CN1764666A - 鏻盐及其制备方法 - Google Patents

鏻盐及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN1764666A
CN1764666A CNA2004800081520A CN200480008152A CN1764666A CN 1764666 A CN1764666 A CN 1764666A CN A2004800081520 A CNA2004800081520 A CN A2004800081520A CN 200480008152 A CN200480008152 A CN 200480008152A CN 1764666 A CN1764666 A CN 1764666A
Authority
CN
China
Prior art keywords
compound
methyl
propyl
alkyl
butyl
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CNA2004800081520A
Other languages
English (en)
Inventor
C·J·布拉达瑞克-包斯
周跃辉
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Cytec Canada Inc
Original Assignee
Cytec Canada Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Cytec Canada Inc filed Critical Cytec Canada Inc
Publication of CN1764666A publication Critical patent/CN1764666A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07F—ACYCLIC, CARBOCYCLIC OR HETEROCYCLIC COMPOUNDS CONTAINING ELEMENTS OTHER THAN CARBON, HYDROGEN, HALOGEN, OXYGEN, NITROGEN, SULFUR, SELENIUM OR TELLURIUM
    • C07F9/00—Compounds containing elements of Groups 5 or 15 of the Periodic System
    • C07F9/02—Phosphorus compounds
    • C07F9/28—Phosphorus compounds with one or more P—C bonds
    • C07F9/54—Quaternary phosphonium compounds
    • C07F9/5407—Acyclic saturated phosphonium compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07F—ACYCLIC, CARBOCYCLIC OR HETEROCYCLIC COMPOUNDS CONTAINING ELEMENTS OTHER THAN CARBON, HYDROGEN, HALOGEN, OXYGEN, NITROGEN, SULFUR, SELENIUM OR TELLURIUM
    • C07F9/00—Compounds containing elements of Groups 5 or 15 of the Periodic System
    • C07F9/02—Phosphorus compounds
    • C07F9/28—Phosphorus compounds with one or more P—C bonds
    • C07F9/54—Quaternary phosphonium compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C309/00—Sulfonic acids; Halides, esters, or anhydrides thereof
    • C07C309/63—Esters of sulfonic acids
    • C07C309/64—Esters of sulfonic acids having sulfur atoms of esterified sulfo groups bound to acyclic carbon atoms
    • C07C309/65—Esters of sulfonic acids having sulfur atoms of esterified sulfo groups bound to acyclic carbon atoms of a saturated carbon skeleton
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07F—ACYCLIC, CARBOCYCLIC OR HETEROCYCLIC COMPOUNDS CONTAINING ELEMENTS OTHER THAN CARBON, HYDROGEN, HALOGEN, OXYGEN, NITROGEN, SULFUR, SELENIUM OR TELLURIUM
    • C07F9/00—Compounds containing elements of Groups 5 or 15 of the Periodic System
    • C07F9/02—Phosphorus compounds
    • C07F9/06—Phosphorus compounds without P—C bonds
    • C07F9/08—Esters of oxyacids of phosphorus
    • C07F9/09—Esters of phosphoric acids
    • C07F9/11—Esters of phosphoric acids with hydroxyalkyl compounds without further substituents on alkyl
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07F—ACYCLIC, CARBOCYCLIC OR HETEROCYCLIC COMPOUNDS CONTAINING ELEMENTS OTHER THAN CARBON, HYDROGEN, HALOGEN, OXYGEN, NITROGEN, SULFUR, SELENIUM OR TELLURIUM
    • C07F9/00—Compounds containing elements of Groups 5 or 15 of the Periodic System
    • C07F9/02—Phosphorus compounds
    • C07F9/28—Phosphorus compounds with one or more P—C bonds
    • C07F9/38—Phosphonic acids RP(=O)(OH)2; Thiophosphonic acids, i.e. RP(=X)(XH)2 (X = S, Se)
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07F—ACYCLIC, CARBOCYCLIC OR HETEROCYCLIC COMPOUNDS CONTAINING ELEMENTS OTHER THAN CARBON, HYDROGEN, HALOGEN, OXYGEN, NITROGEN, SULFUR, SELENIUM OR TELLURIUM
    • C07F9/00—Compounds containing elements of Groups 5 or 15 of the Periodic System
    • C07F9/02—Phosphorus compounds
    • C07F9/28—Phosphorus compounds with one or more P—C bonds
    • C07F9/38—Phosphonic acids RP(=O)(OH)2; Thiophosphonic acids, i.e. RP(=X)(XH)2 (X = S, Se)
    • C07F9/40—Esters thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07F—ACYCLIC, CARBOCYCLIC OR HETEROCYCLIC COMPOUNDS CONTAINING ELEMENTS OTHER THAN CARBON, HYDROGEN, HALOGEN, OXYGEN, NITROGEN, SULFUR, SELENIUM OR TELLURIUM
    • C07F9/00—Compounds containing elements of Groups 5 or 15 of the Periodic System
    • C07F9/02—Phosphorus compounds
    • C07F9/28—Phosphorus compounds with one or more P—C bonds
    • C07F9/54—Quaternary phosphonium compounds
    • C07F9/5435—Cycloaliphatic phosphonium compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07F—ACYCLIC, CARBOCYCLIC OR HETEROCYCLIC COMPOUNDS CONTAINING ELEMENTS OTHER THAN CARBON, HYDROGEN, HALOGEN, OXYGEN, NITROGEN, SULFUR, SELENIUM OR TELLURIUM
    • C07F9/00—Compounds containing elements of Groups 5 or 15 of the Periodic System
    • C07F9/02—Phosphorus compounds
    • C07F9/28—Phosphorus compounds with one or more P—C bonds
    • C07F9/54—Quaternary phosphonium compounds
    • C07F9/5442—Aromatic phosphonium compounds (P-C aromatic linkage)
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D06M—TREATMENT, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE IN CLASS D06, OF FIBRES, THREADS, YARNS, FABRICS, FEATHERS OR FIBROUS GOODS MADE FROM SUCH MATERIALS
    • D06M13/00—Treating fibres, threads, yarns, fabrics or fibrous goods made from such materials, with non-macromolecular organic compounds; Such treatment combined with mechanical treatment
    • D06M13/244—Treating fibres, threads, yarns, fabrics or fibrous goods made from such materials, with non-macromolecular organic compounds; Such treatment combined with mechanical treatment with compounds containing sulfur or phosphorus
    • D06M13/282—Treating fibres, threads, yarns, fabrics or fibrous goods made from such materials, with non-macromolecular organic compounds; Such treatment combined with mechanical treatment with compounds containing sulfur or phosphorus with compounds containing phosphorus
    • D06M13/288—Phosphonic or phosphonous acids or derivatives thereof
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D06M—TREATMENT, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE IN CLASS D06, OF FIBRES, THREADS, YARNS, FABRICS, FEATHERS OR FIBROUS GOODS MADE FROM SUCH MATERIALS
    • D06M7/00—Treating fibres, threads, yarns, fabrics, or fibrous goods made of other substances with subsequent freeing of the treated goods from the treating medium, e.g. swelling, e.g. polyolefins
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D06M—TREATMENT, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE IN CLASS D06, OF FIBRES, THREADS, YARNS, FABRICS, FEATHERS OR FIBROUS GOODS MADE FROM SUCH MATERIALS
    • D06M2101/00—Chemical constitution of the fibres, threads, yarns, fabrics or fibrous goods made from such materials, to be treated
    • D06M2101/16—Synthetic fibres, other than mineral fibres
    • D06M2101/30—Synthetic polymers consisting of macromolecular compounds obtained otherwise than by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • D06M2101/34—Polyamides
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D06M—TREATMENT, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE IN CLASS D06, OF FIBRES, THREADS, YARNS, FABRICS, FEATHERS OR FIBROUS GOODS MADE FROM SUCH MATERIALS
    • D06M2200/00—Functionality of the treatment composition and/or properties imparted to the textile material
    • D06M2200/40—Reduced friction resistance, lubricant properties; Sizing compositions
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/50—Improvements relating to the production of bulk chemicals
    • Y02P20/54—Improvements relating to the production of bulk chemicals using solvents, e.g. supercritical solvents or ionic liquids

Abstract

伯膦或仲膦与选自磷酸、膦酸二酯、硫酸二酯和磺酸酯的酯类化合物反应生成通式(VII)的鏻盐，该鏻盐中RQ，RX，RY和RZ各自独立为烃基，X－是磷酸阴离子、膦酸阴离子、硫酸阴离子或磺酸阴离子。这些鏻盐在实际应用中用途很广，包括作为表面活性剂、作为极性溶剂(离子液)、作为抗菌剂和作为用于聚酰胺纤维工艺中的纺丝修饰剂的组分。

Description

鏻盐及其制备方法
技术领域
本发明涉及鏻盐及其制备方法。
背景技术
鏻盐的应用范围很广，包括：作为表面活性剂；作为芳族聚酰胺纤维用纺丝修饰剂的组分(JP11172577 A2，1999年7月29日公开)；作为抗菌剂(Kanazawa等(1994)Antimicrobial Agents and Chemotherapy，38(5)卷，945-952页)；和作为称为“离子液”的极性溶剂，(最新综述见Thomas Welton(Chem.Rev.1999，99，2071-2083))。
对于很多目的而言，需要一种具有非卤素阴离子的鏻盐。非卤化物鏻盐可由常规的两步法制备，其包括的步骤是：(a)叔膦与卤代烷反应得到卤化季鏻盐，和(b)将卤素阴离子用合适的阴离子交换(通过离子交换或复分解)生成具有非卤阴离子的季鏻盐。
但是，这样的两步法工艺有几个缺陷。例如，用于叔膦季盐化的卤代烷价格昂贵，其中的一些具有腐蚀性，并且难以制备和使用。而且，叔膦也可能价格昂贵或难以制备，制备叔膦的步骤有时包括若干步骤以及一些价格昂贵易自燃的原材料(例如，参见Kanazawa等的前文，和Hugh R.Hays，J.Org.Chem.31卷，3871-3820页，描述了卤化三甲基烷基鏻的制备方法)。
除此之外，两步法工艺产生大量的废弃物，因为盐或酸类副产物通常用水洗除去。因此，两步法工艺在工业规模上是不适宜的。
而且，两步法工艺的最终产物会被残余的卤离子污染，这会影响鏻盐的预期使用。例如，卤离子如氯离子会与VII族金属如钯和铂配位，从而使氯离子的存在影响VII族金属催化剂的活性。如果鏻盐要用在一个不接受卤离子的环境中，即使卤离子的含量非常低也不接受，则在原材料中不得使用卤盐或必须采用其它的步骤来保证将卤离子从鏻盐中除去。
发明内容
一方面，本发明提供一种制备鏻盐的方法，该方法包括将通式I的化合物与通式II、III、IV、V之一确定的酯类化合物发生反应生成通式VII的鏻盐：
其中，R1为氢，R2为氢或烃基，且R3为烃基，
Figure A20048000815200092
或
其中R4，R5，R6，R7，R8，R9，R10各自为烃基，
其中，当R2是烃基时，RQ选自R4和R2，Rx选自R4和R3，RY和RZ各自为R4，X-是
或
Figure A20048000815200102
一些通过上述方法制备的通式VII的化合物是新颖的。因此，在另一方面，本发明提供通式VII的化合物：
Figure A20048000815200103
其中，RQ、RX、RY和RZ各自独立地为烃基；X-是
Figure A20048000815200104
或
Figure A20048000815200105
其中R7、R8和R9各自如上文所定义，
附带条件是：
(i)当X-是膦酸根阴离子时，则RQ、RX、RY和RZ各自具有三个或更多个碳原子；
(ii)当X-是硫酸根阴离子时，则RQ、RX、RY和RZ的碳原子总数超过4；和
(iii)当X-是甲基硫酸根阴离子、且RQ、RX、RY和RZ中的一个为甲基时，则RQ、RX、RY和RZ中其余的不能全为2-氰乙基。
附图说明
图1是二甲基磷酸环己基三甲基鏻和二甲基磷酸的混合物的1H-NMR(质子核磁共振)谱图。
图2是二甲基磷酸环己基三甲基鏻和二甲基磷酸的混合物的31P-NMR图谱。
具体实施方式
一般，通式VII的鏻盐可由通式I的膦(以下称作“原料膦”)与酯化合物反应制备，其中的酯化合物选自：通式II的磷酸三酯；通式III的膦酸二酯；通式IV的硫酸二酯；通式V的磺酸酯。总反应生成通式VII的季鏻盐和酯的对应酸(即分别为磷酸、膦酸、硫酸或磺酸)。
在一个实例中，本方法可用于制备具有一个或更多个连接于磷原子上的甲基(即，一个、两个、三个或四个甲基)的通式VII的鏻。
本方法尤其适用于制备基本上不含卤素离子的通式VII的化合物。
一般，当原料膦是伯膦或仲膦时，酯以相对于原料膦过量三倍或两倍的摩尔量存在，从而提供大致化学计量的反应物量。特别地，当原料膦是伯膦(即有一个烃基和两个氢连接在磷原子上)时，酯以相对于原料膦反应所需的酯过量三倍的摩尔量存在。当原料膦是仲膦(即具有两个烃基和一个氢连接在磷原子上)时，酯以相对于原料膦反应所需的酯过量两倍的摩尔量存在。但是，在某些情况下，使用过量的酯可提高产率，例如，酯相对于总反应的化学计量比过量1.05倍至3.0倍，优选相对于计量比过量1.1至1.2倍。
反应的温度不是决定性的，可在室温至约260℃或更高的温度范围内反应，尽管较低的温度会增加反应时间。一般，反应易于在稍高的温度下进行，如在80℃至220℃之间，优选100℃至110℃之间进行，并且反应在这些温度下通常于8小时之内完成。
但是，当酯上的R4基团尺寸(即，空间体积)增大时，反应效率会降低，需要更高的温度或更长的反应时间来提高产率。因此，合适的R4包括但不限于：甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基和叔丁基。某些特定的酯，诸如硫酸二甲酯，是非常活泼的烷化剂，可用于温和温度下进行的反应中。
原料膦的性质也会影响总反应的速率。仲膦比伯膦反应活性更强。因此，涉及伯膦的反应一般比对应的涉及仲膦的反应需要更高的温度或更长的反应时间或两者。
原料膦可在搅拌下直接加入酯(磷酸三酯、膦酸二酯、硫酸二酯或磺酸酯)中。但是，总的反应是放热的。因此，为了控制反应混合物的温度，在某些情况下需要控制加料的速率，在加料步骤期间或许还采用外部冷却。另外，因为烷基膦容易自燃(pyrophoric)，可能需要控制加入单烷基膦或二烷基膦的速率，以避免在反应物中存在大量未反应的单烷基膦或二烷基膦，特别是当反应在高温下进行时，例如100℃以上。
当原料膦在反应实施温度下是液体时，反应的压力并不是决定性的，反应可就在大气压下、在如氮气之类的惰性气氛下进行。一些具有短链烷基的伯膦和仲膦(例如二甲基膦)沸点低，在反应实施的温度下可为气态。当原料膦在反应实施的温度下为气体时，反应适合在加压情况下(例如，在高压釜中)、在如氮气之类的惰性气氛下进行。
反应可以在无溶剂的情况下进行，以避免进一步除去溶剂纯化产物的步骤。但是，反应也可在溶剂存在下进行。在某些情况下，溶剂存在为佳，因为溶剂会提高反应速率。
如果需要，任何未反应的原料都可以除去，例如通过真空蒸发。
本发明的方法产生鏻盐和酸的混合物，它可直接使用，例如作为化学反应的溶剂。或者，鏻盐和酸的混合物可通过纯化步骤分离出鏻盐。例如，二甲基磷酸和硫酸氢甲酯可通过蒸发从反应混合物中取去，如在高温下真空蒸发(二甲基磷酸在172-176℃下分解，硫酸氢甲酯在130-140℃下分解；参见Handbook of Chemistry and Physics，第57版，CRC Press，Inc.，1976年著，C-435和C-508页)。或者，可用第II主族金属的氢氧化物(例如，碱土金属氢氧化物，诸如氢氧化钙或氢氧化钡)中和酸形成沉淀来除去反应的酸产物，形成的沉淀可通过如过滤之类的合适的方法收集。注意，二甲基磷酸钙，一种在聚酯纤维工艺(JP2001164461)中有用的化合物，可通过前述的方法制得。如果鏻与水混合后形成两相体系，则用水洗涤鏻盐即可除去酸。其它本领域已知的纯化方法，如色谱法，也能用于将鏻盐从反应混合物中提取出来。
合适的作为RQ、RX、RY、RZ、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9和R10的烃基包括：取代的或未取代的C1-C30烷基；取代的或未取代的C3-C8环烷基；取代的或未取代的C2-C30烯基；取代的或未取代的C2-C30炔基；取代的或未取代的C6-C18芳基；取代的或未取代的C7-C35芳烷基，尽管优选的是碳原子数不超过20的烃基。R2和R3与键合着R2和R3的磷原子一起可形成五元至八元杂环或杂二环，诸如9-磷杂二环[3.3.1]壬烷。注意到R2和R3可为全氟烃基。R基团(RQ、RX、RY、RZ、不是全氟烃基时的R2和R3、、以及R4至R10)可能带有取代基，或含有杂原子，前提是取代基或杂原子不影响本发明化合物的制备，并且对所需的化合物性质不产生不利的影响。可以接受的取代基可包括烷氧基、卤素、羧基和乙酰基，可以接受的杂原子包括氮、氧和硫。取代基有可能提高本发明化合物的制造成本，而因为该化合物经常用于工业应用中(作为溶剂、表面活性剂等)，所以它们的用量很大，以致于成本是一个非常重要的因素。因此，是这样设想的，即除了其中的R2和R3中的一个或多个是全氟烃基的化合物除外，绝大多数的化合物中不存在取代基。如果必要的话，本领域一般技术人员能通过不涉及创造性劳动的常规实验较容易地判断烃基的取代基或杂原子是否会影响化合物的制备或其所需要的性质。
在很多情况下，RQ、RX、RY、RZ、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9和R10会是含1至20个碳原子的取代或未取代的烷基基团。因此，具体的RQ、RX、RY、RZ、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9和R10例子包括：甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、叔丁基、正戊基、环戊基、异戊基、正己基、环己基、降冰片基、3-甲基苯基、(2，4，4’-三甲基)戊基，环辛基、四癸基等。R2和R3也可为三氟甲基。
提及下述的R2和R3的例子：甲基、三氟甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、叔丁基、环戊基、环己基和降冰片基、以及R2和R3与键合了R2和R3的磷原子一起形成的9-磷杂二环[3.3.1]壬基。
提及下述的R4、R5、R6、R7、R8、R9和R10的例子：甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基和叔丁基。注意到R10也可为对亚苄基。本发明发法中使用的合适的酯包括但不限于：磷酸三甲酯、硫酸二甲酯、甲膦二甲酯和甲苯磺酸甲酯。
RQ、RX、RY和RZ不相同的鏻盐阳离子称为“不对称的”。在某些情况下，需要RQ、RX、RY和RZ不相同，特别是RQ、RX、RY和RZ中的至少一个与RQ、RX、RY和RZ中其它的相比含有明显较多的碳原子数(例如14至20个碳原子)。
对于一部分应用，需要RQ、RX、RY和RZ中的至少一个含有较少的碳原子数(例如1至3个碳原子，优选2个碳原子，更优选一个碳原子)。例如，RQ、RX、RY和RZ中的一个、两个、三个或全部都可为甲基。碳含量低的、比如含5-12个碳原子的鏻盐，在一些需要高的电荷—分子量比率的情形中，可用作离子液或电解质。
可用作表面活性剂的鏻盐包括这样一些鏻盐，它们中的RQ、RX、RY和RZ中有三个基团各自独立地为甲基或乙基，优选是甲基，而其它基团是无支链的具有较高碳原子数的饱和烃基，例如含12至30个碳原子，优选12至20个碳原子。“表面活性剂”是指当其溶于水或水溶液时可以降低表面张力或降低两液体或液体和固体之间界面张力的表面活性剂。表面活性剂包括洗涤剂、湿润剂和乳化剂。表面活性剂可形成胶束(micelle)。鏻盐上的烃基链可带有影响化合物作为表面活性剂的预期效用的取代基，包括但不限于氟取代基。
在某些情况下，优选的是RQ、RX、RY、RZ中的一个或R5至R10含较高的碳原子数，例如14个或更多。例如，一个或更多烷基长链的存在可提高鏻盐溶解非极性有机化合物的能力。另外，一个或更多的烷基长链的存在会使鏻盐“水不混溶”。
根据通式VII的疏水性或“水不混溶”的化合物在用于某些目的时是优选的。术语“水不混溶”用于描述这样一种化合物，当其与水混合后，形成一个两相体系，但并不排斥溶解于水的化合物，也不排斥溶解水的化合物，只要这种两相体系形成。水不混溶性是鏻盐所期望的特性，不仅因为这种性质使该化合物可成为用于带有水性相的双相反应的溶剂，而且还因为这种特性有利于在通过特定方法制备鏻盐时对鏻盐的纯化和分离。作为举例说明，当本发明的方法产生水不混溶性的鏻盐和酸，酸可以通过用水洗涤鏻盐将其从反应产物中除去。具有较大的碳原子总数的通式VII的化合物，例如等于或大于20，特别是超过25或26、或少具有一个芳基时，往往是疏水性强的。通式VII的化合物中存在的碳原子总数没有一个临界性的上限。但是，总数不太可能超过50。
如果通式VII的化合物是要用作溶剂，则一般而言，优选该化合物在100℃下是液体，更佳的是50℃下是液体，最佳的是在室温或室温以下是液体。可选择RQ、RX、RY、RZ、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9和R10以形成室温下为液体的化合物。提高烃基RQ、RX、RY、RZ和R2至R10中存在的碳原子总数会增加化合物的熔点，尽管不对称性、烃基RQ、RX、RY、RZ和R2至R10的支化和空间大离子的配位性能差的趋势在某种程度上可以抵消这一影响。特别地，围绕磷原子的不对称度升高会降低化合物的熔点。烃基RQ、RX、RY、RZ和R2至R10的支化程度升高也会降低盐的熔点。支化可发生在α或ω碳原子上或α至ω之间的任一点上。另外，如果阳离子中磷原子或阴离子中中心原子(硫原子或磷原子或碳原子)或两者周围的空间体积增加的话，盐的熔点会降低。因此，阳离子或阴离子或两者中的R中的一个或多个基团(即，RQ、RX、RY、RZ、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9和R10)具有三个或更多碳原子较佳。
因此，本发明考虑到了可通过改变阴离子或者阳离子中存在的R基团来调节通式VII的化合物的性质。通过挑选特定的RQ、RX、RY、RZ和R2至R10基团来获得特定的熔点、水不混溶性或表面活性，这是在本领域一般技术人员能力范围内的，尽管可能需要做一些常规实验。
通式VII的具有手性的化合物为化学反应提供了一种手性环境，并且对于某些特定目的是特别合适的，例如用于具有不对称或手性过渡状态且这一状态可通过与合适的溶剂反应来稳定化的反应。通式VII的手性化合物的实例包括含这样的鏻阳离子的化合物，其中的鏻阳离子中RQ、RX、RY、RZ是全不相同的或者RQ、RX、RY、RZ中的一个为对映异构体，诸如2，4，4’-三甲基戊基，该基团具有一个手性原子。
提及下列通式VII的化合物：
二甲基磷酸环己基三甲基鏻；
二甲基磷酸二丁基二甲基鏻；
二甲基磷酸二环己基二甲基鏻；和
二甲基磷酸二异丁基二甲基鏻。
这里描述的鏻盐在实际应用中用途很广。例如，如果鏻盐中的RQ、RX、RY和RZ中有三个为甲基，另一个为饱和或不饱和的、具有高碳原子数-例如12-30个碳原子-的无支化的链的烃基，这样的鏻盐可用作抗菌剂(Kanazawa，参见上文)或表面活性剂。磷酸鏻可用作纺丝修饰剂的组分(JP11172577)。本发明的鏻盐也可以作为用于如迈克尔加成、芳基偶合、第尔斯-阿尔德(Diels-Akder)反应、烷基化、两相催化、亥克(Heck)反应、氢化之类的化学反应或者如脂肪酶反应之类的酶催化反应的称为“离子液”的极性溶剂使用(关于离子液的最新综述参见Thomas Welton(Chem.Rev.1999，99，2071-2083))。
实施例
在以下的实施例中，原材料膦由Cytec Canada，Inc.生产，它们的纯度用气相色谱(GC)确定。其它原材料购自Aldrich公司，并且以它们购来时的状态使用。它们的结构由NMR(核磁共振光谱)和FAB MS(快原子轰击质谱)确认。
实施例1：
二甲基磷酸环己基三甲基鏻的制备
在搅拌的条件下，采用加料漏斗在10分钟内将环己基膦(14.5克，98％，0.1255摩尔)滴加到一个含有磷酸三甲酯(95克，97％，0.6578摩尔，沸点197℃)的在氮气氛下预热到140℃的烧瓶中。在加入的过程中，温度没有出现突然变化。反应混合物加热回流(约165℃)。
随着反应的进行，混合物的温度逐渐上升到210℃，在这一温度搅拌保持15分钟。总反应时间约为8小时。
然后将反应混合物冷却，倾析入一烧瓶中。过量的磷酸三甲酯通过在5毫米汞柱的真空下加热到180℃从反应混合物除去。
产物为玻璃状的、无色的液体，其pH值为2-3个pH单位。二甲基磷酸环己基三甲基鏻和二甲基磷酸的存在通过1H(见附图1)、13C和31P(见附图2)NMR和FAB MS分析确认。甲基的1H-NMR(CDCl3，300.13Hz，δ)特征峰为：1.96(d，J＝14.2Hz，P-CH3)，3.62(d，J＝10.8Hz，O＝P-O-CH3)；31P-NMR(CDCl3，81.015Hz，δ)：30.60(P+)，1.63(O＝P-O-CH3)。
实施例2：
二甲基磷酸二丁基二甲基鏻的制备
在一配有冷凝管的500毫升2颈圆底烧瓶中加入108.0克(0.77摩尔)的磷酸三甲酯，在氮气气氛和搅拌下加热到135℃。将二正丁基膦(93.2克，0.64摩尔)在8小时内加入到烧瓶中。当93.2克二正丁基膦中的头6.6克加入到烧瓶中时，烧瓶中的反应物温度上升到155℃。反应在150℃保持2小时。
在保温期之后，未反应的三甲基膦通过在100℃减压(20毫米汞柱)蒸发6小时除去。
反应后得到无色粘稠液体(180.7克)。采用31P NMR、13C NMR和1H NMR和FAB MS确认产物中存在二甲基磷酸二丁基鏻和二甲基磷酸。甲基的1H-NMR(CDCl3，300.13Hz，δ)特征峰为：1.65(d，J＝13.8Hz，P-CH3)，3.20(d，J＝10.6Hz，O＝P-O-CH3)；31P-NMR(CDCl3，81.015Hz，δ)：30.36(P+)，2.06(O＝P-O-CH3)。
实施例3：
二甲基磷酸二环己基二甲基鏻的制备
在一配有冷凝管的圆底烧瓶中加入280.3克(1.9摩尔)的磷酸三甲酯，在氮气气氛和搅拌下加热到100℃。将二环己基膦(277.2克，1.4摩尔)在7.5小时内缓慢加入到烧瓶中。反应是放热的，在加入二环己基膦的过程中烧瓶中反应物的温度迅速上升至150-160℃。反应混合物在150-160℃保持2小时，然后冷却至室温。
一旦冷却到室温，产物结晶为一透明、无色的固体。未反应的三甲基膦通过在170℃减压(5毫米汞柱)蒸发12小时除去。
31P NMR、13C NMR和1H NMR和FAB MS分析确认产物中存在二甲基磷酸二环己基二甲基鏻和二甲基磷酸。甲基的1H-NMR(CDCl3，300.13Hz，δ)特征峰为：1.76(d，J＝13Hz，P-CH3)，3.39(d，J＝10.6Hz，O＝P-O-CH3)；31P-NMR(CDCl3，81.015Hz，δ)：34.48(P+)，2.28(O＝P-O-CH3)。
实施例4：
二甲基磷酸二异丁基二甲基鏻的制备
在圆底烧瓶中加入136.0克(0.96摩尔)的磷酸三甲酯，在氮气气氛和搅拌下加热到140℃。剧烈搅拌的同时，将70.3克(0.48摩尔)的二异丁基膦溶液和11.0克的碳酸二甲酯在135℃下于2.5小时内加入到烧瓶中。加入膦的过程中反应是放热的。反应混合物在135℃共保持8小时，然后冷却至室温。31P NMR、13C NMR和1H NMR和FAB MS分析确认产物中存在二甲基磷酸二异丁基二甲基鏻和二甲基磷酸。

Claims (56)

1.一种制备鏻盐的方法，该方法包括将通式I的化合物与通式II、III、IV、V之一所定义的酯类化合物反应生成通式VII的鏻盐：
Figure A2004800081520002C1
其中，R1为氢，R2为氢或烃基，R3为烃基，
Figure A2004800081520002C2
或
其中R4、R5、R6、R7、R8、R9和R10各自独立地为烃基，
Figure A2004800081520002C4
其中，当R2是烃基时，RQ选自R4和R2，RX选自R4和R3，RY和RZ各自独立地为R4，X-是
Figure A2004800081520003C1
或
Figure A2004800081520003C2
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，R2为氢，R3为烃基。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，R2和R3都是烃基。
4.如权利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述烃基是取代的或未取代的含有1至20个碳原子的烷基。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述烃基选自下组：甲基、三氟甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、叔丁基、环戊基、环己基和降冰片基。
6.如权利要求3所述的方法，其特征在于，R2和R3与键合了R2和R3的磷原子一起形成五元至八元杂环或杂二环。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，杂二环为9-磷杂二环[3.3.1]壬基。
8.如权利要求1至7中任一项所述的方法，其特征在于，所述酯化合物是磷酸三酯。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，R4选自下组：甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基和叔丁基。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，R4是甲基。
11.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述磷酸三酯是磷酸三甲酯。
12.如权利要求1至7中任一项所述的方法，其特征在于，所述酯化合物是膦酸酯。
13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，R4选自下组：甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基和叔丁基。
14.如权利要求13所述的方法，其特征在于，R4是甲基。
15.如权利要求1至7中任一项所述的方法，其特征在于，所述酯化合物是硫酸酯。
16.如权利要求15所述的方法，其特征在于，R4选自下组：甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基和叔丁基。
17.如权利要求16所述的方法，其特征在于，R4是甲基。
18.如权利要求15所述的方法，其特征在于，所述硫酸酯是硫酸二甲酯。
19.如权利要求1至7中任一项所述的方法，其特征在于，所述酯是磺酸酯。
20.如权利要求19所述的方法，其特征在于，R4选自下组：甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基和叔丁基。
21.如权利要求20所述的方法，其特征在于，R4是甲基。
22.如权利要求19所述的方法，其特征在于，所述磺酸酯是苯磺酸甲酯。
23.如权利要求1至22中任一项所述的方法，其特征在于，所述鏻盐具有的碳原子总数在20至50之间。
24.如权利要求23所述的方法，其特征在于，所述鏻盐具有的碳原子总数在25至50之间。
25.如权利要求23或24所述的方法，其特征在于，所述鏻盐是水不混溶性的。
26.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述鏻盐是二甲基磷酸环己基三甲基鏻。
27.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述鏻盐是二甲基磷酸二丁基二甲基鏻。
28.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述鏻盐是二甲基磷酸二环己基二甲基鏻。
29.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述鏻盐是二甲基磷酸二异丁基二甲基鏻。
30.一种通式VII的化合物：
Figure A2004800081520005C1
其中，RQ，RX，RY和RZ各自独立地为烃基；X-是
或
Figure A2004800081520005C3
其中R7，R8和R9各自独立地是烃基；
前提条件是：
(i)当X-是膦酸根阴离子时，则RQ，RX，RY和RZ各自具有三个或更多个碳原子；
(ii)当X-是硫酸根阴离子时，则RQ，RX，RY和RZ的碳原子总数超过4；和
(iii)当X-是甲基硫酸根阴离子且RQ、RX、RY和RZ中的一个为甲基时，RQ，RX，RY和RZ中其余者不能全为2-氰乙基。
31.如权利要求30所述的化合物，其特征在于，RQ、RX、RY、RZ、R7、R8和，各自独立地为：取代的或未取代的C1-C30烷基、取代的或未取代的C3-C8环烷基、取代的或未取代的C2-C30烯基、取代的或未取代的C2-C30炔基、取代的或未取代的C6-C18芳基或取代的或未取代的C7-C35芳烷基。
32.如权利要求31所述的化合物，其特征在于，RQ、RX、RY、RZ、R7、R8、R9和R11各自独立地具有1-20个碳原子。
33.如权利要求32所述的化合物，其特征在于，RQ、RX、RY、RZ、R7、R8、R9和R11各自独立地为取代或未取代的具有1-20个碳原子的烷基。
34.如权利要求33所述的化合物，其特征在于，RQ、RX、RY、RZ、R7、R8和R9各自独立地选自下组：甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、叔丁基、正戊基、环戊基、异戊基、正己基、环己基、降冰片基、(2，4，4’-三甲基)戊基、环辛基、四癸基，以及RQ、RX为三氟甲基。
35.如权利要求34所述的化合物，其特征在于，RQ、RX各自独立地选自下组：甲基、三氟甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、叔丁基、环戊基、环己基和降冰片基。
36.如权利要求34或35所述的化合物，其特征在于，R7、R8和R9各自独立地选自下组：甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基和叔丁基。
37.如权利要求34或35所述的化合物，其特征在于，RQ、RX、RY和RZ中的一个是甲基。
38.如权利要求34或35所述的化合物，其特征在于，RQ、RX、RY和RZ中的两个是甲基。
39.如权利要求34或35所述的化合物，其特征在于，RQ、RX、RY和RZ中的三个是甲基。
40.如权利要求34或35所述的化合物，其特征在于，RQ、RX、RY和RZ中，三个是甲基或乙基，另一个是具有12至30个碳原子的无支链的饱和烃基。
41.如权利要求40所述的化合物，其特征在于，RQ、RX、RY和RZ中的三个是甲基。
42.如权利要求40或41所述的化合物，其特征在于，所述无支链的链具有12-20个碳原子。
43.如权利要求30至39中任一项所述的化合物，其特征在于，RQ、RX、RY和RZ是不相同的。
44.如权利要求43所述的化合物，其特征在于，RQ、RX、RY和RZ中的至少一个具有14至20个碳原子。
45.如权利要求30所述的化合物，其特征在于，RQ、RX、RY和RZ都是甲基。
46.如权利要求30至45中任一项所述的化合物，其特征在于，X-是膦酸根阴离子。
47.如权利要求30至45中任一项所述的化合物，其特征在于，X-是硫酸根阴离子。
48.如权利要求47所述的化合物，其特征在于，所述硫酸根阴离子是甲基硫酸根阴离子。
49.如权利要求30至45中任一项所述的化合物，其特征在于，X-是磺酸根阴离子。
50.如权利要求49所述的化合物，其特征在于，所述磺酸根阴离子是甲苯磺酸根阴离子。
51.如权利要求30至49中任一项所述的化合物，其特征在于，所述化合物具有的碳原子总数在20至50之间。
52.如权利要求51所述的化合物，其特征在于，所述化合物具有的碳原子总数在25至50之间。
53.如权利要求30至52中任一项所述的化合物，其特征在于，所述化合物是水不混溶性的。
54.一种如权利要求30至53中任一项所述的化合物作为溶剂的用途。
55.一种如权利要求40至42中任一项所述的化合物作为表面活性剂的用途。
56.如权利要求40至42中任一项所述的化合物作为抗菌剂的用途。
CNA2004800081520A 2003-03-31 2004-03-08 鏻盐及其制备方法 Pending CN1764666A (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CA2,424,215 2003-03-31
CA002424215A CA2424215C (en) 2003-03-31 2003-03-31 Phosphonium salts and methods of their preparation

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201310513449.3A Division CN103694275A (zh) 2003-03-31 2004-03-08 鏻盐及其制备方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN1764666A true CN1764666A (zh) 2006-04-26

Family

ID=33034975

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CNA2004800081520A Pending CN1764666A (zh) 2003-03-31 2004-03-08 鏻盐及其制备方法
CN201310513449.3A Pending CN103694275A (zh) 2003-03-31 2004-03-08 鏻盐及其制备方法

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201310513449.3A Pending CN103694275A (zh) 2003-03-31 2004-03-08 鏻盐及其制备方法

Country Status (7)

Country Link
US (4) US7829744B2 (zh)
EP (1) EP1608667B1 (zh)
KR (1) KR101074256B1 (zh)
CN (2) CN1764666A (zh)
BR (1) BRPI0408799A (zh)
CA (1) CA2424215C (zh)
WO (1) WO2004094438A1 (zh)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA2398682C (en) 2002-08-16 2007-11-13 Cytec Technology Corp. Phosphonium and imidazolium salts and methods of their preparation
DE102004060075A1 (de) 2004-12-14 2006-07-06 Merck Patent Gmbh Verfahren zur Herstellung von Onium-Salzen mit Dialkylphosphat-, Dialkylphosphinat oder (O-Alkyl)-alkyl- oder Alkyl-phosphonat-Anionen mit geringem Halogenid-Gehalt
JP5063025B2 (ja) * 2006-04-14 2012-10-31 日本化学工業株式会社 深紫外線透過性エポキシ樹脂用硬化促進剤の製造方法
JP5177322B2 (ja) * 2010-02-24 2013-04-03 三菱瓦斯化学株式会社 硬化性樹脂組成物
EP2952518A1 (en) * 2014-06-05 2015-12-09 Cytec Canada Inc. Organic Phosphonium Salts, a Method for their Preparation, and their Use in Electrochemical Systems

Family Cites Families (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3976566A (en) * 1975-04-23 1976-08-24 Vojislav Petrovich Froth flotation method for the recovery of minerals by means of quaternary phosphonium nitrites and ternary phosphine dinitrites
US4017610A (en) * 1975-10-31 1977-04-12 Stauffer Chemical Company Inhibiting growth of bacteria, fungi and algae with a lower alkyl tri-n-octyl phosphonium diphenyl phosphate
US4384121A (en) 1979-11-01 1983-05-17 Ciba-Geigy Corporation Cationic fluorescent whitening agents
ES539485A0 (es) 1984-01-14 1985-12-01 Ciba Geigy Ag Un procedimiento para la preparacion de sales aminicas de acido o ester metilfosfonico
US4496643A (en) 1984-03-23 1985-01-29 Eastman Kodak Company Two-component dry electrostatic developer composition containing onium charge control agent
JPH0762021B2 (ja) 1986-11-05 1995-07-05 第一工業製薬株式会社 第４ホスホニウム化合物の製造方法
DE3702233A1 (de) * 1987-01-27 1988-08-04 Espe Stiftung Eine aziridinverbindung enthaltendes praeparat fuer dentale zwecke
US4837394A (en) * 1988-08-05 1989-06-06 Eastman Kodak Company electrostatographic toner particle comprising a polyester containing a covalently bound quaternary phosphonium salt
US5030766A (en) 1990-05-04 1991-07-09 Technology Corporation Catalysts for producing 1,3-diols and/or 3-hydroxyaldehydes, and processes for making and using same
EP1221459A1 (en) 1993-08-26 2002-07-10 Teijin Limited A stabilized polycarbonate
JP3467307B2 (ja) * 1994-03-31 2003-11-17 信越化学工業株式会社 ホスホニウム塩の製造方法
US5734085A (en) 1995-12-21 1998-03-31 Minnesota Mining And Manufacturing Company Fluorinated phosphonium salts
DE19734446A1 (de) * 1997-08-08 1999-02-11 Basf Ag Verfahren zur Herstellung von Phosphoniumsalzen
JP3810037B2 (ja) 1997-12-10 2006-08-16 竹本油脂株式会社 芳香族ポリアミド繊維用紡績油剤
GB9820698D0 (en) 1998-09-24 1998-11-18 Bp Chem Int Ltd Ionic liquids
JP2001164461A (ja) 1999-12-09 2001-06-19 Teijin Ltd ポリトリメチレンテレフタレート系ポリエステル繊維の製造方法
CA2308896A1 (en) * 2000-05-18 2001-11-18 Allan James Robertson Phosphonium salts
EP1182197A1 (de) 2000-08-24 2002-02-27 Solvent Innovation GmbH Einstufiges Verfahren zur Darstellung ionischer Flüssigkeiten
US20040106823A1 (en) * 2001-03-30 2004-06-03 Roberstson Allan James Novel phosphonium phosphinate compounds and their methods of preparation
CA2343456A1 (en) * 2001-03-30 2002-09-30 Cytec Technology Corp. Novel phosphonium phosphinate compounds and their methods of preparation
CA2356709A1 (en) * 2001-09-05 2003-03-05 Kenneth R. Seddon Use of phosphonium salts
CA2466780C (en) 2001-12-14 2008-05-20 Cytec Canada Inc. Preparation of ionic liquids
CA2398682C (en) * 2002-08-16 2007-11-13 Cytec Technology Corp. Phosphonium and imidazolium salts and methods of their preparation

Also Published As

Publication number Publication date
CN103694275A (zh) 2014-04-02
CA2424215C (en) 2008-11-18
EP1608667A1 (en) 2005-12-28
KR20050123129A (ko) 2005-12-29
US20140128629A1 (en) 2014-05-08
EP1608667B1 (en) 2012-12-19
US20110021838A1 (en) 2011-01-27
KR101074256B1 (ko) 2011-10-14
US8901338B2 (en) 2014-12-02
US8901339B2 (en) 2014-12-02
US20140128630A1 (en) 2014-05-08
US7829744B2 (en) 2010-11-09
US8748668B2 (en) 2014-06-10
WO2004094438A1 (en) 2004-11-04
CA2424215A1 (en) 2004-09-30
US20070149482A1 (en) 2007-06-28
BRPI0408799A (pt) 2006-03-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN1675230B (zh) 磷鎓和咪唑鎓盐及其制备方法
JP5666535B2 (ja) ジアリールアルキルホスホナート及びその調製方法
WO2019168093A1 (ja) アンモニアの製造方法、モリブデン錯体及びベンゾイミダゾール化合物
US7202379B2 (en) Process for the preparation of bis(perfluoroalkyl)phosphinic acids and salts thereof
CN108774263B (zh) 一种烯丙基氧化膦类化合物的合成方法
CN1948268A (zh) 季铵盐的合成方法
US8901339B2 (en) Phosphonium salts and methods of their preparation
JP2010516791A (ja) オルガノフルオロクロロホスフェートアニオンを含む化合物
EP0807637A1 (de) Verfahren zur Herstellung von Phosphinat-oder Phosphonatgruppen enthaltenden tertiären Phosphanen und neue Phosphinatgruppen enthaltende tertiäre phosphane
CN1247601C (zh) 制备β－含磷氮氧游离基的方法
JP5399944B2 (ja) リン酸エステル基含有オルガノポリシロキサンの製造方法
WO2005086961A2 (en) Improved preparation of halohydroccarbyl phosphonic acid diestres
CN102603792B (zh) 用于制备烷基磷酸酯的方法
US3632634A (en) Phosphorus compounds having the skeleton structure
RU2364573C1 (ru) Хелатирующие агенты для экстракции лантанидов методом температурно-индуцированного фазового разделения
CN117229316A (zh) 一种合成乙炔-1,2-双(膦酸酯)类化合物的方法
CN113372383A (zh) 一种有机磷酸酯化合物的制备方法
DE1201836B (de) Verfahren zur Herstellung von Phosphinen
JP2010138119A (ja) 環状リン酸化物

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C12 Rejection of a patent application after its publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20060426