-
Verfahren zur Herstellung- von Sulfuryldiisocyanat Nach dem Verfahren
des Hauptpatents 1152 093
stellt man Sulfuryldiisoeyanat her, indem man Chlorsulfonylisocyanat,
zweckmäßig in der Gasphase, auf Temperaturen zwischen 200 und 5001 C, gegebenenfalls
in Gegenwart von Metallsalzen von Eisen, Kobalt, Nickel, Chrom, Molybdän, Kupfer
oder Aluminium, erhitzt und gegebenenfalls das erhaltene Reaktionsgemisch trennt.
-
Es wurde nun eine weitgehende Vereinfachung dieses Verfahrens zur
Herstellung von Sulfuryldiisocyanat gefunden, darin bestehend, daß man an Stelle
von Chlorsulfonylisocyanat die zur Herstellung dieses Stoffes verwendeten Ausgangsstoffe,
Schwefeltrioxyd und Chlorcyan, bei 200 bis 500' C zur Reaktion bringt, wobei
die Umsetzung im Sinne der Summengleichung
stattfindet. Da sich Chlorcyan mit Schwefeltrioxyd - auch bei der angewandten
hohen Reaktionstemperatur zum Teil noch nach der Gleichung s03 + CNCI --e-
0 = C = N - SO2C1 umsetzt, erhält. man als Reaktionsprodukt ein mehr
oder minder Chlorsulfonylisoeyanat enthaltendes Gemisch, das man durch fraktionierte
Destillation trennt.
-
Man führt das Verfahren zweckmäßig in der Weise durch, daß man die
Ströme der gasförmigen, gebenenfalls in einem Wärmeaustauscher vorgeheizten Reaktionskomponenten
Schwefeltrioxyd und Chlorcyan in das erhitzte, gegebenenfalls mit einem Katalysatorsystem
beschickte Reaktionsrohr in solcher Weise einführt, daß die Vermischung dieser Komponenten
in der heißen Reaktionszone erfolgt.
-
Das Menuenverhältnis, in dem Sulfuryldiisocyanat und Chlorsulfonylisocyanat
nebeneinander entstehen, läßt sich in gewissen Grenzen beeinflussen. So begünstiaen
schärfere Reaktionsbedingungen, besonders das Einhalten höherer Reaktionstemperaturen
und/ oder eine Steigerung der Verweilzeit der Ausgangsstoffe in der Reaktionszone,
die Bildung von Sulfuryldiisocyanat. Arbeitet man bei niedrigeren Reaktionsteraperaturen
in Gegenwart von Katalysatoren, kann man auch das Mengenverhältnis von Sulfuryldiisocyanat
und Chlorsulfonylisoeyanat durch Auswahl bestimmter Katalysatoren zugunsten des
Sulfuryldiisocyanats verschieben. Die Umsetzung wird im allgemeinen unter Normaldruck
oder bei schwach erhöhtem Druck ausgeführt. Es ist jedoch auch möglich, die Reaktion
unter vermindertem Druck durchzuführen oder die Ausgangsstoffe mit einem indifferenten
Gas, wie Stickstoff oder Kohlenoxyd, zu verdünnen.
-
Bei Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ohne die Anwendung
von Katalysatoren liegt der optimale Temperaturbereich bei 400 bis 500' C,
vorzugsweise bei 400 bis 450' C. In Gegenwart von Katalysatoren kann die
Reaktionstemperatur erheblich gesenkt und die Reaktion beispielsweise bei 200 bis
400' C und vorzugsweise bei 250 bis 380' C durchgeführt werden.
Besonders günstig sind Temperaturen zwischen 300 und 350' C.
-
Die Verweilzeit kann sich innerhalb weiter Grenzen bewegen und zwischen
0,2 und 20 Sekungen liegen. Jedoch tritt auch außerhalb dieses Verweilzeitintervalls
noch Bildung von Sulfuryldiisocyanat ein. Bevorzugt sind im allgemeinen Verweilzeiten
zwischen 1 und 10 Sekunden. Die Verweilzeit ist ferner noch in gewissen
Grenzen abhängig von der Reaktionstemperatur und der Art des gegebenenfalls mitverwendeten
Katalysators.
-
Strebt man die ausschließliche Gewinnung von Sulfuryldiisocyanat an,
so scheidet man dieses höhersiedende Produkt in einer Rektifizierkolonne ab und
führt das mitgebildete tiefersiedende Chlorsulfonylisocyanat zusammen mit dem Strom
der Ausgangsstoffe
in das Reaktionsrohr zurück, wo es in Sulfuryldiisocyanat,
Schwefeldioxyd und Chlor übergeht. Das Verfahren wird in diesem Falle kontinuierlich
durchgeführt. Eine kontinuierliche Führung ist aber ebenso dann anwendbar, wenn
Sulfuryldiisocyanat und Chlorsulfonylisocyanat gleichzeitig nebeneinander hergestellt
werden sollen.
-
Verfahrensgemäß verwendbare Katalysatoren sind Metalloxyde und insbesondere
Salze, beispielsweise die Chloride von Eisen, Kobalt, Nickel, Chrom, Molybdän, Mangan,
Kupfer und Aluminium. Zweckmäßig wendet man die genannten Katalysatoren auf geformten
Trägerinaterialien an. Als solche kommen beispielsweise in Betracht: Silikagel,
Kieselgur, Aluminiumoxyd, Bentonit u. a.
-
Die genannten Kontakttrager entfallen auch ohne die obengenannten
Metallverbindungen bereits eine geringe katalytische Wirksamkeit.
-
Das Sulfuryldiisocyanat weist zwei reaktionsfähige Isocyanatgruppen
auf und geht sämtliche Reaktionen der Isocvanate und Sulfonylisocyanate ein. Es
stellt somit ein wertvolles Zwischenprodukt zur Synthese von Arzneimitteln, Farbstoffen,
Schädlingsbekämpfungsmitteln, oberflächenaktiven Stoffen, Textilhilfsmitteln und
hochmolekularen Stoffen dar. Beispiel In ein Reaktionsrohr von etwa 1 m Länge
und 40 mm Durchmesser, das auf 350' C erhitzt ist, leitet man stündlich
62 Gewichtsteile Chlorcyan und 80 Gewichtsteile Schwefeltrioxyd, entsprechend
einer Verweilzeit von 3 Sekunden. Die das Rohr verlassenden Dämpfe werden
in einem Rückflußkühler kondensiert und in einer Rücklaufleitung außerhalb des Ofens
zu einem Verdampfungskolben zurückgeführt. Der Kolben taucht in ein Bad von 140'--
C. Die darin gebildeten Dämpfe, die im wesentlichen aus Chlorsulfonylisocyanat
bestehen, werden zusammen mit frischem Chlorcyan und Schwefeltrioxyd erneut in das
Reaktionsrohr eingeleitet. Das im Verlauf der Reaktion abgespaltene Chlor und Schwefeltrioxyd
passiert den Kühler und wird in einer Kältefalle kondensiert. Nach 2,5 Stunden
haben sich in der Kältefalle etwa 130 Gewichtsteile Kondensat gesammelt.
Im Verdampfungskolben verbleiben etwa 220 Gewichtsteile Reaktionsprodukt, aus dem
man durch Destillation etwa 120 Gewichtsteile Chlorsulfonylisocyanat und etwa
100 Gewichtsteile Sulfuryldiisocyanat vom Siedepunkt 139 bis 140'
C
erhält.
-
Das Reaktionsrohr ist mit einer Mischung von 50 Gewichtsteilen
käuflichem Kieselgel und Raschigringen gefüllt. Das Kieselgel wird zuvor mit einer
2,5gewichtsprozentigen Eisenchloridlösung getränkt, getrocknet und durch kurzes
Erhitzen auf etwa 500' C vom restlichen Wasser befreit.