Metylisocyanat

Metylisocyanat (MIC) er en organisk forbindelse med molekylformelen C₂H₃NO, ordnet som H₃C-N=C=O. Andre navn på denne forbindelsen er isocyanatmetan og metylkarbylamin. Metylisocyanat hører til gruppen isocyanater, som er flittig brukt innen kjemisk industri. Metylisocyanat er et mellomprodukt i produksjonen av pesticider med karbamat (slik som karbaryl, karbofuran, metomyl og aldikarb). Det har også blitt brukt i produksjon av gummi og lim. Som et svært giftig og irriterende stoff er metylisocyanat helsefarlig for mennesker, og stoffet kom særlig i søkelyset etter Bhopal-katastrofen som inntraff inntraff 3. desember 1984 i den indiske byen Bhopal. Industrikatastrofen, som regnes som en av historiens verste, tok livet av nesten 8 000 mennesker i løpet av de første dagene og om lag 17 000 mennesker totalt.^[1][2][3][4]

Metylisocyanat (MIC) er en klar, fargeløs væske med skarp, tåregassaktig lukt. Den er svært brannfarlig, har et kokepunkt på 39,1 °C og et lavt flammepunkt.^[5] Den er reaktiv, flyktig og eksplosiv i blanding med luft. Terskelverdien er satt til 0,02 ppm. Metylisocyanat er vannløselig (6–10 deler per 100 deler), men den reagerer med vannet (se Reaksjoner).

Metylisocyanat fremstilles vanligvis av monometylamin (CH₃NH₂) og fosgen (CCl₂O). Disse substansene reagerer ved en rekke temperaturer, men for storskala produksjon er det en fordel å kombinere disse reaktantene ved høyere temperatur i gassform. En blanding av metylisocyanat og to mol hydrogenklorid dannes, men N-metylkarbamoylklorid (MCC) dannes som en sideeffekt når blandingen kondenserer og etterlater seg en mol av hydrogenklorid som gass.

Sluttproduktet metylisocyanat fås ved å reagere MCC med et tertiært amin, som for eksempel dimetylanilin eller pyridin,^[6] eller ved å separere det ved hjelp av destillasjonsteknikker.^[7]

Metylisocyanat kan også fremstilles av N-metylformadid og luft. I den sistnevnte prosessen brukes det opp med en gang i en reguleringssløyfe der målet er å produsere metomyl.^[8] Det er også blitt hevdet at andre fremstillingsmetoder finnes.^[9][10]

Metylisocyanat reagerer lett med mange substanser som inneholder NH- eller OH-grupper og noen andre forbindelser. Det reagerer også med seg selv for å danne en trimer eller polymerer med større molekylmasse.

Metylisocyanat reagerer med vann for å danne 1,3-dimetylurea og karbondioksid med utviklingen av varme (325 cal/gr – 325 kalorier per gram MIC som reagerer).

Ved 25 °C brukes halvparten av MIC i løpet av ni minutter, gitt at reaksjonen skjer i overskudd av vann;^[11] hvis varmen ikke fjernes effektiv fra blandingen vil reaksjonshastigheten øke og raskt føre til at MIC begynner å koke. Dersom MIC er i overskudd, dannes 1,3,5-trimethlbiuret sammen med karbondioksid.^[5]

Forbindelser som inneholder hydrogen festet til nitrogen, slik som ammoniakk eller primære eller sekundære aminer, vil raskt reagere med metylisocyanat og danne substituerte ureaer. Andre NH-forbindelser som for eksempel amider og ureaer reagerer mye langsommere med MIC.^[12]

Alkoholer og fenoler som inneholder en OH-gruppe reagerer sakte med MIC, men reaksjonen kan bli katalysert av trialkylaminer eller dialkyntin dikarboksylat.

Oksimer, hydroksylaminer og enoler reagerer også med metylisocyanat slik at det dannes metylkarbamater.^[5] I disse reaksjonene dannes produktene som er omtalt nedenfor (Bruksområder).

Dersom det brukes katalysatorer reagerer MIC med seg selv og danner en fast trimer, trimetylisocyanurat eller en polymer med større molekylmasse.

Natriummetoksid, trietylfosfin, jernklorid og visse andre metallforbindelser katalyserer dannelsen av MIC-trimeren, mens reaksjonen der det dannes en polymer med større molekylmasse katalyseres av visse trialkylaminer. Siden reaksjonen der det dannes en MIC-trimer er eksoterm (298 cal/1 gr MIC), kan den føre til voldsomme koking av MIC. Polymeren med stor molekylmasse hydrolyserer i varmt vann og det dannes trimetylcyanurat. Siden katalytiske metallsalter kan bli dannet fra urenheter i vanlig MIC og stål, må ikke dette produktet lagres i ståltønner eller -tanker.^[5]

Metylisocyanat er et mellomprodukt i produksjonen av karbamat-baserte pesticider, slik som karbaryl, karbofuran, metomyl og aldikarb. Forbindelsen har også blitt brukt i fremstillingen av gummi og lim.

Metylisocyanat (MIC) er svært giftig. Terskelverdien satt av American Conference on Government Industrial Hygienist var 0,02 ppm. MIC kan skade kroppen ved innånding, svelging og kontakt i så små mengder som 0,4 ppm. Den kan føre til blant annet hoste, brystsmerter, dyspné, astma, irritasjon i øyne, nese og strupe samt hudskader. Utsettes man for større mengder (>21 ppm) MIC kan det resultere i pulmonalt ødem eller lungeødem, emfysem og blødninger, bronkial lungebetennelse og død. Selv om lukten av metylisocyanat med en konsentrasjon på 5 ppm ikke kan merkes av de fleste mennesker, gir dens potente tåregassaktige egenskaper en god pekepinn på forbindelsens tilstedeværelse (ved en konsentrasjon på 2–4 ppm blir vedkommendes øyne irritert, og ved 21 ppm kan vedkommende ikke lenger tåle tilstedeværelsen av metylisocyanat i luften).^[13]

Forholdsregler må tas når man lagrer metylisocyanat på grunn av forbindelsens lette eksotermiske polymerisering (se Reaksjoner) og dens lignende følsomhet for vann. Bare rustfritt stål eller glass kan trygt brukes; MIC må oppbevares ved temperaturer under 40 °C (104 °F) og helst ved 4 °C (39 °F).

Forbindelsens toksiske effekt kom til syne i Bhopal-katastrofen, da rundt 42 tonn metylisocyanat og andre gasser lakk ut fra reservoarer under bakken ved en fabrikk tilhørende Union Carbide India Limited (UCIL) den 3. desember 1984 og spredte seg over et tett befolket område, noe som umiddelbart drepte tusener mennesker og tok livet av ytterligere titusener i de etterfølgende ukene og månedene.

• (en) NIOSH Safety and Health Topic: Isocyanates – National Institute for Occupational Safety and Health (NIOSH)
• (en) Methyl Isocyanate Arkivert 23. juli 2012 hos Wayback Machine. – Columbia Analytical Services