CN113185547B - 一种具有阻燃性质的化合物的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本申请提供一种磷酸三苯酯的制备方法,其特征在于,以将苯酚和三氯氧磷为原料,以双三氟甲基磺酰基亚胺钡(Ba(NTf2)2)为催化剂,在有机溶剂中反应制备得到产品磷酸三苯酯。相对于现有技术,反应较为简单,一步即可完成。本发明开创性的使用双三氟甲基磺酰基亚胺钡(Ba(NTf2)2)为催化剂,相对于现有技术中常见的三氯化铝、氯化镁或四氯化钛等常规的路易斯酸催化剂,反应活性更高,仅使用极少量的催化剂,就能获得很高的收率和纯度,且产品成色好。
Description
技术领域
本发明属于有机合成领域,具体涉及一种具有阻燃性质的化合物的制备方法,更具体涉及一种磷酸三苯酯的制备方法。
背景技术
磷酸三苯酯,英文简写TPP,常温下是一种白色、无味的白色针状晶体,熔点为48.5℃,不溶于水,溶于许多有机溶剂,由于它具有挥发度低、阻燃效率高以及透明性、柔软性、抗菌性、耐水性、耐油性、相容性、强韧性等特点,并能赋予高聚物良好的耐磨性、耐候性、耐辐射性及电绝缘性,是当今应用较为广泛的一种添加型阻燃剂,被广泛用作乙烯基树脂、纤维素树脂、天然和合成橡胶等聚合物的阻燃性增塑剂,用于制作电缆材料、运输带以及塑料薄板和薄膜等塑料制品。
由于该化合物的重要性,关于磷酸三苯酯的合成工艺路线已经有很多研究报道,是国内外研究的热点领域之一。
目前报道的关于磷酸三苯酯的制备方法主要有:
(1)以五氯化磷、酚为原料,在有机溶剂中反应生成氯代磷烷化合物;然后再与水合醇类化合物反应生成磷酸三芳酯,该方法使用的原料五氯化磷不便于存储和使用,且五氧化磷能和水剧烈反应,产生的大量氯化氢废气或者水吸收生成废盐酸,污染环境。
(2)首先以三氯化磷和苯酚生成亚磷酸三苯酯,然后将亚磷酸三苯酯与氯气氯化,最后水解,得到产物磷酸三苯酯,该方法反应步骤繁琐,且使用的原料氯气,有剧毒,污染环境。
(3)以三氯氧磷和苯酚为原料,以三氯化铝或四氯化钛或氯化镁为催化剂,高温制备磷酸三苯酯,该反应无需额外添加溶剂,但是高温容易使产物焦化,导致产品纯度下降,增加了提纯困难。
(4)以三氯氧磷、苯酚和氢氧化钠为原料,并加入极少量的水,在微波条件下反应,该微波反应法不需要催化剂和惰性气体保护,反应收率高、产物纯度高、反应速率快,并且对环境友好,但是不适于大规模工业化生产。
发明内容
本发明的目的在于为了克服现有技术制备磷酸三苯酯存在的这一系列缺陷,提供一种磷酸三苯酯的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:将苯酚和催化剂双三氟甲基磺酰基亚胺钡(Ba(NTf2)2)加入到第一有机溶剂中,搅拌至均匀,然后缓慢滴加溶于第二有机溶剂的三氯氧磷溶液,将反应体系慢慢加热至50℃,保持该温度至三氯氧磷溶液滴加完毕,然后将体系慢慢加热至回流,保持该温度反应时间1~3h,反应完毕之后,将体系冷却至室温,搅拌状态下用氢氧化钠溶液调整体系pH为中性,分离出有机相,使用饱和食盐水洗涤,再次分离出有机相,无水硫酸钠干燥,减压蒸馏,得到产品磷酸三苯酯。
根据本发明所述的一种磷酸三苯酯的制备方法,所述第一有机溶剂选自甲苯、苯、乙腈、DMF、氯仿、二氧六环中的一种或多种
根据本发明所述的一种磷酸三苯酯的制备方法,所述第二有机溶剂选自甲苯、苯、乙腈、DMF、氯仿、二氧六环中的一种或多种。
根据本发明所述的一种磷酸三苯酯的制备方法,所述的第一有机溶剂和第二有机溶剂相同或不同。
根据本发明所述的一种磷酸三苯酯的制备方法,优选地,所述的第一有机溶剂和第二有机溶剂相同。
根据本发明所述的一种磷酸三苯酯的制备方法,其特征在于所述三氯氧磷溶液的滴加时间为15~60min。
根据本发明所述的一种磷酸三苯酯的制备方法,其特征在于所述三氯氧磷溶液的滴加时间为优选30~60min。
根据本发明所述的一种磷酸三苯酯的制备方法,其特征在于:所述苯酚、三氯氧磷和催化剂双三氟甲基磺酰基亚胺钡的投料比为3.0mol~3.5mol:1mol:1~5g。
根据本发明所述的一种磷酸三苯酯的制备方法,其特征在于:所述苯酚、三氯氧磷和催化剂双三氟甲基磺酰基亚胺钡的投料比优选为3.1mol~3.5mol:1mol:1~5g。
根据本发明所述的一种磷酸三苯酯的制备方法,其特征在于:所述苯酚、三氯氧磷和催化剂双三氟甲基磺酰基亚胺钡的投料比进一步优选为3.1mol~3.5mol:1mol:1~3g。
根据本发明所述的一种磷酸三苯酯的制备方法,其特征在于:所述氢氧化钠溶液为质量浓度为5%-10%的氢氧化钠溶液。
根据本发明所述的一种磷酸三苯酯的制备方法,其特征在于:所述氢氧化钠溶液优选为为质量浓度为10%的氢氧化钠溶液。
本发明相对于现有技术的主要贡献有以下几点:
(1)以苯酚和三氯氧磷为原料,以双三氟甲基磺酰基亚胺钡(Ba(NTf2)2)为催化剂制备磷酸三苯酯,相对于现有技术,反应较为简单,一步即可完成,且反应收率高,产品纯度高,成色好。
(2)本发明开创性的使用双三氟甲基磺酰基亚胺钡(Ba(NTf2)2)为催化剂,相对于现有技术中常见的三氯化铝、氯化镁或四氯化钛等常规的路易斯酸催化剂,反应活性更高,仅使用极少量的催化剂,就能获得很高的收率和纯度。
具体实施方式
为使本公开实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,对本公开实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然,所描述的实施例是本公开的一部分实施例,而不是全部的实施例。基于所描述的本公开的实施例,本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例,都属于本公开保护的范围。
提供一种磷酸三苯酯的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:将苯酚和催化剂双三氟甲基磺酰基亚胺钡(Ba(NTf2)2)加入到第一有机溶剂中,搅拌至均匀,然后缓慢滴加溶于第二有机溶剂的三氯氧磷溶液,将反应体系慢慢加热至50℃,保持该温度至三氯氧磷溶液滴加完毕,然后将体系慢慢加热至回流,保持该温度反应时间1~3h,反应完毕之后,将体系冷却至室温,搅拌状态下用氢氧化钠溶液调整体系pH为中性,分离出有机相,使用饱和食盐水洗涤,再次分离出有机相,无水硫酸钠干燥,减压蒸馏,得到产品磷酸三苯酯。
根据本发明所述的一种磷酸三苯酯的制备方法,所述第一有机溶剂选自甲苯、苯、乙腈、DMF、氯仿、二氧六环中的一种或多种
根据本发明所述的一种磷酸三苯酯的制备方法,所述第二有机溶剂选自甲苯、苯、乙腈、DMF、氯仿、二氧六环中的一种或多种。
根据本发明所述的一种磷酸三苯酯的制备方法,所述的第一有机溶剂和第二有机溶剂相同或不同。
根据本发明所述的一种磷酸三苯酯的制备方法,优选地,所述的第一有机溶剂和第二有机溶剂相同。
根据本发明所述的一种磷酸三苯酯的制备方法,其特征在于所述三氯氧磷溶液的滴加时间为15~60min。
根据本发明所述的一种磷酸三苯酯的制备方法,其特征在于所述三氯氧磷溶液的滴加时间为优选30~60min。
根据本发明所述的一种磷酸三苯酯的制备方法,其特征在于:所述苯酚、三氯氧磷和催化剂双三氟甲基磺酰基亚胺钡的投料比为3.0mol~3.5mol:1mol:1~5g。
根据本发明所述的一种磷酸三苯酯的制备方法,其特征在于:所述苯酚、三氯氧磷和催化剂双三氟甲基磺酰基亚胺钡的投料比优选为3.1mol~3.5mol:1mol:1~5g。
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根据本发明所述的一种磷酸三苯酯的制备方法,其特征在于:所述氢氧化钠溶液为质量浓度为5%-10%的氢氧化钠溶液。
根据本发明所述的一种磷酸三苯酯的制备方法,其特征在于:所述氢氧化钠溶液优选为为质量浓度为10%的氢氧化钠溶液。
实施例1
将0.3mol苯酚、0.1g催化剂双三氟甲基磺酰基亚胺钡加入到100mL甲苯中,搅拌至均匀,然后缓慢滴加溶于30mL的三氯氧磷(0.1mol)溶液,将反应体系慢慢加热至50℃,保持该温度至三氯氧磷溶液滴加完毕,滴加时间约为15min,然后将体系慢慢加热至回流,保持该温度反应时间3h,反应完毕之后,将体系冷却至室温,搅拌状态下用10%氢氧化钠溶液将体系pH值调整为约等于7,分离出有机相,使用饱和食盐水洗涤有机相,再次分离出有机相,无水硫酸钠干燥,减压蒸馏,得到产品磷酸三苯酯,经测定,收率为87.8%,纯度为99.52%,外观为白色晶体。
实施例2
将0.31mol苯酚、0.1g催化剂双三氟甲基磺酰基亚胺钡加入到100mL甲苯中,搅拌至均匀,然后缓慢滴加溶于30mL的三氯氧磷(0.1mol)溶液,将反应体系慢慢加热至50℃,保持该温度至三氯氧磷溶液滴加完毕,滴加时间约为15min,然后将体系慢慢加热至回流,保持该温度反应时间3h,反应完毕之后,将体系冷却至室温,搅拌状态下用10%氢氧化钠溶液将体系pH值调整为约等于7,分离出有机相,使用饱和食盐水洗涤有机相,再次分离出有机相,无水硫酸钠干燥,减压蒸馏,得到产品磷酸三苯酯,经测定,收率为90.5%,纯度为99.60%,外观为白色晶体。
实施例3
将0.33mol苯酚、0.5g催化剂双三氟甲基磺酰基亚胺钡加入到100mL甲苯中,搅拌至均匀,然后缓慢滴加溶于30mL的三氯氧磷(0.1mol)溶液,将反应体系慢慢加热至50℃,保持该温度至三氯氧磷溶液滴加完毕,滴加时间约为30min,然后将体系慢慢加热至回流,保持该温度反应时间3h,反应完毕之后,将体系冷却至室温,搅拌状态下用10%氢氧化钠溶液将体系pH值调整为约等于7,分离出有机相,使用饱和食盐水洗涤有机相,再次分离出有机相,无水硫酸钠干燥,减压蒸馏,得到产品磷酸三苯酯,经测定,收率为95.8%,纯度为99.80%,外观为白色晶体。
实施例4
将0.35mol苯酚、0.5g催化剂双三氟甲基磺酰基亚胺钡加入到100mL甲苯中,搅拌至均匀,然后缓慢滴加溶于30mL的三氯氧磷(0.1mol)溶液,将反应体系慢慢加热至50℃,保持该温度至三氯氧磷溶液滴加完毕,滴加时间约为60min,然后将体系慢慢加热至回流,保持该温度反应时间1h,反应完毕之后,将体系冷却至室温,搅拌状态下用10%氢氧化钠溶液将体系pH值调整为约等于7,分离出有机相,使用饱和食盐水洗涤有机相,再次分离出有机相,无水硫酸钠干燥,减压蒸馏,得到产品磷酸三苯酯,经测定,收率为93.6%,纯度为99.33%,外观为白色晶体。
对比例1
将0.3mol苯酚、0.1g催化剂三氯化铝加入到100mL甲苯中,搅拌至均匀,然后缓慢滴加溶于30mL的三氯氧磷(0.1mol)溶液,将反应体系慢慢加热至50℃,保持该温度至三氯氧磷溶液滴加完毕,滴加时间约为15min,然后将体系慢慢加热至回流,保持该温度反应时间3h,反应完毕之后,将体系冷却至室温,搅拌状态下用10%氢氧化钠溶液将体系pH值调整为约等于7,分离出有机相,使用饱和食盐水洗涤有机相,再次分离出有机相,无水硫酸钠干燥,减压蒸馏,得到产品磷酸三苯酯,经测定,收率为42.5%,外观为黄色粉末。
对比例2
将0.31mol苯酚、0.1g催化剂氯化镁加入到100mL甲苯中,搅拌至均匀,然后缓慢滴加溶于30mL的三氯氧磷(0.1mol)溶液,将反应体系慢慢加热至50℃,保持该温度至三氯氧磷溶液滴加完毕,滴加时间约为30min,然后将体系慢慢加热至回流,保持该温度反应时间3h,反应完毕之后,将体系冷却至室温,搅拌状态下用10%氢氧化钠溶液将体系pH值调整为约等于7,分离出有机相,使用饱和食盐水洗涤有机相,再次分离出有机相,无水硫酸钠干燥,减压蒸馏,得到产品磷酸三苯酯,经测定,收率为40.1%,外观为黄色油状物。
对比例3
将0.33mol苯酚、0.5g催化剂四氯化钛加入到100mL甲苯中,搅拌至均匀,然后缓慢滴加溶于30mL的三氯氧磷(0.1mol)溶液,将反应体系慢慢加热至50℃,保持该温度至三氯氧磷溶液滴加完毕,滴加时间约为30min,然后将体系慢慢加热至回流,保持该温度反应时间3h,反应完毕之后,将体系冷却至室温,搅拌状态下用10%氢氧化钠溶液将体系pH值调整为约等于7,分离出有机相,使用饱和食盐水洗涤有机相,再次分离出有机相,无水硫酸钠干燥,减压蒸馏,得到产品磷酸三苯酯,经测定,收率为50.6%,外观为淡黄色块状固体。
最后应说明的是:显然,上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例,而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说,在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。
Claims (5)
1.一种磷酸三苯酯的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:将苯酚和催化剂双三氟甲基磺酰基亚胺钡(Ba(NTf2)2)加入到第一有机溶剂中,搅拌至均匀,然后缓慢滴加溶于第二有机溶剂的三氯氧磷溶液,将反应体系慢慢加热至50℃,保持该温度至三氯氧磷溶液滴加完毕,然后将体系慢慢加热至回流,保持该温度反应时间1~3h,反应完毕之后,将体系冷却至室温,搅拌状态下用氢氧化钠溶液调整体系pH为中性,分离出有机相,使用饱和食盐水洗涤,再次分离出有机相,无水硫酸钠干燥,减压蒸馏,得到产品磷酸三苯酯;所述苯酚、三氯氧磷和催化剂双三氟甲基磺酰基亚胺钡的投料比为3.0mol~3.5mol:1mol:1~5g。
2.根据权利要求1所述的一种磷酸三苯酯的制备方法,所述第一有机溶剂和第二有机溶剂选自甲苯、苯、乙腈、DMF、氯仿、二氧六环中的一种或多种,第一有机溶剂和第二有机溶剂相同或不同。
3.根据权利要求1或2所述的一种磷酸三苯酯的制备方法,所述的第一有机溶剂和第二有机溶剂相同
4.根据权利要求1或2所述的一种磷酸三苯酯的制备方法,其特征在于所述三氯氧磷溶液的滴加时间为15~60min。
5.根据权利要求1或2所述的一种磷酸三苯酯的制备方法,其特征在于:所述氢氧化钠溶液为质量浓度为5%-10%的氢氧化钠溶液。
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