Brevet FR2192096A1 — publié le 19740208

La présente invention est relative à un procédé de fabrication d'isocyanates organiques aromatiques.Plus particulièrement, elle est relative à un procédé de préparation d'isocyanates aromatiques obtenus par réaction de composés aromatiques nitrés, nitro sés,azorques ou azoxy avec oxyde de carbone à une température élevée et en présence d'un catalyseur approprié. On connatt de nombreux procédés de fabrication d'isocyana- tes aromatiques à partir de composés nitrés aromatiques et d'oxyde de carbone en présence d'un catalyseur approprié.Par exemple, dans le brevet belge nO 651.876 on a proposé un procédé selon lequel on utilise comme catalyseur un métal du groupe du platine.Le procédé, cependant,ne donne pas des rendements sufrisamment élevés pour être applicable en fabrication industrielle.De plus,dans la demande de brevet néerlandais nO 68.02765 déposée le 27 février 1968, au nom de Olin Mathieson Chem. Corp. ,on a décrit un procédé utilisant comme catalyseur une composition comprenant un halogénure ou un oxyde de palladium ou de rhodium et un oxyde de vanadium,de de mo lybdène,de tungstène,de niobium,de chrome ou de tantale.En plus,on on a décrit dans le brevet Japonais n 15.772/1969 que lton peut obtenir des isocyanates aromatiques par réaction de composés aromatiques nitrosés,azoSques ou azoxy avec l'oxyde de carbone en présence d'un catalyseur comprenant un métal noble et un acide de Lewis tel que le chlorure ferrique,le chlorure ferreux ou le chlorure d'aluminium.Cependant,ces procédés ne sont pas satisfaisants pour des applications industrielles compte tenu du prix élevé desdits catalyseurs et de l'appareillage compliqué de récupération pour la séparation et la régénération desdits catalyseurs. Le premier objet de la présente invention est de fournir un procédé amélioré de préparation d'isocyanates aromatiques à partir de composés aromatiques nitrés,nitrosés,azoSques ou azoxy et oxyde de carbone. Un autre objet de la présente invention est de proposer un catalyseur nouveau et bon marché pour la fabrication industrielle des isocyanates aromatiques. Le procédé de la présente invention comprend la mise en contact d'un composé aromatique nitré, nitrosé, azoïque ou azoxy et d'oxyde de carbone à une température élevée et sous pression en présence d'un catalyseur comprenant un cobalt carbonyle. Un cobalt carbonyle utilisé comme catalyseur dans la présente invention est un composé complexe qui est constitué de cobalt et d'oxyde de carbone comme composants essentiels. Comme exemples de cobalt carbonyle on peut citer le dicobalt octacarbonyle, le tétracobalt dodécacarbonyle, le cobalt hydrocarbonyle, etc... Pour la présente invention, on peut utiliser le cobalt carbonyle en quantité comprise entre 0,01 et 100 % en mole, de préférence entre 1 et 50 % en mole par rapport à la quantité de composé aromatique de départ. Parmi les composés aromatiques de départ, le composé aromatique nitré peut astre tout composé aromatique possédant au moins un groupe nitré sur le noyau aromatique qui peut porter tout autre substituant additionnel. Par suite, on peut le représenter par la formule : Ar-N02 dans laquelle Ar est un radical aryle (comme par exemple les radicaux phényle, naphtyle) qui peut porter tout substituant tel qu'un radical alkyle à bas poids moléculaire (comme par exemple les radicaux méthyle, éthyle, propyle, isopropyle, butyle), un radical alkényle à bas poids moléculaire (comme par exemple les radicaux alkyle, isopropényle), un radical aralkyle à bas poids moléculaire (comme par exemple les radicaux benzyle, phénéthyle), un radical alcoxy à bas poids moléculaire (comme par exemple les radicaux méthoxy, éthoxy, propoxy, isopropoxy), un reste halogène (comme par exemple le chlore, le brome, le fluor), un radical mercapto, un radical alkylthio à bas poids moléculaire (comme par exemple les radicaux méthylthio, éthylthio), un reste nitroso, un reste cyano, un reste isocyanato, un radical alcoxycarbonyle à bas poids moléculaire (comme par exemple les radicaux méthoxycarbo- nyle, éthoxycarbonyle), un radical alcanoyle à bas poids moléculaire (comme par exemple les radicaux acétyle > propionyle, butyryle), un radical benzoyle, sulfo, sulfonyle, sulfoxy ou des radicaux semblables.Comme exemples spécifiques, on peut citer le nitrobenzène, le métanitrobenzène, 1 orthodinitrobenzène, le paradinitrobenzène, le paranitrotoluène, le 2,4-dinitrotoluène, le 2,6-dinitrotoluène, le 2,4-dinitrométaxylène, le 4,6-dinitrométaxylène, le p,p'-dini trodiphénylméthane, le 2,4-dinitroanisole, le 2,5-dinitroanisole, etc... Le composé aromatique nitrosé peut être tout composé aromatique possédant au moins un groupe nitroso sur le noyau aromatique qui peut porter tout autre substituant additionnel. Par suite, il est représentable par la formule : Ar-NO dans laquelle Ar a été défini ci-dessus. Comme exemples spécifiques on peut citer le nitrosobenzène, le métani tro sob enzène, le paradinitrosobenzène, I'orthonitrosotoluène, le paranitrosotoluène, l'orthonitrosoaniso- le, le 2-nitrosométaxylène, le 2-nitrosoparaxylène, le 4-nitroso orthoxylène, le 4-nitrosométaxylène, le l-nitrosonaphtalène, etc... Le composé azoïque aromatique peut être tout composé aromatique possédant un groupe azoïque entre deux noyaux aromatiques qui peuvent porter tout substituant. Par suite, il est représentable par la formule = AR-N=N-Ar' dans laquelle Ar' a la même signification que Ar et Ar a été défini ci-dessus. Comme exemple spé cifique, on peut citer l'azobenzène, lto,o'-azotoluène, le m,m'-azotoluène, le p,p'-azotoluène, le m,p'-azotoluène, le 2,2'-dinitroazobenzène, le 2-chloroazobenzene, le méthyl-2,2'-éthylazobenzène, le 2,4-diméthoxyazobenzène, le 2,21 -diphénoxyazobenzène, le 3 > 3 '-di- vinylazobenzène, le 4,4'-diphénylazobenzène, le 4,4'-diisocyanatoazobenzène, le 4,4'-azodianisole , le 4,4'-azo-m-xylène, le l,l'-azonaphtalène, le 4,4'-azodibenzophénone, etc. Le composé azoxy aromatique peut Aetre tout composé aromatique possédant un groupe azoxy entre deux noyaux aromatiques qui peuvent porter tout substituant. Par suite il est représentable par la formule dans laquelle Ar et Ar' ont été définis cidessus. Comme exemples spécifiques, on peut citer l'azoxybenzène, le p,p'-azoxytoluène, le 2,2'-azoxynaphtalène, le 3-nitroazoxyben zène, le 2-chloroazoxybenzène, le 4,4'-dinitroazoxybenzène, le 4,4'- diphénylazoxybenzène, le 4,4'-bis(méthylthio)azoxybenzène, le 3,3' - diisocyanato-4,4'-diméthylazoxybenzène, le 3,3'-diisocyanato-2,2' diméthylazoxybenzène, etc... Le procédé de la présente invention peut astre réalisé sans utiliser de solvant, mais on peut, si on le désire utiliser un solvant approprié. Comme exemples de solvant on peut citer des hydrocarbures (comme par exemple le benzène, le toluène, le xylène, le n-heptane, le cyclohexane), des hydrocarbures halogénés (comme par exemple le dichlorométhane, le tétrachlorure de carbonyle, le trichlorofluorométhane, le monochlorobenzène, le dichlorobenzène, le trichlorobenzène, le monochloronaphtalène, le diphényle chloré), des éthers (comme par exemple ltéther de diphényle chloré), etc... La réaction est habituellement réalisée à une température comprise entre 50 et 2500C, de préférence entre 100 et 2000C. La pression de réaction peut titre comprise entre 10 et 1.500 atmosphè reste de préférence entre 100 et 1.000 atmosphères. Le temps de réaction peut varier en fonction du type de composé aromatique de départ, de la quantité de catalyseur, de la température, de la pression etc... Normalement, un temps de réaction compris entre 1/2 heure et 10 heures est suffisant pour obtenir le degré de réaction souhaité. En tant que résultat de la réaction, on obtient un isocyanate aromatique correspondant au composé aromatique de départ. Par suite, ltisocyanate aromatique fabriqué est habituellement représenté par la formule : Ar-NCO ou Ar'-NCO dans laquelle Ar et Ar' ont été chacun définis ci-dessus. L'isocyanate aromatique ainsi fabriqué est connu pour astre utilisé dans la fabrication des mousses de polyuréthane et autres élastomères, et également comme intermédiaire de réaction dans la préparation de compositions de revêtement, de plastiques expansés ou moulés, de résines à base d'huile siccative et de résines du même genre. Les exemples non limitatifs suivants sont donnés à titre d'illustration de la présente invention. EXEMPLE 1 Dans un autoclave en acier inoxydable d'un volume de 50 ml, on charge 1,57 g de nitrobenzène, 0,61 g de dicobalt octacarbonyle et 8 g de benzène et le contenu est chauffé sous agitation à 190 C Fendant 3 heures sous atmosphère d'oxyde de carbone (pression maximum, 200 kg/cm2). En fin de réaction, l'autoclave est refroidi et le produit est extrait et analysé par chromatographie en phase gazeuse. Or. confirme que la totalité du nitrobenzène de départ (100 %) a réagi et on obtient 0,47 g de phénylisocyanate. EXEMPLES 2 A 11 La réaction est réalisée comme dans l'exemple 1 mais dans des conditions qui sont indiquées dans le tableau 1. Les résultats sont montrés dans le tableau 1. TABLEAU I Exem- Catalyseur Composé aromatique Solvant Pres- Tempé- Temps Taux de Composé isocyaple de départ sion rature de conver- nate obtenu No. Type Quan- Type Quant- Type Quan- maxi- de ré- réac- sion du tité tité tité mum action tion composé Type Quan (g) (g) (g) de CO ( C) (heu- aroma- tité (kg/ res) tique (g) cm.G) de dé part,% 2 Dicobalt Nitrobenzène 1,66 Benzène 8 241 190 3 87,4 Phényl 0,74 octacarbonyle 0,62 isocyanate 3 Dicobalt Nitrobenzène 1,67 Benzène 8 132 190 3 97,0 Phényl 0,07 octacarbonyle 0,61 isocyanate 4 Dicobalt 0,30 Nitrobenzène 1,66 Benzène 8 201 190 3 79,2 Phényl 0,22 octacarbonyle isocyanate 5 Dicobalt 0,61 Nitrobenzène 1,66 Monocho- 11 201 190 3 100 Phényl 0,61 octacarbonyle isocyanate 4-Isocyana- 0,05 to-2-nitro toluène 6 Dicobalt 0,61 2,4-Dinitro- 2,50 Benzène 8 210 190 3 28,0 2-Isocyana- 0,07 octacarbonyle toluène to-4-nitro toluène 7 Dicobalt 0,62 Nitrosoben- 1,46 Benzène 8 212 190 3 100 Phényl 0,35 octacarbonyle zène isocyanate 8 Dicobalt 0,62 Nitrosoben- 1,46 Benzène 8 164 190 3 100 Phènyl 0,13 octacarbonyle zène isocyanate 9 Dicobalt 0,62 Nitrosoben- 1,46 Benzène 8 248 190 3 100 Phényl 0,22 octacarbonyle 0,62 zène isocyanate 10 Dicobalt 0,62 Azobenzène 2,45 Benzène 8 216 190 3 100 Phényl 0,24 octacarbonyle isocyanate 11 Dicobalt 0,62 Azoxybenzène 2,72 Benzène 8 215 190 3 100 Phényl 0,47 octacarbonyle isocyanate La présente invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation qui viennent 6 a'être décrits, elle est au contraire susceptible de variantes et de modifications qui apparartront à l'homme de l'art. REVENDICATIONS 1 - Procédé de préparation d'isocyanates organiques aromatiques, caractérisé en ce qu'il comprend la réaction d'un composé aromatique nitré, nitrosé, azoïque ou azoxy avec oxyde de carbone à une température élevée, sous pression, en présence d'un cobalt carbonyle. 2 - Procédé selon la revendication l,caractérisé en ce que le cobalt carbonyle est le dicobalt tétracarbonyle, le tétracobalt dodécacarbonyle ou le cobalt hydrocarbonyle. 3 - Procédé selon la revendication l > caractérisé en ce que le cobalt carbonyle utilisé comme catalyseur est utilisé en quantité comprise entre 0 > 01 et 100 % molaire par rapport à la quantité de composés aromatiques de départ. 4 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la température de réaction est comprise entre 50 et 250 C. 5 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la pression de réaction est comprise entre 10 et 1.500 atmosphères. 6 - Dans la préparation d'un isocyanate organique aromatique par réaction du composé aromatique nitré, nitrosé, azoïque ou azoxy correspondant avec l'oxyde de carbone à une température élevée et sous pression en présence d'un catalyseur, procédé caractérisé en ce que le catalyseur comprend un cobalt carbonyle. 7 - Procédé, caractérisé en ce quel'on utilise comme catalyseur un cobalt carbonyle dans la réaction d'un composé aromatique nitré, nitrosé, azoïque ou azoxy avec oxyde de carbone pour fabriquer l'isocyanate organique aromatique correspondant.