CN103087099A - 一种2-羟基膦酰基乙酸的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种2-羟基膦酰基乙酸（HPAA）的制备方法，将亚磷酸与乙醛酸在微波辐射下进行反应，微波功率为200～800W，反应时间为30～60分钟，得到2-羟基膦酰基乙酸（HPAA）水溶液。该方法反应收率高，通常可达到95%以上，工艺流程简单、成本低，反应易于控制，无三废、无污染，适合于工业化生产。

Description

一种2-羟基膦酰基乙酸的制备方法
技术领域
本发明属2-羟基膦酰基乙酸的制备领域，主要是涉及一种2-羟基膦酰基乙酸的制备方法。
背景技术
2-羟基膦酰基乙酸（HPAA）是20世纪80年代后期开发的具有缓蚀效果高、低毒、无结垢特性的新型低磷系列有机膦羧酸型水处理剂。其结构式为：
它具有如下特点：1）缓蚀性能好，其缓蚀性能比国内常用的羟基乙叉二膦酸（HEDP）和乙二胺四甲叉膦酸（EDTMP）高5～8倍；2）水溶性好，低浓度高效性，常以PPM级使用；3）化学稳定性好，不易水解，不易被酸或碱所破坏；4）磷含量低，使用安全可靠，无毒无污染，符合环保要求。
HPAA新型缓蚀剂作为一种理想的缓蚀剂，可广泛应用于钢铁、石化、电力、医药等行业的锅炉、热交换器和循环水设备的防腐阻垢。目前国内生产2-羟基膦酰基乙酸的工艺路线主要有两种：一种是亚磷酸与乙醛酸溶液在100-110℃温度下反应4～10小时，然后加水调制成HPAA水溶液；另一种是三氯化磷经水解生成亚磷酸，然后与乙醛酸溶液在100-110℃温度下反应4～10小时，然后加水调制成HPAA水溶液。上述工艺路线的缺点是反应温度高，合成时间长，生产过程中能耗较高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种2-羟基膦酰基乙酸的制备方法，工艺流程简单、成本低，反应易于控制，无三废、无污染，适合于工业化生产。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种2-羟基膦酰基乙酸的制备方法，将摩尔比为1.0：1.0～2.0的磷化合物与乙醛酸在微波辐射下进行反应，微波功率为200～800W，反应时间为30～60分钟，得到2-羟基膦酰基乙酸（HPAA）水溶液。
所述磷化合物为亚磷酸、三氯化磷、亚磷酸单烷基酯或亚磷酸二烷基酯中的一种。
所述乙醛酸是纯固体或浓度为30～50%的水溶液。
所述磷化合物与乙醛酸的摩尔比为1.0：1.0。
所述微波功率为400W。
所述反应时间为30分钟。
本发明的反应式如下：
H3PO3+HCOCOOH→(HO)2POCHOHCOOH
PCl3+3H2O+HCOCOOH→(HO)2POCHOHCOOH+3HCl
ROP(OH)2+H2O+HCOCOOH→(HO)2POCHOHCOOH+ROH
(RO)2POH+2H2O+HCOCOOH→(HO)2POCHOHCOOH+2ROH
反应式中的磷化合物的R代表烷基或芳烷基，其碳数为1～10，特别是C1～C4的烷基，如亚磷酸甲酯，亚磷酸乙酯等。
本发明相比传统的制备方法具有以下优点：
1）反应收率高，通常可达到95%以上，而传统工艺仅为85%～90%；
2）传统工艺中反应时间为4～10小时，而本发明中反应时间仅为30-60min，反应时间大幅缩短，有利于提高工作效率；
3）本发明的工艺流程简单、成本低，反应易于控制，无三废、无污染，节能环保。
具体实施方式
下面结合实施例来进一步说明本发明，但本发明要求保护的范围并不局限于实施例表述的范围。
实施例1
将16.4克亚磷酸和29.6克50%的乙醛酸溶液加入到带回流装置的圆底烧瓶内，在微波功率为200W下搅拌反应60分钟，搅拌状态下冷却至室温即得2-羟基膦酰基乙酸水溶液40.7克，固含量74.21%，收率96.8%。
实施例2
将22克亚磷酸二甲酯和29.6克50%的乙醛酸溶液加入到带回流装置的圆底烧瓶内，在微波功率为400W下搅拌反应50分钟，搅拌状态下冷却至室温即得2-羟基膦酰基乙酸水溶液41.6克，固含量71.7%，收率95.6%。
实施例3：
将27.5克三氯化磷（0.2mol）和29.6克50%的乙醛酸溶液（0.2mol）加入到带回流装置的圆底烧瓶内，在微波功率为600W下搅拌反应40分钟，搅拌状态下冷却至室温即得2-羟基膦酰基乙酸水溶液42.1克，固含量71.9%，收率97.0%。
实施例4：
将16.4克亚磷酸（0.2mol）和37克50%的乙醛酸溶液（0.25mol）加入到带回流装置的圆底烧瓶内，在微波功率为800W下搅拌反应30分钟，搅拌状态下冷却至室温即得2-羟基膦酰基乙酸水溶液41.9克，固含量72.6%，收率97.5%。
实施例5：
将8.2克亚磷酸和29.6克50%的乙醛酸溶液加入到带回流装置的圆底烧瓶内，在微波功率为400W下搅拌反应30分钟，搅拌状态下冷却至室温即得2-羟基膦酰基乙酸水溶液40.0克，固含量73.55%，收率96.0%。
实施例6：
将16.4克亚磷酸和40克30%的乙醛酸溶液加入到带回流装置的圆底烧瓶内，在微波功率为800W下搅拌反应30分钟，搅拌状态下冷却至室温即得2-羟基膦酰基乙酸水溶液41.2克，固含量71.9%，收率96.8%。
实施例7：
将20克亚磷酸二甲酯和33.2克30%的乙醛酸溶液加入到带回流装置的圆底烧瓶内，在微波功率为400W下搅拌反应40分钟，搅拌状态下冷却至室温即得2-羟基膦酰基乙酸水溶液42.3克，固含量70.5%，收率96.5%。
实施例8：
将15克三氯化磷和29.6克40%的乙醛酸溶液加入到带回流装置的圆底烧瓶内，在微波功率为600W下搅拌反应40分钟，搅拌状态下冷却至室温即得2-羟基膦酰基乙酸水溶液41.1克，固含量72.5%，收率97.6%。

Claims (6)

1.一种2-羟基膦酰基乙酸的制备方法，其特征在于：将摩尔比为1.0：1.0～2.0的磷化合物与乙醛酸在微波辐射下进行反应，微波功率为200～800W，反应时间为30～60分钟，得到2-羟基膦酰基乙酸水溶液。
2.根据权利要求1所述的2-羟基膦酰基乙酸的制备方法，其特征在于：所述磷化合物为亚磷酸、三氯化磷、亚磷酸单烷基酯或亚磷酸二烷基酯中的一种。
3.根据权利要求1所述的2-羟基膦酰基乙酸的制备方法，其特征在于：所述乙醛酸是纯固体或浓度为30～50%的水溶液。
4.根据权利要求1所述的2-羟基膦酰基乙酸的制备方法，其特征在于：所述磷化合物与乙醛酸的摩尔比为1.0：1.0。
5.根据权利要求1所述的2-羟基膦酰基乙酸的制备方法，其特征在于：所述微波功率为400W。
6.根据权利要求1所述的2-羟基膦酰基乙酸的制备方法，其特征在于：所述反应时间为30分钟。
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