Proceso de carbonilación de TDI: método de un solo paso

La síntesis de diisocianato de tolueno (TDI) a partir de dinitrotolueno (DNT) y monóxido de carbono (CO) se puede llevar a cabo mediante un proceso de uno o dos pasos. Este artículo presenta primero el método de un solo paso.

Durante las décadas de 1970 y 1980, países como Estados Unidos, Japón, la antigua República Federal de Alemania y Bélgica llevaron a cabo investigaciones sobre el método de un solo paso. La reacción de síntesis de TDI a partir de DNT y CO suele utilizar un reactor continuo de varios tanques. La reacción generalmente ocurre en fase líquida. La clave de este método es seleccionar un catalizador apropiado. Los catalizadores para la reacción incluyen cloruros o complejos de cianuro de metales preciosos como Pd, Rh, Pt, Ru, Ir, Re, Cs, Ag y Au. Se utilizan comúnmente complejos de metales halogenados como cloruro de paladio, cloruro de germanio, cloruro de vanadio y cloruro de rodio. El disolvente es o-diclorobenceno, con una presión de alrededor de 28 MPa, una temperatura de 190°C, y un tiempo de reacción de 4-5 horas. La tasa de conversión de DNT es del 98% y el rendimiento de TDI es del 46%, con algunos subproductos como poliisocianatos, 2-nitro-4-isocianatometiltolueno y 4-nitro-2-isocianatometiltolueno.

Además, para mejorar la tasa de conversión de DNT y el rendimiento de TDI, se pueden agregar cocatalizadores como ácido bórico, piridina, ácido fórmico, pequeñas cantidades de agua, carbamatos y fluoruros de acilo.

Además de la reacción en fase líquida mencionada anteriormente, existen informes de reacciones en fase gaseosa. Por ejemplo, la plata soportada sobre piedra pómez o el manganeso soportado sobre alúmina pueden catalizar la reacción de CO y DNT en 195°C, lo que resulta en un rendimiento de TDI del 42%. Otro ejemplo es el uso de un catalizador PdO-MoO3-Fe2O3 (2-6/1/1) soportado sobre gamma;-Al2O3, que reacciona a 210°C y 30 MPa, con un rendimiento TDI del 32-35%.

Un ejemplo de síntesis es el siguiente: se añaden DNT (10%), catalizador (complejo de isoquinolina de cloruro de paladio, 4% en masa) y cocatalizador tricloruro de molibdeno (1%) a un reactor continuo de tres tanques con o- Disolvente diclorobenceno. Se introduce CO y la reacción transcurre a 200°C y 20 MPa durante 1 hora, lo que dio como resultado un rendimiento de TDI del 75,2 %, una tasa de conversión del 99,1 %, incluyendo los productos un 4,7 % de monoisocianatos además de TDI.