CN105348322B - 一种苯基双(2,4,6‑三甲基苯甲酰基)氧化膦的制备方法 - Google Patents
一种苯基双(2,4,6‑三甲基苯甲酰基)氧化膦的制备方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种苯基双(2,4,6‑三甲基苯甲酰基)氧化膦的制备方法,该方法以三苯基膦为原料,与金属钠、卤化磷反应,在催化剂存在下反应,再酰氯反应,经氧化制备苯基双(2,4,6‑三甲基苯甲酰基)氧化膦。该制备方法原料易得、成本低、易操作、环境友好、易工业化。
Description
技术领域
本发明涉及一种苯基双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦(819)的制备工艺,尤其涉及一种以三苯基膦为原料,工艺简单、成本低、环境友好的制备819的方法。
背景技术
苯基双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦是一种非常高效的双酰基膦氧化物光引发剂,适用于在紫外光照射下引发一些不饱和树脂的辐射聚合反应,其深层固化效果非常理想。适用于紫外光固化清漆和色漆体系,如用于木器、纸张、金属、塑料、光纤以及印刷油墨和预浸渍体系等,尤其适用于白色配方和玻璃纤维增强的聚酯/苯乙烯体系以及与光稳定剂配合用于室外的清漆体系,是一种理想的耐候型的紫外光固化涂料所需的光引发剂。苯基双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦可以单独使用也可与其它光引发剂配合使用,如Irgacure 184或Irgacure 651。
苯基双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦及其结构衍生物的制备方法,已有很多文献披露,这些技术方案的起始原料基本都是苯基二氯化膦。比如中国专利CN99813713.8公开了用金属锂和苯基二氯化膦反应制备苯基膦化锂,随后与2,4,6-三甲基苯甲酰氯反应,经过氧化反应制备819;CN200480022027.5公开了用苯基二氯化膦与颗粒细小的金属钠进行反应,在反应过程中同时还间歇加入氯苯等活化剂,再与 2,4,6-三甲基苯甲酰氯反应,最后氧化反应;CN200480020599.X公开了苯基二氯化膦与金属钠进行反应,然后用醇进行质子化,随后再与2,4,6-三甲基苯甲酰氯反应,最后氧化反应;专利CN201210252793.7公开了苯基二氯化膦经过水解反应,然后进行高温岐化反应制备得到苯基膦氢,随后与2,4,6-三甲基苯甲酰氯反应,最后氧化反应;专利CN201410418294.X公开了三氯化铝或四氯化锡与三甲基硅烷反应,随后后滴加苯基二氯化膦反应得到双(二氯化铝或三氯化锡)膦盐中间体再与2,4,6-三甲基苯甲酰氯反应,最后氧化制备819。
本申请的发明人发现目前还没有用三苯基膦为起始原料制备苯基双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦的技术方案被披露。
发明内容
本发明的目的是提供一种新的成本低、易操作、环境友好、易工业化的苯基双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦的制备方法。
本发明提供的苯基双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦的制备方法,该方法通过下列步骤并且不分离中间体而进行:
1)在惰性气体保护下,将金属钠块悬浮在有机溶剂中,加热直至回流,剧烈搅拌,形成粉末状钠的悬浮液后,在强烈搅拌下滴加三苯基膦,滴毕,加入催化剂,加热回流反应,当三苯基膦反应完全后,降至室温,滴加卤化磷,在滴加过程中剧烈搅拌反应,滴毕加热回流反应;
2)将步骤1)所得的混合物冷却至 一定温度,并在此温度下滴加2,4,6-三甲基苯甲酰氯,滴毕反应,反应完全后,后处理得到苯基双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦;
3)向步骤2)所得的反应混合物中加入氧化剂进行氧化反应得到苯基双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦。
本发明提供的苯基双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦的制备方法,工艺流程概括为:
三苯基膦、金属钠、卤化磷的反应在溶剂中进行。已知合适的溶剂为脂族或芳族溶剂。合适的溶剂例如烷烃类戊烷、己烷、石油醚和挥发油,环烷烃如环己烷和萘烷,芳族烃如甲苯、乙苯、二甲苯和1,2,3,4-四氢化萘,脂族醚、芳香醚和混合脂族/芳香醚如二甲醚、乙醚、甲基丙基醚、1,2-二甲氧基乙烷、双(2-甲氧基乙基)醚、二丁基醚、甲基苯基醚和环醚如四氢呋喃和二噁烷。优选使用甲苯、乙苯和二甲苯。优选反应温度为-20℃至160℃,更优选60至120℃。
使用的溶剂例如可以是上述第一步中使用的相同的溶剂。也可以通过蒸馏除去第一步中使用的溶剂,并且将残余物溶于其他溶剂中,然后进行进一步处理。
优选在与前一步相同的溶剂中,最优选在甲苯、乙苯或二甲苯中进行处理。
本发明提供的苯基双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦的制备方法,需在反应过程中加入催化剂,提高收率。催化剂选自具有C1-C10个碳原子的脂肪族醇,优选乙醇、1-丙醇、正丁醇、异丁醇、仲丁醇、和叔丁醇;芳香卤代烃,优选氯苯;芳香烃,优选萘。可以采用在反应的过程中分配加入,可以加入一种或多种,优选加入多种,最优选叔丁醇、萘、氯苯。所加入的催化剂的用量选自金属钠物质的量的0.01-20%,优选0.1-10%。
卤化磷选自三氯化磷、五氯化磷、三溴化磷、五溴化磷,优选三氯化磷和五氯化磷,最优选三氯化磷。
在步骤1)中,三苯基膦、金属钠和卤化磷的用量很关键,如果是三卤化磷,三苯基膦、金属钠和三卤化磷的用量为物质的量之比1:12:2;如果是五氯化磷三苯基膦、金属钠和五卤化磷的用量为物质的量之比1:16:2。
当步骤2)中,2,4,6-三甲基苯甲酰氯的用量选自三苯基膦的物质的量的6.0 -6.2倍。
在氧化反应过程中,氧化剂可以是有机氧化剂或无机氧化剂,比如过氧乙酸、过氧苯甲酸、过氧叔丁醇、双氧水、臭氧、硝酸、硝酸盐。
步骤2),与酰氯反应的反应温度选自-20℃-120℃,优选40℃-120℃。
利用本发明提供的819制备方法,还可以制备819和2,4,6-三甲基苯甲酰基二苯基氧化膦(TPO)混合物,该方法通过下列步骤并且不分离中间体而进行:
1)在惰性气体保护下,将金属钠块悬浮在有机溶剂中,加热直至回流,剧烈搅拌,形成粉末状钠的悬浮液后,在强烈搅拌下滴加三苯基膦,滴毕,加入催化剂,加热回流反应,当三苯基膦反应完全后,降至室温,滴加卤化磷,在滴加过程中剧烈搅拌反应,滴毕加热回流反应;
其中三苯基膦、金属钠和卤化磷的用量很关键,如果是三卤化磷,三苯基膦、金属钠和三卤化磷的用量为物质的量之比1~4:12:2;如果是五氯化磷三苯基膦、金属钠和五卤化磷的用量为物质的量之比1~4:16:2;三卤化磷,三苯基膦、金属钠和三卤化磷的用量不同,所得混合物中819和TPO 的比例不同;
2)将步骤1)所得的混合物冷却至 一定温度,并在此温度下滴加2,4,6-三甲基苯甲酰氯;
3)向步骤2)所得的反应混合物中加入氧化剂进行氧化反应得到苯基双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦;
在氧化反应过程中,氧化剂可以是有机氧化剂或无机氧化剂,比如过氧乙酸、过氧苯甲酸、过氧叔丁醇、双氧水、臭氧、硝酸、硝酸盐。
本发明提供的819制备方法的后处理,可以通过本领域技术人员已在的常规技术方法分离,例如通过蒸发或蒸馏溶剂和/或结晶。同样可以使用常规提纯方法,例如结晶、蒸馏或色谱法。有用的是,在步骤2)反应完全后,向反应混合物种加入水,即可以淬灭反应,进入步骤3)反应,同时步骤3)反应结束后又可以用于除去反应混合物中的卤化钠,分离水相并通过蒸除溶剂或/和通过结晶产物而从有机相中分离产物。在步骤3)反应结束后,加入适量还原剂比如硫代硫酸钠、亚硫酸氢钠、亚硫酸钠或其溶液,非常有必要,可以有效的将未反应完全的氧化剂除去,消除安全隐患。产物可以以常用的方式,例如通过从合适的溶剂中再结晶而进一步提纯。。
本发明提供的819制备方法,可以采用本领域常用的监测方法对反应进度进行监测,例如使用液相色谱或者TLC。
本发明提供的819的制备方法避免使用制备方法不环保的原料苯基二氯化膦。苯基二氯化膦的制备方法,一般是有两种方法,一是氯苯、白磷和三氯化磷在三氯化铝的催化下反应进行制备,该方法采用高温高压,对反应设备要求较高,并且使用剧毒的白磷;二是苯和三氯化磷在三氯化铝催化下进行反应制备,该方法需要使用解络剂,三废多(残渣为产品的300%倍),难处理。
本发明提供的苯基双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦制备方法,解决了原料制备难、不环保的问题,是一种成本低、操作简单、环境友好、容易实现工业化的方法。
具体实施方式
实施例1 苯基双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦的制备方法
1)在氮气保护下,将金属钠块(13.8g,0.6mol)悬浮在120ml甲苯中,加热直至回流,剧烈搅拌,形成粉末状钠的悬浮液后,在强烈搅拌下滴加三苯基膦(13.1g,0.05mol),滴毕,加入6ml叔丁醇,加热回流反应,当三苯基膦反应完全后,降至室温,滴加三氯化磷(13.7g,0.1mol),在滴加过程中剧烈搅拌反应,滴毕加热至100℃保温反应,TLC监测反应;
2)将步骤1)所得的混合物冷却至80℃,在此温度下滴加2,4,6-三甲基苯甲酰氯(54.8g,0.3mol),滴毕反应,保温反应,反应完全后,向反应体系中加入水,搅拌反应0.5h;
3)向步骤2)所得的反应混合物中加入30%双氧水(102g,0.9mol),40-50℃保温反应2h,加入10%的NaHSO3溶液洗,静置分出有机相,分别用200g 5%的碳酸钠和水各洗一次,减压蒸馏回收溶剂,得红色油状残液,加入150ml正己烷重结晶结晶,得苯基双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦浅黄色固体47.1g(熔点:131-135℃),含量98.7%,收率75%。
实施例2 苯基双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦的制备方法
1)在氮气保护下,将金属钠块(13.8g,0.6mol)悬浮在120ml甲苯中,加热直至回流,剧烈搅拌,形成粉末状钠的悬浮液后,在强烈搅拌下滴加三苯基膦(13.1g,0.05mol),滴毕,加入6ml叔丁醇和氯苯(3.2g,0.03mol),加热回流反应,当三苯基膦反应完全后,降至室温,滴加三氯化磷(13.7g,0.1mol),在滴加过程中剧烈搅拌反应,滴毕加热至100℃保温反应,TLC监测反应;
2)将步骤1)所得的混合物冷却至80℃,在此温度下滴加2,4,6-三甲基苯甲酰氯(54.8g,0.3mol),滴毕反应,保温反应,反应完全后,向反应体系中加入水,搅拌反应0.5h;
3)向步骤2)所得的反应混合物中加入30%双氧水(102g,0.9mol),40-50℃保温反应2h,加入10%的NaHSO3溶液洗,静置分出有机相,分别用200g 5%的碳酸钠和水各洗一次,减压蒸馏回收溶剂,得红色油状残液,加入150ml正己烷重结晶结晶,得苯基双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦浅黄色固体53.4g,含量99.0%,收率85%。
实施例3 苯基双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦的制备方法
1)在氮气保护下,将金属钠块(13.8g,0.6mol)悬浮在120ml乙苯中,加热直至回流,剧烈搅拌,形成粉末状钠的悬浮液后,在强烈搅拌下滴加三苯基膦(13.1g,0.05mol),滴毕,加入6ml叔丁醇和氯苯(3.2g,0.03mol),加热回流反应,当三苯基膦反应完全后,降至室温,滴加三氯化磷(13.7g,0.1mol),在滴加过程中剧烈搅拌反应,滴毕加热至100℃保温反应,TLC监测反应;
2)将步骤1)所得的混合物冷却至80℃,在此温度下滴加2,4,6-三甲基苯甲酰氯(54.8g,0.3mol),滴毕反应,保温反应,反应完全后,向反应体系中加入水,搅拌反应0.5h;
3)向步骤2)所得的反应混合物中加入30%双氧水(102g,0.9mol),40-50℃保温反应2h,加入10%的NaHSO3溶液洗,静置分出有机相,分别用200g 5%的碳酸钠和水各洗一次,减压蒸馏回收溶剂,得红色油状残液,加入150ml正己烷重结晶结晶,得苯基双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦浅黄色固体51.5g,含量99.1%,收率82%。
实施例4 苯基双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦(819)和2,4,6-三甲基苯甲酰基二苯基氧化膦(TPO)混合物的制备方法
1)在氮气保护下,将金属钠块(13.8g,0.6mol)悬浮在120ml甲苯中,加热直至回流,剧烈搅拌,形成粉末状钠的悬浮液后,在强烈搅拌下滴加三苯基膦(26.2g,0.1mol),滴毕,加入3ml叔丁醇和氯苯(1.6g,0.01mol),加热回流反应,当三苯基膦反应完全后,降至室温,滴加三氯化磷(13.7g,0.1mol),在滴加过程中剧烈搅拌反应,滴毕加热至100℃保温反应,TLC监测反应;
2)将步骤1)所得的混合物冷却至80℃,在此温度下滴加2,4,6-三甲基苯甲酰氯(54.8g,0.3mol),滴毕反应,保温反应,反应完全后,向反应体系中加入水,搅拌反应0.5h;
3)向步骤2)所得的反应混合物中加入30%双氧水(102g,0.9mol),40-50℃保温反应2h,加入10%的NaHSO3溶液洗,静置分出有机相,分别用200g 5%的碳酸钠和水各洗一次,有机相HPLC含量:819:TPO=52:48。
实施例5 苯基双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦的制备方法
1)在氮气保护下,将金属钠块(13.8g,0.6mol)悬浮在120ml甲苯中,加热直至回流,剧烈搅拌,形成粉末状钠的悬浮液后,在强烈搅拌下滴加三苯基膦(13.1g,0.05mol),滴毕,加热回流反应,当三苯基膦反应完全后,降至室温,滴加三氯化磷(13.7g,0.1mol),在滴加过程中剧烈搅拌反应,滴毕加热至100℃保温反应,TLC监测反应;
2)将步骤1)所得的混合物冷却至80℃,在此温度下滴加2,4,6-三甲基苯甲酰氯(54.8g,0.3mol),滴毕反应,保温反应,反应完全后,向反应体系中加入水,搅拌反应0.5h;
3)向步骤2)所得的反应混合物中加入30%双氧水(102g,0.9mol),40-50℃保温反应2h,加入10%的NaHSO3溶液洗,静置分出有机相,分别用200g 5%的碳酸钠和水各洗一次,有机相中苯基双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦HPLC含量12%。
Claims (9)
1.一种苯基双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦的制备方法,该方法通过下列步骤并且不分离中间体而进行:
1)在惰性气体保护下,将金属钠块悬浮在有机溶剂中,加热直至回流,剧烈搅拌,形成粉末状钠的悬浮液后,在强烈搅拌下滴加三苯基膦,滴毕,加入催化剂,加热回流反应,当三苯基膦反应完全后,滴加卤化磷进行反应;
2)向步骤1)所得的反应混合物中滴加2,4,6-三甲基苯甲酰氯进行反应;
3)向步骤2)所得的反应混合物中加入氧化剂进行氧化反应得到苯基双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦;
其中步骤1)中催化剂选自叔丁醇、萘、氯苯一种或多种;所加入的催化剂的用量选自金属钠物质的量的0.01-20%。
2.根据权利要求1所述的苯基双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦的制备方法,其特征在于步骤1)所述的有机溶剂选自甲苯、乙苯、二甲苯。
3.根据权利要求1所述的苯基双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦的制备方法,其特征在于步骤1)所述卤化磷选自三氯化磷、五氯化磷、三溴化磷、五溴化磷。
4.根据权利要求1所述的苯基双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦的制备方法,其特征在于步骤1)所述与卤化磷的反应温度选自40℃~120℃。
5.根据权利要求1所述的苯基双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦的制备方法,其特征在于步骤1)所述三苯基膦、金属钠和卤化磷的用量,若是三卤化磷,三苯基膦、金属钠和三卤化磷的用量为物质的量之比1:12:2;若是五卤化磷,三苯基膦、金属钠和五卤化磷的用量为物质的量之比1:16:2。
6.根据权利要求1所述的苯基双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦的制备方法,其特征在于步骤2)所述2,4,6-三甲基苯甲酰氯的用量选自三苯基膦的物质的量的6.0~6.2倍。
7.根据权利要求1所述的苯基双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦的制备方法,其特征在于步骤2)反应温度选自-20℃~120℃。
8.根据权利要求1所述的苯基双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦的制备方法,其特征在于步骤3)中氧化剂选自过氧乙酸、过氧苯甲酸、过氧叔丁醇、双氧水、臭氧、硝酸、硝酸盐。
9.一种苯基双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦和2,4,6-三甲基苯甲酰基二苯基氧化膦混合物的制备方法,该方法通过下列步骤并且不分离中间体而进行:
1)在惰性气体保护下,将金属钠块悬浮在有机溶剂中,加热直至回流,剧烈搅拌,形成粉末状钠的悬浮液后,在强烈搅拌下滴加三苯基膦,滴毕,加入催化剂,加热回流反应,当三苯基膦反应完全后,降至室温,滴加卤化磷,在滴加过程中剧烈搅拌反应,滴毕加热回流反应;
其中三苯基膦、金属钠和卤化磷的用量很关键,如果是三卤化磷,三苯基膦、金属钠和三卤化磷的用量为物质的量之比1~4:12:2;如果是五氯化磷三苯基膦、金属钠和五卤化磷的用量为物质的量之比1~4:16:2;
2)将步骤1)所得的混合物冷却至一定温度,并在此温度下滴加2,4,6-三甲基苯甲酰氯反应;
3)向步骤2)所得的反应混合物中加入氧化剂进行氧化反应得到苯基双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦;
其中步骤1)中催化剂选自叔丁醇、萘、氯苯;所加入的催化剂的用量选自金属钠物质的量的0.01-20%;
步骤3)中氧化剂选自过氧乙酸、过氧苯甲酸、过氧叔丁醇、双氧水、臭氧、硝酸、硝酸盐。
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