PROCESO PARA PRODUCIR ISOCIANATOS.

Proceso para producir un isocianato, que comprende hacer reaccionar a un éster de ácido carbámico y un compuesto hidroxi aromático para obtener un carbamato de arilo que tiene un grupo derivado del compuesto hidroxi aromático;

y someter al carbamato de arilo a una reacción de descomposición, en el que el compuesto hidroxi aromático es un compuesto hidroxi aromático que se representa mediante la siguiente fórmula (1) y que tiene un sustituyente R 1 , como mínimo, en una posición orto de un grupo hidroxilo: en la que el anillo A representa un anillo de hidrocarburo aromático en forma de un único o de múltiples anillos que pueden tener un sustituyente y que tienen de 6 a 20 átomos de carbono; R 1 representa un grupo diferente de un átomo de hidrógeno en forma de un grupo alquilo alifático que tiene de 1 a 20 átomos de carbono, un grupo alcoxi alifático que tiene de 1 a 20 átomos de carbono, un grupo arilo que tiene de 6 a 20 átomos de carbono, un grupo ariloxi que tiene de 6 a 20 átomos de carbono, un grupo aralquilo que tiene de 7 a 20 átomos de carbono o un grupo aralquiloxi que tiene de 7 a 20 átomos de carbono, conteniendo el grupo un átomo seleccionado entre un átomo de carbono, un átomo de oxígeno y un átomo de nitrógeno; y R 1 puede unirse a A para formar una estructura de anillo

Sector técnico

La presente invención se refiere a un proceso para producir isocianato. Antecedentes técnicos

Los isocianatos se utilizan ampliamente como materias primas en la producción de productos tales como espuma de poliuretano, pinturas y adhesivos. El principal proceso de producción industrial de isocianatos implica hacer reaccionar a aminas con fosgeno (método del fosgeno), y casi toda la cantidad de isocianatos producidos en todo el mundo se producen según el método del fosgeno. Sin embargo, el método del fosgeno presenta numerosos problemas.

En primer lugar, este método requiere la utilización de una gran cantidad de fosgeno como materia prima. El fosgeno es extremadamente tóxico y requiere precauciones especiales de manejo para impedir la exposición de aquellos que lo manipulan, y también requiere aparatos especiales para destoxificar los residuos.

En segundo lugar, dado que se produce cloruro de hidrógeno altamente corrosivo en grandes cantidades como subproducto del método del fosgeno, además de requerir un proceso para destoxificar el cloruro de hidrógeno, en muchos casos el cloro hidrolítico está contenido en los isocianatos producidos, lo que puede tener un efecto perjudicial sobre la resistencia a las inclemencias meteorológicas y la resistencia al calor de los productos de poliuretano en el caso de la utilización de isocianatos producidos utilizando el método del fosgeno.

En base a estos antecedentes, se ha buscado un proceso para producir isocianatos que no utilice fosgeno. Un ejemplo de un método para producir compuestos de isocianato sin utilizar fosgeno que se ha propuesto implica la descomposición térmica de ésteres de ácido carbámico. Se sabe desde hace mucho que los isocianatos y los compuestos hidroxi se obtienen mediante descomposición térmica de ésteres de ácido carbámico (véase, por ejemplo, Berichte der Deutschen Chemischen Gesellschaft [Informes de la Sociedad Alemana de Química], Vol. 3, pág. 653, 1870). La reacción básica se ilustra mediante la siguiente fórmula:

**(Ver fórmula)**

(en la que R representa un residuo orgánico que tiene una valencia de a, R' representa un residuo orgánico monovalente, y a representa un número entero de 1 o más).

La reacción de descomposición térmica representada mediante la fórmula mencionada anteriormente es reversible, y al contrario que el equilibrio de la misma que está desplazado hacia el éster de ácido carbámico en el lado izquierdo a bajas temperaturas, el lado del isocianato y el compuesto hidroxi se vuelve predominante a temperaturas altas. Por lo tanto, es necesario realizar la reacción de descomposición térmica del éster de ácido carbámico a temperaturas altas. Además, en el caso de carbamatos de alquilo en particular, dado que la velocidad de la reacción es más rápida para la reacción inversa de descomposición térmica, concretamente la reacción mediante la cual se forma carbamato de alquilo a partir de isocianato y alcohol, el éster de ácido carbámico termina formándose antes de que el isocianato y el alcohol formados mediante descomposición térmica se separen, conduciendo de este modo frecuentemente a una aparente dificultad en la progresión de la reacción de descomposición térmica.

Por otro lado, la descomposición térmica de carbamatos de alquilo es susceptible a la aparición simultánea de diversas reacciones secundarias irreversibles, tales como reacciones de desnaturalización térmica no deseables para carbamatos de alquilo o condensación de isocianatos formados mediante la descomposición térmica. Los ejemplos de estas reacciones secundarias incluyen una reacción en la que se forman enlaces urea según se representa mediante la siguiente fórmula (2), una reacción en la que se forman carbodiimidas según se representa mediante la siguiente fórmula (3), y una reacción en la que se forman isocianuratos según se representa mediante la siguiente fórmula (4) (véase, Berichte der Deutschen Chemischen Gesellschaft [Informes de la Sociedad Alemana de Química], Vol. 3, pág. 653, 1870 y Journal of American Chemical Society [Diario de la Sociedad Americana de Química], Vol. 81, p. 2138, 1959):

**(Ver fórmula)**

Además de estas reacciones secundarias que conducen a una reducción del rendimiento y la selectividad del isocianato objetivo, en la producción de poliisocianatos en particular, estas reacciones pueden hacer difícil el funcionamiento a largo plazo como resultado de, por ejemplo, causar la precipitación de sólidos poliméricos que obstruyen el recipiente de reacción.

Se han propuesto diversos métodos para resolver estos problemas. Por ejemplo, se ha propuesto un método para producir poliisocianato en el que un policarbamato de alquilo, en el que los grupos éster están compuestos por grupos alcoxi correspondientes a un alcohol primario, se somete a una reacción de transesterificación con un alcohol secundario para producir un policarbamato de alquilo en el que los grupos éster están compuestos por grupos alcoxi correspondientes al alcohol secundario, seguido de descomposición térmica del policarbamato de alquilo (véase, por ejemplo, la Publicación Internacional No. WO 95/23484).

En este método se describe que la temperatura de descomposición térmica del policarbamato de alquilo puede ajustarse a una temperatura más baja pasando por un policarbamato de alquilo en el que los grupos éster están compuestos por grupos alcoxi correspondientes al alcohol secundario, dando como resultado de este modo el efecto de ser capaz de inhibir la precipitación del sólido polimérico. Sin embargo, la velocidad de reacción inversa entre el poliisocianato formado mediante la reacción de descomposición térmica del policarbamato de alquilo y el alcohol secundario sigue siendo rápida, dejando de este modo sin resolver el problema de inhibir la formación de policarbamato de alquilo mediante la reacción inversa.

Se ha dado a conocer un método alternativo mediante el cual, en la producción de isocianatos aromáticos, por ejemplo, un policarbamato de alquilo aromático y un compuesto hidroxi aromático se someten a una reacción de transesterificación para producir un policarbamato de arilo aromático, seguida de la descomposición térmica del policarbamato de arilo aromático para producir un isocianato aromático (véase, por ejemplo, la patente de Estados Unidos No. 3.992.430). Este método describe el efecto de ser capaz de ajustar la temperatura de descomposición térmica a una temperatura más baja pasando por un policarbamato de arilo aromático. Sin embargo, también en el caso de este policarbamato de arilo aromático, a temperaturas como aquellas a las que se realiza la reacción de transesterificación o la reacción de descomposición térmica, existen muchos casos en los que se siguen produciendo reacciones secundarias como las descritas anteriormente, dejando de este modo sin resolver el problema de mejorar el rendimiento de isocianato. Además, se sabe que la descomposición térmica de uretanos aromáticos N-sustituidos en la fase gaseosa o la fase líquida frecuentemente da como resultado la aparición de diversas reacciones secundarias no deseables (véase, por ejemplo, la patente de Estados Unidos No. 4.613.466).

El documento EP1640357 da a conocer un proceso para producir diisocianato de hexametileno que comprende hacer reaccionar a 1,6-hexametilendiamina con carbonato de difenilo para formar el intermedio éster difenílico del ácido N,N'-hexanodiilbis-carbámico seguida de una descomposición térmica de este intermedio para dar diisocianato de hexametileno.

Rudolf Leuckart “Über einige Synthesen mittelst Phenylcyanat” Journal fur Praktische Chemie [“Acerca de Síntesis por medio de cianato de fenilo” Diario de Química Práctica], vol. 41, 1890, páginas 301-329, da a conocer la descomposición térmica de éster ortotoluílico de ácido fenilcarbámico a cianato de fenilo y orto-cresol y la descomposición térmica parcial de éster timílico de ácido fenilcarbámico en cianato de fenilo y timol. Características de la invención Problemas a resolver por la invención

Tal como se ha descrito anteriormente, actualmente apenas existen métodos para producir a escala industrial poliisocianatos con un rendimiento favorable sin utilizar el extremadamente tóxico fosgeno.

Un objetivo de la presente invención es dar a conocer un proceso que permita que los isocianatos se produzcan de forma estable durante un largo periodo de tiempo con alto rendimiento sin la aparición... [Seguir leyendo]

1. Proceso para producir un isocianato, que comprende las etapas de: hacer reaccionar a un éster de ácido carbámico y un compuesto hidroxi aromático para obtener un carbamato de arilo que tiene un grupo derivado del compuesto hidroxi aromático; y someter al carbamato de arilo a una reacción de descomposición, en el que el compuesto hidroxi aromático es un compuesto hidroxi aromático que se representa mediante la siguiente fórmula (1) y que tiene un sustituyente R1, como mínimo, en una posición orto de un grupo hidroxilo:

**(Ver fórmula)**

en la que el anillo A representa un anillo de hidrocarburo aromático en forma de un único o de múltiples anillos que pueden tener un sustituyente y que tienen de 6 a 20 átomos de carbono; R1 representa un grupo diferente de un átomo de hidrógeno en forma de un grupo alquilo alifático que tiene de 1 a 20 átomos de carbono, un grupo alcoxi alifático que tiene de 1 a 20 átomos de carbono, un grupo arilo que tiene de 6 a 20 átomos de carbono, un grupo ariloxi que tiene de 6 a 20 átomos de carbono, un grupo aralquilo que tiene de 7 a 20 átomos de carbono o un grupo aralquiloxi que tiene de 7 a 20 átomos de carbono, conteniendo el grupo un átomo seleccionado entre un átomo de carbono, un átomo de oxígeno y un átomo de nitrógeno; y R1 puede unirse a A para formar una estructura de anillo.

2. Proceso, según la reivindicación 1, en el que el compuesto hidroxi aromático es un compuesto representado mediante la siguiente fórmula (2): en la que el anillo A y R1 son iguales a como se han definido anteriormente, R2 representa un átomo de hidrógeno o un grupo alquilo alifático

**(Ver fórmula)**

5 que tiene de 1 a 20 átomos de carbono, un grupo alcoxi alifático que tiene de 1 a 20 átomos de carbono, un grupo arilo que tiene de 6 a 20 átomos de carbono, un grupo ariloxi que tiene de 6 a 20 átomos de carbono, un grupo aralquilo que tiene de 7 a 20 átomos de carbono o un grupo aralquiloxi que tiene de 7 a 20 átomos, conteniendo los grupos alquilo alifático, alcoxi alifático, arilo, ariloxi, aralquilo y aralquiloxi un átomo seleccionado entre un átomo de carbono, un átomo de oxígeno y un átomo de nitrógeno, y R2 puede unirse a A para formar una estructura de anillo.

3. Proceso, según la reivindicación 2, en el que en la fórmula (2), un número total de los átomos de carbono que constituyen R1 y R2 es de 2 a 20.

4. Proceso, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que el anillo A del compuesto hidroxi aromático comprende una estructura que contiene, como mínimo, una estructura seleccionada entre el grupo compuesto por un anillo de benceno, un anillo de naftaleno y un anillo de antraceno.

5. Proceso, según la reivindicación 4, en el que el compuesto hidroxi aromático es un compuesto representado mediante la siguiente fórmula (3):

**(Ver fórmula)**

en la que R1 y R2 son iguales a como se han definido anteriormente, y cada uno de R3, R4 y R5 representa independientemente un átomo de hidrógeno o un grupo alquilo alifático que tiene de 1 a 20 átomos de carbono, un grupo alcoxi alifático que tiene de 1 a 20 átomos de carbono, un grupo arilo que tiene de 6 a 20 átomos de carbono, un grupo ariloxi que tiene de 6 a 20 átomos de carbono, un grupo aralquilo que tiene de 7 a 20 átomos de carbono o un grupo aralquiloxi que tiene de 7 a 20 átomos de carbono, conteniendo los grupos alquilo alifático, alcoxi alifático, arilo, ariloxi, aralquilo y aralquiloxi un átomo seleccionado entre un átomo de carbono, un átomo de oxígeno y un átomo de nitrógeno.

6. Proceso, según la reivindicación 5, en el que el compuesto hidroxi aromático es tal que en la fórmula (3), cada uno de R1 y R4 representa independientemente un grupo representado mediante la siguiente fórmula (4), y R2, R3 y R5 representan un átomo de hidrógeno:

**(Ver fórmula)**

en la que X representa una estructura ramificada seleccionada entre las estructuras representadas por las siguientes fórmulas (5) y (6):

**(Ver fórmula)**

20 en las que R6 representa un grupo alquilo lineal o ramificado que tiene de 1 a 3 átomos de carbono.

7. Proceso, según la reivindicación 5, en el que el compuesto hidroxi aromático es tal que en la fórmula (3), R1 representa un grupo alquilo lineal o ramificado que tiene de 1 a 8 átomos de carbono, y cada uno de R2 y R4 representa independientemente un átomo de hidrógeno o un grupo alquilo lineal

o ramificado que tiene de 1 a 8 átomos de carbono.

8. Proceso, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en el que el éster de ácido carbámico es un éster de ácido carbámico alifático, y un componente de bajo punto de ebullición formado con el carbamato de arilo es un alcohol alifático.

9. Proceso, según la reivindicación 8, en el que el éster de ácido carbámico alifático es un éster de ácido policarbámico alifático.

10. Proceso, según la reivindicación 8, que comprende además las etapas de: suministrar de forma continua el éster de ácido carbámico alifático y el compuesto hidroxi aromático a un recipiente de reacción para hacer reaccionar al éster de ácido carbámico alifático y al compuesto hidroxi aromático dentro del recipiente de reacción; recuperar un componente de bajo punto de ebullición formado en forma de un componente gaseoso; y extraer de forma continua un líquido de reacción que contiene el carbamato de arilo y el compuesto hidroxi aromático de una parte inferior del recipiente de reacción.

20 11. Proceso, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, en el que la reacción de descomposición es una reacción de descomposición térmica, y es una reacción en la que se forman un isocianato correspondiente y un compuesto hidroxi aromático a partir del carbamato de arilo.

25 12. Proceso, según la reivindicación 11, en el que, como mínimo, un compuesto del isocianato y el compuesto hidroxi aromático formados mediante la reacción de descomposición térmica del carbamato de arilo se recupera en forma de un componente gaseoso.

13. Proceso, según la reivindicación 8, en el que el éster de ácido carbámico alifático es un compuesto representado mediante la siguiente fórmula (7):

**(Ver fórmula)**

en la que R7 representa un grupo seleccionado entre el grupo

compuesto por un grupo alifático que tiene de 1 a 20 átomos de carbono y un grupo aromático que tiene de 6 a 20 átomos de carbono, conteniendo el grupo un átomo seleccionado entre un átomo de carbono, un átomo de oxígeno y un átomo de nitrógeno, y teniendo una valencia de n, R8 representa un grupo alifático que tiene de 1 a 8 átomos de carbono y que contiene un átomo seleccionado entre un átomo de carbono, un átomo de oxígeno y un átomo de nitrógeno, y n representa un número entero de 1 a 10.

10 14. Proceso, según la reivindicación 13, en el que el éster de ácido carbámico alifático es tal que R8 en el compuesto representado mediante la fórmula (7) es un grupo seleccionado entre el grupo compuesto por un grupo alquilo que tiene de 1 a 20 átomos de carbono y un grupo cicloalquilo que tiene de 5 a 20 átomos de

15 carbono.

15. Proceso, según la reivindicación 14, en el que el éster de ácido carbámico alifático es, como mínimo, un compuesto seleccionado entre el grupo compuesto por compuestos representados por las siguientes fórmulas (8), (9) y (10):

**(Ver fórmula)**

en las que R8 es un grupo seleccionado entre el grupo compuesto por un grupo alquilo que tiene de 1 a 20 átomos de carbono y un grupo cicloalquilo que tiene de 5 a 20 átomos de carbono.