Processus de synthèse de carbonylation du MDI : Processus de carbonylation MDA-BTC

Le bis(trichlorométhyl)carbonate (BTC) est une substance cristalline blanche avec un point de fusion de 81-83°C. Il est miscible avec l'éther, le tétrahydrofuranne, le dichlorométhane, le chloroforme, le chlorobenzène, le toluène, le nitrobenzène et divers alcools, cétones et esters. Puisqu’il s’agit d’un solide, il facilite le transport pendant le processus de production et assure une stœchiométrie précise lors des réactions. Plus important encore, il possède une stabilité chimique élevée (température de décomposition thermique supérieure à 300°C) et une faible pression de vapeur, ce qui en fait une matière première chimique verte sûre, stable et respectueuse de l'environnement qui peut remplacer le phosgène pour les réactions de carbonylation.

Par exemple, la méthylène dianiline (MDA) peut réagir avec le carbonate de bis(trichlorométhyle) en présence d'un solvant dichlorométhane et d'une solution basique pour donner du diisocyanate de 4,4'-méthylène diphényle (MDI). Cette méthode implique des conditions de réaction douces, ce qui la rend adaptée à la synthèse à température ambiante et à pression atmosphérique en laboratoire.

Procédure expérimentale:

A température ambiante, un tricol contenant une solution de dichlorométhane (300 ml) de 4,4'-méthylène dianiline (29,7 g, 0,15 mol) est équipé de deux ampoules à brome. Un entonnoir contient une solution de dichlorométhane (200 ml) de BTC (29,6 g, 0,1 mol) et l'autre contient une solution aqueuse (200 ml) de NaOH (24 g, 0,6 mol). Les deux solutions sont lentement ajoutées goutte à goutte à la solution de dichlorométhane de 4,4'-méthylène dianiline vigoureusement agitée. Le système de réaction génère une légère chaleur. La vitesse d'addition des solutions provenant des deux entonnoirs est contrôlée pour maintenir le pH du système réactionnel entre 11 et 12. Le flacon de réaction est immergé dans un bain d’eau froide pour maintenir le système à température ambiante. Une fois l'addition terminée, la réaction se poursuit à température ambiante pendant 2 heures supplémentaires.

Après la réaction, les phases aqueuse et dichlorométhane sont séparées à l'aide d'une ampoule à décanter. La couche aqueuse est extraite avec du dichlorométhane (2x20 ml). Les couches organiques sont combinées, séchées avec du sulfate de magnésium anhydre et la majeure partie du solvant est éliminée. Le résidu est purifié par chromatographie sur colonne de gel de silice en utilisant du dichlorométhane/éther de pétrole léger (7/3) comme éluant pour obtenir un produit jaune clair (28,45 g, rendement 87 %, point de fusion 40-42°C).

Le MDA peut être synthétisé par des méthodes conventionnelles à partir d'aniline et de formaldéhyde. Le BTC est produit à partir de carbonate de diméthyle et de chlore sous lumière ultraviolette. La clé de la synthèse du MDI à partir du MDA et du BTC est le contrôle du pH pour obtenir le rendement le plus élevé.