Procedimiento para la fabricación de isocianato.

Procedimiento para la fabricación de un isocianato sometiendo un éster de ácido carbámico a una reacción dedescomposición,

en el que la reacción de descomposición se lleva a cabo en presencia de un compuesto hidroxi aromático que tieneun sustituyente en, como mínimo, una posición orto con respecto al grupo hidroxi, compuesto que se representamediante la siguiente fórmula (1):

en la que el anillo A representa un hidrocarburo aromático que tiene de 6 a 20 átomos de carbono, y que puedetener un sustituyente, siendo el anillo A monocíclico o multicíclico,

R1 representa un grupo hidroxilo o un grupo diferente de un átomo de hidrógeno, siendo el grupo un grupo alifáticoque tiene de 1 a 20 átomos de carbono, un grupo alcoxi alifático que tiene de 1 a 20 átomos de carbono, un grupoarilo que tiene de 6 a 20 átomos de carbono, un grupo ariloxi que tiene de 6 a 20 átomos de carbono, un grupoaralquilo 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 y aralquilo un átomo seleccionado entre átomosde carbono, oxígeno y nitrógeno, y R1 puede unirse con A para formar una estructura anular.

Procedimiento para la fabricación de isocianato Sector técnico La presente invención se refiere a un procedimiento para la fabricación de isocianatos.

Antecedentes técnicos Los isocianatos se utilizan ampliamente como materias primas para la fabricación de productos, tales como espumas de poliuretano, pinturas y adhesivos. El principal procedimiento de fabricación industrial de isocianatos incluye hacer reaccionar compuestos de amina con fosgeno (procedimiento del fosgeno) , y casi toda la cantidad de isocianatos producidos en todo el mundo se producen según el procedimiento del fosgeno. Sin embargo, el procedimiento del

fosgeno presenta numerosos problemas.

En primer lugar, este procedimiento requiere la utilización de una gran cantidad de fosgeno como materia prima. El fosgeno es extremadamente tóxico y requiere precauciones de manipulación especiales para evitar la exposición de los 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 procedimiento del fosgeno, además de requerir un procedimiento 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 procedimiento del fosgeno.

En base a estos antecedentes, se ha buscado un procedimiento para la fabricación de isocianatos que no utilice fosgeno. Un ejemplo de un procedimiento para la fabricación de compuestos de isocianato sin utilizar fosgeno que se ha propuesto implica descomposición térmica de ésteres de ácido carbámico. Se sabe desde hace mucho tiempo que los isocianatos y los compuestos hidroxi se obtienen mediante descomposición térmica de ésteres de ácido carbámico (véase, por ejemplo, el Documento no de patente 1) . La reacción básica se ilustra mediante la siguiente 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) .

Por otro lado, la descomposición térmica de ésteres de ácido carbámico es susceptible a la aparición simultánea de diversas reacciones secundarias irreversibles tales como reacciones de desnaturalización térmica no deseables para ésteres de ácido carbámico 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 tal como se representa mediante la siguiente fórmula (2) , una reacción en la que se forman carbodiimidas tal como se representa mediante la siguiente fórmula (3) , y una reacción en la que se forman isocianuratos tal como se representa mediante 45 la siguiente fórmula (4) (véase el Documento no de patente 1 y el Documento no de patente 2) .

Además de estas reacciones secundarias que conducen a una disminución del rendimiento y a la selectividad del isocianato diana, en la fabricación de poliisocianatos en particular, estas reacciones pueden hacer difícil el 15

funcionamiento a largo plazo como resultado de, por ejemplo, provocar la precipitación de sólidos poliméricos que obstruyen el recipiente de reacción.

Se han propuesto diversos procedimientos para la fabricación de isocianatos que no contienen fosgeno.

Según la descripción del Documento de patente 1, un diuretano alifático y/o diuretano alicíclico y/o poliuretano alifático y/o poliuretano alicíclico se obtienen haciendo reaccionar una diamina primaria alifática y/o diamina primaria alicíclica y/o poliamina primaria alifática y/o poliamina primaria alicíclica en presencia de un O-aquilcarbamato y alcohol y en presencia o ausencia de un catalizador a de 160 a 300ºC a una relación de grupo NH2 amina:carbamato:alcohol de 1:0, 8 a 10, 0:0, 25 a 50, y eliminando el amoniaco formado según sea necesario. El diuretano y/o poliuretano resultante puede convertirse en el diisocianato y/o poliisocianato altamente funcional correspondiente, según sea necesario. Las condiciones de reacción detalladas para la descomposición térmica no se describen en esta publicación de patente.

Según la descripción del Documento de patente 2, se producen un diisocianato y/o poliisocianato aromático llevando a cabo las dos etapas siguientes. En la primera etapa, una amina primaria aromática y/o una poliamina primaria aromática se hacen reaccionar con un O-aquilcarbamato en presencia o ausencia de un catalizador y en presencia o ausencia de urea y alcohol para formar un diuretano de arilo y/o poliuretano de arilo seguido por la eliminación del amoniaco formado según sea necesario. En la segunda etapa, se obtienen un isocianato aromático y/o poliisocianato aromático mediante descomposición térmica del diuretano de arilo y/o poliuretano de arilo.

Otras publicaciones contienen descripciones que se refieren a la sustitución parcial de urea y/o diamina por un compuesto que contiene carbonilo, tal como carbamato y/o dialquilcarbamato N-sustituido, o urea mono-sustitutida, urea di-sustituida, poliurea mono-sustituida o poliurea di-sustituida (véase el Documento de patente 3, el Documento de patente 4, el Documento de patente 5, el Documento de patente 6 y el Documento de patente 7) . El Documento de patente 8 describe un procedimiento para la fabricación de O-ariluretanos alifáticos haciendo reaccionar poliaminas alifáticas (cíclicas) con urea y compuestos hidroxi aromáticos.

Existen varios procedimientos conocidos para formar isocianatos y alcoholes correspondientes mediante descomposición térmica de monouretanos y diuretanos alifáticos (cíclicos) , y particularmente aromáticos, que incluyen procedimientos llevados a cabo en fase de vapor a alta temperatura, y procedimientos llevados a cabo en fase líquida en condiciones de temperatura comparativamente baja. En estos procedimientos, sin embargo, la mezcla de reacción da origen a las reacciones secundarias descritas anteriormente, causando de este modo, por ejemplo, la formación de sedimento, sustancias poliméricas y obstrucciones en el recipiente de reacción y el aparato de recuperación, o la formación de sustancias que se adhieren a las paredes laterales del recipiente de reacción, dando como resultado de este modo una insatisfactoria eficiencia económica en el caso de la fabricación de isocianatos durante un largo periodo de tiempo.

Por lo tanto, se ha dado a conocer la utilización de un procedimiento químico, tal como la utilización de un catalizador especial (véase el Documento de patente 9 y el Documento de patente 10) o un catalizador combinado con un disolvente inerte (véase el Documento de patente 11) , para mejorar el rendimiento en la descomposición térmica de uretano.

Por ejemplo, el Documento de patente 12 describe un procedimiento para la fabricación de diisocianato de hexametileno que incluye descomposición térmica de hexametilen dietiluretano en presencia de tolueno de dibencilo utilizado como disolvente y en presencia de una mezcla de catalizador compuesta por toluenosulfonato de metilo y dicloruro de difenilestaño. Sin embargo, dado que no hay descripciones detalladas de la fabricación o aislamiento de los componentes de partida o purificación y recuperación arbitraria del disolvente y mezcla de catalizador, la eficiencia económica de este procedimiento no se ha podido evaluar.

Según el procedimiento descrito en el Documento de patente 13, el uretano puede descomponerse fácilmente en isocianato y alcohol en un lecho fluidizado que contiene carbono, sin utilizar un catalizador. Además, según la descripción del Documento de patente 14, el hexametilen dialquiluretano puede descomponerse en la fase gaseosa a una temperatura por encima de 300ºC en presencia o ausencia de un material de relleno permeable a gases formado por, por ejemplo, carbono, cobre, latón, acero, zinc, aluminio, titanio, cromo, cobalto o cuarzo para formar diisocianato de hexametileno.

Además, según la descripción del Documento de patente 14, este procedimiento se lleva a cabo en presencia de un haluro de hidrógeno y/o donador de haluro de hidrógeno. Sin embargo, este procedimiento es incapaz de alcanzar un rendimiento de diisocianato de hexametileno del 90% o más. Esto se debe a que los productos de descomposición están parcialmente recombinados, dando como resultado la formación de enlaces uretano. Por lo tanto, se requiere que el hexametileno se purifique adicionalmente mediante destilación, lo que... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento para la fabricación de un isocianato sometiendo un éster de ácido carbámico a una reacción de descomposición, en el que la reacción de descomposición se lleva a cabo en presencia de un compuesto hidroxi aromático que tiene un sustituyente en, como mínimo, una posición orto con respecto al grupo hidroxi, compuesto que se representa mediante la siguiente fórmula (1) :

en la que el anillo A representa un hidrocarburo aromático que tiene de 6 a 20 átomos de carbono, y que puede tener un sustituyente, siendo el anillo A monocíclico o multicíclico, R1 representa un grupo hidroxilo o un grupo diferente de un átomo de hidrógeno, siendo el grupo un grupo 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 y aralquilo un átomo seleccionado entre átomos de carbono, oxígeno y nitrógeno, y R1 puede unirse con A para formar una estructura anular.

2. Procedimiento, según la reivindicación 1, en el que el compuesto hidroxi aromático es un compuesto representado 20 mediante la siguiente fórmula (2) :

en la que el anillo A y R1 son iguales a los que se han definido anteriormente, R2 representa un grupo 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, conteniendo los grupos anteriores un átomo seleccionado entre átomos de carbono, oxígeno y nitrógeno, o un átomo de hidrógeno o un grupo hidroxilo, y R2 puede unirse con A para formar una estructura anular.

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

4. Procedimiento, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que el anillo A del compuesto hidroxi aromático es una estructura que contiene, como mínimo, una estructura seleccionada entre el grupo que comprende 35 un anillo de benceno, un anillo de naftaleno y un anillo de antraceno.

5. Procedimiento, según la reivindicación 1, en el que el éster de ácido carbámico es un éster de ácido carbámico alifático.

6. Procedimiento, según la reivindicación 5, en el que el éster de ácido carbámico alifático es un éster de ácido policarbámico alifático.

7. Procedimiento, según la reivindicación 5, en el que el éster de ácido carbámico alifático es un compuesto representado mediante la siguiente fórmula (3) : 45

aromático un átomo seleccionado entre átomos de carbono y de oxígeno, y teniendo los grupos una valencia igual a n, R4 representa un grupo alifático que tiene de 1 a 20 átomos de carbono, y que tiene un átomo seleccionado entre átomos de carbono y de oxígeno, y n representa un número entero de 1 a 10.

8. Procedimiento, según la reivindicación 7, en el que el éster de ácido carbámico alifático es un compuesto representado mediante la fórmula (3) en el que R3 representa un grupo seleccionado entre el grupo que comprende 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.

9. Procedimiento, según la reivindicación 1, en el que la reacción de descomposición se lleva a cabo en presencia del compuesto hidroxi aromático que tiene el sustituyente y un derivado de ácido carbónico.

10. Procedimiento, según la reivindicación 9, en el que el derivado de ácido carbónico es un compuesto representado mediante la siguiente fórmula (4) : 20

en la que cada uno de X e Y representa independientemente un grupo alcoxi alifático que tiene de 1 a 20 átomos de carbono, un grupo ariloxi que tiene de 6 a 20 átomos de carbono, un grupo aralquiloxi que tiene de 7 a 20 átomos de carbono o un grupo amino que tiene de 0 a 20 átomos de carbono.

11. Procedimiento, según la reivindicación 10, en el que el derivado de ácido carbónico es un éster de ácido carbónico o un compuesto de urea.

12. Procedimiento, según la reivindicación 11, en el que el derivado de ácido carbónico es un éster de ácido 30 carbónico representado mediante la siguiente fórmula (5) :

en la que cada uno de R5 y R6 representa independientemente un grupo alifático que tiene de 1 a 20 átomos de carbono, un grupo arilo que tiene de 6 a 20 átomos de carbono o un grupo aralquilo que tiene de 7 a 20 átomos de 35 carbono, conteniendo los grupos alifático, arilo y aralquilo un átomo seleccionado entre átomos de carbono y de oxígeno.

13. Procedimiento, según la reivindicación 11, en el que el compuesto de urea es urea.

14. Procedimiento, según la reivindicación 1, en el que la reacción de descomposición es una reacción de descomposición térmica.

15. Procedimiento, según la reivindicación 1, en el que el éster de ácido carbámico se suministra a un recipiente de reacción en el que la reacción de descomposición se lleva a cabo en forma de una mezcla con el compuesto hidroxi 45 aromático que tiene el sustituyente.

16. Procedimiento, según la reivindicación 1, en el que el éster de ácido carbámico se suministra a un recipiente de reacción en el que la reacción de descomposición se lleva a cabo en forma de una mezcla con el derivado de ácido carbónico.

17. Procedimiento, según la reivindicación 16, en el que el éster de ácido carbámico se suministra a un recipiente de reacción en el que la reacción de descomposición se lleva a cabo en forma de una mezcla con el derivado de ácido carbónico y el compuesto hidroxi aromático que tiene el sustituyente.

18. Procedimiento, según cualquiera de las reivindicaciones 15 a 17, en el que un componente de bajo punto de ebullición formado mediante la reacción de descomposición se extrae del recipiente de reacción en forma de un componente gaseoso, y toda o parte de una solución que contiene el éster de ácido carbámico y/o el compuesto hidroxi aromático que tiene el sustituyente se extrae de la parte inferior del recipiente de reacción.