아이소사이아네이트는 반응성이 매우 큽니다. 이것의 반응성의 특성과 반응에 대해서
아래와 같은 내용을 중심으로 여기서 살펴보고자 합니다.
1. 아이소사이아네이트 기의 반응성 차이
2. Isocyanate 의 반응성/ 활성 수소를 가지고 있는 화합물과의 반응
(1). 아이소사이아네이트와 urethane 과의 반응
(2). 아이소사이아네이트와 물과의 반응
(3). 아이소사이아네이트와 amine과의 반응
(4). 아이소사이아네이트와 urea 와의 반응
(5). 아이소사이아네이트와 amide 와의 반응
(6). 아이소사이아네이트와 carboxylic acid 와의 반응
(7). 아이소사이아네이트와 epoxide 와의 반응
(8). 아이소사이아네이트의 회합
(a). Dimerization of Isocyanate
(b).Trimerization of Isocyanate
|
5.3.1. 아이소사이아네이트 기의 반응성 차이 |
|
같은 분자내에 있는 diisocyanate 의 alcohol 에 대한 반응성은 서로 다르므로,
실제 생산에서는 각 isocyanate 의 비가 얼마인지 아는 것이 중요합니다.
예 1. 2,4-TDI와 2,6-TDI의 경우 (그림 1)
2,4-TDI: 2번 탄소 원자에 붙어있는 아이소사이아네이트기와 4번 탄소 원자에 붙어있는
아이소사이아네이트기의 반응성은 같지 않습니다.
2,6-TDI: 2 번과 6번 위치의 아이소사이아네이트는 대칭이므로 반응성이 같을 것 같지만,
그렇지 않습니다. 한 아이소사이아네이트가 반응하면 나중에 반응하는
아이소사이아네이트 기는 그 반응성에 영향을 받습니다 (왜 받을까요?).
|
|
|
|
그림 1. 2,4-TDI 와 2,6-TDI |
|
아래 표에 몇가지 diisocyanate 의 반응도를 모아두었습니다.
표 1. Reactivity of isocyanates with 2-ethoxyethanol
|
Isocyanate |
Velocity constants |
|
|
k1 |
k2 |
|
|
2,4-TDI |
42.5 |
1.6 |
|
2,6-TDI |
5 |
2 |
|
1,5-NDI |
6.1 |
- |
|
MDI |
16 |
8.6 |
|
HDI |
0.2 |
- |
|
p-XDI |
3 |
- |
|
DCHMDI |
0.3 |
- |
|
5.3.2. Isocyanate 의 반응성/ 활성 수소를 가지고 있는 화합물과의 반응
|
|
아이소시아네이트는 반응성이 매우 크고 특히 활성 수소를 가지고 있는
화합물들과는 쉽게 반응합니다. 즉, 알코올 이외에도 amine, amide, urea, urethane,
water, carboxylic acid, epoxide 등과 반응합니다. 이 반응들의 반응식은 아래와 같습니다.
여기서, amine과 urea 는 수분이 존재하면 생길 수 있는 작용기들이고
urethane 결합들은 우레탄 결합 생성 과정 중 생성되는데, 이들의 상대적 반응성은
다음과 같습니다.
1) aliphatic NH2 > aromatic NH2 > primary OH > water >
secondary OH > tertiary OH > phenolic OH > COOH
2) RNHCONHR > RCONHR > RNHCOOR
|
(1). 아이소시아네이트와 urethane 과의 반응 |
|
아이소시아네이트는 우레탄 결합의 활성 수소와 반응하여서 allophanate
결합을 형성한다. 이 반응은 가교결합의 한 형태가 됩니다.
|
(2). 아이소시아네이트와 물과의 반응 |
|
아이소시아네이트는 물과 반응하여 아민을 만들고 탄산가스를 방출합니다.
|
(3). 아이소시아네이트와 amine과의 반응 |
|
아이소시아네이트와 일차 및 이차 아민이 반응하면 요소 결합이 생깁니다.
생긴 요소 결합에서 존재하는 활성 수소는 다시 아이소시아네이트와 반응합니다.
|
(4). 아이소시아네이트와 urea 와의 반응
|
|
요소 결합의 활성 수소는 아이소사이아네이트와 반능하여 biuret 결합을
형성한다. 가교 결합의 한 형태가 됩니다.
|
(5). 아이소사이아네이트와 amide 와의 반응 |
|
아이소사이아네이트는 일차 및 이차 아미드와 반응하여서 아실아미드 (acylamide)를 만듭니다.
|
(6). 아이소사이아네이트와 carboxylic acid 와의 반응
|
|
|
(7). 아이소사이아네이트와 epoxide 와의 반응 |
|
아이소사이아네이트는 에폭시 결합과 반응하여서 2-oxazolidone 고리를 형성합니다.
|
(8). 아이소사이아네이트의 회합
|
|
(a). Dimerization of Isocyanate
(b).Trimerization of Isocyanate
