CN106349291A - 一类dopo衍生物的制备方法 - Google Patents

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刘明霞
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    • C07F9/547Heterocyclic compounds, e.g. containing phosphorus as a ring hetero atom
    • C07F9/6564Heterocyclic compounds, e.g. containing phosphorus as a ring hetero atom having phosphorus atoms, with or without nitrogen, oxygen, sulfur, selenium or tellurium atoms, as ring hetero atoms
    • C07F9/6571Heterocyclic compounds, e.g. containing phosphorus as a ring hetero atom having phosphorus atoms, with or without nitrogen, oxygen, sulfur, selenium or tellurium atoms, as ring hetero atoms having phosphorus and oxygen atoms as the only ring hetero atoms
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Abstract

一类DOPO衍生物的制备方法,涉及化学材料领域的阻燃剂,化合物A和化合物B在催化剂、夹带剂、溶剂的存在下,在1‑6个大气压、150‑220℃下脱水反应4‑30h制得化合物I,其分子式为

Description

一类DOPO衍生物的制备方法
本申请为申请日为2013年07月05日、申请号为201310281334.6、名称为“一类DOPO衍生物的制备方法”的发明专利申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及化学材料领域的阻燃剂,尤其涉及一类DOPO衍生物的制备方法。
背景技术
有机磷系阻燃剂因生烟量少,不易形成有毒气体和腐蚀性气体,具有环境友好性,因此被公认为可替代卤系阻燃剂的重要品种。在环氧树脂和板材领域,反应型的有机磷系阻燃剂,如DOPO衍生物,应用较为常见,它们通过共价键的方式连接到环氧树脂上面,对材料的性能本身影响较小。而作为添加型的有机磷系阻燃剂,在环氧树脂领域的应用则较为少见,因为它对阻燃剂的熔点和稳定性要求较高,一般的阻燃剂难以达到要求。
作为添加型的阻燃剂,以醚键连接的DOPO衍生物虽然有少量专利报道,如Japanese Kokai Patent Application NO.Hei 11[1999]-106619,但对其合成方法研究得较少,文献中是以DOPO与含卤素的化合物为原料进行反应,该制备方法产率低且成本高。
发明内容
本发明针对现有技术的不足,提供了一种简单、高效的一类DOPO衍生物(化合物I)的制备方法,本方法所得产品易于提纯,且收率高、成本低。
具体方案为:一类DOPO衍生物的制备方法,其特征在于化合物A和化合物B在催化剂、夹带剂、溶剂的存在下,在1-6个大气压、150-220℃下脱水反应4-30h制得化合物I;
化合物I的分子式为:
其中,R1,R2为氢、烷基、芳基或者杂环取代基(取代基上均不含能与醇羟基反应的位点);m和n分别为2-8;
化合物A的分子式为:
其中,R1和R2的定义与上述相同;
化合物B的分子式为:
其中,m和n的定义与上述相同。
反应式为:
化合物B和化合物A的投料摩尔比优选为0.4到3。因为比例太低,则化合物A转换率难以提高;而比例过高,则单取代物增多,且面临着化合物B的回收问题。
本发明中,催化剂为适用于脱水反应或者Arbuzov反应的催化剂,包括烷基卤化物,碱金属卤化物,碱土金属卤化物,过渡金属卤化物或者酸催化剂。具体的包括碘化钠,溴化钠,碘化钾,溴化钾,氯化锂,溴化锂,碘化锂,C1-C6的烷基碘化物,C1-C6的烷基溴化物,氯化铁,溴化铁,氯化亚铁,溴化亚铁,氯化镁,氯化镍,溴化镍,氯化铝,氯化钛,氯化锡,氯化锌,铜粉,氯化铜,氯化钴,溴化锶,硫酸,盐酸,氯酸,高氯酸,磷酸,氢溴酸,氢氟酸,硝酸,草酸,烷基磺酸,芳基磺酸,三氟乙酸,三氟甲磺酸,膦酸,二乙基氯化铝,三氟化硼,酸性沸石,酸性粘土,聚合物磺酸的一种或组合。催化剂的用量为化合物A摩尔量的0.1-7%。
作为优选,溶剂为高沸点溶剂,也就是在常压下沸点大于150℃,熔点大于-100℃。具体包括二苯甲烷,二苯丙烷,二苯乙烷,联苯,二苯醚,十氢萘,四氢萘,二乙基苯,环己基苯,1,3-二异丙基苯,二甲亚砜,N,N-二甲基甲酰胺,二甲基乙酰胺,N-甲基吡咯烷酮,乙二醇二甲醚,乙二醇二乙醚,或者上述化合物的混合物。
作为优选,所用夹带剂为低沸点溶剂,即常压下其沸点小于150℃。具体包括苯,甲苯,二甲苯,二氯乙烷,吡啶,乙腈,氯仿,四氯化碳,戊烷,己烷,庚烷,辛烷,环己烷,甲基环己烷,乙基苯,或者它们的混合物。
化合物I的合成是通过化合物A的P-H键与化合物B的-OH两个活性位点之间进行反应,而化合物A上的取代基R1和R2不参与反应,同时化合物B中的烷氧基链也不参与反应,因此R1,R2以及m,n的变化对反应条件都没有太大影响。于是,选取化合物I-a为例来具体阐述本专利的制备方法。即:R1,R2=H,化合物A为DOPO;m,n=2,化合物B为二甘醇(DEG)。
反应式为:
具体实施方式
实施例1,DOPO衍生物化合物I-a的制备
向烧瓶中加入DOPO(21.6g,0.1mol),DEG(8.49g,0.08mol),碘化钠(0.2g),二甲苯(10g)和二苯甲烷(40g),并装置好油水分离器和温度计,在氮气保护下,加热到195℃,8小时后停止反应,磷谱显示DOPO转换率为97%。冷却后加入20mL乙醇,在70℃搅拌半个小时,然后趁热过滤,收集固体,在真空干燥箱中于110℃下干燥12小时。产物纯度大于99%,收率为82%(收率以DOPO为标准计算,以下实施例均相同)。
实施例2,DOPO衍生物化合物I-a的制备
向烧瓶中加入DOPO(43.2g,0.20mol),DEG(21.2g,0.20mol),对甲苯磺酸(0.4g),二甲苯(13g)和二苯甲烷(90g),并装置好油水分离器和温度计,在氮气保护下,加热到200℃,8小时后停止反应,磷谱显示DOPO转换率为96%。冷却后加入40mL乙醇,在70℃搅拌半个小时,然后趁热过滤,收集固体,在真空干燥箱中于110℃下干燥12小时。产物纯度大于99%,收率为81%。
实施例3,DOPO衍生物化合物I-a的制备
向烧瓶中加入DOPO(43.2g,0.20mol),DEG(21.2g,0.20mol),碘化钠(0.4g),二甲苯(23g)和二苯甲烷(90g),并装置好油水分离器和温度计,在氮气保护下,加热到195℃,于3个大气压下反应4小时后停止反应,磷谱显示DOPO转换率为97%。冷却后加入40mL乙醇,在70℃搅拌半个小时,然后趁热过滤,收集固体,在真空干燥箱中于110℃下干燥12小时。产物纯度大于99%,收率为83%。
实施例4~20,参照实施例1~3,修改部分参数,如下表所示:
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例做了详细的介绍,但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。任何本领域的技术人员能思之的变化,都应落在本申请的保护范围内。

Claims (10)

1.一类DOPO衍生物的制备方法,其特征在于化合物A和化合物B在催化剂、夹带剂、溶剂的存在下,在1-6个大气压、150-220℃下脱水反应4-30h,所述的催化剂为适用于脱水反应或者Arbuzov反应的催化剂;
化合物A的分子式为:
R1,R2为杂环取代基(取代基上均不含能与醇羟基反应的位点);
化合物B的分子式为:
m和n分别为2-8。
2.根据权利要求1所述的一类DOPO衍生物的制备方法,其特征在于化合物B和化合物A的投料摩尔比为0.4到3。
3.根据权利要求1所述的一类DOPO衍生物的制备方法,其特征在催化剂的用量为化合物A摩尔量的0.1-7%。
4.根据权利要求1所述的一类DOPO衍生物的制备方法,其特征在于催化剂具体包括碘化钠,溴化钠,碘化钾,溴化钾,氯化锂,溴化锂,碘化锂,C1-C6的烷基碘化物,C1-C6的烷基溴化物,氯化铁,溴化铁,氯化亚铁,溴化亚铁,氯化镁,氯化镍,溴化镍,氯化铝,氯化钛,氯化锡,氯化锌,铜粉,氯化铜,氯化钴,溴化锶,硫酸,盐酸,氯酸,高氯酸,磷酸,氢溴酸,氢氟酸,硝酸,草酸,烷基磺酸,芳基磺酸,三氟乙酸,三氟甲磺酸,膦酸,二乙基氯化铝,三氟化硼,酸性沸石,酸性粘土,聚合物磺酸的一种或组合。
5.根据权利要求1所述的一类DOPO衍生物的制备方法,其特征在于溶剂为高沸点溶剂,即在常压下沸点大于150℃,熔点大于-100℃。
6.根据权利要求5所述的一类DOPO衍生物的制备方法,其特征在于溶剂包括二苯甲烷,二苯丙烷,二苯乙烷,联苯,二苯醚,十氢萘,四氢萘,二乙基苯,环己基苯,1,3-二异丙基苯,二甲亚砜,N,N-二甲基甲酰胺,二甲基乙酰胺,N-甲基吡咯烷酮,乙二醇二甲醚,乙二醇二乙醚,或者上述化合物的混合物。
7.根据权利要求1所述的一类DOPO衍生物的制备方法,其特征在于夹带剂为低沸点溶剂,即常压下其沸点小于150℃。
8.根据权利要求7所述的一类DOPO衍生物的制备方法,其特征在于夹带剂包括苯,甲苯,二甲苯,二氯乙烷,吡啶,乙腈,氯仿,四氯化碳,戊烷,己烷,庚烷,辛烷,环己烷,甲基环己烷,乙基苯,或者它们的混合物。
9.根据权利要求8所述的一类DOPO衍生物的制备方法,其特征在于催化剂具体包括溴化钠,三氟乙酸,对甲苯磺酸,氯化镁,氯化钛,氯化铜,溴化锶,氯酸的一种或组合。
10.根据权利要求8所述的一类DOPO衍生物的制备方法,其特征在于溶剂包括二苯醚,二乙苯,四氢萘,N-甲基吡咯烷酮,或者上述化合物的混合物。
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