Proceso para la producción de una carbodiimida.

Un proceso para una producción de una carbodiimida, que comprende las etapas de:



(1) hacer reaccionar una amina representada por la siguiente fórmula (A) con disulfuro de carbono en presencia de un catalizador a una temperatura de reacción de 50 a 150 ºC para obtener una tiourea representada por la siguiente fórmula (B):**Fórmula**

en la que R es un átomo de hidrógeno o un grupo alquilo que tiene 1 a 6 átomos de carbono;**Fórmula**

en la que R es un átomo de hidrógeno o un grupo alquilo que tiene 1 a 6 átomos de carbono; (2) desulfurizar la tiourea obtenida con un hipoclorito en presencia de un compuesto básico para obtener una carbodiimida representada por la siguiente fórmula (C):**Fórmula**

en la que R es un átomo de hidrógeno o un grupo alquilo que tiene 1 a 6 átomos de carbono; y (3) purificar la carbodiimida obtenida,

en el que un catalizador de transferencia de fase representado por la siguiente fórmula (i) se usa 60 adicionalmente en la etapa (2):**Fórmula**

en la que R1 a R4 son cada uno independientemente un grupo seleccionado de un grupo alquilo que tiene 1 a 20 átomos de carbono, un grupo arilo que tiene 6 a 20 átomos de carbono y un grupo aralquilo que tiene 7 a 20 átomos de carbono y A- es un anión halógeno.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/JP2011/064193.

Solicitante: Kawaguchi Chemical Industry Co. Ltd.

Nacionalidad solicitante: Japón.

Dirección: 8-4, Uchikanda 2-chome, Chiyoda-ku Tokyo 171-0047 JAPON.

Inventor/es: SUZUKI, KENJI, YAMADA, TSUTOMU, SHOJI,SHINICHIRO, KATO,TSUKASA, KAMADA,YUYA.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • B01J31/02 SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES.B01 PROCEDIMIENTOS O APARATOS FISICOS O QUIMICOS EN GENERAL.B01J PROCEDIMIENTOS QUIMICOS O FISICOS, p. ej. CATALISIS, QUIMICA DE LOS COLOIDES; APARATOS ADECUADOS (procedimientos o aparatos para usos específicos, ver las clases correspondientes a los procedimientos o al equipo, p. ej. F26B 3/08). › B01J 31/00 Catalizadores que contienen hidruros, complejos de coordinación o compuestos orgánicos (composiciones catalíticas utilizadas únicamente para reacciones de polimerización C08). › que contienen compuestos orgánicos o hidruros metálicos.
  • C07D498/10 SECCION C — QUIMICA; METALURGIA.C07 QUIMICA ORGANICA.C07D COMPUESTOS HETEROCICLICOS (Compuestos macromoleculares C08). › C07D 498/00 Compuestos heterocíclicos que contienen en el sistema condensado al menos un heterociclo que tienen átomos de nitrógeno y oxígeno como únicos heteroátomos del ciclo (4-oxa-1-azabiciclo [3.2.0] heptanos, p. ej. oxapenicilinas C07D 503/00; 5-oxa-1-azabiciclo [4.2.0] octanos, p. ej. oxacefalosporinas C07D 505/00; aquéllos de sus análogos que tienen el átomo de oxígeno del ciclo en otra posición C07D 507/00). › Sistemas espiro-condensados.

PDF original: ES-2538090_T3.pdf

 


Fragmento de la descripción:

Proceso para la producción de una carbodiimida

CAMPO TÉCNICO

La presente invención se refiere a un proceso para la producción de una carbodiimida y, más específicamente, a un proceso para la producción de una carbodiimida específica.

TÉCNICA ANTERIOR

Se propone que la concentración de grupos carboxilo debe reducirse usando un sellante para grupos carboxilo ya que la hidrólisis de un compuesto que tiene un enlace áster tal como un poliéster se promueve por un grupo polar tal como un grupo carboxilo (Documento de patente 1, Documento de patente 2). Se usa un compuesto de carbodiimida como sellante para grupos carboxilo.

Sin embargo, como el compuesto de carbodiimida es un compuesto lineal, se producen olores nauseabundos de un compuesto de isocianato volátil que se forma como subproducto cuando se usa el compuesto de carbodiimida, empeorando así el entorno de trabajo.

Para hacer frente a esto, el solicitante encontró un compuesto de carbodiimida cíclica como sellante que no forma un compuesto de isocianato como subproducto incluso cuando reacciona con un grupo carboxilo y presentó una solicitud de patente internacional para esto (Documento de patente 3). Se describió un proceso para la producción de carbodiimidas cíclicas (Documento no de patente 1). Sin embargo, todavía no se ha establecido un proceso industrial para la producción de este compuesto de carbodiimida cíclica útil.

(Documento de patente 1) JP-A 24-332166 (Documento de patente 2) JP-A 25-35829 (Documento de patente 3) WO-A 21/71211

(Documento no patentado 1) Journal of Organic Chemistry 1994, 59, 736-7315 DIVULGACIÓN DE LA INVENCIÓN <proceso de producción de carbodiimida (C)>

Es un objetivo de la presente invención establecer una tecnología para obtener una carbodiimida de alta pureza a partir de una amina específica mediante una tiourea usando eficazmente un método industrialmente aplicable.

Un método general usado para obtener una tiourea (B) representada por la siguiente fórmula (B) que es el precursor de una carbodiimida (C) representada por la siguiente fórmula (C) es hacer reaccionar una amina (A) representada por la siguiente fórmula (A) con disulfuro de carbono de manera que se elimine sulfuro de hidrógeno. Sin embargo, en general, una reacción entre una arilamina y disulfuro de carbono es muy lenta y tiene bajo rendimiento. Además, como se requiere una gran cantidad de una base y la reacción dura mucho, el método anterior tiene un problema con la productividad. Además, se requiere un aparato de eliminación a gran escala para capturar el sulfuro de hidrógeno que se forma como subproducto en una cantidad estequiométrica.

Un método general usado para obtener la carbodiimida (C) a partir de la tiourea (B) es una reacción de desulfurización oxidativa de la tiourea (B). Aunque un método simple es usar óxido de mercurio u óxido de plomo, tiene un gran impacto sobre el entorno y no puede usarse para la producción a escala industrial. Comúnmente se usa y es aplicable un método en el que se hace que cloruro de sulfonilo, tal como cloruro de tosilo o cloruro de metanosulfonilo, actúe en un disolvente básico tal como piridina. Sin embargo, la piridina es generalmente cara y se requiere un ciclo de recuperación para la producción a escala industrial, pero su recuperación es difícil debido a su compatibilidad con el agua y su fenómeno azeotrópico. El cloruro de sulfonilo también es generalmente caro.

Para sintetizar una carbodiimida a partir de una tiourea, desde un punto de vista industrial se desea un método en el que se haga que un hipoclorito actúe. Sin embargo, no hay ejemplo en el que se aplique a la tiourea (B).

Los inventores de la presente invención realizaron amplios estudios para resolver los problemas anteriores y encontraron (a) un método para obtener una tiourea a partir de una amina, que puede aplicarse industrialmente ventajosamente, (2) un método para obtener una carbodiimida a partir de una tiourea, que puede aplicarse industrialmente ventajosamente, y (3) un método para purificar una carbodiimida. Encontraron que puede obtenerse eficazmente una carbodiimida de alta pureza por una combinación de estos métodos como método que permite la producción a escala industrial de la carbodiimida.

Es decir, es un objetivo de la presente invención proporcionar:

1. Un proceso para una producción de una carbodiimida, que comprende las etapas de:

(1) hacer reaccionar una amina representada por la siguiente fórmula (A) con disulfuro de carbono en presencia de un catalizador a una temperatura de reacción de 5 a 15 °C para obtener una tiourea representada por la siguiente fórmula (B):

**(Ver fórmula)**

en la que R es un átomo de hidrógeno o un grupo alquilo que tiene 1 a 6 átomos de carbono;

**(Ver fórmula)**

en la que R es un átomo de hidrógeno o un grupo alquilo que tiene 1 a 6 átomos de carbono;

(2) desulfurizar la tiourea obtenida con un hipoclorito en presencia de un compuesto básico para obtener una carbodiimida representada por la siguiente fórmula (C):

**(Ver fórmula)**

en la que R es un átomo de hidrógeno o un grupo alquilo que tiene 1 a 6 átomos de carbono; y

(3) purificarla carbodiimida obtenida,

en el que un catalizador de transferencia de fase representado por la siguiente fórmula (i) se usa adicionalmente en la etapa (2):

R2

I

R3N-R1

I

R4

+

A

(i)

en la que R1 a R4 son cada uno independientemente un grupo seleccionado de un grupo alquilo que tiene 1 a 2 átomos de carbono, un grupo arilo que tiene 6 a 2 átomos de carbono y un grupo aralquilo que tiene 7 a 2 átomos de carbono y A' es un anión halógeno.

La invención de la presente solicitud también incluye las siguientes invenciones.

2. El proceso de producción en el párrafo anterior 1, en el que la etapa (1) se lleva a cabo en presencia de un agente de captura de sulfuro de hidrógeno.

3. El proceso de producción en el párrafo anterior 1, en el que la etapa (1) se lleva a cabo en una condición sellada.

4. El proceso de producción en el párrafo anterior 1, en el que el catalizador usado en la etapa (1) es un compuesto que tiene basicidad con un pKa de su ácido conjugado de 5 o más.

5. El proceso de producción en el párrafo anterior 4, en el que el compuesto que tiene basicidad con un pKa de su ácido conjugado de 5 o más es una amina terciaria sustituida, una imina sustituida, una amida sustituida o un anillo heterocíclico sustituido.

6. El proceso de producción en el párrafo anterior 1, en el que el hipoclorito usado en la etapa (2) es hipoclorito de sodio.

7. El proceso de producción en el párrafo anterior 1, en el que el compuesto básico en la etapa (2) es hidróxido sódico, hidróxido potásico o una mezcla de los mismos.

8. El proceso de producción en el párrafo anterior 1, en el que la purificación de la etapa (3) es recristalización o extracción.

«proceso de producción de la amina representada por la fórmula (A)>

Es otro objetivo de la presente invención proporcionar un proceso para obtener una amina, que comprende las etapas de:

hacer reaccionar un compuesto representado por la siguiente fórmula (a) con un compuesto representado por la siguiente fórmula (b) para obtener un nitro representado por la siguiente fórmula (c); y reducir el nitro.

Especialmente, cuando se sintetiza el nitro representado por la fórmula (c), se usa un método que puede aplicarse industrialmente ventajosamente para mejorar el rendimiento de reacción.

**(Ver fórmula)**

(En la fórmula anterior (a), R es un átomo de hidrógeno o un grupo alquilo que tiene 1 a 6 átomos de carbono. X es un átomo de halógeno o un grupo nitro)

tíoi m

OH OH

(b)

**(Ver fórmula)**

(En la fórmula anterior (c), R es como se define en la fórmula anterior (a).)

Como método general usado para obtener el compuesto (c), puede emplearse un método en el que se introduce un grupo de eliminación en el compuesto (b) para reaccionar con o-nitrofenol sustituido o un método en que el compuesto (b) se hace reaccionar con o-halonitrobenceno sustituido.

Aunque el último método es particularmente útil, generalmente se usa un método en el que un compuesto básico sólido se hace actuar en un disolvente polar aprótico. El disolvente polar aprótico está tipificado por N,N- dimetilformamida, N-metilpirrolidona y sulfóxido de dimetilo. Son generalmente caros y requieren un ciclo de

recuperación para la producción a escala industrial. Sin embargo, como tienen compatibilidad con el agua y alto punto de ebullición,... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Un proceso para una producción de una carbodiimida, que comprende las etapas de:

(1) hacer reaccionar una amina representada por la siguiente fórmula (A) con disulfuro de carbono en presencia de un catalizador a una temperatura de reacción de 5 a 15 °C para obtener una tiourea representada por la siguiente fórmula (B):

**(Ver fórmula)**

(A)

en la que R es un átomo de hidrógeno o un grupo alquilo que tiene 1 a 6 átomos de carbono;

**(Ver fórmula)**

en la que R es un átomo de hidrógeno o un grupo alquilo que tiene 1 a 6 átomos de carbono;

(2) desulfurizar la tiourea obtenida con un hipoclorito en presencia de un compuesto básico para obtener una carbodiimida representada por la siguiente fórmula (C):

**(Ver fórmula)**

en la que R es un átomo de hidrógeno o un grupo alquilo que tiene 1 a 6 átomos de carbono; y

(3) purificarla carbodiimida obtenida,

en el que un catalizador de transferencia de fase representado por la siguiente fórmula (i) se usa adicionalmente en la etapa (2):

**(Ver fórmula)**

\ R4 /

en la que R1 a R4 son cada uno independientemente un grupo seleccionado de un grupo alquilo que tiene 1 a 2 átomos de carbono, un grupo arilo que tiene 6 a 2 átomos de carbono y un grupo aralquilo que tiene 7 a 2 átomos de carbono y A' es un anión halógeno.

2. El proceso de producción según la reivindicación 1, en el que la etapa (1) se lleva a cabo en presencia de un agente de captura de sulfuro de hidrógeno.

3. El proceso de producción según la reivindicación 1, en el que la etapa (1) se lleva a cabo en una condición sellada.

4. El proceso de producción según la reivindicación 1, en el que el catalizador usado en la etapa (1) es un compuesto que tiene basicidad con un pKa de su ácido conjugado de 5 o más.

5. El proceso de producción según la reivindicación 4, en el que el compuesto que tiene basicidad con un pKa de su ácido conjugado de 5 o más es una amina terciaria sustituida, una imina sustituida, una amida sustituida o un anillo heterocíclico sustituido.

6. El proceso de producción según la reivindicación 1, en el que el hipoclorito usado en la etapa (2) es hipoclorito de sodio.

7. El proceso de producción según la reivindicación 1, en el que el compuesto básico en la etapa (2) es hidróxido sódico, hidróxido potásico o una mezcla de los mismos.

8. El proceso de producción según la reivindicación 1, en el que la purificación de la etapa (3) es recristalización o extracción.

9. El proceso de producción según la reivindicación 1 que comprende las siguientes etapas antes de la etapa (1):

(a) hacer reaccionar un compuesto representado por la siguiente fórmula (a) con un compuesto representado por la siguiente fórmula (b) en presencia de un catalizador de transferencia de fase y una disolución acuosa de hidróxido de metal alcalino para obtener un nitro representado por la siguiente fórmula (c):

en la que R es un átomo de hidrógeno o un grupo alquilo que tiene 1 a 6 átomos de carbono y X es un átomo de halógeno o un grupo nitro;

**(Ver fórmula)**

R

(a)

HOi OH

OH OH

(b)

**(Ver fórmula)**

en la que R es un átomo de hidrógeno o un grupo alquilo que tiene 1 a 6 átomos de carbono y

(|3) reducir el nitro obtenido representado por la fórmula (c) para obtener una amina representada por la

siguiente fórmula (A)

**(Ver fórmula)**

en la que R es un átomo de hidrógeno o un grupo alquilo que tiene 1 a 6 átomos de carbono.

1. El proceso de producción según la reivindicación 9, en el que el catalizador de transferencia de fase es un compuesto representado por la siguiente fórmula (i):

/ R2 \ +

R3-N-R1 A"

\ R4 /

(i)

(en la fórmula anterior (i), R1 a R4 son cada uno independientemente un grupo seleccionado de un grupo alquilo que tiene 1 a 2 átomos de carbono, un grupo arilo que tiene 6 a 2 átomos de carbono y un grupo aralquilo que tiene 7 a 2 átomos de carbono. A' es un anión halógeno.)

11. El proceso de producción según la reivindicación 9, en el que el catalizador de transferencia de fase es al menos un compuesto seleccionado del grupo que consiste en sales de tetraetilamonio, sales de tetrabutilamonio, sales trioctilmetilamonio, sales de bencildimetiloctadecilamonio, sales de benciltrietilamonio, sales de benciltrimetilamonio y sales de benciltributilamonio.

12. El proceso de producción según la reivindicación 9, en el que la disolución acuosa de hidróxido de metal alcalino es una disolución acuosa de hidróxido sódico o una disolución acuosa de hidróxido potásico.


 

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