JPS60226853A - 脂肪族イソシアナ−トの製造法 - Google Patents

脂肪族イソシアナ−トの製造法

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JPS60226853A
JPS60226853A JP59082858A JP8285884A JPS60226853A JP S60226853 A JPS60226853 A JP S60226853A JP 59082858 A JP59082858 A JP 59082858A JP 8285884 A JP8285884 A JP 8285884A JP S60226853 A JPS60226853 A JP S60226853A
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伸典 福岡
Tomoya Watanabe
智也 渡辺
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、脂肪族インシアナートの製造法に関する。さ
らに詳しくは、脂肪族1級アミン、−酸化炭素及び分子
状酸素から、脂肪族インシアナートを高収率で製造する
方法に関する。
〔従来の技術〕
従来、脂肪族イソンアナートは脂肪族1級アミンとホス
ゲンとの反応によって製造されているか、猛毒性のホス
ゲンを使用すること、および腐賞性の塩化水素を大量に
副生ずること、さらには製品中に加水分解性の塩素化合
物を含む場合があり、この副生物の除去が非常に困難で
あることなどの理由から、ホスゲンを用いないで比較的
簡単にインシアナート類を製造する方法が望まれている
一方、脂肪族1級アミンを一酸化炭素及び化学量論量の
塩化パラジウムと反応させることによって約50%の収
率で脂肪族イソシアナートが生成することは既に知られ
ていた。(B、 W、 5tern他、J 、Org 
、 Chem 、 、 g 31%、第596貞、19
66年)〔問題点〕 しかしながらこの方法は、脱塩化水素剤としてのリン酸
水素ナトリウムが当量以上心安であること、触媒反応で
なく塙化ノξ2ジウムが金属パラジウムに還元されて反
応が停止すること、反応待時間が48〜60時間と非常
に長いこと、収率が低いことなどから工業的に実施する
には程遠いものであった。
また特公昭45−650号公報(及びJ、Tsuu &
Ohem 、 Oommun 、 、第1585頁、1
966年)(・ζも、同様々反応が報告されているが、
この方法もit論量の塩化パラジウム及びアリルハライ
ドを用いるものであって、触媒反応でなく)ξラジウム
はパイアリル錯体になって反応は停止すること、収率が
非常に低いことなどから工業的に実施できるものではな
かった。
そこで本発明者等は脂肪族1級アミンから、ホスゲンを
用いないで、高収率で脂肪族イソシアナートを製造する
方法を見出すべく鋭意研究を重ねた結果、本発明を完成
するに至った。
〔構成〕
すなわち、本発明は、脂肪族1級アミンから脂肪族イン
シアナートを製造する方法において、la) 芳香族ヒ
ドロキシル化合物、分子状酸素及び■ 白金族金属及び
白金族元素を宮む化合物の中から選ばれた少なくとも1
柳と ■ ハロゲン化合物の少なくとも1穐 とから成る触媒系の存在下に、脂肪族1級アミンを一酸
化炭素と反応させて、インシアナート化合物及びウレタ
ン化合物から成るカルボニル化生成物を得るカルNニル
化工程、及び(b) 得られたカルボニル化生酸物ヲ、
1oo〜300℃の温度で処理することにょっ−C,カ
ルボニル化生酸生成物中レタン化合物をイソシアナート
化合物と芳香族ヒドロキシル化合物とに分解する熱分解
工程 を実施することによって得られるイソシアナート化合物
と芳香族ヒドロキシル化合物とを別々に回収することを
%徴とする脂肪族イソシアナートの製造法である。
本発明のカルボニル化工程においては、イソシアナート
化合物とウレタン化合物が併産されることが特徴であり
、このカルボニル化生成物の生成機構は不明であるが、
その反応の結果は14すえは芳香族ヒドロキシル化合物
としてArOH孕使用する場合は次のような一般式で表
わされる。
R(Nl2)。十n−00++n ・02+ (my+
nz ) ・Ar0H−+ x−R(N(jO)。+y
−R(NHOOOArlm(NCo)。−B+Z−R(
NHOOOAr l。十n −H2O(但し、1tは0
価の脂肪族基を、Arは芳香族基を、m、nは1以上の
整数を表わし、x+Y+ZはO又は正の数であって、x
+y+z=1 、xキ0を満足するものとする。) 牛た本発明の熱分解工程においでは、カルボニル化生成
物中のウレタン化合物をイソシアナート化合物と芳香族
ヒドロキシル化会物に分解するのであるが、このウレタ
ン化合物は脂肪族イソシアナートに芳香族ヒドロキシル
化合物が付加した化合物であるため、脂肪族イソシアナ
ートにアルコールに付加した化せ物に比べてその分解が
容易に起ることが特徴である。この熱分解反応は例えば
次のような一般式で表わされる。
y−R(NHUOOArlm(NCO)n−m+Z ・
几(NHOOOAr)。
−一→(y+ z l ・R(NOO)n+ (my+
 nz) ・ArOH本発明方法のカルボニル化工程に
おいて用いられる白金族金族及び白金族元素を含む化合
物については、成分としてパラジウム、ロジウム、白金
、ルテニウム、イリジウム、オスミウムなどの白金族元
素から選ばれた少なくとも1種を含むものであれは特に
f(Ill限はなく、これらの元素が金践状態であって
もよいし、化合物を形成するD’y分であってもよい。
また、これらの触媒成分は、例えば活性炭、グラファイ
ト、シリカ、アルミナ、シリカ−アルミナ、シリカ−チ
タニア、チタニア、ジルコニア、硫酸)々リウム、炭酸
カルシウム、アスベスト、ベントナイト、ケイソウ土、
ポリマー、イオン交換W UV 、ゼオライト、モレキ
ュラーシーブ、ケイ酸マグネシウム、マグネシアなどの
担体に担持セれたものであってもよい。
金縞状態の白金族元素として、例えばパラジウム、ロジ
ウム、白金、ルテニウム1.イリジウム及びオスミウム
などの余端、これらの金鵜黒、これらの金机イオンを含
む触媒成分を前記のような担体に担持したのち、水素や
ホルムアルデヒドで還元処理したもの、及びこれらの金
属を含む合金あるいは蛍楓間化合物などが用いられる。
また、合金あるいは金属間化合物はこれらの白金族金塊
同士のものであってもよいし、他の元素、例えはセレン
、テルル、イオウ、アンチモン、ビスマス、銅、銀、金
、亜鉛、スズ、バナジウム、鉄、コバルト、ニッケル、
水銀、鉛、タリウム、クロム、モリブデン、タングステ
ンなどを含むものであってもよい。
一方、白金族元素を蕗む化合物としては、例えばハロゲ
ン化物、硫酸塩、硝Cg塩、リン酸塩、ホウ酸鴫などの
無機塩類や、酢酸基、シュウ酸塩、ギ酸堰などの有機酸
塩類や、シアン化物類や、水酸化物類や、酸化物類や、
帆化物類や、ニトロ基、シアノ基、ハロゲン、シュウ酸
イオンなどのアニオンを含む金+1itl&塩及びアン
モニア、アミン類、ホスフィン類、−酸化炭素、キレー
ト配位子などを含む塩又は錯体などの金属の錯化合物類
や、有機配位子又は肩機基を有する南愼金鵜化合物類な
どがあけられる。
これらの触媒成分の中では、ノミラジウム又はロジウム
若しくはその両方を営むものが特に好ましく、このよう
なものとしては、例えばPd黒、Pd−0、Pd Al
2O3、Pd−8i02、Pd−TiO2、Pd −Z
r02、Pd Ba804、Pd −Oa 003、P
d−アスベスト、Pd−十オライト、Pd−モレキュラ
ーシーブなどの担持パラジウム触媒類; Pd −Pb
、Pd −8e、 ■’d−TeXPd−HgXPd−
TI、Pd−PXPd−Ou、Pd −Ag、 Pd−
Fe、 Pd−(io、 Pd−Ni、 Pd−Rhな
どの合金又社金属間化合物類及びこれらの合金又は金属
間化合物を前記のような担体に担持したもの、Pd0I
2、PdBr2、PdI2、Pd (No3)、、Pd
SO4などの無機塩類、Pd (OOOOHx)2.7
ユウ酸ノξラジウムなどの有機酸塩類、P d (CN
 )z 、P d OX P d 8 % M2 (P
 d X4)、M、[PdX6]で衣わ埒れる。6ラジ
ウム散塙類(Mはアルカリ金り又楓アンモニウムイオン
を表わし、Xはニトロ基又はシアノ基又はハロゲンを表
わす。)(Pd (NH314) X2、(pd(en
lz)Xzなどのノミラジウムのアンミン細体類(Xは
上記と同じ意味をもち、enはエチレンジアミンを表わ
す)、Pd0t、(PhONl、、pdCz2(PR3
12、pd (001(PRsla、Pd (PPh3
14、Pc1t(R) (PPh3)2. Pd ((
3zH41(PPhs)z、Pd(OsHs)sなどの
錯化合物又は廟機金属化合物類(Rは有機基を表わす)
 、Pd(acacl*などのキレート配位子が配位し
た錯化合物類、Rh黒、Pdと同様な担持ロジウム触媒
類、Pdと同様なRh合金又は金属間化合物及びこれら
を担体に担持したもの、Rh043及び水和物、RhB
r3及び水和物、Rh■3及び水木口物、Rhz(S0
4)x及び水和物などの無機塩類、Rh、(OCOCH
3)4、Rh 、03、RhO2、M3(RhX6)及
び水和物(M 、 Xは前記と同じ意味をもつ)、(R
h(NHsls)Xs、〔Rh(en)s)Xsなとの
ロジウムのアンミン錯体類、Rh4(OOltz、 R
h6(OOltsなどのロジウムカルゼニルクラスター
類、(RhOt(OOlz)z、RhOム(PRsla
、Rh04(PPhs)s、RhX(00)Lg (X
は前記と同じ意味をもち、Lは有mIJン化合物及び有
機ヒ素化合物からなる配位子である)、RhH(001
(PPhs)aなどの錯化合物又は有機金属化付物類が
あけられる。
本発明のカルボニル化工程において(ハ、これらの白金
族金属又は白金族元素を含む化合物を1柚だけ用いても
よいし、また2神以上を混合して用いてもよく、その使
用量については特に制限はないが、通常白金族元素を含
む成分が1級アミンに対して、0.0001〜50モル
%の範囲であるのが望ましい。
また本発明のカルボニル化工程で用いられるハロゲン化
合物とは、白金族元素を含′士ないハロゲン含有化合物
であれは有機性、無機性いず几のものであってもよく、
例えば金属ハロゲン化物、ハロゲン化オニウム化合物、
反応糸でハロゲン化オニウム化合物を生成することので
きる化合物、ハロゲンのオキシ酸又はその塩、ハロゲン
を含む錯化合物、有機ハロゲン化物などが好1しく用い
られる。
14蝿のハロゲン化物としては、特にアルカリ金属及び
アルカリ土類金属のハロゲン化物が好ましい。
アルカリ金属及びアルカリ土類全島のハロゲン化物とし
てu、1s’Jえば塩化リチウム、塩化ナトリウム、塩
化カリウム、塩化カルシウム、臭化リチウム、臭化ナト
リウム、臭化ルビジウム、臭化セシウム、臭化マグネシ
ウム、臭化ストロンチウム、具化バリウム、ヨウ化リチ
ウム、ヨウ化ナトリウム、ヨウ化カリウム、ヨウ化ルビ
ジウム、ヨウ化セシウム、ヨウ化マグネシウム、ヨウ化
カルシウム、ヨウ化ストロンチウム、ヨウ化)々リウム
などの単−金橋と単一ハロゲンとの化合物俤、塩化マグ
ネシウムナトリウム、臭化マグネシウムカリウムなどの
複塩(;口、フッ化臭素カリウム、塩化ヨウ素カリウム
、塩化ヨウ素ルビジウム1,1化ヨウ素セシウム、臭化
塩化ヨウ素セシウム、臭化塩化ヨウ素ルビジウム、臭化
ヨウ素カリウム、臭化ヨウ素セシウム、臭化ヨウ素ルビ
ジウム、−などのポリハロゲン化物類などがありられる
ハロゲン化オニウム化合物とは孤立電子対をもつ元素を
含む化合物におい”C1これらの孤立電子対にプロトン
あるいは他の陽イオン形の試薬が結付して孤立電子対を
もつ元素が共M結合Jlij子価1を壇加して陽イオン
となっているものであって、対イオンとし゛Cハロゲン
アニオンを有するものである。
このよう′なオニウム化・汁物としCt4 、アンモニ
ウム化合物((IL’R2R”R4N■)X’L’)、
ホスホニウム化合物((RIR2R3R4P■)Xel
、アルソニウム化合物((R’R”R3R’As■〕X
○)、ヨウP=ウム化合物((RIR2I■〕X○)な
どが特に好ましい。ここでR1゜几2. Bj、 H,
4は水素又は脂肪族2:4、芳香族、砺、脂環族基、芳
香脂肪族基、複素環式基から選ばれた基を表わし、それ
ぞれが同じであってもよいし、また場合によっては孤立
電子対を有する元素を含む環の構成要素であつ”〔もよ
い。またXは0tXBr。
■から選ばれたハロゲンを表わす。もちろん、このよう
なオニウムグループを分子内に2個以上有する化合物で
あってもよいし、さらには主鎖または側鎖にこのような
オニウムグルーゾを含むポリマーであってもよい。
このよう々陰イオンがノ・ロゲンであるオニウム化合物
であるノ・ロゲン化オニウム化合物ハ、ノ・ロゲン化水
素または有機ノ・ロゲン化物と相当するアミン又は含窒
素化合物、ホスフィン化合物、アルシン化合物、などと
の反応によって容易に14られるものであり、これらt
i反応系外で製造されたものを用いてもよいし、反応系
内でこれらを生成させてもよい。もちろん他の方法で製
造されたものであってもよいし、他の方法によって反応
系内で生成させたものであってもよい。
これらの中で特に好ましいのLノ・ロゲン化アンモニウ
ム化合物及びノ・ログン化ホスホニウム化合物である。
ノ・ロゲン化アンモニウム化合物は相当する含窒素化合
物とノ・ロゲン化水素との反応、含窒素化合物と7・ロ
ゲン化アルキルあるいはノ・ロゲン化了リールとの反応
女どによって容易に得ることができるが、このような含
窒素化合物としては、例えは、アンモニア、1級アミン
、第2級アミン、3級アミン等のアミン類、ヒドロキシ
ルアミン類、ヒドラジン類、ヒドラゾン類、アミノ酸類
、オキシム類、イミドエステル類、アミF類及び種々の
含窒素複素環式化合物前がある。
また第四級アンモニウムハライドとしては、ハロゲン化
テトラメチルアンモニウム、ハロゲン化テトラエチルア
ンモニウム、ハロゲン化テトラブチルアンモニウム、ハ
ロゲン化トリメチルエチルアンモニウム、ハロゲン化ジ
エチルシソチルアンモニウム等の脂肪族第四級アンモニ
ウムハライド類、ハロゲン化N、N、N−トリメチルシ
クロ−\キシルアンモニウム等の脂環族第四級アンモニ
ウムハライド類、ハロゲン化テトラベンジルアンモニウ
ム、ハロケン化トリメチルベンジルアンモニウム等の芳
香脂肪族第四級アンモニウムハライド類、ハ0 ケy化
N、N、N −ト!J メチルフェニルアンモニウム、
ハロゲン化N、N、N−トリエチルフェニルアンモニウ
ム等の芳香族第四級アンモニウムハライド類、ハロゲン
化N−メチルピリジニウム、ハロゲン化N−エチルキノ
リニウム、ハロゲン化N、N−ジメチルピペリジニウム
、ハロゲン化NIN′−ジメチルイミダゾリニウム等の
複素環式第四級アンモニウムハライド等が好適に用いら
れる。
ハロゲン化ホスホニウム化合物としては、例えば、ハロ
ゲン化テトラメチルホスホニウム、ハロゲン化テトラエ
チルホスホニウム、ハロゲン化テトラブチルホスホニウ
ム等の対称形テトラアルキルホスホニウム化合物類、ハ
ロゲン化エチルトリメチルホスホニウム、ハロゲン化ジ
エチルジメチルホスホニウム等の非対称形ナト2アルキ
ルホスホニウム化合物fA 、ハロゲン化テトラフェニ
ルホスホニウム、ハロゲン化テトラ(p−トリル)ホス
ホニウム等の対称形テトラアリールホスホニウム化合物
類、ハロゲン化(α−ナフチル)トリフェニルホスホニ
ウム等の非対称形テトラアリールホスホニウム化合物類
、ハロゲン化メチルトリフェニルホスホニウム、ハロゲ
ン化フェニルトリメチルホスホニウム等のアルキルアリ
ール混合ホスホニウム化合物類、ハロゲン化テトラベン
ジルホスホニウム等のテトラアルキルホスホニウム化合
物類などが好適に用いられる。
ハロゲンのオキソ酸及びその塩とは、酸化数が正1,3
,5.7のハロゲンの酸素酸及びその塩のことであって
、具体的には次亜塩素酸、亜塩素酸、塩素酸、過塩素酸
、次亜芙素酸、臭素虚、過臭素酸、次亜ヨウ素、亜ヨウ
素酸、ヨウ素酸、オルト過ヨウ素酸、メタ過ヨウ素酸及
びこれらの酸の塩のことである。塩類の陽イオンとして
は、アンモニウムイオン及び種々の金縞、イオンなどど
のようなものであってもよいが、アルカリ金属イオン及
びアルカリ土類金輌イオンが特に好°ましい。このよう
な塩の中でも特に亜臭素酸ナトリウムなどの亜臭素酸塩
類、臭素酸リチウム、臭素酸ナトリウム、臭素酸カリウ
ム、臭素酸ルビジウム、臭素酸セシウム、臭素酸マグネ
シウム、臭素酸カルシウムなどの臭素酸塩類、過臭素酸
カリウムなどの過臭素酸塩類、次亜ヨウ素酸ナトリウム
、次亜ヨウ素酸カリウム、次亜ヨウ素酸ルビジウム、次
亜ヨウ素酸セシウム、次亜ヨウ素酸カルシウム、次亜ヨ
ウ素飯ノ々リウム等の次亜ヨウ素酸塩類、ヨウ素酸リチ
ウム、ヨウ素酸ナトリウム、ヨウ素酸カリウム、ヨウ素
岐水素カリウム1.ヨウ素酸ルビジウム、ヨウ素酸セシ
ウム、ヨウ素酸マグネシウム、ヨウ素酸カルシウム、ヨ
ウ素酸ストロンチウム、ヨウ素酸バリウムなどのヨウ素
酸塩類、過ヨウ素酸リチウム、メタ過ヨウ素酸ナトリウ
ム、オルト過ヨウ素目シ二水素三ナトリウム、オルト過
ヨウ素酸三水素二ナトリウム、メタ過ヨウ素酸カリウム
、オルト過ヨウ素限三欠素二カリウム、二メソ過ヨウ素
酸水素三カリウム、過ヨウ素酸ルビジウム、過ヨウ素酸
セシウム、過ヨウ素酸ノζリウムなどの過ヨウ素酸塩類
などが好ましく用いられる。
ハロゲンを含む錯化合物とは陽イオン性、陰イオン性の
いずれのハロゲン含有錯化合物であってもよく、例えば
ジクロロ臭素酸アンモニウム、テトラブロモヨウ素酸テ
トラメチルアンモニウム等のポリハロゲン化ハロゲン酸
塩類、−\キサヨードテルル酸カリウム、テトラヨード
水銀酸テトラエチルアンモニウム、テトラヨードビスマ
ス酸カリウム、テトラブロモ銅酸ナトリウム、テトラブ
ロモ鉄酸セシウム、ヘキサヨードスズ酸バリウム、テト
ラヨード鉛酸カリウム、・\キサブロモテルル酸カリウ
ム等のハロゲン化金属酸塩類、トリス(ピリジン)クロ
ムトリプロミド、トリス(ピリジン)モリブデントリョ
ージド、ヘキサアンミンコノ々ルトトリブロミ ド、 
ビス(2,2’−ビピリジン)銅ジョーシトなどの配位
子を有する錯体類などが用いられる。
また、有機ハロゲン化物とは、一般式 %式%) (式中、几6はm価の有機基、Xはハロゲン、rniよ
1以上の整数を意味する。) で表わされるものであって、mが2以上の嚇合、Xは2
棟以上の異なるハロゲン棟であっ°Cもよい。
また、ハロゲンXは炭素以外のへテロ原子、例えば、窒
素、リン、酸素、イオウ、セレンなどと結合しているも
のであってもよい。
またハロゲン分子そのものも使用できる。
このようなハロゲン化合物は1棹だけでもよいし、2種
以上混合して用いることもできる。
このようなハロゲン化合物は使用される白金族金属又t
↓白金族金属元素を含む化合物の金属の量に対して、通
常0.001〜10,000倍モルの範囲で、より好ま
しくは0.1〜100倍モルの範囲で使用される。
本発明方法で用いられるハロゲンを含む化合物の中で、
ハロゲン栓が臭素又はヨウ素であるものが好ましく、特
に好ましいのはヨウ素を含むものである。
本発明において用いられる芳香族ヒドロキシル化合物と
しては、芳香族基に直接ヒドロキシル化が結合している
ものであれば、どのようなものであつCもよい。例えは
、フェノール;クレゾール(各異性体)、キシレノール
(各異性体)、トリメチルフェノール(各異性体)、テ
トラメチルフェノール(各異性体)、エチルフェノール
(各異性体)、ゾロビルフェノール(各異性体)などの
各梗アル・キルフェノール類;アニソール(各異性体)
、エトキシフェノール(各異性体)などの各種アルコキ
シフェノール類;クロルフェノール(各異性体)、ブロ
モフェノール(各異性体)、ジクロルフェノール(各異
性体)、ジブロモフェノールなどのハロゲン化フェノー
ル類、メチルクロルフェノール(谷異性体)、エチルク
ロルフェノール(谷異性体)、メチルブロモフェノール
(各異性体)、エチルブロモフェノールなどのアルキル
及びハロゲン置換フェノール類;式〔Xは単なる結合、
又は−o −、−s −、−5o2−。
−eO−、−OH,−、−U(R,l −(几は低級ア
ルキル基)などの2価の基を表わし、また芳香環は、ハ
ロゲン、アルキル基、アルコキシ基、エステル基、アミ
ノ基、シアノ基などの置換基によって置換されていても
よい。〕で表わ爆れる各種置換フェノール類;ナフトー
ル(各異性体)及び各釉置挨ナフトール類;ヒドロキシ
ピリジン(各異性体)、ヒドロキシクマリン(各異性体
)、ヒドロキシキノリン(各異性体)などの・\テロ芳
香族ヒドロキシル化合物;ハイドロキノン、レゾルシン
、カテコール、ナフトキノン、アンスラキノン、及びそ
れらのアルキル置換、又はハロ・ゲン置換のジヒドロキ
シ化付物などの芳香族ジヒドロキシ化合物類;式 (Xtj:前記の)J+19であり、また芳香環はハロ
ゲン、アルキル基、アルコキシ基、′エステル基、アミ
ド基、シアノ基などの置換基によって置換されているも
のであってもよい。〕で表わされる芳香族ジヒドロキシ
化合物類;ハイドロキノン、カテコール、レゾルシン、
ピロがロール、フロログルシンなどの多価フェノール類
などが用いらnる。また芳香族ヒドロキシル基を含むグ
ループがポリマーの主鎖又は側鎖を形成しているもので
あってもよい。
このような芳香族ヒドロキシル化合物は1種だけでもよ
いし、2徨以上混合して用いることもできる。
カルボニル化工程において芳合族ヒドロキシル化合物は
、使用される1級アミンのアミノ鯖1モル当り、ヒドロ
キシル基が1モル以上となるように使用されl脩好まし
い。より好ましい使用量はアミン基1モル当り、ヒドロ
キシル基が5モル以上、さらにより好ましいの社10モ
ル以上である。
芳香族ヒドロキシル化合物の量が1級アミンのアミン基
当り、1モルより少いと、尿素化合物が副生し好ましく
ない。
本発明で用いられる脂肪族1級アミンとは、1つ又は2
つ以上の1級アミノ基が脂肪族炭素原子に結合している
ものであれは゛どのようなものでもよく、脂環族1級ア
ミンや芳香脂肪族1級アミンであってもよい。
このような脂肪族1級モノアミン又はポリアミン類シて
は例えば、メチルアミン、エチルアミン、プロピルアミ
ン(各異性体)、ブチルアミ/(各異性体)、ヘンチル
アミン(各異性体)、・\キシルアミン(各異性体)、
ドデシルアミン(谷異性体)等の脂肪族1級モノアミン
類;エチレンジアミン、ジアミノペンタン(各異性体)
、ジアミノ−jタン(各異性体)、ジアミノペンタン(
各異性体)、ジアミノ−\キサン(各異性体)、ジアミ
ノデカン(各異性体)等の脂肪族1級ジアミン類;トリ
アミノドデカン(各異性体)、118−ジアミノ−4−
了ミツメチルーオクタン、2,6−ジアミツカプロン酸
2−アミノエチルエステル、113.6−)り了ミノヘ
ヤサン、1,6.11−トリアミノランチカン等の脂肪
族1級トリアミン類;シクロプロピルアミン、シクロブ
チルアミン、シクロペンチルアミン、シクロ・\キシル
アミン、ジアミノシクロ7゛タン、ノアミノシクロへキ
サン(各異性体)、3−アミノメチル−3,5,5−)
リメチルシクロヘキシルアミン、トリアミノシクロヘキ
サン(各異性体)等の脂環族1級モノおよびポリアミン
類;ベンジルアミン、ジ(了ミノメチル)ベンセン(各
異性体)、アミノメチルビリジン(各異性体)、ジ(了
ミノメチル)ピリジン(各異性体)、アミンメチルナフ
タレン(各異性体)、−)(アミノメチル)ナフタレン
(各異性体)等の芳香脂肪族1級モノおよびポリアミン
類などである。
またこれらの1級アミンの骨格を作っている脂肪族基、
脂環族基、芳香脂肪族基において、その水素の一部が、
ハロゲン、アルキル基、アルコキシ基、アリール基、シ
アノ基、エステル基、スルホン基等の置換基によって置
換されていてもよいし、骨格に不飽和結合、エーテル結
合、エステル結合、チオエーテル結合、スルホン結合、
ケトン結合などを含んでいてもよい。
本発明の方法においCは、芳香族ヒドロそシル化合物を
溶媒とじご用いることが好ましいが、適当な他の溶媒を
加えることもできる。このような溶媒としては、例えは
、ペンタン、ヘキサン、ヘゾタン、オクタン、デカンな
どの脂肪族炭化水素類;シクロヘヤサン、テトラリン、
デカリンなどの脂11 原炭化水素類;ベンゼン、トル
エン、キシレン、メシチレンなどの芳香族炭化水素頻;
アセトニトリル、ベンゾニトリルなどのニトリル類;ス
ルホラン、メチルスルホラン、ジメチルスルホランなど
のスルホ/類;テトラヒドロフラン、1゜4−ジオキサ
ン、1,2−ジメトキシエタンなどのエーテル類;アセ
トン、メチルエチルケトンなどのケトン漬;酢酸エチル
、安息香酸エチルなどのエステル類などがあけられる。
サラニル、クロルベンゼン、ジクロルベンゼン、トリク
ロルベンゼン、フルオロインイン、クロルトルエン、ク
ロルナフタレン、ブロムナフタリン、などのハロゲン化
芳香族炭化水素類;クロルヘキサン、クロルシクロヘキ
サン′、トリクロルトリフルオロエタン、塩化メチレン
、四塩化炭素などのハロゲン化脂肪族炭化水素あるいれ
ノ・ロゲン化脂肪族炭化水素類なども溶媒として用いら
れる。
本発明のカルボニル化工程におい′C用いられる分子状
酸素とは純酸素又は酸素を含むものであって空気でもよ
いし、あるいは空気又は純酸素に反応を阻害しない他の
ガス、例えば窒素、アルゴン、ヘリウム、炭酸ガスなど
の不活性ガスを加えて希釈したものであってもよい。ま
た場合によっては、水素、−酸化炭素、炭化水素、ハロ
ゲン化炭化水素などのガスを浮んでいてもよい。
本発明のカルぎニル化工程は通常80〜300℃、好ま
しくは120〜250℃の温度範囲で行われる。
また反応圧力は1〜500 kg 7cm” 、好まし
くは20〜300197cm”の範囲であり、反応時間
は反応系、触媒系およびその他の反応条件によって異な
るが、通常数分〜数時間である。
このカルボニル化反応は回分式でも実施しうるし、連続
的に反応成分を供給しながら連続的に反応液を抜き出す
連続方式でも実施しうる。
本発明の第二段階である熱分解工程においては、カルゼ
ニル化工程で製造されたカルボニル化生成物を、100
〜300℃の温度で処理することによって、カルボニル
化生成物中のウレタン化合物をインシアナート化合物と
芳香族ヒドロキシル化合物とに分解させ、各々を分離・
回収し、目的とする脂肪族インシアナートを製造する。
カルビニル化生成物中には、インシアナート化合物も含
まれており、と扛らは熱分解工程を実施するに先立って
分離されてもよいが、分離せずに混合物として熱分解を
実施してもよい。またカルゼニル化工程においては、通
常芳香族ヒドロキシル化合物は過剰に用いられ°Cいる
ので、反応後はカルゼニル化生成物との混合物として存
在している。この混合物から分離されたカルぎニル化生
成物を熱分解してもよいし、分離せずに混合物のまま熱
分解工程を実施し、生成したインシアナート化合物と芳
香族ヒドロキシル化合物を分離する方法でもよい。
この熱分解工程においては、カルボニル化生成物、又は
カルゼニル化生成物と芳香族ヒrロキシル化合物との混
合物の他に、インシアナートに不活性な溶媒を用いて実
施することも可能でアリ、場合によっては好ましい方法
である。
このような溶媒とし°〔は、脂肪族、脂環族または芳香
族の置換または非置換の炭化水素類またはその混合物類
があり、またエーテル、ケトンおよびエステルのような
ある種の酸素化化合物も含まれる。
好ましい溶媒としては、ヘキサン、ヘゾタン、オクタン
、ノナン、デカン、n−ヘキサデカン、n−オクタデカ
ン、エイコサン、スクアラン等のアルカン類およびこれ
らに相当するアルケン類;ベンゼン、トルエン、キシレ
ン、エチルベンゼン、クメ/、ジイソプロピルベンゼン
、ジブチルベンゼン、ナフタリン、低級アルキル置換ナ
フタリン、ドデシルベンゼン等の芳香族炭化水素および
アルキル置換芳香族炭化水素類;クロルベンゼン、ジク
ロルベンゼン、ブロムはンゼン、ジブロムベンゼン、ク
ロルナフタリン、ブロムナフタリン、ニトロベンゼン、
ニトロナフタリン等のニトロ基およびハロゲンによって
置換された芳香族化合物類;ジフェニル、置換ジフェニ
ル、ジフェニルメタン、ターフェニル、アンスラセン、
フェナンスレン、ジベンジルトルエン各楓異性体、トリ
フェニルメタン等の多環炭化水素化合物類;シクロヘキ
サン、エチルシクロヘキサン等の脂環族炭化水素類;メ
チルエチルケトン、アセトフェノンのようなゲトン類;
ジゾチルフタレート、ジオクチルフタレート、ジオクチ
ルフタレート等のエステル類;ジフェニルエーテル、ジ
フェニルサルファ、イト等のエーテルおよびチオエーテ
ル類;ジメチルスルホキシド、ジフェニルスルホキシr
等のスルホキシド類;ベンゾニトリルなどのニトリル類
;さらにはシリコン油などがあけられる。
熱分解反応を実施する場合、ウレタン化合物は対応する
インシアナート化合物と芳香族ヒドロキシル化合物に変
換されるが、再結合してウレタン化合物に戻ることを防
ぐために、一方の成分を反応系から除去していく必要が
ある。この場合、反応の進行と共に生成してくるこれら
の成分のうち、低沸点成分を蒸留等により除去分離する
のが好ましい。この分離を促進するために不活性ガス、
例えば、窒素、ヘリウム、アルタ/、炭酸ガス、メタン
、エタン、プロパン等を単独で、または混合して反応系
中に導入することも好ましい方法である。同様な作用を
するものとして低沸点の有機溶媒類、例えば1.ジクロ
ルメタン、クロロホルム、四塩化炭素等のハロゲン化炭
化水素類、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、ベンゼン等
の低級炭化水素類、テトラヒPロフラン、ジオキサン等
のエーテル類を用いることもできる。
熱分解反応媒、回分式でも連続式でも実施できる。反応
温度は、通常ioo〜300℃が好ましく、さらには1
20〜270℃がより好ましい。反応温度が100℃以
下では反応が遅いかまたは反応しないので工業的に好ま
しくなく、マた、300℃以下では副反応が起り、収率
を低下させるので好ましくない。
本発明のウレタン化合物を用いれは、通常のアルコール
類から得られるウレタン化合物に比べて低温度で分解で
き、生成したインシアナートが高温での副反応によって
高分子物質になることが抑制されることも本発明の特徴
の1つである。
また熱分解反応の温度を低下させたり、反応速度を高め
る目的で、熱分解触媒を用いることもできる。このよう
な触媒としては、例えば、希土類元素、アンチモン、ビ
スマスの単体およびこれらの元素の酸化物、硫化物およ
び塩類;ホウ素単体およびホウ素化合物;周期律表の銅
族、亜鉛族、アルミニウム族、炭素族、チタン族の金属
およびこれらの金属の酸化物お、しび硫化物;周期律表
の辰素全除く炭素族、チタン族、バナジウム族、クロム
族元素の炭化物および窒化物などが好ましく用いられる
触媒を用いる場合、これらの触媒とウレタン化合物との
量比はいくらでもとりうるが、ウレタン化合物に対して
重量で通常0.0001〜100倍の触媒を用いるのが
好ましい。
熱分解の反応時間け、用いるウレタン類、溶媒、触媒な
どの種類や反応温度等によって異なるが通常、数分〜数
十時間である。好ましくは数分〜数時間であり、可能な
限り短い方がよい。
また熱分解反応は、常圧、減圧、加圧、いずれの圧力の
元でも実施できるので、分解されるべきウレタン化合物
、芳香族ヒドロキモ 存の有無、分解用溶媒の有無又は種類などによつ°〔決
められる最適の反応圧力が採用される。
本発明方法の好ましい実施態様の例としては、熱分解反
応条件下で、生成してくるイソシアナート化合物に対し
て、少くとも10℃の沸点差を有する芳香族ヒドロキシ
ル化合物を用いて、カルゼニル化工程を実施し、熱分解
工程においては生成してくるイソシアナート化付物及び
芳香族ヒドロキシル化合物のうちの低沸点生成物を、分
解と同時に気相中に取り出し、高沸点生成物と分離する
方式があげられる。この方式の中でもさらに好ましい実
施態様においては、生成してくるイソシアナート化合物
よりも10℃以上面沸点の芳香族ヒドロキフル化合物を
用い゛C1熱分解反応と同時にインシアナート化合物を
蒸留によって分離する方法である。この方法では高沸点
化合物である芳香族ヒドロキシル化合物は、分解工程終
r後、そのままか、あるいは若干の精製等を行った後、
カルゼニル化工程で再使用され、また熱分解工程前に、
過剰に存在する芳香族ヒドロキシル化合物を分離する必
要もない。
また熱分消工程で用いられる反応器の様式及び分解方法
についても何ら限定されるもので社なく、例えば縦型の
管型反応器を用いて内部全カル号?ニル化生成物が流下
する間に熱分、解し、低沸点分解生成物を反応器の一ヒ
部から気体状で取り出し、高沸点分解生成物を反応器の
下部から取り出し別々に回収する方法、槽型反応器を用
いて低沸点分解生成物を気相に取り出し回収しながら分
解する方法、及びこfらを組合わせた方法などが好まし
く用いられる。さらに必要に応じて、これらの熱分解反
応器の上部に蒸留塔及び/又砿部分凝縮器などを設ける
ことも行なわれる。
本発明の方法は、脂肪族モノイソシアナート、脂肪族ジ
イソシアナート及び脂肪族ポリイソシアナートを製造す
るのに逸し゛〔おり、工業的に多量1吏用され”Cいる
ヘキサメチレンジイソシアナートの製造にも適した方法
である。
次に実施例によつ゛C本発明をさらに詳細に説明する。
〔実施例〕
実施例1 内容積200−の攪拌式オートクレーブに、ヘキサメチ
レンジアミン12.5mmol 、フェノール47り、
パラジウム黒0.5■Iltom 、ヨウ化ナトリウム
1mmolを入れ、系内を一酸化炭素で置換した後、−
酸化炭素を75kfl/cm2、ついで空気35#/c
m”を入れ全圧を110 kf/cm”とした。攪拌し
ながら170℃で1時間カルビニル化反応を行った後、
反応混合物を口過することによって全量のパラジウム黒
を分離・回収した。
反応混合物を分析した結果、ヘキサメチレンジアミンの
反応率は100%であQ1ヘキサメチレンジインシアナ
ートが73%の収率で、モノイソシアナートモノウレタ
ンである1−イソシアナート−6−フニノキンカルパモ
イルーへ一? サン力14%の収率で、ジウレタンであ
る1、6−ジフニノキシカルノ々モイルーヘキサンが7
%の収率で生成していることがわかった。
なお、ヨウ化ナトリウムを用いない場合は、このカルボ
ニル化反応は殆ど進行しなかった。
つぎに、温度計、液面以下に延びている窒素導入口及び
リービッヒ冷却器を設けた3つロフラスコから成る単蒸
留装置に、カルボニル化工程で得られた反応混合物を入
れ、フラスコの外温を200℃に加熱し、窒素を301
7時で導入した。カルボニル化反応によつ′C生成した
水及び大部分のフェノールが185℃までの温度で留去
された。この際、熱分解反応も同時に進行していたが、
亦らに外温温度を210℃にあけて10分間保持し、分
解によって生成してくるフェノールもほは完全に留去し
た。フェノールはほぼ100%回収された。14られた
残置を減圧蒸留することによって、126〜b ジイノシアナート1.95y(ヘキサメチレンジアミン
基準で収率92.8%)を得た。
実施例2 フェノールの代りにパラクレゾール542を用いる以外
は、実施例1と同様の方法でカルボニル化反応を行った
結果、ヘキサメチレンジイソシアナートの反応率は10
0%で、ヘキサメチレンジイソシアナートが収率62%
で、1−インシアナート−6−(p−メチルフェノキシ
)カルバモイル−ヘキサンが収率3%で、ジー(p−メ
チルフェノキシ)カルノ々モイルーヘキサンが収率30
%で生成していることがわかった。
パラジウム黒を口過によって除いた反応混合物を実施例
1と同様な方法により、フラスコの外温温度を210℃
に保ち、熱分解反応と同時にパラクレゾールの蒸留を行
った。はぼ全量のパラクレゾールを回収した後、残置を
減圧蒸留することによつ′〔,126〜b メチレンジイソシアナート1゜932(ヘキサメチレン
ジアミン基準で収率91.9免)を侍た。
実施例3 フェノールの代りにパラクロルフェノール55v1 ヨ
ウ化ナトリウムの代りにヨウ化テトラメチルアンモニウ
ム1mmolを用いる以外は実施例1と同様の方法でカ
ルぜニル化反応を行った結果、ヘキサメチレンジアミン
の反応率は100%で、ヘキサメチノンイノシアナート
が収率75%で、1−インシアナート−6−(p−クロ
ロフェノキシ)カルノコモイル−ヘキサンが収率15%
で、ジー(p−クロロフェノキシ)カルツマモイルーへ
キサンが収率5%で生成し゛〔いることがわかった。
パラジウム黒を口過によ一つC除いた反応混合物を実施
例1で用いたのと同じような3つロフラスコに入れた。
但しこの場合、窒素導入口は毛細管とな・つてお9、系
全体が300 tanHgに保たれていた。
この分解反応蒸留装置のフラスコの外温温度を220℃
に保ち、パラクロルフェノールの蒸留と同時に熱分解反
応を実施した。はぼ全量の・ξラクロルフェノールを回
収した後、残置を減圧蒸留することによつ“C,126
〜127℃/ 10 wonHgで留出するヘキサメチ
レンジインシアナート1.94 Y (ヘキサメチレン
ジアミン基準92.4%)を得た。
実施例4〜9 ヨウ化ナトリウムの代りに第1表に示す種々のハロゲン
化合物を用いる以外は実施例1と同様な方法により、カ
ルボニル化反応及び熱分解反応を行い、減圧蒸留によっ
てヘキサメチレンジイソシアナートを得た。
その結果を第1表に示す。
ここでHMDIはへキサメチレンジイソシアナートを、
HM T Uは1−インシアナート−6−フエツキシカ
ルボモイルーー\キサンヲ、HMDUハ1 、6−ジフ
ニノキシカルノ々モイルー\キサンを表わす。
収率は使用したー\キサメチレンジアミンを情準とした
値である。
第1表 実施例10 フェノールの代りにノセラフェニルフェノール80fを
用いる以外は、実施例1と同様な方法によりカヤボニル
化反応を行った結果、ヘキサメチレンジイソシアナート
が収率66%で、1−イl’/7す−t−−6−(p−
フェニルフェノキシ)カルツマモイル−へ・rサンが収
率18%で、1.6−−) −(p−フェニルフェノキ
シ)カルノコモイル−ヘキサンが収率10%で得られた
このカルボニル化反応混合物を実施例3と同様な方法で
熱分解反応を実施した。フラスコ浴温を210℃に保ち
、系内の圧力を150 咽Hgに保ち、熱分解によって
生成しCくるへキサメチレンジイソシアナートを蕾出さ
せた。1.899 (へ−午すメチレンジアミン基準で
収率90%)のへキサメチレンジイソシアナートを得た
実施例11 n−ブチ、ル了ミン7.3f、ノξラクロロフェノール
5002、ヨウ化ナトリウム10mmol、シリカゲル
にパラジウムを2%担持しfc、Pd / S i02
 15 S’及び1tのオートクレーブを用いて、実施
例1と同様な方法でカルボニル化反応を実施した後、P
d/5i02f−口過によって分離した。得られた反応
混合物を、210℃に保たnた緩型の前型反応器(直径
2crn、長さ1?71.ディクソンバッキング充填)
の上部よ1)10(17時の流量で導入した。反応管の
下部からは210℃に予熱された窒素ガスが10t/時
で導入され°Cいた。また反応管の上部には140℃に
保たれた部分改縮器が設置され°〔いた。反応の進行と
共に生成してくるn−ブチルイソシアナートを部分凝縮
器の上部より気体状で取り出し、水冷した冷却器を7L
14して液状で回収した。n−ブチルイソシアナートの
収率は、使用したn−ブチルアミンを基準として92%
であった。
実施例12 シクロヘキシルアミン25mmol、α−ナフトール8
6f1活性炭にロジウムを5免担持したILhlo 1
.5 f、ヨウ化テトラエチルアンモニウム1mmol
を用いで、実施例1と同様のカヤボニル化反応を実施し
た援、反応混合物をそのま゛ま3つ目フラスコに入れた
。このフラスコは数面以下に延びた窒素導入口、温度計
、及び部分凝縮器をイJしてお9、外温によってフラス
コは205℃に保たれていた。また部分凝縮器は185
℃に保たれていた。窒素は20t/時で導入されていた
。熱分解によって生成したシクロヘキシルイソシアナー
トは、少量のα−ナフトールの蒸気と共に部分凝縮器の
上部より気体状で取り出され冷却することkこよつ゛C
液状で回収した。シクロヘキシルイソシアナートの収率
は66%であった。
〔効果〕
本発明方法によつ°C1脂肪族1級アミンから脂肪族イ
ソシアナートが高収率で製造できることが明らかになっ
た。
特許出願人 旭化成工業株式会社

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、 脂肪族1級アミンから脂肪族イソシアナートを製
    造する方法において、 +8) 芳香族ヒドロキシル化合物、分子状酸素及び ■ 白金族金属及び白金族元素を含む化合物の中から選
    ばれた少なくとも1種と ■ ハロゲン化合物の少なくとも1種 とから成る触媒系の存在下に、脂肪族1級アミンを一酸
    化炭素と反応させて、イソシアナート化合物及びウレタ
    ン化合物から成るカルボニル化生成物を得るカルボニル
    化工程、及び (b) 得られたカルボニル化生成物を、100〜30
    0℃の温度で処理することによって、カルボニル化生成
    物中のウレタン化合物をインシアナート化合物と芳香族
    ヒドロキシル化合物とに分解する熱分解工程 を実施することによって得られるインシアナート化合物
    と芳香族ヒドロキシル化合物とを別々に回収することを
    特徴とする脂肪族インシアナートの製造法 λ 白金族金属及び白金族元素を含む化合物が、パラジ
    ウム、ロジウム、パラジウム化合物及びロジウム化合物
    である特許請求の範囲第1項記載の方法 3、 ハロゲン化合物が、ハロゲン分子、アルカリ金属
    またはアルカリ土類金属のハロゲン化物、ハロゲン化オ
    ニウム化合物または反応糸でこれらの化合物を生成する
    ことのできる化合物、ハロゲンのオキソ酸またはその塩
    、ハロゲンイオンを有する錯化合物及び有機ハロゲン化
    物から選ばれた少くとも1棟である特許請求の範囲第1
    項記載の方法 4、 白金族金属及び白金族金属元素を含む化合物が、
    パラジウム又はノミラジウムを含む化合物である特許請
    求の範囲第2項記載の方法 5、 ハロゲン化合物が、臭素分子、ヨウ素分子または
    臭素もしくはヨウ素を含む化合物である特許請求の範囲
    =1項または第3項記載の方法6、 臭素もしくはヨウ
    素を含む化合物が、アルカリ金族またはアルカリ土類金
    属の臭化物もしくはヨウ化物である特許請求の範囲第5
    項記載の方法 7、 ハロゲン化合物が、アルカリ金属ヨウ化物である
    特許請求の範囲第1項記載の方法 8、 脂肪族1級アミンが、ジアミンである特許請求の
    範囲第1項記載の方法 9、 ジアミ/が、ヘキサメチレンジアミンであシ、製
    造する脂肪族イソシアナートがへキサメチレンジイソシ
    アナートである特許請求の範囲第8項記載の方法 1へ熱分解反応条件下で、生成してくるイソシアナート
    化合物に対して、少くとも10℃の沸点差を有する芳香
    族ヒドロキシル化合物を用いる特許請求の範囲第1項記
    載の方法 11、熱分解反応条件下で、インシアナート化合物に対
    して、少くとも10℃高い沸点を有する芳香族ヒドロキ
    シル化合物を用いる特許請求の範囲第10虫記載の方法
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EP85104993A EP0161550B1 (en) 1984-04-26 1985-04-24 Process for producing an aliphatic isocyanate

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