Beschreibung

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von Polyisocyanaten durch Umsetzung der entsprechenden Amine mit Phosgen.

Polyisocyanate werden in großen Mengen hergestellt und dienen hauptsächlich als Ausgangsstoffe zur Herstellung von Polyurethanen. Ihre Herstellung erfolgt zumeist durch Umsetzung der entsprechenden Amine mit Phosgen.

Die kontinuierliche Herstellung der organischen Polyisocyanate durch Reaktion von primären organischen Aminen mit Phosgen ist vielfach beschrieben und wird im gro߬ technischen Maßstab durchgeführt (s. z.B. Ulimanns Enzyklopädie der Technischen Chemie, and 7 (Polyurethane), 3. neubearbeitete Auflage, Carl Hanser Verlag, Mün¬ chen-Wien, S. 76ff (1993)). Insbesondere die aromatischen Isocyanate TDI (Toluylen- diisocyanat) und MDI (Methylendiphenyldiisocyanat) bzw. PMDI (Polymethylenpoly- phenylenpolyisocyanat) sowie die aliphatischen lsoyanate HDI (Hexamethylendiphe- nyldiisocyanat) und Isophorondiisocyanat (IPDI) werden großtechnisch hergestellt.

In der Regel ist die kontinuierliche Ausführungsform dieses Verfahrens zweistufig. In der ersten Stufe der Phosgenierung wird das Amin mit Phosgen zu Carbamoylchlorid und Chlorwasserstoff und in einer parallelen Reaktion zu Aminhydrochlorid umgesetzt. Die Reaktion zwischen Amin und Phosgen ist sehr schnell, stark exotherm und läuft schon bei sehr niedrigen Temperaturen ab. Um Nebenprodukte- und Feststoffbildung zu minimieren, müssen daher Amin und Phosgen, gegebenenfalls in Mischung mit or¬ ganischem Lösungsmittel, schnell vermischt werden. Daher erfolgt die erste Phosge- nierstufe in der Regel in einem Mischorgan, vorzugsweise einer Düse. Die zweite Stufe der Phosgenierung umfasst sowohl die Zersetzung des üblicherweise als Feststoff vorliegenden Carbamoylchlorids zum gewünschten Isocyanat und Chlorwasserstoff als auch die Phosgenierung des Aminhydrochlorids zum Carbamoylchlorid. Die Tempera¬ tur der zweiten Phosgenierstufe ist in der Regel höher als die der ersten. Für die zweite Stufe sind eine Vielzahl von Reaktoren entwickelt worden.

Der bei der Umsetzung gebildete Chlorwasserstoff wird zumeist sehr schnell aus der Reaktionsmischung entfernt, um den Druck im Reaktionssystem zu verringern und das Gleichgewicht der Reaktion in Richtung der Isocyanate zu verschieben.

Die Geschwindigkeit der Umsetzung von Phosgen mit Amin bzw. von Chlorwasserstoff mit Amin hängt vor allem von der Art des herzustellenden Isocyanats und der gewähl¬ ten Reaktionstemperatur ab.

In der Kalt-Heiß Phosgenierung werden intermediär Aminhydrochloride gebildet, die in langsamer Fest-Flüssig Reaktion abreagieren. Moderne Düsenverfahren, wie bei¬ spielsweise in WO 02/02217 und WO 01/91898 beschrieben, arbeiten ausschließlich nach dem Prinzip der Heißphosgenierung, wobei intermediär Aminhydrochlorid-Nano- partikel auftreten, die eine große Oberfläche aufweisen. Diese Partikel reagieren in einer Folgereaktion mit Phosgen ab, wobei das Wertprodukt entsteht. Die Reaktion der Feststoffe mit dem Phosgen verläuft sehr langsam. Außerdem besteht die Gefahr, dass die Feststoffe zu Verstopfungen in der Anlage führen.

Die Herstellung der Isocyanate erfolgt zumeist in Lösung. Dabei werden die Ausgangs¬ stoffe in den Lösungsmitteln gelöst, die gegenüber den Einsatz- und Endprodukten inert sind, die Lösungen miteinander zur Umsetzung gebracht und anschließend das Lösungsmittel abgetrennt.

Als Lösungsmittel werden vorzugsweise chlorierte aromatische Kohlenwasserstoffe wie Dichlorbenzol, Chlorbenzol, Trichlorbenzol oder aromatische oder aliphatische Koh¬ lenwasserstoffe wie Toluol, XyIoI, Benzol, Pentan, Hexan, Heptan, Octan, Cyclohexan, Biphenyl, Ketone wie 2-Butanon, Methylisobutylketon, Ester wie Diethylisophtalate, Ethylacetat, Butylacetat, Nitrile wie Acetonitril, oder Sulfolan u.a. verwendet. Hierbei ist jedoch die Löslichkeit der intermediär gebildeten Aminhydrochloride und Carbamoylch- loride häufig unzureichend.

Aus DE 11 92 641 und DE 100 27 779 ist bekannt, auch die Isocyanate selbst als Lö¬ sungsmittel einzusetzen. Isocyanat als Lösungsmittel hat den Vorteil einer höheren Polarität als die üblicherweise eingesetzten inerten Lösungsmittel. Damit werden in¬ termediär gebildete salzartige Feststoffe besser angelöst. Der Nachteil hierbei ist je¬ doch die Bildung von Harnstoffen durch die Reaktion der als Lösungsmittel eingesetz¬ ten Isocyanate mit den Aminen.

Eine Möglichkeit zur Verbesserung der Löslichkeit der Feststoffe wäre der Einsatz von stark polaren Lösungsmitteln, wie Alkoholen. Dies würde allerdings zu so starken Ne¬ benreaktionen führen, dass es technisch nicht in Frage kommt.

Eine ständige Forderung bei der Herstellung von Isocyanaten durch Umsetzung der entsprechenden Amine mit Phosgen ist die Verringerung der im Reaktionssystem vor¬ handenen Menge an Phosgen, auch als Phosgen hold-up bezeichnet. Weiterhin ist eine ständige Forderung bei der Herstellung von Polyisocyanaten, die Nebenreaktio¬ nen zu verringern und so zu einer höheren Ausbeute und zu Produkten mit einer ver¬ besserten Qualität zu gelangen.

Aufgabe der Erfindung war es, ein Verfahren zur Herstellung von Polyisocyanaten durch Umsetzung von Aminen mit Phosgen zu entwickeln, bei dem die Bildung von

Feststoffen minimiert wird, ohne dass es zu Nebenreaktionen kommt. Die Reaktion sollte weiterhin bei niedrigen Drücken und/oder Temperaturen möglich sein. Hieraus resultieren ein geringerer Phosgen hold-up, höhere Raum-Zeit-Ausbeuten und bessere Selektivitäten.

Die Aufgabe konnte überraschenderweise gelöst werden, indem als Lösungsmittel ionische Flüssigkeiten eingesetzt werden.

Gegenstand der Erfindung ist demzufolge ein Verfahren zur Herstellung von Polyiso- cyanaten durch Umsetzung von primären Aminen mit Phosgen in Anwesenheit eines Lösungsmittels, dadurch gekennzeichnet, dass als Lösungsmittel ionische Flüssigkei¬ ten eingesetzt werden.

Unter ionischen Flüssigkeiten im Sinne der vorliegenden Erfindung werden Verbindun- gen verstanden, die mindestens ein kationisches Zentrum und mindestens ein anioni¬ sches Zentrum aufweisen, insbesondere die mindestens ein Kation und mindestens ein Anion aufweisen, wobei eines der Ionen, insbesondere das Kation, organisch ist.

Ionische Flüssigkeiten sind nach der Definition von Wasserscheid und Keim in: Ange- wandte Chemie 2000, 112, 3926 - 3945 bei relativ niedrigen Temperaturen schmel¬ zende Salze mit nicht molekularem, ionischem Charakter. Sie sind bereits bei relativ niedrigen Temperaturen flüssig und dabei relativ niedrig viskos. Sie besitzen sehr gute Löslichkeiten für eine große Anzahl organischer, anorganischer und polymerer Sub¬ stanzen. Darüber hinaus sind sie in der Regel nicht brennbar, nicht korrosiv und haben keinen messbaren Dampfdruck.

Ionische Flüssigkeiten sind Verbindungen, die aus positiven und negativen Ionen ge¬ bildet, jedoch insgesamt ladungsneutral sind. Die positiven wie auch die negativen Ionen sind überwiegend einwertig, möglich sind jedoch auch multivalente Anionen und/oder Kationen, beispielsweise mit einer bis fünf, bevorzugt mit einer bis vier, weiter bevorzugt mit einer bis drei und ganz besonders bevorzugt mit einer bis zwei elektri¬ schen Ladungen pro Ion. Die Ladungen können sich an verschiedenen lokalisierten oder delokalisierten Bereichen innerhalb eines Moleküls befinden, also betainartig, oder auch wie ein getrenntes Anion und Kation verteilt sein. Bevorzugt sind solche ionischen Flüssigkeiten, die aus mindestens einem Kation und mindestens einem An¬ ion aufgebaut sind.

Bekannte Einsatzgebiete für ionische Flüssigkeiten sind insbesondere als Lösungsmit¬ tel für chemische Reaktionen, als Hilfsmittel zur Abtrennung von Säuren aus chemi- sehen Reaktionsgemischen, wie in DE 10202838 beschrieben, als Hilfsstoffe für die Extraktivrektifikation zur Trennung engsiedender oder azeotroper Gemische, wie in WO 02/074718 beschrieben oder als Wärmeträger in solarthermischen Anlagen, ent-

sprechend der Beschreibung in Proceeding of Solar Forum, 2001 , April 21 bis 25, Wa¬ shington, D. C.

Die Erfindung ist nicht eingeschränkt auf spezielle ionische Flüssigkeiten; es können alle geeigneten ionischen Flüssigkeiten verwendet werden, worunter auch Gemische verschiedener ionischer Flüssigkeiten verstanden werden.

Bevorzugt sind ionische Flüssigkeiten mit möglichst niedrigem Schmelzpunkt, insbe¬ sondere unterhalb von 150 ⁰ C, weiter bevorzugt unterhalb von 100 ⁰ C, besonders be- vorzugt unterhalb von 80 ⁰ C.

Die als Reaktionsmedium fungierende ionische Flüssigkeit wird bevorzugt so ausge¬ wählt, dass sie weitgehend inert gegenüber den an der Reaktion teilnehmenden Stof- fen ist, bei den Reaktionsbedingungen als Flüssigkeit vorliegt, eine für die Reaktion ausreichende Löslichkeit für die bei der Reaktion entstehenden Produkte und Zwi¬ schenprodukte hat, insbesondere eine gute Löslichkeit für das intermediär entstehende Aminhydrochlorid und Carbamoylchlorid aufweist, die korrespondierende Säure des Anions der ionischen Flüssigkeit geringer flüchtig ist als die des bei der Reaktion ent- stehenden Chlorwasserstoffs, und die Produktabtrennung bevorzugt durch die Ausbil¬ dung einer zweiten Phase mit dem Reaktionsprodukt oder durch die Extraktion mit ei¬ nem weiteren Lösungsmittel, in dem die ionische Flüssigkeit weitgehend unlöslich ist, erfolgen kann.

Bevorzugt werden ionische Flüssigkeiten der allgemeinen Formel

[A] _n ⁺ [YT

wobei n = 1 ,2, 3 oder 4 ist und das Kation [A] ausgewählt ist aus

quart. Ammonium-Kationen der allgemeinen Formel,

[NR ¹ R ² R ³ R] ⁺

Phosphonium-Kationen der allgemeinen Formel,

[PR ¹ R ² R ³ R] ⁺

Imidazolium-Kationen der allgemeinen Formel,

sowie alle, der obigen Formel analogen isomeren Imidazoliniumkationen und Imidazo- lidiniumkationen,

H-Pyrazolium-Kationen der allgemeinen Formel,

sowie 3H-Pyrazolium-Kationen, 4H-Pyrazolium-Kationen, 1-Pyrazolinium-Kationen, 2-Pyrazolinium-Kationen und 3-Pyrazolinium-Kationen,

Pyridinium-Kationen der allgemeinen Formel,

sowie Pyridazinium-, Pyrimidinium- und Pyraziniumionen,

Pyrrolidinium-Kationen der allgemeinen Formel,

R ¹ R

Guanidinium-Kationen der allgemeinen Formel,

fünf- bis mindestens sechsgliedrige heterocyclische Kationen, die mindestens ein Phosphor- oder Stickstoffatom sowie gegebenenfalls ein Sauerstoff- oder Schwe¬ felatom aufweisen, wie beispielsweise Thiazolium-, Oxazolium, 1 ,2,4-Triazolium- oder 1 ,2,3-Triazolium, besonders bevorzugt solche Verbindungen, die mindes¬ tens einen fünf- bis sechsgliedrigen Heterocyclus enthalten, der ein, zwei oder drei Stickstoffatome und ein Schwefel- oder ein Sauerstoffatom aufweist, ganz besonders bevorzugt solche mit ein oder zwei Stickstoffatomen,

dem 1 ,8-Diazabicyclo[5.4.0]undec-7-enium-Kation sowie dem 1 ,8-Diazabicyclo- [4.3.0]non-5-enium-Kation:

sowie Oligo- und Polymere, die diese Kationen enthalten, wobei die Reste R, R ¹ , R ² , R ³ , R ⁴ , R ⁵ , R ⁶ , R ⁷ , R ⁸ und R ⁹ unabhängig voneinander jeweils Wasserstoff, C1 - C18- Alkyl, gegebenenfalls durch ein oder mehrere Sauerstoff- und/oder Schwefelatome und/oder ein oder mehrere substituierte oder unsubstituierte Iminogruppen unterbro¬ chenes C2 - C18-Alkyl, C6 - C12-Aryl, C5 - C12-Cycloalkyl oder einen fünf- bis sechsgliedrigen, Sauerstoff-, Stickstoff- und/oder Schwefelatome aufweisenden Hete¬ rocyclus bedeuten oder zwei von ihnen gemeinsam einen ungesättigten, gesättigten oder aromatischen und gegebenenfalls durch ein oder mehrere Sauerstoff- und/oder Schwefelatome und/oder ein oder mehrere substituierte oder unsubstituierte Imi¬ nogruppen unterbrochenen Ring bilden, wobei die genannten Reste jeweils durch funk¬ tionelle Gruppen, Aryl, Alkyl, Aryloxy, Alkyloxy, Halogen, Heteroatome und/oder Hete- rocyclen substituiert sein können.

Darin bedeuten gegebenenfalls durch funktionelle Gruppen, Aryl, Alkyl, Aryloxy, Alkyl¬ oxy, Halogen, Heteroatome und/oder Heterocyclen substituiertes Ci - C ₁₈ -Alkyl bei-

spielsweise Methyl, Ethyl, Propyl, Isopropyl, n-Butyl, sec-Butyl, tert.-Butyl, Pentyl, He- xyl, Heptyl, Octyl, 2-Ethylhexyl, 2,4,4-Trimethylpentyl, Decyl, Dodecyl, Tetradecyl, He- xadecyl, Octadecyl, 1 ,1-Dimethylpropyl, 1,1-Dimethylbutyl, 1 ,1,3,3-Tetramethylbutyl, Benzyl, 1-Phenylethyl, 2-Phenylethyl, α,α-Dimethylbenzyl, Benzhydryl, p-Tolylmethyl, 1-(p-Butyiphenyl)-ethyl, p-Chlorbenzyl, 2,4-Dichlorbenzyl, p-Methoxybenzyl, m-Ethoxybenzyl, 2-Cyanoethyl, 2-Cyanopropyl, 2-Methoxycarbonethyl, 2-Ethoxy- carbonylethyl, 2-ButoxycarbonylpropyI, 1 ,2-Di-(methoxycarbonyl)-ethyl, 2-Methoxy- ethyl, 2-Ethoxyethyl, 2-ButoxyethyI, Diethoxymethyl, Diethoxyethyl, 1,3-Dioxolan-2-yl, 1 ,3-Di-oxan-2-yl, 2-Methyl-1 ,3-dioxolan-2-yl, 4-Methyl-1 ,3-dioxolan-2-yl, 2-lsoprop- oxyethyl, 2-Butoxypropyl, 2-Octyloxyethyl, Chlormethyl, 2-Chlorethyl, Trichlormethyl, Trifluormethyl, 1 ,1-Dimethyl-2-chlorethyl, 2-Methoxyisopropyl, 2-Ethoxyethyl, Butylthi- omethyl, 2-Dodecylthioethyl, 2-Phenylthioethyl, 2,2,2-Trifluorethyl, 2-Hydroxy-ethyl, 2-Hydroxypropyl, 3-Hydroxypropyl, 4-Hydroxybutyl, 6-Hydroxyhexyl, 2-Amino-ethyl, 2-Aminopropyl, 3-Aminopropyl, 4-Aminobutyl, 6-Aminohexyl, 2-Methylamino-ethyl, 2-Methylaminopropyl, 3-Methylaminopropyl, 4-Methylaminobutyl, 6-Methylamino-hexyl, 2-Dimethylaminoethyl, 2-Dimethylaminopropyl, 3-Dimethylaminopropyl, 4-Di-methyl- aminobutyl, 6-Dimethylaminohexyl, 2-Hydroxy-2,2-dimethylethyl, 2-Phenoxyethyl, 2-Phenoxypropyl, 3-Phenoxypropyl, 4-Phenoxybutyl, 6-Phenoxyhexyl, 2-Methoxyethyl, 2-Methoxypropyl, 3-Methoxypropyl, 4-Methoxybutyl, 6-Methoxyhexyl, 2-Ethoxyethyl, 2-Ethoxypropyl, 3-Ethoxypropyl, 4-Ethoxybutyl oder 6-Ethoxyhexyl und,

gegebenenfalls durch ein oder mehrere Sauerstoff- und/oder Schwefelatome und/oder ein oder mehrere substituierte oder unsubstituierte Iminogruppen unterbrochenes C ₂ - C ₁₈ -Alkyl beispielsweise 5-Hydroxy-3-oxa-pentyl, 8-Hydroxy-3,6-dioxa-octyl, 11- Hydroxy-3,6,9-trioxa-undecyl, 7-Hydroxy-4-oxa-heptyl, 11-Hydroxy-4,8-dioxa-undecyl, 15-Hydroxy-4,8,12-trioxa-pentadecyl, 9-Hydroxy-5-oxa-nonyl, 14-Hydroxy-5,10-oxa- tetradecyl, 5-Methoxy-3-oxa-pentyl, 8-Methoxy-3,6-dioxa-octyl, 11-Methoxy-3,6,9- trioxa-undecyl, 7-Methoxy-4-oxa-heptyl, 11-Methoxy-4,8-dioxa-undecyl, 15-Methoxy- 4,8,12-trioxa-pentadecyl, 9-Methoxy-5-oxa-nonyl, 14-Methoxy-5,10-oxa-tetradecyl, 5-Ethoxy-3-oxa-pentyl, 8-Ethoxy-3,6-dioxa-octyl, 11-Ethoxy-3,6,9-trioxa-undecyl, 7-Ethoxy-4-oxa-heptyI, 11-Ethoxy-4,8-dioxa-undecyl, 15-Ethoxy-4,8,12-trioxa- pentadecyl, 9-Ethoxy-5-oxa-nonyl oder 14-Ethoxy-5,10-oxa-tetradecyl.

Bilden zwei Reste einen Ring, so können diese Reste gemeinsam bedeuten 1,3- Propylen, 1 ,4-Butylen, 2-Oxa-1 ,3-propylen, 1-Oxa-1 ,3-propylen, 2-Oxa-1 ,3-propylen, 1-Oxa-1 ,3-propenylen, 1-Aza-1 ,3-propenylen, 1-Ci-C ₄ -Alkyl-1-aza-1 ,3-propenylen, 1 ,4-Buta-1 ,3-dienylen, 1-Aza-1 ,4-buta-1 ,3-dienylen oder 2-Aza-1 ,4-buta-1 ,3-dienylen.

Die Anzahl der Sauerstoff- und/oder Schwefelatome und/oder Iminogruppen ist nicht beschränkt. In der Regel beträgt sie nicht mehr als 5 in dem Rest, bevorzugt nicht mehr als 4 und ganz besonders bevorzugt nicht mehr als 3.

Weiterhin befinden sich zwischen zwei Heteroatomen in der Regel mindestens ein Kohlenstoffatom, bevorzugt mindestens zwei Kohlenstoffatome.

Substituierte und unsubstituierte Iminogruppen können beispielsweise lmino-, Methyli- mino-, /so-Propylimino, n-Butylimino oder terf-Butylimino sein.

Weiterhin bedeuten funktionelle Gruppen Carboxy, Carboxamid, Hydroxy, Di-(C ₁ -C ₄ - Alkyl)-amino, C^C^-Alkyloxycarbonyl, Cyano oder Ci-C ₄ -Alkyloxy,

gegebenenfalls durch funktionelle Gruppen, Aryl, Alkyl, Aryloxy, Alkyloxy, Halogen, Heteroatome und/oder Heterocyclen substituiertes C ₆ - Ci ₂ -Aryl beispielsweise Phenyl, ToIyI, XyIyI, α-Naphthyl, α-Naphthyl, 4-Diphenylyl, Chlorphenyl, Dichlorphenyl, Tn- chlorphenyl, Difluorphenyl, Methylphenyl, Dimethylphenyl, Trimethylphenyl, Ethylphe- nyl, Diethylphenyl, /so-Propylphenyl, tert.-Butylphenyl, Dodecylphenyl, Methoxyphenyl, Dimethoxyphenyl, Ethoxyphenyl, Hexyloxyphenyl, Methylnaphthyl, Isopropylnaphthyl, Chlomaphthyl, Ethoxynaphthyl, 2,6-Dimethylphenyl, 2,4,6-Trimethylphenyl, 2,6-Dimeth- oxyphenyl, 2,6-Dichlorphenyl, 4-Bromphenyl, 2- oder 4-Nitrophenyl, 2,4- oder 2,6-Dini- trophenyl, 4-Dimethylaminophenyl, 4-Acetylphenyl, Methoxyethylphenyl oder Ethoxy- methylphenyl,

gegebenenfalls durch funktionelle Gruppen, Aryl, Alkyl, Aryloxy, Alkyloxy, Halogen, Heteroatome und/oder Heterocyclen substituiertes C ₅ - C ₁₂ -Cycloalkyl beispielsweise Cyclopentyl, Cyclohexyl, Cyclooctyl, Cyclododecyl, Methylcyclopentyl, Dimethylcyclo- pentyl, Methylcyclohexyl, Dimethylcyclohexyl, Diethylcyclohexyl, Butylcyclohexyl, Me- thoxycyclohexyl, Dimethoxycyclohexyl, Diethoxycyclohexyl, Butylthiocyclohexyl, Chlor- cyclohexyl, Dichlorcyclohexyl, Dichlorcyclopentyl sowie ein gesättigtes oder ungesättig¬ tes bicyclisches System wie z.B. Norbomyl oder Norbomenyl,

ein fünf- bis sechsgliedriger, Sauerstoff-, Stickstoff- und/oder Schwefelatome aufwei- sender Heterocyclus beispielsweise Furyl, Thiophenyl, Pyrryl, Pyridyl, Indolyl, Benzo- xazolyl, Dioxolyl, Dioxyl, Benzimidazolyl, Benzthiazolyl, Dimethylpyridyl, Methylchinolyl, Dimethylpyrryl, Methoxyfuryl, Dimethoxypyridyl, Difluorpyridyl, Methylthiophenyl, Iso- propylthiophenyl oder tert.-Butylthiophenyl und

C ₁ bis C ₄ -Alkyl beispielsweise Methyl, Ethyl, Propyl, Isopropyl, n-Butyl, sec-Butyl oder tert-Butyl.

Bevorzugt sind R, R ¹ , R ² , R ³ , R ⁴ , R ⁵ , R ⁶ , R ⁷ , R ⁸ und R ⁹ unabhängig voneinander Was¬ serstoff, Methyl, Ethyl, n-Butyl, 2-Hydroxyethyl, 2-Cyanoethyl, 2-(Methoxycarbonyl)- ethyl, 2-(Ethoxycarbonyl)-ethyl, 2-(n-Butoxycarbonyl)-ethyl, Benzyl, Acetyl, Dimethyl- amino, Diethylamino und Chlor.

Zusätzlich Verwendung können gemischte Spezies finden, wie

[A ¹ ] ⁺ [A ² r [Y] ^2' . [A ¹ r[A ² ] ⁺ [A ³ ] ⁺ [Y] ^3" oder [A ¹ ] ⁺ [A ² ] ⁺ [A ³ ] ⁺ [A ⁴ ] ⁺ [Y] ^4"

wobei A ¹ , A ² , A ³ und A ⁴ unabhängig voneinander aus den für [A] genannten Gruppen ausgewählt sind.

Daneben können Verwendung finden gemischte Spezies mit Metallkationen

[A ¹ ] ⁺ [A ² ] ⁺ [A ³ ] ⁺ [M ¹ ] ⁺ [Y] ^4" , [A ¹ ] ⁺ [A ² ΠM ¹ ] ⁺ [M ² ] ⁺ [Y] ⁴ -,

[A ¹ ] ⁺ [M ¹ ] ⁺ [M ² ] ⁺ [M ³ ] ⁺ [Yf ₁ [A ¹ HA ² HMT [Y] ^3" , [A ¹ ] ⁺ [M ¹ ] ⁺ [M ² ] ⁺ [Yf,

[At[M ¹ I ⁺ [Y] ² -, [A ^I ΠA ² ΠM ⁴ ] ²⁺ [Y] ⁴ -, [A ^I ΠM ^I ΠM ⁴ ] ²⁺ m ^4" .

[AYCM ⁵ ] ^3* [Y] ⁴ -, [A ¹ I ⁺ [M ⁴ I ²⁺ [Y] ³ -

wobei M ¹ , M ² , M ³ einwertige Metallkationen, M ⁴ zweiwertige Metallkationen und M ⁵ dreiwertige Metallkationen darstellen.

Als Anionen sind prinzipiell alle Anionen einsetzbar.

Das Anion [Y] ist bevorzugt ausgewählt aus

der Gruppe der Halogenide bzw. halogenhaltigen Verbindungen der Formel:

CP, Br ^" , BF ₄ ^" , PF ₆ ^" , AICI ₄ -, AI ₂ CI ₇ - , FeCI ₄ -, BCU ^" , SbF ₆ ^" , AsF ₆ ^" , ZnCI ₃ ^" , SnCI ₃ ^" , CF ₃ SO ₃ -, (CF ₃ SOa) ₂ N-, CF ₃ CO ₂ -, CCI ₃ CO ₂ -, CNT, SCN ^' , OCN ^"

der Gruppe der Sulfate, Sulfite oder der Sulfonate der allgemeinen Formel:

SO ₄ ^2' , HSO ₄ -, SO ₃ ^2" , HSO ₃ -, R ³ OSO ₃ -, R ³ SO ₃ ^"

der Gruppe der Phosphate der allgemeinen Formel

PO ₄ ^3" , HPO ₄ ^2" , H ₂ PO ₄ -, R ³ PO ₄ ^2" , HR ³ PO ₄ ^" , R ^a R ^b PO ₄ ^"

der Gruppe der Phosphonate oder der Phosphinate der allgemeinen Formel:

R ^a HPO ₃ -,R ^a R ^b P0 ₂ -, R ^a R ^b PO ₃ ^"

der Gruppe der Phosphite der allgemeinen Formel:

PO ₃ ³ -, HPO ₃ ^2' , H ₂ PO ₃ -, R ³ PO ₃ ^2" , R ³ HPO ₃ -, R ^a R ^b PO ₃ ^"

der Gruppe der Phosphonite oder der Phosphinite der allgemeinen Formel:

R ^a R ^b PO ₂ -, R ³ HPO ₂ -, R ³ R ⁶ PCr, R ³ HPO ^"

der Gruppe der Carbonsäuren der allgemeinen Formel:

R ³ COO ^"

der Gruppe der Borate der allgemeinen Formel:

BO ₃ ^3' , HBO ₃ ^2" , H ₂ BO ₃ -, R ^a R ^b BO ₃ ^" , R ³ HBO ₃ ^" , R ³ BO ₃ ^2"

der Gruppe der Boronate der allgemeinen Formel:

R ³ BO ₂ ^2" , R ^a R ^b BO ^"

der Gruppe der Carbonate oder der Kohlensäureester der allgemeinen Formel:

HCO ₃ -, CO ₃ ^2" , R ³ CO ₃ ^"

der Gruppe der Silikate oder der Kieselsäuresäureester der allgemeinen Formel:

SiO ₄ 4 ⁴ - ^" , H Li ₂ S oiiO/~» ₄ 2 ² - ^" , H i_ι ₃ S csiOr"» ₄ - ^' , R Da ³ SomiO ₄ 3 ³ - ^" , R na ³ Rnb ⁰ SoimO ₄ 2 ² - ^' , H URDa ³ SoiiOΛ ₄ 2 ² - ^" , H ₂ R ³ SiO ₄ ^" , HR ^a R ^b Si0 ₄ -

der Gruppe der Alkyl- bzw. Arylsilan-Salze der allgemeinen Formel:

R ³ SiO ₃ ^3" , R ³ R ¹⁵ SiO ₂ ^2' , R ^a R ^b R°Si0 ^" , R ^a R ^b R ^c Si0 ₃ ^" , R ³ R ¹⁵ R ⁰ SiO ₂ ^" , R ³ R ^b Si0 ₃ ^2'

der Gruppe der Carbonsäureimide, Bis(sulfonyl)imide oder der Sulfonamide der all¬ gemeinen Formel:

der Gruppe der Alkoxide oder der Aryloxide der allgemeinen Formel:

R ³ O ^"

der Gruppe der komplexen Metallionen wie Fe(CN) ₆ ^3" , Fe(CN) ₆ ^4" , MnO ₄ ^" , Fe(CO) ₄

und die Reste R ^a , R ^b , R ^c unabhängig voneinander jeweils C1 - C18-Alkyl, gegebenen¬ falls durch ein oder mehrere Sauerstoff- und/oder Schwefelatome und/oder ein oder mehrere substituierte oder unsubstituierte Iminogruppen unterbrochenes C2 - C18- Alkyl, C6 - C12-Aryl, C5 - C12-Cycloalkyl oder einen fünf- bis sechsgliedrigen, Sauer¬ stoff-, Stickstoff- und/oder Schwefelatome aufweisenden Heterocyclus bedeuten oder zwei von ihnen gemeinsam einen ungesättigten, gesättigten oder aromatischen und gegebenenfalls durch ein oder mehrere Sauerstoff- und/oder Schwefelatome und/oder ein oder mehrere substituierte oder unsubstituierte Iminogruppen unterbrochenen Ring bilden, wobei die genannten Reste jeweils durch funktionelle Gruppen, Aryl, Alkyl, Aryl- oxy, Alkyloxy, Halogen, Heteroatome und/oder Heterocyclen substituiert sein können.

Darin bedeuten gegebenenfalls durch funktionelle Gruppen, Aryl, Alkyl, Aryloxy, Alkyl- oxy, Halogen, Heteroatome und/oder Heterocyclen substituiertes C ₁ - Ci ₈ -Alkyl bei¬ spielsweise Methyl, Ethyl, Propyl, Isopropyl, n-Butyl, sec-Butyl, tert.-Butyl, Pentyl, He- xyl, Heptyl, Octyl, 2-Ethylhexyl, 2,4,4-Trimethyipentyl, Decyl, Dodecyl, Tetradecyl, He- xadecyl, Octadecyl, 1 ,1-Dimethylpropyl, 1 ,1-Dimethylbutyl, 1 ,1 ,3,3-Tetramethylbutyl, Benzyl, 1-Phenylethyl, 2-Phenylethyl, α,α-Dimethylbenzyl, Benzhydryl, p-Tolylmethyl, 1-(p-Butylphenyl)-ethyl, p-Chlorbenzyl, 2,4-Dichlorbenzyl, p-Methoxybenzyl, m-Ethoxy- benzyl, 2-Cyanoethyl, 2-Cyanopropyl, 2-Methoxycarbonethyl, 2-Ethoxycarbonylethyl, 2-Butoxycarbonylpropyl, 1 ,2-Di-(methoxycarbonyl)-ethyl, 2-Methoxyethyl, 2-Ethoxy- ethyl, 2-Butoxyethyl, Diethoxymethyl, Diethoxyethyl, 1 ,3-Dioxolan-2-yl, 1 ,3-Dioxan-2-yl, 2-Methyl-1,3-dioxolan-2-yl, 4-Methyl-1 ,3-dioxolan-2-yl, 2-lsopropoxyethyl, 2-Butoxy- propyl, 2-Octyloxyethyl, Chlormethyl, 2-Chlorethyl, Trichlormethyl, Trifluormethyl,

1 ,1-Dimethyl-2-chlorethyl, 2-Methoxyisopropyl, 2-Ethoxyethyl, Butylthiomethyl, 2-Dode- cylthioethyl, 2-Phenylthioethyl, 2,2,2-Trifluorethyl, 2-Hydroxyethyl, 2-HydroxypropyI, 3-Hydroxypropyl, 4-Hydroxybutyl, 6-Hydroxyhexyl, 2-Aminoethyl, 2-Aminopropyl, 3-Aminopropyl, 4-Aminobutyl, 6-Aminohexyl, 2-Methylaminoethyl, 2-Methylamino- propyl, 3-Methylaminopropyl, 4-Methylaminobutyl, 6-Methylaminohexyl, 2-Dimethyl- aminoethyl, 2-Dimethylaminopropyl, 3-Dimethyl-aminopropyl, 4-Dimethylaminobutyl, 6-DimethyIaminohexyl, 2-Hydroxy-2,2-dimethylethyl, 2-Phenoxyethyl, 2-Phenoxypropyl, 3-Phenoxypropyl, 4-PhenoxybutyI, 6-Phenoxyhexyl, 2-Methoxyethyl, 2-Methoxypropyl, 3-Methoxypropyl, 4-Methoxybutyl, 6-Methoxyhexyl, 2-Ethoxyethyl, 2-Ethoxypropyl, 3-Ethoxypropyl, 4-Ethoxybutyl oder 6-Ethoxyhexyl und,

gegebenenfalls durch ein oder mehrere Sauerstoff- und/oder Schwefelatome und/oder ein oder mehrere substituierte oder unsubstituierte Iminogruppen unterbrochenes C ₂ - Cis-Alkyl beispielsweise 5-Hydroxy-3-oxa-pentyl, 8-Hydroxy-3,6-dioxa-octyl, 11-Hydroxy-3,6,9-trioxa-undecyl, 7-Hydroxy-4-oxa-heptyl, 11-Hydroxy-4,8-dioxa- undecyl, 15-Hydroxy-4,8,12-trioxa-pentadecyl, 9-Hydroxy-5-oxa-nonyl, 14-Hydroxy- 5,10-oxa-tetradecyl, 5-Methoxy-3-oxa-pentyl, 8-Methoxy-3,6-dioxa-octyl, 11-Methoxy-

3,6,9-trioxa-undecyl, 7-Methoxy-4-oxa-heptyl, 11-Methoxy-4,8-dioxa-undecyl, 15-Methoxy-4,8, 12-trioxa-pentadecyl, 9-Methoxy-5-oxa-nonyl, 14-Methoxy-5, 10-oxa- tetradecyl, 5-Ethoxy-3-oxa-pentyl, 8-Ethoxy-3,6-dioxa-octyl, 11-Ethoxy-3,6,9-trioxa- undecyl, 7-Ethoxy-4-oxa-heptyl, 11-Ethoxy-4,8-dioxa-undecyl, 15-Ethoxy-4,8,12-trioxa- pentadecyl, 9-Ethoxy-5-oxa-nonyl oder 14-Ethoxy-5,10-oxa-tetradecyl.

Bilden zwei Reste einen Ring, so können diese Reste gemeinsam bedeuten 1 ,3-Pro- pylen, 1 ,4-Butylen, 2-Oxa-1 ,3-propylen, 1-Oxa-1 ,3-propylen, 2-Oxa-1 ,3-propylen, 1-Oxa-1 ,3-propenylen, 1-Aza-1 ,3-propenylen, 1-Ci -C ₄ -Al kyl-1-aza-1 ,3-propenylen, 1 ,4-Buta-1 ,3-dienylen, 1 -Aza-1 ,4-buta-1 ,3-dienylen oder 2-Aza-1 ,4-buta-1 ,3-dienylen.

Die Anzahl der Sauerstoff- und/oder Schwefelatome und/oder Iminogruppen ist nicht beschränkt. In der Regel beträgt sie nicht mehr als 5 in dem Rest, bevorzugt nicht mehr als 4 und ganz besonders bevorzugt nicht mehr als 3.

Weiterhin befinden sich zwischen zwei Heteroatomen in der Regel mindestens ein Kohlenstoffatom, bevorzugt mindestens zwei.

Substituierte und unsubstituierte Iminogruppen können beispielsweise Imino-, Methyl- imino-, /so-Propylimino, n-Butylimino oder tert-Butylimino sein.

Weiterhin bedeuten funktionelle Gruppen Carboxy, Carboxamid, Hydroxy, Di-(C ₁ -C ₄ - Alkyl)-amino, C ₁ -C ₄ -Al kyloxycarbonyl, Cyano oder Ci-C ₄ -Alkyloxy,

gegebenenfalls durch funktionelle Gruppen, Aryl, Alkyl, Aryloxy, Alkyloxy, Halogen,

Heteroatome und/oder Heterocyclen substituiertes C ₆ - C ₁₂ -Aryl beispielsweise Phenyl, ToIyI, XyIyI, α-Naphthyl, α-Naphthyl, 4-Diphenylyl, Chlorphenyl, Dichlorphenyl, Trich- lorphenyl, Difluorphenyl, Methylphenyl, Dimethylphenyl, Trimethylphenyl, Ethylphenyl, Diethylphenyl, /so-Propylphenyl, tert.-Butylphenyl, Dodecylphenyl, Methoxyphenyl, Di- methoxyphenyl, Ethoxyphenyl, Hexyloxyphenyl, Methyl naphthyl, Isopropylnaphthyl, Chlornaphthyl, Ethoxynaphthyl, 2,6-Dimethylphenyl, 2,4,6-Trimethylphenyl, 2,6- Dimethoxyphenyl, 2,6-Dichlorphenyl, 4-Bromphenyl, 2- oder 4-Nitrophenyl, 2,4- oder 2,6-Dinitrophenyl, 4-Dimethylaminophenyl, 4-Acetylphenyl, Methoxyethylphenyl oder Ethoxymethylphenyl,

gegebenenfalls durch funktionelle Gruppen, Aryl, Alkyl, Aryloxy, Alkyloxy, Halogen, Heteroatome und/oder Heterocyclen substituiertes C ₅ - C ₁₂ -Cycloalkyl beispielsweise Cyclopentyl, Cyclohexyl, Cyclooctyl, Cyclododecyl, Methylcyclopentyl, Dimethylcyclo- pentyl, Methylcyclohexyl, Dimethylcyclohexyl, Diethylcyclohexyl, Butylcyclohexyl, Me- thoxycyclohexyl, Dimethoxycyclohexyl, Diethoxycyclohexyl, Butylthiocyclohexyl, Chlor- cyclohexyl, Dichlorcyclohexyl, Dichlorcyclopentyl sowie ein gesättigtes oder ungesättig¬ tes bicyclisches System wie z.B. Norbornyl oder Norbornenyl,

ein fünf- bis sechsgliedriger, Sauerstoff-, Stickstoff- und/oder Schwefelatome aufwei¬ sender Heterocyclus beispielsweise Furyl, Thiophenyl, Pyrryl, Pyridyl, Indolyl, Benzo- xazolyl, Dioxolyl, Dioxyl, Benzimidazolyl, Benzthiazolyl, Dimethylpyridyl, Methylchinolyl, Dimethylpyrryl, Methoxyfuryl, Dimethoxypyridyl, Difluorpyridyl, Methylthiophenyl, Iso- propylthiophenyl oder tert.-Butylthiophenyl und

C ₁ bis C ₄ -Alkyl beispielsweise Methyl, Ethyl, Propyl, Isopropyl, n-Butyl, sec-Butyl oder tert.-Butyl.

Bevorzugt sind R ¹ , R ² , R ³ , R ⁴ und R ⁵ unabhängig voneinander Wasserstoff, Methyl, Ethyl, n-Butyl, 2-Hydroxyethyl, 2-Cyanoethyl, 2-(Methoxycarbonyl)-ethyl, 2-(Ethoxy- carbonyl)-ethyl, 2-(n-Butoxycarbonyl)-ethyl, Dimethylamino, Diethylamino und Chlor.

Die Kationen werden für das erfindungsgemäße Verfahren vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe, enthaltend 1 ,2,3-Trimethylimidazolium, 1 ,3,4,5-Tetramethylimidazolium, 1 ,3,4-Dimethylimidazolium, 1 ,3,4-Trimethylimidazolium, 1 ,3-Dibutyl-2~methylimidazolium, 1 ,3-Dibutylimidazolium, 1 ,2-Dimethylimidazolium, 1 ,3-Dimethylimidazolium, 1 -Benzyl-3-methylimidazolium, 1 -Butyl-2,3-dimethylimidazolium, 1 -Butyl-2-ethyl-5-methylimidazolium, 1 -Butyl-2-ethylimidazolium, 1 -Butyl-2-methylimidazolium, 1-Butyl-3,4,5-trimethylimidazolium, 1-Butyl-3,4-dimethylimidazolium, 1 -Butyl-3-ethylimidazolium, 1 -Butyl-3-methylimidazolium, 1 -Butyl-4-methylimidazoIium, 1-Butylimidazolium, 1-Decyl-3-methylimidazolium, 1-Dodecyl-3-methylimidazolium, 1 -Ethyl-2,3-dimethylimidazolium, 1 -Ethyl-3-methylimidazolium,

1-Hexadecyl-2,3-dimethylimidazolium, 1-Hexadecyl-3-methylimidazolium, 1-Hexyl-2,3-dimethylimidazolium, 1-Hexyl-3-methylimidazolium, 1-Methyl-2-ethylimidazolium, 1-Methyl-3-octylimidazolium, 1-Methylimidazolium, 1 -Pentyl-3-methylimidazolium, 1 -Phenylpropyl-3-methylimidazolium, 1 -Propyl-2,3-dimethylimidazolium, 1 -Tetradecyl-3-methylimidazolium,

2,3-Dimethylimidazolium, 2-Ethyl-3,4-dimethylimidazolium, 3,4-Dimethylimidazolium, 1 ,2-Dimethylpyridinium, 1-Butyl-2-ethyl-6-methylpyridinium, 1-Butyl-2-ethyIpyridinium, 1 -Butyl-2-methylpyridinium, 1 -Butyl-3,4-dimethylpyridinium, 1-Butyl-3,5-dimethylpyridinium, 1-Butyl-3-ethylpyridinium, 1-Butyl-3-methylpyridinium, 1-Butyl-4-methylpyridinium, 1-Butylpyridinium, 1-Ethylpyridinium,

1 -Hexyl-3-methylpyridinium, 1 -Hexyl-4-methylpyridinium, 1 -Hexylpyridinium, 1-Methylpyridinium, 1-Octylpyridinium, 2-Ethyl-1 ,6-dimethylpyridinium, 2-Ethyl-1-methylpyridinium, 4-Methyl-1-octylpyridinium, 1,1-Dimethylpyrrolidinium, 1 -Butyl-1 -ethylpyrrolidinium, 1 -ButyI-1 -methylpyrrolidinium, 1-Ethyl-1 -methylpyrrolidinium, i-Ethyl-3-methylpyrrolidinium,

1-Hexyl-1 -methylpyrrolidinium, 1-Octyl-1 -methylpyrrolidinium, Guanidinium, Hexa- methylguanidinium, N,N,N',N'-Tetramethyl-N"-ethylguanidinium,

N-Pentamethyl-N-isopropylguanidinium, N-Pentamethyl-N-propylguanidinium, Ben- zyltriphenylphosphonium, Tetrabutylphosphonium, Trihexyl(tetradecyl)phosphonium, Tri-iso-butyl(methyl)phosphonium, Butyltrimethylammonium, Methyltrioctylammonium, Octyltrimethylammonium, Tetrabutylammonium, Tetraethylammonium, Tetramethy- lammonium, Tributylmethylammonium

Besonders bevorzugte Kationen werden ausgewählt aus der Gruppe, enthaltend 1 ,2,3- Trimethylimidazolium, 1 ,2-Dimethylimidazolium, 1-Butyl-2-methylimidazolium, 1-Butyl- 4-methylimidazolium, 1 ,3-Diethylimidazolium, 1-Benzyl-3-methylimidazolium, 1-Butyl- 2,3-dimethylimidazolium, i-Butyl-2-methyIimidazolium, 1-Butyl-3-ethylimidazolium, 1-Butyl-3-methylimidazolium, 1-Butylimidazolium, 1-Ethyl-2,3-dimethylimidazolium, 1-EthyI-3-methylimidazolium, 1-Hexyl-3-methylimidazolium, 1-Methyl-2-ethylimida- zolium, 1-Methyl-3-octylimidazolium, 1-Methylimidazolium, 1-Decyl-3-methylimida- zolium, i-Dodecyl-3-methylimidazolium, 1-Butyl-4-methylpyridinium, 1-Butylpyridinium, 1-Ethylpyridinium, 1-Hexylpyridinium, 1-Butyl-1-ethylpyrrolidinium, 1-Butyl-1-methyl- pyrrolidinium, 1-Ethyl-1-methylpyrrolidinium, 1-Hexyl-1-methylpyrrolidinium, Guanidi- nium, N,N,N' ₎ N ^I -Tetramethyl-N"-ethylguanidinium, Benzyltriphenylphosphonium, Tetra¬ butylphosphonium, Butyltrimethylammonium, Methyltrioctylammonium, Tetrabutylam¬ monium, Tributylmethylammonium.

Insbesondere sind die Kationen ausgewählt aus der Gruppe, enthaltend 1 ,2,3- Trimethylimidazolium, 1 ,2-Dimethylimidazolium, 1-Butyl-2,3-dimethylimidazolium, 1-Butyl-3-methylimidazolium, 1-Ethyl-2,3-dimethylimidazolium, 1-Ethyl-3-methyl- imidazolium, 1-Butylimidazolium, 1-Methylimidazolium, 1-Butyl-4-methylpyridinium, 1-Butylpyridinium, Methyltrioctylammonium, Octyltrimethylammonium.

Die Anionen werden für das erfindungsgemäße Verfahren vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe, enthaltend Acetat, Bis(2,4,4-trirnethylpentyl)phosphinat, Bis(malonato)borat, Bis(oxalato)borat, Bis(pentafiuoroethyl)phosphinat, Bis(phtalato)borat, Bis(salicylato)borat, Bis(trifluoromethansulfonyl)imidat,

Bis(trifluoromethansulfonyl)methan, Bis(trifluoromethyl)imidat, Borat, Bromid, Bromo- aluminate, Carbonat, Chlorid, Chloroaluminate, Decylbenzolsulfonat, Dichlorocuprat, Dicyanamid, Didecylbenzolsulfonat, Didodecylbenzolsulfonat, Diethylphosphat, Di- hydrogenphosphat, Dodecylbenzolsulfonat, Ethylsulfat, Ethylsulfonat, Fluorid, Hexaflu- orophosphat, Hydrogencarbonat, Hydrogenphosphat, Hydrogensulfat, Hydrogensulfit, lodid, Methylsulfat, Methylsulfonat, Nitrat, Nitrit, Phosphat, Sulfat, Sulfit, Tetracyanobo- rat, Tetrafluoroborat, Tetrakis(hydrogensulfato)borat, Tetrakis(methylsulfonato)borat, Thiocyanat, Tosylat, Trichlorozinkat, Trifluoroacetat, Trifluoromethylsulfonat, Tris(heptafluoropropyl)trifluorophosphat, Tris(nonafluorobutyl)trifluorophosphat, Tris(pentafluoroethyl)trifluorophosphat, TrisCpentafluoroethylsulfonyOtrifluorophosphat.

Besonders bevorzugt sind die Anionen ausgewählt aus der Gruppe, enthaltend Bis(2,4,4-trimethylpentyl)phosphinat, Bis(malonato)borat, Bis(oxalato)borat, Bis(phtalato)borat, Bis(trifluoromethansulfonyl)imidat, Borat, Chlorid, Chloroaluminate, Decylbenzolsulfonat, Didecylbenzolsulfonat, Didodecylbenzolsulfonat, Dihydro- genphosphat, Dodecylbenzolsulfonat, Ethylsulfat, Ethylsulfonat, Hydrogensulfat, Me¬ thylsulfat, Methylsulfonat, Phosphat, Sulfat, Tetrakis(methylsulfonato)borat, Tosylat, Trichlorozinkat.

Insbesondere werden die Anionen ausgewählt aus der Gruppe, enthaltend Chlorid, Chloroaluminate, Ethylsulfat, Methylsulfat, Methylsulfonat, Sulfat, Tosylat.

Bevorzugte ionische Flüssigkeiten für das erfindungsgemäße Verfahren sind ausge¬ wählt aus der Gruppe, enthaltend

1 ,2,3-Trimethylimidazoliumchlorid, 1,2-Dimethylimidazoliumchlorid, 1-Butyl-2,3- dimethylimidazoliumchlorid, 1-Butyl-3-methylimidazoliumchlorid, 1-Butylimida- zoliumchlorid , 1-Methylimidazoliumchlorid ,1-Ethyl-2,3-dimethylimidazoliurnchlorid, 1- Ethyl-3-methylimidazoliumchlorid, 1-Butyl-4-methylpyridiniumchlorid, 1-Butylpyridi- niumchlorid, Methyltrioctylammoniumchlorid, Octyltrimethylammoniumchlorid, 1,2,3- Trimethylimidazoliumtetrachloroaluminat, 1 ,2-Dimethylimidazoliumtetrachloroaluminat, 1 -Butyl-2,3-dimethylimidazoliumtetrachloroaIuminat, 1 -Butyl-3-methylimidazolium- tetrachloroaluminat, 1 -Ethyl^S-dimethylimidazoliumtetrachloroaluminat, 1 -Ethyl-3- methylimidazoliumtetrachloroaluminat, 1-Butyl-4-methylpyridiniumtetrachloroaluminat, 1-Butylpyridiniumtetrachloroaluminat, Methyltrioctylammoniumtetrachloroaluminat, Octyltrimethylammoniumtetrachloroaluminat, 1 ,2,3-Trimethylimidazoliumethylsulfat, 1 ,2-Dimethylimidazoliumethylsulfat, 1-Butyl-2,3-dimethylimidazoliumethylsulfat, 1-Butyl- 3-methylimidazoliumethylsulfat, 1 -Ethyl-2,3-dimethylimidazoliumethylsulfat, 1 -Ethyl-3- methylimidazoliumethylsulfat, 1 -Butyl-4-methylpyridiniumethylsulfat, 1 -Butylpyridinium- ethylsulfat, Methyltrioctylammoniumethylsulfat, Octyltrimethylammoniumethylsulfat, 1 ,2,3-Trimethylimidazoliummethylsulfat, 1 ,2-Dimethylimidazoliummethylsulfat, 1 -Butyl- 2,3-dimethylimidazoliummethylsulfat, 1 -Butyl-3-methylimidazoliummethylsulfat, 1 -Ethyl- 2,3-dimethylimidazoliummethylsulfat, 1 -Ethyl-3-methylimidazoliummethylsulfat, 1 -Butyl- 4-methylpyridiniummethylsulfat, 1 -Butylpyridiniummethylsulfat, Methyltrioctylammoni- ummethylsulfat, Octyltrimethylammoniummethylsulfat, 1 ,2,3-Trimethylimidazolium- methylsulfonat, 1,2-Dimethylimidazoliummethylsulfonat, 1-Butyl-2,3-dimethylimida- zoliummethylsulfonat, 1-Butyl-3-methylimidazoliummethylsulfonat, 1 -Ethyl-2,3-dime- thylimidazoliummethylsulfonat, 1 -Ethyl-3-methylimidazoliummethylsulfonat, 1 -Butyl-4- methylpyridiniummethylsulfonat, 1 -Butylpyridiniummethylsulfonat, Methyltrioctylammo- niummethylsulfonat, Octyltrimethylammoniummethylsulfonat, 1 ,2,3-Trimethylimida- zoliumsulfat, 1,2-Dimethylimidazoliumsulfat, 1-Butyl-2,3-dimethylimidazoliumsulfat, 1 -Butyl-3-methylimidazoliumsulfat, 1-Ethyl-2,3-dimethylimidazoliumsulfat, 1 -Ethyl-3- methylimidazoliumsulfat, 1-Butyl-4-methylpyridiniumsulfat, 1-Butylpyridiniumsulfat, Me-

thyltrioctylammoniumsulfat, Octyltrimethylammoniumsulfat, 1 ,2,3-Trimethylimidazolium- tosylat, 1 ,2-DimethyIimidazoliumtosylat, 1 -Butyl-2,3-dimethylimidazoliumtosylat, 1 -ButyI-3-methylimidazoliumtosylat, 1-Ethyl-2,3-dimethylimidazoliumtosylat, 1-Ethyl-3- methylimidazoliumtosylat, 1 -Butyl-4-methylpyridiniumtosylat, 1 -Butylpyridiniumtosylat, Methyltrioctylammoniumtosylat, Octyltrimethylammoniumtosylat.

Besonders bevorzugte ionischen Flüssigkeiten sind ausgewählt aus der Gruppe, ent¬ haltend 1-Butyl-2,3-dimethylimidazoliumchlorid, i-Butyl-3-methylimidazoliumchlorid, 1-Butylimidazoliumchlorid , 1-Methylimidazoliumchlorid ,1-Ethyl-2,3-dimethylimida- zoliumchlorid, i-Ethyl-3-methylimidazoliumchlorid, 1-Butyl-4-methylpyridiniumchlorid, 1-Methylpyridiniumchlorid, Methyltrioctylammoniumchlorid, 1-Butyl-2,3-dimethyl- imidazoliumtetrachloroaluminat, i-Butyl-3-methylimidazoliumtetrachloroaluminat, 1 -Ethyl^S-dimethylimidazoliumtetrachloroaluminat, 1 -Ethyl-3-methylimidazolium- tetrachloroaluminat, 1 -Butyl-4-methylpyridiniumtetrachloroaluminat, 1 -Methylpyri- diniumtetrachloroaluminat, Methyltrioctylammoniumtetrachloroaluminat, 1-Butyl-2,3- dimethylimidazoliumethylsulfat, 1 -Butyl-3-methylimidazoliumethylsulfat, 1 -Ethyl-2,3- dimethylimidazoliumethylsulfat, 1 -Ethyl-3-methylimidazoliumethyIsulfat, 1 -Butyl-4- methylpyridiniumethylsulfat, 1 -Methylpyridiniumethylsulfat, Methyltrioctylammoniu- methylsulfat, 1-Butyl-2,3-dimethylimidazoliummethylsulfat, 1-Butyl-3-methylimida- zoliummethylsulfat, 1-Ethyl-2,3-dimethylimidazoliummethylsulfat, 1-Ethyl-3-methylimi- dazoliummethylsulfat, 1 -Butyl-4-methylpyridiniummethylsulfat, 1 -Methylpyridinium- methylsulfat, Methyltrioctylammoniummethylsulfat, 1-Butyl-2,3-dimethylimidazolium- methylsulfonat, 1 -Butyl-3-methylimidazoliummethylsulfonat, 1-Ethyl-2,3-dimethyl- imidazoliummethylsulfonat, 1 -EthyI-3-methylimidazoliummethylsulfonat, 1 -Butyl-4- methylpyridiniummethylsulfonat, 1-Methylpyridiniummethylsulfonat, Methyltrioctylam- moniummethylsulfonat.

Insbesondere sind die ionischen Flüssigkeiten ausgewählt aus der Gruppe, enthaltend 1-Butyl-2,3-dimethylimidazoliumchlorid, 1-Butyl-3-methylimidazoliumchIorid, 1-Butyl- imidazoliumchlorid , 1-Methylimidazoliumchlorid ,1-Ethyl-3-methylimidazoliumchlorid, 1- Butyl-4-methylpyridiniumchlorid, Methyltrioctylammoniumchlorid, 1-Butyl-2,3-dimethyl- imidazoliumtetrachloroaluminat, 1-Butyl-3-methylimidazoliumtetrachloroaluminat, 1 -Ethyl-3-methylimidazoliumtetrachloroaluminat, 1 -Butyl-4-methylpyridiniumtetrachloro- aluminat, Methyltrioctylammoniumtetrachloroaluminat, 1-Butyl-2,3-dimethylimidazo- liummethylsulfat, i-Butyl-3-methylimidazoliummethylsuIfat, 1-Ethyl-3-methylimidazo- liummethylsulfat, 1 -Butyl-4-methylpyridiniummethylsulfat, Methyltrioctylammonium- methylsulfat, 1 -Butyl-2,3-dimethylimidazoliummethylsulfonat, 1 -Butyl-3-methyI- imidazoliummethylsulfonat, 1 -Ethyl-3-methylimidazoliummethylsulfonat, 1 -Butyl-4- methylpyridiniummethylsulfonat, Methyltrioctylammoniummethylsulfonat.

In einer besonderen Ausführungsform der Erfindung wird als Lösungsmittel eine ioni¬ sche Flüssigkeit in Mischung mit Chlorwasserstoff eingesetzt. Das Verhältnis von

Chlorwasserstoff zu ionischer Flüssigkeit beträgt in dieser Ausführungsform größer 0 bis 400 Mol-%, bevorzugt 5 bis 300 Mol-%, ganz besonders bevorzugt 10 bis 150 Mol-% bezogen auf die ionische Flüssigkeit.

Überraschenderweise hat sich gezeigt, dass die erfindungsgemäß als Lösungsmittel eingesetzten ionischen Flüssigkeiten ein hohes Lösungsvermögen insbesondere für die Aminhydrochloride und Carbamoylchloride aufweisen; dass sie eine Beschleuni¬ gung der Umsetzung, insbesondere der Phosgenierung von Aminhydrochloriden, indu¬ zieren; und dass sie durch einfache Destillation oder Extraktion von den Endprodukten abgetrennt werden können.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren können die üblichen großtechnisch herge¬ stellten Polyisocyanate hergestellt werden. Dies sind beispielsweise die aromatischen Isocyanate TDI (Toluylendiisocyanat) und MDI (Methylendiphenyldiisocyanat), PMDI (Polymethylenpolyphenylenpolyisocyanat) und Mischungen aus MDI und PMDI (Roh- MDI) sowie die aliphatischen lsoyanate HDI (Hexamethylendiphenyldiisocyanat) und Isophorondiisocyanat (IPDI).

Der für das erfindungsgemäße Verfahren vorteilhafte Temperaturbereich hängt unter anderem von der Art und der Menge des Lösemittels und von dem herzustellenden

Isocyanat ab. Im allgemeinen liegt in der Mischeinheit eine Temperatur zwischen -20 ⁰ C und 300 ⁰ C, bevorzugt zwischen 10 ⁰ C und 200 ⁰ C und besonders bevorzugt zwischen 80 ⁰ C und 150°C vor. Die Temperatur im Reaktor liegt im allgemeinen zwischen 10 ⁰ C und 360 ⁰ C und bevorzugt zwischen 40 ⁰ C und 210°C und besonders bevorzugt bei 80 ⁰ C und 150 ⁰ C. Ferner liegt im allgemeinen der Absolutdruck zwischen 0,2 bar und 50 bar, bevorzugt zwischen 0,8 bar und 25 bar, besonders bevorzugt zwischen 1 und 17 bar vor.

Die Verweilzeit der Flüssigkeit in der Mischvorrichtung und im Reaktor liegt in der Summe zwischen 12 s und 20 min, bevorzugt im Bereich von 36 s bis 16 min, und be¬ sonders bevorzugt zwischen 60 s und 12 min.

Das molare Verhältnis von eingesetztem Phosgen zu Aminogruppen beträgt 1:1 bis 12:1, bevorzugt 1 ,1:1 bis 6:1.

Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die Ausgangsstoffe Amin oder Aminhydrochlorid und Phosgen in der als Lösungsmittel verwendeten ioni¬ schen Flüssigkeit gelöst, alternativ hierzu kann auch nur das Amin oder das Aminhyd¬ rochlorid in der ionischen Flüssigkeit gelöst werden. Der Strom mit Amin bzw. Amin- hydrochlorid gelöst in der ionischen Flüssigkeit wird mit dem Phosgen, welches entwe¬ der in der ionischen Flüssigkeit gelöst sein kann oder rein vorliegt vorzugsweise in einer Mischdüse vereinigt. In einer bevorzugten Ausführungsform wird als Mischdü-

seneinrichtung eine axialsymmetrische Mischrohreinrichtung mit einer axialen Aminzu- fuhr und einer Phosgenzufuhr, die über zwei nicht axial angeordnete Ringspalte erfolgt, verwendet.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann das Amin auch als Aminhydro- chlorid in der ionischen Flüssigkeit gelöst werden und mit dem Phosgen (rein oder in Lösung) vermischt werden. Die Vermischung muss im Gegensatz zu den klassischen Verfahren nicht zwangsläufig sehr schnell durchgeführt werden, da die Weiterreaktion des Isocyanats mit dem Amin zum Harnstoff durch die Zwischenstufe des Hydrochlori- des sehr viel langsamer vonstatten geht. Die Reaktion kann hier vorzugsweise bei ge¬ ringem Druck durchgeführt werden. Als Reaktoren können beispielsweise begaste Rührkessel oder Blasensäulenreaktoren verwendet werden. Der bei der Reaktion ent¬ stehende Chlorwasserstoff kann hierbei kontinuierlich aus dem Prozess ausgetragen werden.

In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird zur Her¬ stellung der Phosgen enthaltenden Lösung Phosgen verwendet, das aus der Reaktion zurückgeführt wird und noch Chlorwasserstoff enthält. Bei dieser Ausführungsform kann auf den dem Stand der Technik entsprechenden Verfahrensschritt der Trennung von Phosgen und Chlorwasserstoff nach der Herstellung der Isocyanate verzichtet werden.

Die für das erfindungsgemäße Verfahren eingesetzte Menge der als Lösungsmittel verwendeten ionischen Flüssigkeit beträgt im allgemeinen 10 bis 1000 Gew.-%, bevor- zugt 50 bis 500 Gew.-%, mehr bevorzugt 100 bis 400 Gew.-%, bezogen auf die einge¬ setzte Menge an Amin.

Nach der Reaktion wird das Stoffgemisch, bevorzugt mittels einfacher Phasentren¬ nung, gegebenenfalls durch Zugabe eines weiteren Lösungsmittels, in Isocyanat, Lö- sungsmittel und Gasphase (aus Phosgen und Chlorwasserstoff) aufgetrennt. Geringe Mengen von Isocyanat, die in der ionischen Flüssigkeit verbleiben, können, wenn not¬ wendig, mittels zusätzlicher Extraktion oder auch Kristallisation von der ionischen Flüs¬ sigkeit getrennt werden. Das Isocyanat kann von Nebenprodukten durch die gängigen Reinigungsverfahren befreit werden. Phosgen und Chlorwasserstoff können bei- spielsweise destillativ voneinander getrennt werden.

Die abgetrennte ionische Flüssigkeit kann anschließend wieder als Lösungsmittel zu¬ rückgeführt werden.

Durch Verwendung ionischer Flüssigkeiten lässt sich die Bildung von Feststoffen ver¬ hindern und so der apparative Aufwand zur Beherrschung von Feststoffen einsparen. Zudem reagieren die gebildeten Aminhydrochloride schneller mit dem Phosgen. Des

weiteren ist die Reaktionsführung bei niedrigen Drücken und / oder Temperaturen möglich. Hieraus resultieren ein geringerer Phosgen hold-up, höhere RZA und bessere Selektivitäten.

Die Erfindung soll an den nachfolgenden Beispielen näher beschrieben werden.

Beispiel 1 : Herstellung von MDI in Monochlorbenzol (MCB)

In einem 500 ml Vierhalskolben mit Rührer, Innenthermometer, getauchtem Einlei- tungsrohr für Phosgen und beheizter Zulaufleitung wurden 75 g MCB vorgelegt. Es wurde bei 12O ⁰ C mit Phosgen gesättigt. Binnen 1 h wurde unter weiterem Einleiten von Phosgen eine Lösung von MDA in MCB (50 g MDA in 90 g MCB) zudosiert. Nach er¬ folgter Umsetzung wurde mit Stickstoff phosgenfrei gestrippt.

Im feststoffhaltigen Rohaustrag (ca. 60 Gew.-%, laut Elementaranalyse Aminhydro- chlorid) war ein Umsatz von 44 % zu erkennen.

Beispiel 2: Herstellung von MDI in Methylimidazoliumchlorid

In einem 500 ml Vierhalskolben mit Rührer, Innenthermometer, getauchtem Einlei¬ tungsrohr für Phosgen und beheizter Zulaufleitung wurden 75 g Methylimidazoliumch¬ lorid (MIA-HCI) vorgelegt. Es wurde bei 13O ⁰ C mit Phosgen gesättigt. Binnen 1 h wurde unter weiterem Einleiten von Phosgen eine Lösung von MDA in MIA-HCI (50 g MDA in 88 g MIA-HCI) zudosiert. Nach erfolgter Umsetzung wurde mit Stickstoff phosgenfrei gestrippt.

Im Gaschromatogramm des homogenen Rohaustrages war vollständiger Umsatz zu erkennen.

Beispiel 3: Herstellung von MDI in 1-Butyl-3-methylimidazoliumchlorid

In einem 500 ml Vierhalskolben mit Rührer, Innenthermometer, getauchtem Einlei¬ tungsrohr für Phosgen und beheizter Zulaufleitung wurden 200 g 1-Butyl-3-methyl- imidazoliumchlorid (BMIM-CI) vorgelegt. Es wurde bei 120 ⁰ C mit Phosgen gesättigt. Binnen 4 h wurde unter weiterem Einleiten von Phosgen eine Lösung von MDA in

BMIM-CI (50 g MDA in 100 g BMIM-CI) zudosiert. Nach erfolgter Umsetzung wurde mit Stickstoff phosgenfrei gestrippt.

Im Gaschromatogramm des homogenen Rohaustrages war vollständiger Umsatz zu erkennen.

Beispiel 4: Herstellung von HDI in i-Butyl-3-methylimidazoliumchIorid

In einem 500 ml Vierhalskolben mit Rührer, Innenthermometer, getauchtem Einlei¬ tungsrohr für Phosgen und beheizter Zulaufleitung wurden 200 g Butyl-methylimida- zolium-chlorid (BMIM-CI) vorgelegt. Es wurde bei 120 ⁰ C mit Phosgen gesättigt. Binnen 3 h wurde unter weiterem Einleiten von Phosgen eine Lösung von HDA in BMIM-CI (65 g HDA in 100 g BMIM-CI) zudosiert. Nach erfolgter Umsetzung wurde mit Stickstoff phosgenfrei gestrippt.

Im Gaschromatogramm des homogenen Rohaustrages war vollständiger Umsatz zu erkennen.

Beispiel 5: Herstellung von MDI in Methylimidazoliumchlorid x HCl

In einem 500 ml Vierhalskolben mit Rührer, Innenthermometer, getauchtem Einlei¬ tungsrohr für Phosgen und beheizter Zulaufleitung wurden 75 g Methylimidazolium¬ chlorid (MIA-HCI) vorgelegt. Es wurde bei 120 ⁰ C mit Chlorwasserstoff-Gas gesättigt. Anschließend wurde bei 12O ⁰ C mit Phosgen gesättigt. Binnen 1 h wurde unter weite¬ rem Einleiten von Phosgen eine Lösung von MDA in MIA-HCI, welches bei Raumtem- peratur mit HCI-Gas gesättigt worden war, (50 g MDA in 88 g MIA x 1.8 HCl) zudosiert. Nach erfolgter Umsetzung wurde mit Stickstoff phosgenfrei gestrippt.

Im Gaschromatogramm des homogenen Rohaustrages war vollständiger Umsatz zu erkennen.

Beispiel 6: Herstellung von MDI in i-Ethyl-3-methylimidazoliumchlorid x HCl

In einem 500 ml Vierhalskolben mit Rührer, Innenthermometer, getauchtem Einlei¬ tungsrohr für Phosgen und beheizter Zulauf leitung wurden 75 g 1-Ethyl-3-methyl- imidazoliumchlorid (EMIM-CI) vorgelegt. Es wurde bei 120 ⁰ C mit Chlorwasserstoff-Gas gesättigt. Anschließend wurde bei 120 ⁰ C mit Phosgen gesättigt. Binnen 1 h wurde un¬ terweiterem Einleiten von Phosgen eine Lösung von MDA in EMIM-CI, welches bei Raumtemperatur mit HCI-Gas gesättigt worden war, (50 g MDA in 93 g EMIM-CI x 1.3 HCl) zudosiert. Nach erfolgter Umsetzung wurde mit Stickstoff phosgenfrei gestrippt. Im Gaschromatogramm des homogenen Rohaustrages war vollständiger Umsatz zu erkennen.

Beispiel 7: Herstellung von MDI in Ethylmethylimidazoliumchlorid

In einem 400 ml Druckautoklaven wurden 2,0 g MDAxHCI in 100,5 g EMIM Cl (Ethyl¬ methylimidazoliumchlorid) vorgelegt. Zu dieser Lösung werden 7,2 g Phosgen bei

12O ⁰ C zudosiert. Die Phosgenierung findet unter dem Eigendruck des Reaktionssys¬ tems bei der Reaktionstemperatur statt.

Beispiel 8: Herstellung von MDI in Monochlorbenzol

In einem 400 ml Druckautoklaven wurden 2,0 g MDAxHCI in 100 g Monochlorbenzol vorgelegt. Zu dieser Lösung werden 7,5 g Phosgen bei 120 ⁰ C zudosiert. Die Phosge¬ nierung findet unter dem Eigendruck des Reaktionssystems bei der Reaktionstempera- tur statt.