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JPH0219106B2 - - Google Patents
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JPH0219106B2 - - Google Patents

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Publication number
JPH0219106B2
JPH0219106B2 JP11409782A JP11409782A JPH0219106B2 JP H0219106 B2 JPH0219106 B2 JP H0219106B2 JP 11409782 A JP11409782 A JP 11409782A JP 11409782 A JP11409782 A JP 11409782A JP H0219106 B2 JPH0219106 B2 JP H0219106B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
disubstituted
substituted amine
group
substituent
amine halide
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired
Application number
JP11409782A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS597148A (en
Inventor
Masanori Sasaki
Kazuyoshi Myata
Shusuke Niizeki
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Carbide Industries Co Inc
Original Assignee
Nippon Carbide Industries Co Inc
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Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Carbide Industries Co Inc filed Critical Nippon Carbide Industries Co Inc
Priority to JP11409782A priority Critical patent/JPS597148A/en
Publication of JPS597148A publication Critical patent/JPS597148A/en
Publication of JPH0219106B2 publication Critical patent/JPH0219106B2/ja
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  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

本発明はN,N′−ジ置換カルボジイミドの製
法に関する。詳しくは、N,N′−ジ置換チオ尿
素をN置換アミンハライドと反応させるN,
N′−ジ置換カルボジイミドの新規な製法に関す
る。 近年、医薬や濃薬等の急速な開発に伴い、これ
等有機化合物の中間体の製造にN,N′−ジ置換
カルボジイミドが注目されるようになつた。例え
ば、N,N′−ジシクロヘキシルカルボジイミド
はペプチド合成等の複雑な有機化合物合成の際の
脱水剤として盛んに用いられるようになつた。 従来、N,N′−ジ置換カルボジイミドの製法
としては、次のような方法が知られている。一つ
の方法は、N,N′−ジ置換チオ尿素の脱硫反応
によるもので、脱硫剤として次の化合物が提案さ
れている。 (i) 次亜塩素酸ソーダー等の次亜ハライド酸塩類
(Ger,823445号、Brit.685970号、Liebig
Annalen612,11〜22,1958) (ii) 水銀、鉛等の重金属類(U.S.P.3201463号) (iii) チオニルクロライド等の塩素化硫黄化合物
(Fr.1558856号) (iv) 塩化シアヌール、ピリジンクロライド等の含
窒素環クロライド類(日化誌、921005〜7) (v) キノン類(目化誌、92357〜360) 上記(i)の次亜ハライド酸塩類を用いる方法で
は、該塩類が無機塩類であるので水溶液として用
いられるため、生成するN,N′−ジ置換カルボ
ジイミドが水と反応して尿素誘導体になる。この
ためN,N′−ジ置換カルボジイミドの収率が著
しく低い。他方、次亜ハライド酸塩類を適用する
ことが出来るN,N′−ジ置換チオ尿素の範囲も
限られる欠点がある。 (ii)の水銀、鉛等の重金属類を用いる方法は、廃
棄物処理上の問題があるため工業的に採用でき
ず、(iii)のチオニルクロライドを用いる方法は、チ
オニルクロライドが高価の上、副生する亜硫酸ガ
スの廃棄上の問題がある。(iv)の含窒素環クロライ
ド類や(v)のキノン類を用いる方法は、これ等が何
れも高価である上に、反応後これ等を回収して再
使用することが困難である等の問題があつた。 一方、U.S.P.3157622号やGer.255676号のよう
にイソシアナート2分子から脱炭酸反応により
N,N′−ジ置換カルボジイミドを得る方法があ
るが、この方法では取扱いが厄介で且つ高価なリ
ン触媒が必要であり、しかもイソシアナートの置
換基がアルキル基である場合は反応が殆んど進ま
ない欠点がある。またGer.1173460号ではS−メ
チル−i−チオ尿素からN,N′−ジ置換カルボ
ジイミドを得る方法が開示されているが副生する
メルカプタンの除去が著しく困難なため工業的製
法としては不適である。 本発明者は、安価であり、取扱い容易、再生に
よる再使用可能、広範囲のN,N′−ジ置換チオ
尿素に適用可能で且つ高収率を斉らす脱硫剤につ
いて鋭意研究を重ねた結果、脂肪族系アミンハラ
イドが脱硫剤として上記凡ての要求を充足するこ
とを発見し、本発明を完成するに至つた。 本発明はN,N′−ジ置換チオ尿素をN置換ア
ミンハライドと不活性溶媒の存在下反応させ、必
要に応じ副生したN置換アミンハロゲン化水素酸
塩を次亜ハロゲン酸塩と反応させてN置換アミン
ハライドとして再使用する、N,N′−ジ置換カ
ルボジイミドの製法を提供するものである。 本発明は好ましくは、 R1−N=C=N−R2 () こゝでR1又はR2は同一又は異なつてもよく、
夫々置換基を有してもよいアルキル基、置換基を
有してもよいシクロアルキル基、置換基を有して
もよいアリール基及び置換基を有してもよいアラ
ルキル基を表わす、 のN,N′−ジ置換カルボジイミドの製法であつ
て、式() ここでR1又はR2は上記の意味を有す、 のN,N′−ジ置換チオ尿素を下() ここでR3及びR4は同一又は異なつてもよく、
夫々水素又は炭素数1〜8のアルキル基を表わ
し、又はR3及びR4は一緒になつてOで中断され
てもよい5員〜6員の脂環基を形成することがで
き、XはCl、又はBrを表わし、但しR3及びR4
同時に共に水素を表わすことはない、 のN置換アミンハライドと不活性溶媒の存在下反
応させ、必要に応じ副生するN置換アミンハロゲ
ン化水素酸塩を次亜ハライド酸塩と反応させてN
置換アミンハライドとして再使用する、N,
N′−ジ置換カルボジイミドの製法に係る。 本発明の製法によるジ置換カルボジイミド生成
反応は、N,N′−ジシクロヘキシルチオ尿素と
ジエチルアミンクロライドとを四塩化炭素中で50
℃1時間反応させた場合を例にとると、次のよう
に示される。 副生したジエチルアミン塩酸塩は次亜塩素酸ソー
ダーと反応させることにより次式に示すようにジ
エチルアミンクロライドに再生される。 (C2H52NH・HCl+NaOCl→(C2H52NCl
+NaCl+H2O 本発明のN,N′−置換カルボジイミドの製法
に用いられる式()の化合物の好ましい置換基
R1及びR2は、OH基又はアルコキシ基の置換基を
有してもよい炭素数1〜18のアルキル基;炭素数
1〜4のアルキル基の置換基を有してもよい炭素
数5〜8のシクロアルキル基;ハロゲン、炭素数
1〜4のアルキル基、炭素数1〜4のアルコキシ
基又はニトロ基の置換基を有してもよいフエニー
ル基又はナフチル基;又はハロゲンで置換されて
もよい炭素数7〜8のアラルキル基である。 このような置換基R1及びR2の中でも、特に好
ましい置換基R1及びR2は、OH基又はアルコキシ
基の置換基を有してもよい炭素数2〜4のアルキ
ル基;炭素数1〜4のアルキル基を置換基として
有してもよい炭素数6のシクロアルキル基;Cl,
Br、炭素数1〜2のアルキル基、炭素数1〜2
のアルコキシ基又はニトロ基の置換基を有しても
よいフエニル基;又は炭素数7〜8のアラルキル
基である。 置換基R1及びR2の例としては、イソプロピル、
n−ブチル、sec−ブチル、tert−ブチル、n−
オクチル、エチル、メチル、n−オクタデシル、
2−ヒドロキシエチル、3−ヒドロキシプロピ
ル、メトキシメチル、2−メトキシエチル、エト
キシメチル、3−メトキシプロピル、シクロヘキ
シル、4−メチル−シクロヘキシル、2−エチル
−シクロヘキシル、フエニル、o−トリル、m−
トリル、p−トリル、o−メトキシフエニル、p
−メトキシフエニル、p−エトキシフエニル、p
−クロルフエニル、m−クロルフエニル、p−ブ
ロムフエニル、o−クロルフエニル、p−ニトロ
フエニル、o−オルトフエニル、α−ナフチル、
β−ナフチルベンジル、p−クロルベンジル等が
挙げられるが、最も好ましい置換基R1,R2はシ
クロヘキシル、tert−ブチル及びiso−プロピル
であり、中でも特にシクロヘキシルが最も好まし
い。 本発明の製法に用いられる好ましいN,N′−
ジ置換チオ尿素である式()の化合物を例示す
ると、N,N′−ジシクロヘキシルチオ尿素、N,
N′−ジイソプロピルチオ尿素、N,N′−ジn−
オクチルチオ尿素、N,N′−ジイソオクチルチ
オ尿素、N,N′−ジnオクタデシルチオ尿素、
N−シクロヘキシル−N′−nブチルチオ尿素、
N−シクロヘキシル−N′−tブチルチオ尿素、
N−tブチル−N′−メチルチオ尿素、N,N′−
ジ(2−ヒドロキシ)エチルチオ尿素、N,
N′−ジ(2−メトキシ)エチルチオ尿素、N−
メトキシメチル−N′メチルチオ尿素、N,N′−
ジフエニルチオ尿素、N,N′−ジmトリルチオ
尿素、N,N′−ジpトリルチオ尿素、N,N′−
ジpメトキシフエニルチオ尿素、N,N′−ジp
クロルフエニルチオ尿素、N,N′−ジoトリル
チオ尿素、N,N′−ジ−pニトロフエニルチオ
尿素、N−フエニル−N′−シクロヘキシルチオ
尿素、N−フエニル−N′−tブチルチオ尿素、
N−ベンジル−N′−tブチルチオ尿素等がある。 上記N,N′−ジ置換チオ尿素の中でもN,
N′−置換基が適度の立体障害性を有するN,
N′−ジ置換チオ尿素が副反応も少なく且つ反応
も容易なので本発明に特に好適であり、その様な
N,N′−ジ置換チオ尿素としては、R1及びR2
シクロヘキシル基、t−ブチル基、イソプロピル
基であるN,N′−置換チオ尿素例えばN,N′−
ジシクロヘキシルチオ尿素、N,N′−ジtブチ
ルチオ尿素、N,N′−ジイソプロピルチオ尿素
を挙げることが出来る。 一方本発明の製法が適用されるN,N′−ジ置
換チオ尿素は式()に示されるN,N′−ジ置
換チオ尿素の外に式 こゝでnは1以上の整数を表わす、 のポリチオ尿素にも適用することが出来る。 本発明の製法に用いられる式()のN置換ア
ミンハライドの置換基R3及びR4としては水素、
メチル、エチル、n−プロピル、イソプロピル、
n−ブチル、seeブチル、t−ブチル、ヘキシル、
n−オクチル、2−エチル−ヘキシル等を挙げる
ことが出来、これ等の中でも炭素数1〜4のアル
キル基が更に好ましく、エチル及びメチルが最も
好ましい。また、R3及びR4は一緒になつてOで
中断されてもよい5又は6員の脂環基を形成する
ことができ、その様な例としてはモルホリン、ピ
ペリジン、ピロリジン等がある。また置換基Xは
Cl及びBrで、Clが最も好ましい。 式()のN置換アミンハライドとしては、
N,N−ジメチルアミンクロライド、N−エチル
アミンクロライド、N,N−ジエチルアミンクロ
ライド、N,N−ジnプロピルアミンクロライ
ド、N,N−ジnプロピルアミンクロライド、
N,N−ジtブチルアミンクロライド等があり、
N,N−ジメチルアミンクロライド及びN,N−
ジエチルアミンクロライド、N−クロルピペリジ
ンが好適に使用される。 また本発明の製法においてはN置換アミンハラ
イドは1種又は2種以上併用して使用してもよ
い。 本発明のN,N′−ジ置換カルボジイミドの製
法は、N,N′−ジ置換チオ尿素をN置換アミン
ハライドと不活性溶媒の存在下で反応させること
によつて行なわれる。こゝで「不活性」とは、
N,N′−ジ置換チオ尿素、N置換アミンハライ
ド及び生成してくるN,N′−ジ置換カルボジイ
ミドに対して化学的に不活性であることを表す意
味で用いるものである。また原料のN,N′−ジ
置換チオ尿素は反応開始時においてその全量が溶
媒中に溶解しておらねばならぬ必要は無く、その
大部が溶媒中に懸濁している状態でN置換アミン
ハライドと有効に反応を行わせることができる。
したがつて、本発明のN,N′−ジ置換カルボジ
イミドの製法で用いられる溶媒は不活性溶媒であ
れば凡て何等の制限なく用いることが出来る。
たゞ副生するN置換アミンハロゲン化水素酸塩を
水溶液としてN,N′−ジ置換カルボジイミドの
不活性溶媒溶液から容易に分離するため、水を10
重量%以上の量で混和しない溶媒が好ましい。こ
のような溶媒の例としては、メチレンクロライ
ド、クロロキルム、四塩化炭素、エチレンクロラ
イド等のハロゲン化炭化水素類;n−ヘキサン、
シクロヘキサン、イソオクタン、石油エーテル、
リグロイン等の脂肪族炭化水素類;ベンゼン、ト
ルエン、キシレン、クロルベンゼン等の芳香族炭
化水素類があり、これ等の中でも沸点が60〜120
℃で取扱い容易な四塩化炭素、n−ヘキサン及び
トルエンが好適である。 これ等不活性溶媒は1種又は2種以上を混合し
て使用することも出来る。 本発明の製法におけるN,N′−ジ置換チオ尿
素とN置換アミンハライドの反応モル比は反応条
件を考慮して適宜定めることが出来、特に制限さ
れるものではない。たゞN,N′−ジ置換カルボ
ジイミドの収率を向上させ副反応を抑えるために
は、N,N′−ジ置換チオ尿素1モルに対してN
置換アミンハライドを好ましくは0.9〜1.5モル、
より好ましくは1.0〜1.3モルの範囲で使用するの
がよい。0.9モル末満では末反応のN,N′−ジ置
換チオ尿素が増大する傾向があり、一方1.5モル
を超えると副反応が起つてN,N′−ジ置換カル
ボジイミドの収率が低下する傾向がある。 本発明においては、N,N′−ジ置換チオ尿素
とN置換アミンハライドを不活性溶媒中で種々の
方法で反応させることができる。これ等種々の反
応の中でも、不活性溶媒中にN,N′−ジ置換チ
オ尿素を溶解又は懸濁しておき、この溶液乃至懸
濁液の中へ、N置換アミンハライドの不活性溶媒
溶液を撹拌下滴下して反応を行はせる方法が好適
である。 反応温度は不活性溶媒、N置換アミンハライド
及び目的とするN,N′−ジ置換カルボジイミド
の特性等に応じて適宜定められるが、一般には約
0℃〜約70℃、好ましくは約30〜約60℃で反応が
行なわれる。約0℃末満又は約70℃を超えると副
反応が生じN,N′−ジ置換カルボジイミドの収
率が低下するのが好ましくない。 本発明の製法によつて得られるN,N′−ジ置
換カルボジイミドの例としては、N,N′−ジシ
クロヘキシルカルボジイミド(m.p.35〜36℃)、
N,N′−ジイソプロピルカルボジイミド(b.p.50
〜60℃/42mmHg)、N,N′−ジtブチルカルボ
ジイミド(b.p.79〜80℃/45mmHg)、N−シクロ
ヘキシル−N′−nブチルカルボジイミド(b.
p.153〜155℃/5mmHg)、N,N′−ジ−tオクチ
ルカルボジイミド(b.d.140〜142℃/7mmHg)、
N,N′−ジ−oトリルカルボジイミド(b.p.169
〜174℃/4.5mmHg)、N,N′−ジ−pメトキシフ
エニルカルボジイミド(b.p.162〜163℃/0.08mm
Hg)、N,N′−ジ−pクロルフエニルカルボジ
イミド(b.p.130℃/0.018mmHg)、N−フエニル
−N′−シクロヘキシルカルボジイミド(b.p.169
〜172℃/13mmHg)、N−フエニル−N′−tブチ
ルカルボジイミド(b.p.118〜120℃/16mmHg)
等がある。 本発明のN,N′−ジ置換カルボジイミドの製
法においては、一般に反応が進むに従つてN置換
アミンハライドはN置換アミンハロゲン化水素酸
塩に転化して不活性溶媒中に析出してくる。副生
したN置換アミンハロゲン化水素酸塩は、反応が
終了した懸濁液を過して後残渣を水に溶解する
か、或いは好ましくは反応が終了した懸濁液に適
量の水を加えて十分振盪し後水層のみを分離する
ことにより、水溶液の形でN,N′−ジ置換カル
ボジイミドの不活性溶媒溶液から分離される。こ
のようにして得られたN置換アミンハロゲン化水
素酸塩水溶液を、例えば水とほぼ同量の水と混和
しない不活性溶媒を加えた次亜ハロゲン化水素酸
塩水溶液中に5℃〜20℃において撹拌下滴下して
反応を行はせ、反応終了後不活性溶媒層を分離し
必要に応じて乾燥して、N置換アミンハライドの
不活性溶媒溶液を容易に得ることができる。この
反応においてはN置換アミンハロゲン化水素酸塩
1モルに対して1〜1.5モルの次亜ハライド酸塩
が用いられる。 本発明の製法で使用される次亜ハロゲン酸塩と
しては、次亜塩素酸ソーダー、次亜塩素酸カルシ
ウム、次亜塩素酸ソーダーがあり、又反応系に苛
性ソーダー等のアルカリ金属水酸化物等の存在で
塩素等のハロゲンを吹き込むことによりその場で
次亜ハロゲン酸塩を生成させる方法によつても行
なうことができる。 かくて、本発明のN,N′−ジ置換カルボジイ
ミドの製法においては、副生して来るN置換アミ
ンハロゲン化水素酸塩が容易に定量的にN置換ア
ミンハライドに転換再生されて再使用できるの
で、N,N′−ジ置換カルボジイミドの製造コス
トは従来法に較べて飛躍的に低下することが可能
となつた。 本発明の製法で得られたN,N′−ジ置換カル
ボジイミドは、一般に不活性溶媒中の溶液として
得られるが、本発明の製法によれば副反応が殆ん
ど起らないので夾雑物の存在も少なく、そのまゝ
次の有機合成反応に用いることも出来るし、或い
は必要に応じ常法によつて精製して用いることも
出来る。 以下に実施例により本発明を更に詳細に説明す
る。 実施例 1〜18 撹拌機および滴下ロート付きフラスコに、第1
表に示すように、ジ置換チオ尿素として、第欄
に示すN,N′−ジシクロヘキシルチオ尿素、N,
N′−ジ−i−プロピルチオ尿素、N−シクロヘ
キシルN′−n−ブチルチオ尿素、N,N′−ジフ
エニルチオ尿素、N,N′−ジ−t−ブチルチオ
尿素、N−t−ブチルN′−メチルチオ尿素又は
N−ベンジル−N′−t−ブチルチオ尿素を各々
1.0モル、および乾燥した有機溶剤として第欄
に示す、四塩化炭素、i−オクタン、トルエン、
又はn−ヘキサンを各々400ml入れ、第欄に示
す反応温度に保ちながら撹拌下、ジ置換チオ尿素
を有機溶剤に懸濁させる。 次いで、第欄に示す脂肪族系アミンハライド
溶液、即ち、ジエチルアミンクロライド、ジメチ
ルアミンクロライド、ジ−i−プロピルアミンク
ロライド、モノエチルアミンクロライド、又はジ
−t−ブチルアミンクロライドの有機溶剤溶液
(アミンハライドとして1.2モル)を滴下ロートよ
り30分間で欄の反応温度に保ちながら徐々に滴
下する。更に、上記反応温度で、撹拌下30分間反
応させ反応を終了する。 反応終了後、折出した結晶(以下結晶(A)と
いう)過除去し、第欄に示すカルボジイミド
の有機溶剤溶液を得る。かくして得たカルボジイ
ミド有機溶剤溶液を、400mlの水で洗浄し、分液
し、炭酸カリで乾燥後、有機溶剤を留去し、更に
減圧蒸留し、対応するカルボジイミドを得る。こ
れらのカルボジイミド類の収率、融点、沸点を第
欄に示す。 反応に使用した脂肪族アミンクロライドは、以
下に示すように回収され、再使用される。 別した結晶(A)を、先に使用した洗浄水に
加え、撹拌下溶解させる。不溶分(主に硫黄であ
る。)を別し、脂肪族アミン塩酸塩水溶液を調
整する。第欄に示す有機溶剤200mlと次亜塩素
酸ナトリウム水溶液(12%水溶液:有効塩素濃度
1.6mmole/g)750mlよりなる二層溶液の中に、
激しく撹拌しながら前述の調整した脂肪族アミン
塩酸塩水溶液を滴下する。このとき反応温度は15
℃以下になるように調節する。滴下後さらに30分
間激しく撹拌を続ける。静置し、有機溶剤層を分
液し、5gの無水塩化カルシウムを加え乾燥して
脂肪族アミンハライドの非水有機溶剤溶液を得
る。かくして得た脂肪族アミンハライドの回収率
及び溶液の有効塩素含有量を欄に示す。 比較例 1 ジ置換チオ尿素の溶媒として、CCl4:水が
9:1の混合溶媒400mlを用い、表−1の条件に
より実施例1〜18と同様に実験を行つた。結果を
第1表に示す。 比較例 2 Liebig Annalen,612,11〜22(1958)記載の
次亜ハライド酸類を用いる方法を追試した。結果
を第1表に示す。 比較例 3 日化誌、92,357〜360記載のキノン類を用いる
方法を追試した。結果を第1表に示す。
The present invention relates to a method for producing N,N'-disubstituted carbodiimides. Specifically, N,N′-disubstituted thiourea is reacted with N-substituted amine halide.
This invention relates to a new method for producing N'-disubstituted carbodiimides. In recent years, with the rapid development of pharmaceuticals and concentrates, N,N'-disubstituted carbodiimides have attracted attention for the production of intermediates for these organic compounds. For example, N,N'-dicyclohexylcarbodiimide has come to be widely used as a dehydrating agent in the synthesis of complex organic compounds such as peptide synthesis. Conventionally, the following methods are known as methods for producing N,N'-disubstituted carbodiimides. One method is based on the desulfurization reaction of N,N'-disubstituted thioureas, and the following compounds have been proposed as desulfurization agents. (i) Hypohalite salts such as sodium hypochlorite (Ger, No. 823445, Brit. No. 685970, Liebig
Annalen612, 11-22, 1958) (ii) Heavy metals such as mercury and lead (USP No. 3201463) (iii) Chlorinated sulfur compounds such as thionyl chloride (Fr. 1558856) (iv) Contains cyanuric chloride, pyridine chloride, etc. Nitrogen ring chlorides (Nikka-shi, 921005-7) (v) Quinones (Meka-shi, 92357-360) In the method using hypohalite salts in (i) above, since the salts are inorganic salts, Since it is used as an aqueous solution, the N,N'-disubstituted carbodiimide produced reacts with water to become a urea derivative. Therefore, the yield of N,N'-disubstituted carbodiimide is extremely low. On the other hand, there is a drawback that the range of N,N'-disubstituted thioureas to which hypohalites can be applied is also limited. The method (ii) using heavy metals such as mercury and lead cannot be adopted industrially due to problems with waste disposal, and the method (iii) using thionyl chloride is expensive and There is a problem in disposing of the by-product sulfur dioxide gas. The method of using nitrogen-containing ring chlorides (iv) and quinones (v) is expensive, and it is difficult to recover and reuse them after the reaction. There was a problem. On the other hand, there is a method of obtaining N,N'-disubstituted carbodiimide by decarboxylation reaction from two molecules of isocyanate, as disclosed in USP 3157622 and Ger. 255676, but this method is difficult to handle and requires an expensive phosphorus catalyst. Moreover, when the substituent of the isocyanate is an alkyl group, there is a drawback that the reaction hardly progresses. Furthermore, Ger.1173460 discloses a method for obtaining N,N'-disubstituted carbodiimide from S-methyl-i-thiourea, but it is unsuitable as an industrial production method because it is extremely difficult to remove the by-product mercaptan. be. The present inventor has conducted extensive research into a desulfurizing agent that is inexpensive, easy to handle, reusable through recycling, applicable to a wide range of N,N'-disubstituted thioureas, and provides high yields. The inventors discovered that aliphatic amine halide satisfies all of the above requirements as a desulfurizing agent, and completed the present invention. The present invention involves reacting an N,N'-disubstituted thiourea with an N-substituted amine halide in the presence of an inert solvent, and optionally reacting the by-produced N-substituted amine hydrohalide with a hypohalite. The present invention provides a method for producing an N,N'-disubstituted carbodiimide, which is reused as an N-substituted amine halide. The present invention preferably provides R 1 −N=C=N−R 2 () where R 1 or R 2 may be the same or different,
N represents an alkyl group that may have a substituent, a cycloalkyl group that may have a substituent, an aryl group that may have a substituent, and an aralkyl group that may have a substituent, respectively. , N'-disubstituted carbodiimide, which has the formula () where R 1 or R 2 has the above meaning, N,N'-disubstituted thiourea () Here, R 3 and R 4 may be the same or different,
Each represents hydrogen or an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, or R 3 and R 4 can be taken together to form a 5- to 6-membered alicyclic group which may be interrupted by O, and X is Cl or Br, provided that R 3 and R 4 do not both represent hydrogen at the same time, is reacted with the N-substituted amine halide in the presence of an inert solvent, and N-substituted amine hydrogen halide is produced as a by-product as necessary. By reacting the acid salt with the hypohalite salt, N
Reused as substituted amine halide, N,
This invention relates to a method for producing an N'-disubstituted carbodiimide. The reaction for producing a disubstituted carbodiimide according to the production method of the present invention involves the reaction of N,N'-dicyclohexylthiourea and diethylamine chloride in carbon tetrachloride for 50 min.
Taking as an example the case where the reaction was carried out at ℃ for 1 hour, it is shown as follows. The by-produced diethylamine hydrochloride is regenerated into diethylamine chloride by reacting with sodium hypochlorite as shown in the following formula. (C 2 H 5 ) 2 NH・HCl+NaOCl→(C 2 H 5 ) 2 NCl
+NaCl+H 2 O Preferred substituents of the compound of formula () used in the method for producing N,N'-substituted carbodiimide of the present invention
R 1 and R 2 are an alkyl group having 1 to 18 carbon atoms which may have a substituent of an OH group or an alkoxy group; a 5 carbon number which may have a substituent of an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms; -8 cycloalkyl group; phenyl group or naphthyl group which may have a substituent of halogen, C1-4 alkyl group, C1-4 alkoxy group or nitro group; or substituted with halogen It is a good aralkyl group having 7 to 8 carbon atoms. Among such substituents R 1 and R 2 , particularly preferred substituents R 1 and R 2 are alkyl groups having 2 to 4 carbon atoms, which may have an OH group or an alkoxy group substituent; Cycloalkyl group having 6 carbon atoms which may have ~4 alkyl groups as substituents; Cl,
Br, alkyl group having 1 to 2 carbon atoms, 1 to 2 carbon atoms
a phenyl group which may have a substituent of an alkoxy group or a nitro group; or an aralkyl group having 7 to 8 carbon atoms. Examples of substituents R 1 and R 2 include isopropyl,
n-butyl, sec-butyl, tert-butyl, n-
octyl, ethyl, methyl, n-octadecyl,
2-hydroxyethyl, 3-hydroxypropyl, methoxymethyl, 2-methoxyethyl, ethoxymethyl, 3-methoxypropyl, cyclohexyl, 4-methyl-cyclohexyl, 2-ethyl-cyclohexyl, phenyl, o-tolyl, m-
Tolyl, p-tolyl, o-methoxyphenyl, p
-methoxyphenyl, p-ethoxyphenyl, p
-Chlorphenyl, m-chlorphenyl, p-bromphenyl, o-chlorophenyl, p-nitrophenyl, o-orthophenyl, α-naphthyl,
Examples include β-naphthylbenzyl, p-chlorobenzyl, and the most preferred substituents R 1 and R 2 are cyclohexyl, tert-butyl and iso-propyl, with cyclohexyl being the most preferred. Preferred N,N'- used in the production method of the present invention
Examples of compounds of formula () which are disubstituted thioureas include N,N'-dicyclohexylthiourea, N,
N'-diisopropylthiourea, N,N'-di-n-
Octylthiourea, N,N'-diisooctylthiourea, N,N'-di-n-octadecylthiourea,
N-cyclohexyl-N'-nbutylthiourea,
N-cyclohexyl-N'-t-butylthiourea,
Nt-butyl-N'-methylthiourea, N,N'-
di(2-hydroxy)ethylthiourea, N,
N'-di(2-methoxy)ethylthiourea, N-
Methoxymethyl-N'methylthiourea, N,N'-
Diphenylthiourea, N,N'-diptolylthiourea, N,N'-diptolylthiourea, N,N'-
Dip methoxyphenylthiourea, N,N'-dip
Chlorphenylthiourea, N,N'-diotolylthiourea, N,N'-di-pnitrophenylthiourea, N-phenyl-N'-cyclohexylthiourea, N-phenyl-N'-t-butylthio urea,
Examples include N-benzyl-N'-t-butylthiourea. Among the above N,N'-disubstituted thioureas, N,
N′-substituent has moderate steric hindrance,
N'-disubstituted thioureas are particularly suitable for the present invention because they cause fewer side reactions and are easy to react.As such N,N'-disubstituted thioureas, R 1 and R 2 are cyclohexyl groups, t -N,N'-substituted thiourea which is butyl group, isopropyl group, e.g. N,N'-
Mention may be made of dicyclohexylthiourea, N,N'-dit-butylthiourea, and N,N'-diisopropylthiourea. On the other hand, the N,N'-disubstituted thiourea to which the production method of the present invention is applied has the formula Here, n represents an integer of 1 or more, and it can also be applied to polythiourea. Substituents R 3 and R 4 of the N-substituted amine halide of formula () used in the production method of the present invention include hydrogen,
Methyl, ethyl, n-propyl, isopropyl,
n-butyl, seebutyl, t-butyl, hexyl,
Examples include n-octyl, 2-ethyl-hexyl, etc. Among these, alkyl groups having 1 to 4 carbon atoms are more preferred, and ethyl and methyl are most preferred. R 3 and R 4 can also be taken together to form a 5- or 6-membered alicyclic group optionally interrupted with O, such examples include morpholine, piperidine, pyrrolidine, and the like. Also, the substituent X is
Of Cl and Br, Cl is most preferred. As the N-substituted amine halide of formula (),
N,N-dimethylamine chloride, N-ethylamine chloride, N,N-diethylamine chloride, N,N-di-n-propylamine chloride, N,N-di-n-propylamine chloride,
N,N-di-t-butylamine chloride, etc.
N,N-dimethylamine chloride and N,N-
Diethylamine chloride and N-chloropiperidine are preferably used. In addition, in the production method of the present invention, one type or a combination of two or more types of N-substituted amine halides may be used. The process for preparing N,N'-disubstituted carbodiimides of the present invention is carried out by reacting N,N'-disubstituted thioureas with N-substituted amine halides in the presence of an inert solvent. Here, "inert" means
It is used to indicate that it is chemically inert to N,N'-disubstituted thioureas, N-substituted amine halides, and N,N'-disubstituted carbodiimides that are produced. In addition, it is not necessary that the entire amount of the raw material N,N'-disubstituted thiourea be dissolved in the solvent at the start of the reaction; most of the N,N'-disubstituted thiourea is suspended in the solvent. It can react effectively with halides.
Therefore, any inert solvent can be used without any restrictions as the solvent used in the method for producing N,N'-disubstituted carbodiimides of the present invention.
In order to easily separate the by-produced N-substituted amine hydrohalide as an aqueous solution from the inert solvent solution of the N,N'-disubstituted carbodiimide, water was
Solvents that are immiscible in amounts greater than % by weight are preferred. Examples of such solvents include halogenated hydrocarbons such as methylene chloride, chlorokyrm, carbon tetrachloride, and ethylene chloride; n-hexane;
Cyclohexane, isooctane, petroleum ether,
Aliphatic hydrocarbons such as ligroin; aromatic hydrocarbons such as benzene, toluene, xylene, and chlorobenzene;
Carbon tetrachloride, n-hexane, and toluene, which are easy to handle at ℃, are preferred. These inert solvents can be used alone or in combination of two or more. The reaction molar ratio of N,N'-disubstituted thiourea and N-substituted amine halide in the production method of the present invention can be appropriately determined in consideration of the reaction conditions and is not particularly limited. However, in order to improve the yield of N,N'-disubstituted carbodiimide and suppress side reactions, it is necessary to add N to 1 mole of N,N'-disubstituted thiourea.
Substituted amine halide preferably 0.9 to 1.5 mol,
More preferably, it is used in a range of 1.0 to 1.3 mol. At less than 0.9 mol, the amount of N,N'-disubstituted thiourea in the final reaction tends to increase, while at more than 1.5 mol, side reactions tend to occur and the yield of N,N'-disubstituted carbodiimide tends to decrease. There is. In the present invention, the N,N'-disubstituted thiourea and the N-substituted amine halide can be reacted in various ways in an inert solvent. Among these various reactions, N,N'-disubstituted thiourea is dissolved or suspended in an inert solvent, and an inert solvent solution of N-substituted amine halide is added into this solution or suspension. A method in which the reaction is carried out by dropping the mixture under stirring is preferred. The reaction temperature is appropriately determined depending on the properties of the inert solvent, N-substituted amine halide, and target N,N'-disubstituted carbodiimide, but is generally about 0°C to about 70°C, preferably about 30°C to about 70°C. The reaction is carried out at 60°C. If the temperature is below about 0°C or above about 70°C, side reactions occur and the yield of N,N'-disubstituted carbodiimide is undesirably reduced. Examples of N,N'-disubstituted carbodiimides obtained by the production method of the present invention include N,N'-dicyclohexylcarbodiimide (mp35-36°C);
N,N'-diisopropylcarbodiimide (bp50
~60℃/42mmHg), N,N'-dit-butylcarbodiimide (bp79~80℃/45mmHg), N-cyclohexyl-N'-nbutylcarbodiimide (b.
p.153-155℃/5mmHg), N,N'-di-t-octylcarbodiimide (bd140-142℃/7mmHg),
N,N'-di-otolylcarbodiimide (bp169
~174℃/4.5mmHg), N,N'-di-pmethoxyphenylcarbodiimide (bp162~163℃/0.08mm
Hg), N,N'-di-pchlorophenylcarbodiimide (bp130℃/0.018mmHg), N-phenyl-N'-cyclohexylcarbodiimide (bp169
~172℃/13mmHg), N-phenyl-N'-t-butylcarbodiimide (bp118~120℃/16mmHg)
etc. In the method for producing N,N'-disubstituted carbodiimides of the present invention, generally as the reaction progresses, the N-substituted amine halide is converted to the N-substituted amine hydrohalide and precipitated in the inert solvent. The by-produced N-substituted amine hydrohalide can be obtained by passing through the reaction suspension and dissolving the residue in water, or preferably by adding an appropriate amount of water to the reaction suspension. After thorough shaking, only the aqueous layer is separated, thereby separating the N,N'-disubstituted carbodiimide from the inert solvent solution in the form of an aqueous solution. The aqueous solution of the N-substituted amine hydrohalide thus obtained is placed in an aqueous hypohydrohalite solution at 5°C to 20°C, for example, to which an inert solvent that is immiscible with water is added in approximately the same amount as water. After the reaction is completed, the inert solvent layer is separated and optionally dried to easily obtain an inert solvent solution of the N-substituted amine halide. In this reaction, 1 to 1.5 mol of hypohalite is used per 1 mol of N-substituted amine hydrohalide. Hypohalites used in the production method of the present invention include sodium hypochlorite, calcium hypochlorite, and sodium hypochlorite, and alkali metal hydroxides such as caustic soda in the reaction system. It can also be carried out by a method in which hypohalite is generated on the spot by blowing halogen such as chlorine in the presence of chlorine. Thus, in the method for producing N,N'-disubstituted carbodiimides of the present invention, the N-substituted amine hydrohalide produced as a by-product can be easily and quantitatively converted into N-substituted amine halide and reused. Therefore, the production cost of N,N'-disubstituted carbodiimide can be dramatically reduced compared to conventional methods. The N,N'-disubstituted carbodiimide obtained by the production method of the present invention is generally obtained as a solution in an inert solvent, but according to the production method of the present invention, almost no side reactions occur, so it is free from impurities. It exists in small quantities and can be used as is in the next organic synthesis reaction, or if necessary, purified by conventional methods. The present invention will be explained in more detail below using Examples. Examples 1-18 In a flask with a stirrer and a dropping funnel, the first
As shown in the table, N,N'-dicyclohexylthiourea, N,
N'-di-i-propylthiourea, N-cyclohexyl N'-n-butylthiourea, N,N'-diphenylthiourea, N,N'-di-t-butylthiourea, N-t-butyl N'-methylthio urea or N-benzyl-N'-t-butylthiourea, respectively.
1.0 mol, and carbon tetrachloride, i-octane, toluene, as shown in the column as dry organic solvents.
Alternatively, add 400 ml of n-hexane to each, and suspend the di-substituted thiourea in the organic solvent while stirring while maintaining the reaction temperature shown in the column. Next, an organic solvent solution of the aliphatic amine halide solution shown in column 1, i.e., diethylamine chloride, dimethylamine chloride, di-i-propylamine chloride, monoethylamine chloride, or di-t-butylamine chloride (1.2 as the amine halide) mol) was gradually added dropwise from the dropping funnel over 30 minutes while maintaining the reaction temperature in the column. Further, the reaction is allowed to proceed for 30 minutes at the above reaction temperature with stirring to complete the reaction. After the reaction is completed, the precipitated crystals (hereinafter referred to as crystals (A)) are removed by filtration to obtain an organic solvent solution of carbodiimide shown in column 1. The carbodiimide organic solvent solution thus obtained is washed with 400 ml of water, separated, dried over potassium carbonate, the organic solvent is distilled off, and further distilled under reduced pressure to obtain the corresponding carbodiimide. The yield, melting point, and boiling point of these carbodiimides are shown in the column. The aliphatic amine chloride used in the reaction is recovered and reused as shown below. The separated crystals (A) are added to the washing water used previously and dissolved under stirring. Separate the insoluble matter (mainly sulfur) and prepare an aqueous solution of aliphatic amine hydrochloride. 200ml of the organic solvent shown in the column and a sodium hypochlorite aqueous solution (12% aqueous solution: effective chlorine concentration)
1.6 mmole/g) in a bilayer solution consisting of 750 ml,
The above-prepared aqueous aliphatic amine hydrochloride solution is added dropwise with vigorous stirring. At this time, the reaction temperature is 15
Adjust so that the temperature is below ℃. Continue vigorous stirring for an additional 30 minutes after addition. The mixture is left to stand, the organic solvent layer is separated, and 5 g of anhydrous calcium chloride is added and dried to obtain a non-aqueous organic solvent solution of aliphatic amine halide. The recovery rate of the aliphatic amine halide thus obtained and the available chlorine content of the solution are shown in the column. Comparative Example 1 Experiments were conducted in the same manner as in Examples 1 to 18 under the conditions shown in Table 1, using 400 ml of a mixed solvent of CCl 4 :water in a ratio of 9:1 as a solvent for disubstituted thiourea. The results are shown in Table 1. Comparative Example 2 The method using hypohalite acids described in Liebig Annalen, 612, 11-22 (1958) was repeated. The results are shown in Table 1. Comparative Example 3 The method using quinones described in Nikka Shi, 92, 357-360 was repeated. The results are shown in Table 1.

【表】【table】

【表】【table】

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 N,N′−ジ置換チオ尿素をN置換アミンハ
ライドと不活性溶媒の存在下反応させ、必要に応
じ副生したN置換アミンハライド化水素酸塩を次
亜ハロゲン酸塩と反応させてN置換アミンハライ
ドとして再使用する、N,N′−ジ置換カルボジ
イミドの製法。 2 N,N′−ジ置換チオ尿素が式 ここで、R1又はR2は同一又は異なつてもよく、
夫々置換基を有してもよいアルキル基、置換基を
有してもよいシクロアルキル基、置換基を有して
もよいアリール基及び置換基を有してもよいアラ
ルキル基を表わす の化合物である特許請求の範囲第1項記載の製
法。 3 N置換アミンハライドが式 ここでR3及びR4は同一又は異なつてもよく、
夫々水素又は炭素数1〜8のアルキル基を表わ
し、又はR3及びR4は一緒になつてOで中断され
てもよい5〜6員の脂環基を形成することがで
き、 Xは、C1、又はBrを表わし、但し、R3及びR4
は同時に共に水素を表わすことはない、 の化合物である特許請求の範囲第1項又は第2項
記載の製法。 4 N,N′−ジ置換チオ尿素をN置換アミンハ
ライドと不活性溶媒の存在下反応させ、副生した
N置換アミンハロゲン酸塩を次亜ハロゲン化水素
酸塩と反応させてN置換アミンハライドとして再
使用する、特許請求の範囲第1項に記載のN,
N′−ジ置換カルボジイミドの製法。
[Claims] 1 N,N'-disubstituted thiourea is reacted with an N-substituted amine halide in the presence of an inert solvent, and if necessary, the by-produced N-substituted amine hydrohalide is reacted with hypohalous acid. A method for producing an N,N'-disubstituted carbodiimide, which is reacted with a salt and reused as an N-substituted amine halide. 2 N,N'-disubstituted thiourea has the formula Here, R 1 or R 2 may be the same or different,
A compound representing an alkyl group that may have a substituent, a cycloalkyl group that may have a substituent, an aryl group that may have a substituent, and an aralkyl group that may have a substituent, respectively. A manufacturing method according to claim 1. 3 N-substituted amine halide has the formula Here, R 3 and R 4 may be the same or different,
Each represents hydrogen or an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, or R 3 and R 4 can be taken together to form a 5- to 6-membered alicyclic group which may be interrupted by O, and X is Represents C1 or Br, provided that R 3 and R 4
3. The method according to claim 1 or 2, which is a compound of: and which do not both represent hydrogen at the same time. 4. React N,N'-disubstituted thiourea with N-substituted amine halide in the presence of an inert solvent, and react the by-produced N-substituted amine halide with hypohydrohalite to form N-substituted amine halide. N recited in claim 1, to be reused as
Method for producing N'-disubstituted carbodiimides.
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