガノシランを気化し、これを気相中で熱分解する
方法が開示されている(特開平7−258273)が、
一般に気相法は非常に高温下で反応し、吸熱反応熱が大
きいため反応装置の設計が困難なため実用性に乏しい。
さらにカルバマトオルガノシラン類の気化時に相当量の
熱を加えることから、化合物自身の分解を生じるおそれ
がありこれも満足できる方法ではない。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】以上のように、シリル
基含有イソシアネート化合物の製造方法として、種々の
方法が提案されているが、毒性の強いホスゲンを使用す
る方法や経済的に不利な気相方法などで、何れの場合も
高純度、高収率で得られるものではなく、且つ経済的な
方法とはいえなかった。
【0006】従って本発明の目的は、シリル基を含有す
るイソシアネート化合物を容易に、しかも高純度、高収
率で製造する方法を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明者は、鋭意検討し
た結果、特定のウレア化合物をイソシアネート化合物と
金属化合物の共存下に熱分解する方法が有用であること
を見出し、本発明に至った。
【0008】すなわち、本発明は、(R1n−Xなる構
造を有する化合物(I)(式中R1はケイ素を含有する
炭化水素基、nは1以上の整数、XはR1と−NHCO
HN−で示されるウレア基を介して結合することを特徴
とする有機基を示す)を、イソシアネート化合物及び金
属触媒の共存下で分解し、R1−NCOなる構造を有す
るケイ素含有イソシアネート化合物を製造することを特
徴とするイソシアネートの製造法に関する。
【0009】本発明に使用される前記一般式(I)中の
1はケイ素を含有する炭化水素基であれば特に制限は
なく、炭化水素は脂肪族基、脂環族基、芳香族基であっ
てよい。しかし、反応目的生成物である、R1−NCO
なる構造を有するケイ素基含有イソシアネート化合物を
系中から蒸留などにより分離することを考慮すれば、R
1中に含まれる炭素数、ケイ素数の合計が40以下であ
ることが望ましく、さらには合計数が30以下であるこ
とがより好ましい。
【0010】前記一般式(I)中のXはNHCOHNで
示されるウレア基をかいしてR1と結合することを特徴
としている有機基である。ここでXとしては、少なくと
も一カ所ウレア基を介して、R1と結合出来る有機基で
あれば特に制限はない。
【0011】ただし、X中におけるウレア基の濃度があ
まりに低い場合には生産効率が低くなり好ましくない。
従って、X中のR1と結合するウレア基の濃度は10w
t%以上であることが現実的で、20wt%以上が好ま
しい。
【0012】前記一般式(I)中のnは1以上の整数で
ある。すなわち、Xはウレア基を介して、複数のR1
結合していても良く、さらに、X中に遊離のイソシアネ
ートを、あるいはR1と結合していないウレア基を含ん
でいても何ら問題はない。
【0013】これは、後述するように、一般式(1)で
表わされる化合物は、例えばアミン化合物R1−NH2
イソシアネート化合物との反応により得られるものであ
り、したがって、前記Xには使用するイソシアネートの
種類によりR1と結合するウレア基が複数となる場合、
遊離のイソシアネートを含む場合、あるいはXの内部に
ウレア基を有する場合が生じるが、これらは熱分解反応
によるR1−NCOの生成に何ら支障をきたすものでは
ないからである。
【0014】本発明で使用するイソシアネート化合物
は、イソシアネート基を含有する化合物であれば特に制
限はない。たとえば、芳香族ポリイソシアネート化合
物、脂環族、芳香脂肪族を含む脂肪族ポリイソシアネー
ト化合物、さらにそれらのポリイソシアネート化合物と
モノイソシアネート化合物との混合物などが使用でき
る。しかし、目的製造物であるR1−NCOとの分離を
考慮すれば、R1−NCOと充分な沸点差を有する化合
物であることが好ましい。ポリイソシアネート化合物の
具体例としては、たとえば、TDI(トリレンジイソシ
アネート)、MDI(ジフェニルメタンジイソシアネー
ト)、PDI(フェニレンジイソシアネート)、H6X
DI(水添キシリレンジイソシアネート)、IPDI
(イソホロンジイソシアネート)、CHDI(シクロヘ
キサンジイソシアネート)、H12MDI(水添ジフェ
ニルメタンジイソシアネート)、XDI(キシリレンジ
イソシアネート)、TMXDI(テトラメチルキシリレ
ンジイソシアネート)、HDI(ヘキサメチレンジイソ
シアネート)などが挙げられる。また、これらのポリイ
ソシアネートのアロファネート、ビュレット、トリマー
体を始めとする重合体も好ましい。またモノイソシアネ
ートの例としては、PMI(フェニルモノイソシアネー
ト)、CHMI(シクロヘキサンモノイソシアネート)
等が挙げられる。さらに、経済性、ハンドリングの容易
さ、反応後の回収を考慮すれば、TDI(トリレンジイ
ソシアネート)、あるいはMDI(ジフェニルメタンジ
イソシアネート)の単量体、あるいはその重合体等がと
くに好適であり、単独であるいは混合して用いることも
できる。
【0015】上記R1としては、下記一般式(II)で
表わされるものが好ましい。
【0016】
【化2】
【0017】一般式(II)中のR2はメチル基、エチ
ル基、プロピル基、ブチル基、オクチル基などのアルキ
ル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基などのシク
ロアルキル基、フェニル基、トリル基などのアリール
基、ベンジル基などのアラルキル基、ビニル基、アリル
基などのアルケニル基、メトキシ基、エトキシ基などの
アルコキシ基、またはこれらの炭素原子に結合している
水素原子の一部または全部をハロゲン原子、シアノ基な
どで置換したクロロメチル基、3,3,3−トリフルオ
ロプロピル基、2−シアノエチル基などから選択される
非置換または置換の炭素数1〜8の1価有機基、R3
4、R5はR2と同じ炭素数1〜8の1価有機基また
は、−OSiR6,R7,R8で示され、R6、R7、R8
2と同じ炭素数1〜8の1価有機基であるシロキシ
基、例えばトリメチルシロキシ基、クロロメチルジメチ
ルシロキシ基、3,3,3−トリフルオロプロピルジメ
チルシロキシ基などであり、mが1〜10の整数、lは
0〜3であるものである。
【0018】従って、製造されるイソシアネート化合物
としては、たとえば、3−イソシアナートプロピルトリ
ス(トリメチルシロキシ)シラン、3−イソシアナート
プロピルメチルビス(トリメチルシロキシ)シラン、3
−イソシアナートプロピルジメチル(トリメチルシロキ
シ)シラン、3−イソシアナートプロピルトリス(ペン
タメチルジシロキサニル)シラン、3−イソシアナート
プロピルメチルビス(ペンタメチルジシロキサニル)シ
ラン、3−イソシアナートプロピルジメチル(ペンタメ
チルジシロキサニル)シラン、3−イソシアナートプロ
ピルトリス(ヘプタメチルトリシロキサニル)シラン、
3−イソシアナートプロピルメチルビス(ヘプタメチル
トリシロキサニル)シラン、3−イソシアナートプロピ
ルジメチル(ヘプタメチルトリシロキサニル)シラン、
3−イソシアナートプロピルトリス(ノナメチルテトラ
シロキサニル)シラン、3−イソシアナートプロピルメ
チルビス(ノナメチルテトラシロキサニル)シラン、3
−イソシアナートプロピルジメチル、(ノナメチルテト
ラシロキサニル)シラン、6−イソシアナートヘキシル
トリス(トリメチルシロキシ)シラン、6−イソシアナ
ートヘキシルメチルビス(トリメチルシロキシ)シラ
ン、6−イソシアナートヘキシルジメチル(トリメチル
シロキシ)シラン、10−イソシアナートデシルトリス
(トリメチルシロキシ)シラン、10−イソシアナート
デシルメチルビス(トリメチルシロキシ)シラン、10
−イソシアナートデシルジメチル(トリメチルシロキ
シ)シラン、1−イソシアナートメチルトリメチルシラ
ン、1−イソシアナートメチルトリエチルシラン、1−
イソシアナートメチルトリメトキシシラン、1−イソシ
アナートメチルジメトキシメチルシラン、1−イソシア
ナートメチルメトキシジメチルシラン、1−イソシアナ
ートメチルトリエトキシシラン、1−イソシアナートメ
チルジエトキシエチルシラン、3−イソシアナートプロ
ピルトリメチルシラン、3−イソシアナートプロピルト
リエチルシラン、3−イソシアナートプロピルトリメト
キシシラン、3−イソシアナートプロピルジメトキシメ
チルシラン、3−イソシアナートプロピルメトキシジメ
チルシラン、3−イソシアナートプロピルトリエトキシ
シラン、3−イソシアナートプロピルジエトキシエチル
シラン、3−イソシアナートプロピルエトキシジエチル
シラン、6−イソシアナートヘキシルトリメトキシシラ
ン、6−イソシアナートヘキシルジメトキシメチルシラ
ン、6−イソシアナートヘキシルメトキシジメチルシラ
ン、6−イソシアナートヘキシルトリエトキシシラン、
6−イソシアナートヘキシルジエトキシエチルシラン、
6−イソシアナートヘキシルエトキシジエチルシラン等
が例示される。
【0019】本発明においては、化合物(I)を合成す
る方法、条件については特に制限はない。化合物(I)
は例えば、R1−NH2で示されるアミン化合物とイソシ
アネート化合物を室温下、無触媒で反応させることによ
っても容易に製造することができる。この場合には、こ
れを単離することなく、この系中で引き続き分解反応を
行うことができ、このような方法が実用的で好ましい。
また系中に共存させるイソシアネート化合物は前記一般
式で示した化合物の分解の段階で添加してもよいし、ま
た上記したR1−NH2で示されるアミン化合物とイソシ
アネート化合物の反応の段階でイソシアネート化合物を
アミン化合物に対して過剰に仕込み、そのまま分解反応
に使用することもできる。
【0020】本発明で使用する金属触媒はイソシアネー
トと水酸基のウレタン化反応に使用される、Sn、S
b、Fe、Co、Ni、Cu、Cr、Ti、Pb等から
選ばれる、1種類以上の金属単体、またはその酸化物、
ハロゲン化物、カルボン酸塩、リン酸塩、有機金属化合
物などの金属化合物を使用することができるが、本発明
においては、特に、Fe、Sn、Co、Sbが副生成物
を生じにくく、有用である。
【0021】さらにFe、Snの化合物は反応が速やか
に進行し、短時間で目的化合物が得られるのでより好ま
しい。
【0022】Sn化合物としては、例えば、酸化スズ、
塩化スズ、臭化スズ、ヨウ化スズ、ギ酸スズ、酢酸ス
ズ、シュウ酸スズ、ステアリン酸スズ、オレイン酸ス
ズ、リン酸スズ、二塩化ジブチルスズ、ジラウリン酸ジ
ブチルスズ、1,1,3,3−テトラブチル−1,3−
ジラウリルオキシジスタノキサン等が挙げられる。
【0023】Fe化合物としては、酢酸鉄、安息香酸
鉄、ナフテン酸鉄、鉄アセチルアセテート等が上げられ
る。
【0024】Co化合物としては酢酸コバルト、安息香
酸コバルト、ナフテン酸コバルト、コバルトアセチルア
セトネート等が上げられる。
【0025】Sb化合物としては、三酸化、四酸化、五
酸化アンチモン、三塩化、及び五塩化アンチモン、オキ
シ塩化アンチモン、三臭化アンチモン、三ヨウ化アンチ
モン、硫酸アンチモン、トリフェニルアンチモン、三硫
化、及び五硫化アンチモン、ペンタフェニルアンチモ
ン、二塩化トリフェニルアンチモン等が上げられる。
【0026】触媒の使用量は、金属単体又は金属触媒と
して反応液に対して0.0001〜5重量%の範囲、好
ましくは0.01〜1重量%の範囲である。
【0027】本発明で使用するイソシアネート化合物の
使用量は熱分解されるウレア基1モルに対してイソシア
ネート基が1.0〜10モルになる範囲で使用すること
が好ましい。イソシアネート基の使用量がウレア基1モ
ルに対して1.0未満の場合には十分な収率を上げるこ
とが困難であり、また10を越える場合には経済的でな
い。
【0028】本発明は、この系に対して不活性な、適当
な溶剤の共存下で反応を行うことができる。具体的に
は、ジベンジルトルエン、トリフェニルメタン、フェニ
ルナフタレン、ビフェニル、ジエチルビフェニル、トリ
エチルビフェニルなど、熱媒体として常用される芳香族
系炭化水素が好ましい。これら不活性溶媒の使用量は、
原料である前記一般式で示されるウレア化合物1重量部
に対して0〜100重量部の範囲であり、好ましくは0
〜50重量部、より好ましくは0〜20重量部である。
また反応条件によっては、無溶剤条件下で行うことも可
能である。
【0029】本発明の反応温度は、前記一般式のウレア
化合物が分解する温度で反応させる必要がある。具体的
には350℃以下、好ましくは80〜350℃、より好
ましくは80〜300℃である。反応温度をこれより高
くすることも出来るが、副生成物が生じやすく、またこ
れより低温では分解反応が非常に遅く、経済的でない。
【0030】本発明はウレア化合物、溶剤、金属触媒、
イソシアネート化合物を一括で仕込む回分反応、また、
金属触媒とイソシアネート化合物を含む溶媒中に減圧下
でウレア化合物、イソシアネート化合物を仕込んでいく
連続反応のどちらでも実施することができる。
【0031】
【発明の実施の形態】
実施例1 キャピラリー、温度計、分留塔、滴下ロート、分留管及
び冷却器を備え付けた500ml3口フラスコ中にMD
I125g(0.5mol)を仕込んだ後、室温下、γ
−アミノプロピルトリエトキシシラン221g(1mo
l)を30分かけて滴下した。滴下終了後フラスコ内を
80℃に昇温し、アミノ基とイソシアネート基を十分に
反応させた。このときIR測定の結果、イソシアネート
基のピークは完全に消失していた。フラスコ内にMDI
125gと、ジラウリン酸ジブチルスズ0.075gを
仕込んだ後、フラスコ内温を225℃にまで昇温し、2
0mmHgに減圧した。塔温が約120℃に達した段階
で、液状化合物の留出が始まり、最終的に200gの反
応生成物を得た。生成物を組成分析したところγ−イソ
シアネートプロピルトリエトキシシランが99%の純度
(GC)で含まれていることがわかった(収率86.1
%)。
【0032】実施例2 実施例1において、尿素化合物の合成後添加するMDI
の量を250gとし、同時に添加する触媒をナフテン酸
コバルトとする以外は実施例1と同様にして反応させ
た。その結果、γ−イソシアネートプロピルトリエトキ
シシランが、GC純度99.2%、収率88.7%で得
られた。
【0033】実施例3 実施例1中、尿素化合物合成後に添加するMDI125
gをXDI(キシリレンジイシシアネート)94gとす
る以外は実施例1と同様にして反応した。その結果、γ
−イソシアネートプロピルトリエトキシシランをGC純
度98.9%、収率84.9%で得た。
【0034】実施例4 実施例1中、滴下するアミン化合物をγ−アミノプロピ
ルトリメトキシシランとする以外は実施例1と同様にし
て反応させたところ、γ−イソシアネートプロピルトリ
メトキシシランをGC純度99.3%、収率82.8%
で得た。
【0035】比較例1 実施例1において尿素化合物の合成後、MDIを添加し
ないこと以外は実施例1と同様に反応を行ったところ、
γ−イソシアネートプロピルトリエトキシシランの収率
は5.4%で、GC純度は92%であった。
【0036】
【発明の効果】本発明の方法によれば、変性剤、末端封
止剤として非常に有用なシリル基含有イソシアネート化
合物を高収率、高純度で選択性良く製造できる上、有害
なホスゲン等を使用しない点で工業的に非常に有用であ
る。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 C08G 18/77 NFJ C08G 18/77 NFJ

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 (R1n−Xなる構造を有する化合物
    (I)(式中R1はケイ素を含有する炭化水素基、nは
    1以上の整数、XはR1と−NHCOHN−で示される
    ウレア基を介して結合することを特徴とする有機基を示
    す)を、イソシアネート化合物及び金属触媒の共存下で
    分解し、R1−NCOなる構造を有するケイ素含有イソ
    シアネート化合物を製造することを特徴とするイソシア
    ネートの製造法。
  2. 【請求項2】 R1が一般式(II)で示される構造を
    有することを特徴とする請求項1記載のイソシアネート
    化合物の製造法。 【化1】 (ここでR2は炭素数1〜8の1価有機基、R3、R4
    5は炭素数1〜8の1価有機基または−OSiR67
    8で示されるシロキシ基(R678は炭素数1〜8の
    1価有機基)mは1〜10の整数、lは0〜3の整数で
    ある)
  3. 【請求項3】 R1中にアルコキシシリル基が少なくと
    も1箇所含有されることを特徴とする請求項1〜2記載
    のアルコキシ基含有イソシアネートの製造法。
  4. 【請求項4】 化合物(I)中のウレア基に対するイソ
    シアネート化合物中のNCO基のモル比が1:1.0〜
    10の範囲であることを特徴とする請求項1〜3記載の
    イソシアネートの製造法
  5. 【請求項5】 金属触媒が1種以上のFe、Sn、Co
    およびSbの金属単体または該金属化合物であることを
    特徴とする請求項1〜4記載のイソシアネートの製造
    法。
  6. 【請求項6】 イソシアネート化合物がTDI(トリレ
    ンジイソシアネート)またはMDI(ジフェニルメタン
    ジイソシアネート)の単量体、あるいはその重合体であ
    ることを特徴とする請求項1〜5記載のイソシアネート
    の製造法。
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