DE1159412B - Process for the production of covalent isocyanates - Google Patents
Process for the production of covalent isocyanatesInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung kovalenter Isocyanate von denjenigen Elementen oder anorganischen Gruppen, welche kovalente Halogenide bilden, mit Ausnahme von Phosphor und Bor.The present invention relates to a method for making covalent isocyanates from those Elements or inorganic groups that form covalent halides, with the exception of phosphorus and boron.
Es ist ein Verfahren zur Herstellung von Phosphortriisocyanat vorgeschlagen worden, bei dem man Phosphortrichlorid mit Natriumcyanat oder Kaliumcyanat in Gegenwart eines inerten polaren Lösungsmittels umsetzt (deutsche Patentanmeldung I 18256 IVb/12o). Außerdem sind Versuche bekanntgeworden, Phosphortriisocyanat unter Verwendung mehrerer Lösungsmittel und Katalysatoren aus Kaliumcyanat herzustellen, jedoch mit keinem Erfolg. Die übliche Methode zur Herstellung dieser und anderer anorganischer Isocyanate ist die Umsetzung von SiI-bercyanat mit dem entsprechenden Halogenid in Benzollösung.There has been proposed a process for producing phosphorus triisocyanate in which one Phosphorus trichloride with sodium cyanate or potassium cyanate in the presence of an inert polar solvent implements (German patent application I 18256 IVb / 12o). In addition, attempts have become known Phosphorus triisocyanate using multiple solvents and catalysts made from potassium cyanate to produce, but with no success. The usual method of making these and others inorganic isocyanate is the reaction of SiI bercyanat with the corresponding halide in Benzene solution.
Es wurde nun gefunden, daß die Verwendung eines polaren Lösungsmittels entweder allein oder im Gemisch mit gewissen nichtpolaren Lösungsmitteln die Herstellung von kovalenten anorganischen Isocyanaten aus Natrium- oder Kaliumcyanaten und den entsprechenden kovalenten Halogeniden ermöglicht.It has now been found that the use of a polar solvent either alone or in admixture with certain non-polar solvents the production of covalent inorganic isocyanates made possible from sodium or potassium cyanates and the corresponding covalent halides.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung eines kovalenten Isocyanats mit der allgemeinen FormelIn accordance with the present invention there is provided a method for making a covalent isocyanate with the general formula
R1M(NCO)n _, R 1 M (NCO) n _,
worin R eine gegebenenfalls substituierte Alkyl- oder Arylgruppe und M ein anorganisches Element oder eine anorganische Elementgruppe mit Ausnahme von Phosphor und Bor darstellt, welche imstande sind, kovalente Halogenide zu bilden, und η ihre kovalente Wertigkeit bedeutet, wobei * = 0 oder eine ganze Zahl gleich oder geringer als (n — 1) ist, in der Weise vorgeschlagen, daß man ein Gemisch aus Natriumoder Kaliumcyanat und einem kovalenten Halogenid mit der allgemeinen Formelwhere R is an optionally substituted alkyl or aryl group and M is an inorganic element or an inorganic element group with the exception of phosphorus and boron, which are capable of forming covalent halides, and η is their covalent valence, where * = 0 or an integer is equal to or less than (n-1), proposed in such a way that one is a mixture of sodium or potassium cyanate and a covalent halide with the general formula
R1MHaIn _x R 1 MHaI n _ x
worin Hai ein Halogen, besonders Chlor darstellt, in einem inerten polaren Lösungsmittel oder Reaktionsmedium, gegebenenfalls im Gemisch mit einem nichtpolaren Lösungsmittel unter Rückfluß kocht, das abgeschiedene Natrium- oder Kaliumhalogenid anschließend abtrennt und die flüssige Phase zur Entfernung des Lösungsmittels oder Mediums fraktioniert destilliert.wherein Hai is a halogen, especially chlorine, in an inert polar solvent or reaction medium, optionally in admixture with a non-polar solvent, which refluxes deposited sodium or potassium halide is then separated off and the liquid phase for removal of the solvent or medium is fractionally distilled.
Bei diesem Verfahren anwendbare polare Lösungsmittel sind Nitrile und Ketone, beispielsweise Acetonitril, Acetone, Ester Nitroparaffine, flüssiges Verfahren zur Herstellung von kovalenten IsocyanatenPolar solvents that can be used in this process are nitriles and ketones, for example acetonitrile, Acetones, esters, nitroparaffins, liquid process for the production of covalent isocyanates
Anmelder:Applicant:
Imperial Chemical Industries Ltd., LondonImperial Chemical Industries Ltd., London
Vertreter: Dr.-Ing. H. Fincke, Dipl.-Ing. H. Bohr und Dipl.-Ing. S. Staeger, Patentanwälte,Representative: Dr.-Ing. H. Fincke, Dipl.-Ing. H. Bohr and Dipl.-Ing. S. Staeger, patent attorneys,
München 5, Müllerstr. 31Munich 5, Müllerstr. 31
Beanspruchte Priorität:Claimed priority:
Großbritannien vom 25. April 1960 und 7. April 1961 χ5 (Nr. 14 386)Great Britain April 25, 1960 and April 7, 1961 χ 5 (No. 14 386)
Harold Crosbie FieldingHarold Crosbie Fielding
und John Maclelland Pollock, Northwich, Cheshire ao (Großbritannien),and John Maclelland Pollock, Northwich, Cheshire ao (Great Britain),
sind als Erfinder genannt wordenhave been named as inventors
Schwefeldioxyd, und geeignete nichtpolare Lösungsmittel zum Mischen mit den polaren sind Benzol, Paraffine oder entsprechende symmetrisch substituierte Chlorkohlenwasserstoffe.Sulfur dioxide, and suitable non-polar solvents for mixing with the polar ones are benzene, Paraffins or corresponding symmetrically substituted chlorinated hydrocarbons.
Wenn ein Gemisch von polaren und nichtpolaren Lösungsmitteln benutzt wird, kann die Menge des polaren 5 Gewichtsprozent betragen, vorzugsweise wird eine Menge von 10 bis 20 Gewichtsprozent angewendet. Die Ausbeute an Isocyanat in einem solchen gemischten Lösungsmittel ist im allgemeinen wesentlich größer als in einem polaren Lösungsmittel allein.If a mixture of polar and non-polar solvents is used, the amount of polar 5 percent by weight, preferably an amount of 10 to 20 percent by weight is used. The yield of isocyanate in such a mixed solvent is generally much larger than in a polar solvent alone.
Kovalente Halogenide, welche auf diese Weise unter Bildung der entsprechenden Isocyanate reagieren können, sind diejenigen der Elemente Aluminium, Silicium, Germanium, Zinn, Blei, Arsen, Antimon, Titan, Vanadium, Eisen und der Gruppen Vanadyl, Sulfuryl, Thionyl und Chromyl. Als Halogenide sind im allgemeinen die Chloride und Fluoride geeignet, vorausgesetzt, daß die Bindung kovalent ist. Dabei wird das Halogenid mit der stärker kovalenten Bindung ausgewählt. Beispielsweise wird man Stannichlorid und nicht Stannochlorid, Antimontrichlorid statt des Trifluorids wählen, wohingegen das Tetrafluorid und Tetrachlorid des Siliciums gleich geeignet sind. Ein Beispiel für ein kovalentes Halogenid der allgemeinen Formel RxMHaIn „Ä, Di-n-butylzinndichlorid.Covalent halides which can react in this way to form the corresponding isocyanates are those of the elements aluminum, silicon, germanium, tin, lead, arsenic, antimony, titanium, vanadium, iron and the groups vanadyl, sulfuryl, thionyl and chromyl. The chlorides and fluorides are generally suitable as halides, provided that the bond is covalent. The halide with the stronger covalent bond is selected. For example, one will choose stannous chloride and not stannous chloride, antimony trichloride instead of trifluoride, whereas the tetrafluoride and tetrachloride of silicon are equally suitable. An example of a covalent halide of the general formula R x MHaI n „ Ä , di-n-butyltin dichloride.
309 769/365309 769/365
Einige der kovalenten Isocyanate, beispielsweise Sn(NCO)4, Ti(NCO)4, können aus dem Reaktionslösungsmittel nicht isoliert werden, weil sie dazu neigen, zu unlöslichen nichtflüchtigen Feststoffen zu homopolymerisieren, doch sind sie tatsächlich in der Lösung vorhanden, was durch ihre Infrarotabsorptionsspektren und durch Titration mit n-Butylamin gezeigt werden kann. Die gewöhnlichen Isocyanatreaktionen können auch in Lösung, beispielsweise mit Aminen, unter Bildung substituierter Harnstoffe und mit organischen Hydroxyverbindungen unter Bildung von Urethanen vorgenommen werden.Some of the covalent isocyanates, for example Sn (NCO) 4 , Ti (NCO) 4 , cannot be isolated from the reaction solvent because they tend to homopolymerize into insoluble non-volatile solids, but they are actually present in the solution as a result of their Infrared absorption spectra and can be shown by titration with n-butylamine. The usual isocyanate reactions can also be carried out in solution, for example with amines, with the formation of substituted ureas, and with organic hydroxy compounds with the formation of urethanes.
Erfindungsgemäß werden die kovalenten Isocyanate im allgemeinen durch Erhitzen der verschiedenen Komponenten des Reaktionsgemisches unter Rückfluß hergestellt, worauf unlösliches Natriumoder Kaliumhalogenid durch Filtration entfernt wird und das Filtrat zur Abtrennung des Lösungsmittels aus dem Produkt fraktioniert destilliert wird.According to the invention, the covalent isocyanates are generally obtained by heating the various Components of the reaction mixture prepared under reflux, whereupon insoluble sodium or Potassium halide is removed by filtration and the filtrate to separate the solvent is fractionally distilled from the product.
Während es erforderlich ist, daß das Lösungsmittel oder Reaktionsmedium gegenüber den Reaktionsstoffen inert ist, wenn das kovalente Isocyanat isoliert werden oder als solches in Lösung bleiben soll, ist es gemäß einem anderen Merkmal der Erfindung möglich, ein Lösungsmittel zu verwenden, welches mit dem kovalenten Isocyanat reagieren kann, sobald das letztere gebildet worden ist. So können, wenn es erwünscht ist, die Verbindungsarten herzustellen, die beispielsweise aus der Umsetzung von kovalenten Isocyanaten und reaktionsfähigen Wasserstoffatomen entstehen, die beiden notwendigen Stufen, nämlich die Herstellung des Isocyanate und seine Umsetzung mit der reaktionsfähigen Wasserstoff enthaltenden Verbindung, zu einer Stufe kombiniert werden.While it is necessary that the solvent or reaction medium be inert to the reactants when isolating the covalent isocyanate or should remain in solution as such, it is possible according to another feature of the invention, to use a solvent that can react with the covalent isocyanate as soon as the the latter has been formed. Thus, if it is desired to make the types of connections that for example from the conversion of covalent isocyanates and reactive hydrogen atoms arise, the two necessary stages, namely the production of the isocyanate and its implementation with the reactive hydrogen-containing compound, can be combined into one step.
Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele erläutert:The invention is illustrated by the following examples:
132 g 96°/oiges Natriumcyanat wurden in einen Kolben gebracht, der mit Rührer, Rückflußkühler, Thermometer und Tropftrichter ausgerüstet war. 500 ecm trockenes Acetonitril wurden zugesetzt und der Rührer in Gang gesetzt. 85 g Siliciumtetrachlorid wurden langsam aus dem Tropftrichter zugesetzt in solcher Menge, daß die Reaktionswärme das Gemisch unter leichtem Rückfluß hielt. Nach Zusatz des SiCl4 wurde die Rückflußbehandlung 30 Stunden lang fortgesetzt. Dann wurde das Gemisch filtriert, der Feststoff mit Acetonitril gewaschen und das Filtrat destilliert. Nach Entfernen des Acetonitrils wurden 25 g Siliciumisocyanat Si(NCO)4 bei 187 bis 189° C aufgefangen. Ausbeute 26 %.132 g of 96% sodium cyanate were placed in a flask equipped with a stirrer, reflux condenser, thermometer and dropping funnel. 500 ecm of dry acetonitrile were added and the stirrer started. 85 g of silicon tetrachloride was slowly added from the dropping funnel in such an amount that the heat of reaction kept the mixture under gentle reflux. After adding the SiCl 4 , the reflux treatment was continued for 30 hours. The mixture was then filtered, the solid was washed with acetonitrile and the filtrate was distilled. After removing the acetonitrile, 25 g of silicon isocyanate Si (NCO) 4 were collected at 187 to 189 ° C. Yield 26%.
Verwendet man als Lösungsmittel ein Gemisch aus 20 Gewichtsprozent Acetonitril und 80 Gewichtsprozent Benzol, erhält man nach Entfernen der Lösungsmittel Siliciumisocyanat bei 98 bis 103° C/23 bis 25 mm in einer Ausbeute (auf NaOCN) von 87 %.A mixture of 20 percent by weight acetonitrile and 80 percent by weight is used as the solvent Benzene, silicon isocyanate is obtained after removal of the solvent at 98 to 103 ° C / 23 to 25 mm in a yield (on NaOCN) of 87%.
. 65 g Natriumcyanat wurden mit 500 ecm Acetonitril in einen mit einem Gasauslaß und Rückflußkühler versehenen Rührkolben eingebracht, wobei der Auslaß des Rückflußkühlers mit einem Flüssig-Luft-Abscheider verbunden war. Das gerührte Gemisch wurde zum Rückfluß gebracht, und 50 g SiIiciumtetrafluorid wurden durch den Gaseinlaß eingeführt. Das nicht umgesetzte Siliciumtetrafluorid wurde in dem Flüssig-Luft-Abscheider aufgefangen. Wenn alles Gas zugesetzt war, wurde das Gemisch eine weitere halbe Stunde lang unter Rückfluß behandelt, dann abgekühlt und filtriert. Nach dem Entfernen des Acetonitrils aus dem Filtrat wurden etwa 10 g Siliciumisocyanat mit dem Sdp. 187 bis 189° C erhalten. Ausbeute, bezogen auf NaOCN = 20%.. 65 g of sodium cyanate were introduced with 500 ecm of acetonitrile into a stirred flask provided with a gas outlet and reflux condenser, wherein the outlet of the reflux condenser was connected to a liquid-air separator. The stirred mixture was brought to reflux and 50 g of silicon tetrafluoride was introduced through the gas inlet. The unreacted silicon tetrafluoride was collected in the liquid-air separator. When all the gas was added, the mixture was refluxed for an additional half an hour, then cooled and filtered. After removing the acetonitrile from the filtrate, about 10 g of silicon isocyanate with a boiling point of 187 to 189 ° C. were obtained. Yield based on NaOCN = 20%.
30 g gepulvertes trockenes Natriumcyanat wurden30 grams of powdered dry sodium cyanate were
ίο zu 22 g destilliertem Antimontrichlorid zugesetzt, welches in 30 ecm reinem Acetonitril und 120 ecm trockenem Benzol in einem mit Thermometer und Kühler versehenen Rührkolben gelöst war. Beim Erhitzen begann die Umsetzung mit starkem Sieden des Lösungsmittels, und nach 15 Minuten wurde das heiße Reaktionsgemisch filtriert und der Filterkuchen mit 50 ecm heißem, 20% Acetonitril enthaltendem Benzol gewaschen. Bei Entfernung des Lösungsmittels im Vakuum bei Raumtemperatur blieb ein viskoser Gummi (120,5 g), welcher beim Stehen oder nach Zusatz von Äther oder Chloroform fest wurde. Dieser gab nach Umkristallisieren aus Äther Antimontriisocyanat als weiße Mikronadeln (17,0 g), welche beim Erhitzen auf 160° C beträchtlich anschwollen, jedoch beim Erhitzen auf 360° C nicht schmolzen.ίο added to 22 g of distilled antimony trichloride, which in 30 ecm of pure acetonitrile and 120 ecm of dry benzene in one with thermometer and The stirred flask provided with a cooler was dissolved. On heating, the reaction began with high boiling of the Solvent, and after 15 minutes the hot reaction mixture was filtered and the filter cake washed with 50 ecm hot benzene containing 20% acetonitrile. Upon removal of the solvent in vacuo at room temperature remained a viscous gum (120.5 g), which on standing or solidified after adding ether or chloroform. After recrystallization from ether, this gave antimony triisocyanate as white microneedles (17.0 g), which swelled considerably when heated to 160 ° C, but did not melt when heated to 360 ° C.
Natriumcyanat (280 g) wurde in 400 g flüssigem Schwefeldioxyd in einem Dreihalsbehälter gerührt, der mit einem abgedichteten Rührer, Tiefkühler (— 40° C) und Tropftrichter versehen war. Die Apparatur wurde vor dem Zutritt atmosphärischer Feuchtigkeit durch eine mit trockener Glaswolle gefüllte Schutzröhre geschützt. Siliciumtetrachlorid (170 g) wurde im Verlauf von 15 Minuten dem Reaktionsgemisch langsam zugesetzt, welches weitere 4 Stunden lang unter Rückfluß gerührt, dann filtriert wurde; der Filterkuchen wurde mit flüssigem SO2 (2 · 100 g) gut gewaschen. Dann wurde Schwefeldioxyd aus dem Filtrat in eine gekühlte Vorlage destilliert; die zurückbleibende Flüssigkeit wurde bei 14 mm destilliert und gab Siliciumtetraisocyanat mit dem Siedepunkt 88° C/14 mm Ausbeute 140 g (71 %).Sodium cyanate (280 g) was stirred in 400 g of liquid sulfur dioxide in a three-necked container which was provided with a sealed stirrer, freezer (-40 ° C.) and dropping funnel. The apparatus was protected from the ingress of atmospheric moisture by a protective tube filled with dry glass wool. Silicon tetrachloride (170 g) was slowly added over 15 minutes to the reaction mixture, which was stirred under reflux for an additional 4 hours, then filtered; the filter cake was washed well with liquid SO 2 (2 x 100 g). Then sulfur dioxide was distilled from the filtrate into a cooled receiver; the remaining liquid was distilled at 14 mm and gave silicon tetraisocyanate with a boiling point of 88 ° C./14 mm, yield 140 g (71%).
30,3 g (0,1 Mol) Di-n-butylzinndichlorid wurden in 30 ecm trockenem Acetonitril und 120 ecm trockenem Benzol gelöst, und zu der gerührten Lösung wurden 16 g (0,25MoI) trockenes gemahlenes Natriumcyanat zugesetzt. Das Reaktionsgemisch wurde30.3 g (0.1 mol) of di-n-butyltin dichloride were in Dissolved 30 ecm dry acetonitrile and 120 ecm dry benzene, and add to the stirred solution was 16 g (0.25 mol) of dry ground sodium cyanate added. The reaction mixture was
1 Stunde lang bei Rückflußtemperatur gerührt und dann heiß filtriert, der Filterkuchen wurde mitStirred for 1 hour at reflux temperature and then filtered hot, the filter cake was with
2 · 10 ecm heißem trockenem Benzol gewaschen. Das Eindampfen des Filtrates im Vakuum gab ein schwachgelbes Festprodukt, welches beim Kristallisieren aus trockenem Benzol Nadeln (19,3 g) von Di-n-butylzinndiisocyanat mit dem Smp. 96° C und dem Sdp. 115 bis 120° C bei 0,01 bis 0,02 mm gab.Washed 2 x 10 ecm hot dry benzene. Evaporation of the filtrate in vacuo gave a pale yellow solid product, which when crystallizing from dry benzene needles (19.3 g) of Di-n-butyltin diisocyanate with a m.p. 96 ° C and bp 115 to 120 ° C at 0.01 to 0.02 mm.
40 g trockenes feinpulverisiertes Kaliumcyanat wurden in 100 ecm Sulfurylchlorid unter kräftigem Rühren suspendiert. Eine Lösung von 40 ecm Schwefeltrioxyd in 100 ecm Sulfurylchlorid wurde langsam zugesetzt. Nach einer kurzen Zeit entwickelte sich Schwefeltrioxyd und die flüssige Phase begann zu sieden. Die Mischung wurde 45 Minuten lang ohne40 g of dry, finely powdered potassium cyanate were dissolved in 100 ecm of sulfuryl chloride under vigorous Suspended stirring. A solution of 40 ecm of sulfur trioxide in 100 ecm of sulfuryl chloride became slow added. After a short time, sulfur trioxide developed and the liquid phase began to close boil. The mixture was left without for 45 minutes
Erwärmung gerührt und dann noch weitere 3 Stunden lang bei 80° C gerührt, bis sich kein weiteres Schwefeltrioxyd entwickelte. Die flüssige Phase wurde von dem festen Rückstand abdekantiert und destilliert, wobei zunächst eine Mischung von Sulfurylchlorid und Pyrosulfurylchlorid und dann 5 g einer Fraktion bei 90c C/20 mm abgeschieden wurde, die, wie eine Analyse ergab, aus einer Mischung von Sulfuryldiisocyanat und Pyrosulfuryldiisocyanat bestand. Eine Analyse dieses Produktes ergab folgende Werte:The mixture was stirred with warming and then stirred for a further 3 hours at 80 ° C. until no further sulfur trioxide developed. The liquid phase was decanted from the solid residue and distilled to give first a mixture of sulfuryl chloride and pyrosulphuryl and then 5 g of a fraction at 90 c C was deposited 20 mm /, which, as an analysis revealed a mixture of sulfuryl and Pyrosulfuryldiisocyanat duration. An analysis of this product resulted in the following values:
Gefunden: C = 12,3 %, S = 26,7%, N = 13,8%.Found: C = 12.3%, S = 26.7%, N = 13.8%.
SO2(NCO)0 erfordert: C = 16,2%, S = 21,6%,SO 2 (NCO) 0 requires: C = 16.2%, S = 21.6%,
N = 18,9%.N = 18.9%.
S2O5(NCO)2 erfordert: C = 10,5 %, S = 28,0 %, *5S 2 O 5 (NCO) 2 requires: C = 10.5%, S = 28.0%, * 5
N= 12,3%"N = 12.3% "
Dieses Produkt besaß ein starkes Absorptionsband im Infrarotspektrum bei 2.270 cm"1, das für die Isocyanatgruppe charakteristisch istThis product had a strong absorption band in the infrared spectrum at 2270 cm " 1 , which is characteristic of the isocyanate group
Claims (4)
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
GB1438660A GB931240A (en) | 1960-04-25 | 1960-04-25 | Preparation of covalent isocyanates |
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DE (1) | DE1159412B (en) |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102009034090A1 (en) * | 2009-07-21 | 2011-01-27 | MAX-PLANCK-Gesellschaft zur Förderung der Wissenschaften e.V. | Process for the preparation of inorganic resins based on hydrogen-free, polymeric isocyanates for the preparation of nitridic, carbidic and carbonitridic networks and their use as protective coatings |
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1960
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1961
- 1961-04-17 DE DEJ19768A patent/DE1159412B/en active Pending
- 1961-04-20 BE BE602838A patent/BE602838A/en unknown
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DE102009034090A1 (en) * | 2009-07-21 | 2011-01-27 | MAX-PLANCK-Gesellschaft zur Förderung der Wissenschaften e.V. | Process for the preparation of inorganic resins based on hydrogen-free, polymeric isocyanates for the preparation of nitridic, carbidic and carbonitridic networks and their use as protective coatings |
Also Published As
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BE602838A (en) | 1961-10-20 |
GB931240A (en) | 1963-07-17 |
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