DE1022566B - Verfahren zur Herstellung von Stickstoff-Phosphorsaeure-Verbindungen - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Es ist bekannt, Stickstoff-Phosphorsäure-Verbindungen aus Phosphorpentoxyd oder Phosphoroxychlorid und Ammoniak bzw. solchen Verbindungen, die leicht Ammoniak abspalten, wie beispielsweise Harnstoff, herzustellen. Diese Verfahren haben jedoch den Nachteil, daß die Ausgangsprodukte (P₂O₅, POCl₃) gegen Luftfeuchtigkeit recht empfindlich sind, was einen erhöhten technischen Aufwand zur Durchführung der bekannten Verfahren erfordert.

Es wurde nun gefunden, daß man Stickstoff-Phosphorsäure-Verbindungen in einfacher Weise herstellen kann, indem man die leicht zugänglichen kristallwasserfreien Alkalisalze solcher Phosphorsäuren, die wasserärmer sind als die Orthophosphorsäure, mit Ammoniak unter Druck und Erwärmung umsetzt. *5

Für das Verfahren sind somit die kristallwasserfreien Alkalisalze von kondensierten Phosphorsäuren, wie Natriumpyrophosphat, Natriumtrimetaphosphat, Natriumhexametaphosphat, Tripolyphosphate oder auch Tetrapolyphosphate sowie deren Gemische als Ausgangsstoffe geeignet. An Stelle der Natriumsalze können auch die entsprechenden Kaliumsalze der genannten Verbindungen Anwendung finden.

Die Umsetzung wird unter Erwärmen bei Temperaturen von etwa 50 bis 130° durchgeführt. Die Anwendung von Temperaturen von etwa 100 bis 120° hat sich dabei als besonders vorteilhaft erwiesen. Ebenfalls ist es notwendig, in einem Druckgefäß zu arbeiten, wobei im einfachsten Falle unter dem Eigendruck des Ammoniaks, der dann in einem entsprechenden Überschuß angewendet wird, bei den genannten Temperaturen gearbeitet werden kann. Der zur Anwendung gelangende Druck liegt zweckmäßigerweise zwischen 30 und 120 atü, vorzugsweise 70 bis 100 atü. Das Ammoniak kann gasförmig aufgedrückt oder vorher in Form von flüssigem Ammoniak zu kondensierten Phosphaten hinzugefügt werden, was häufig zweckmäßiger ist.

Die Umsetzung kann beispielsweise so durchgeführt werden, daß in ein geeignetes Druckgefäß die kondensierten Phosphate sowie das Ammoniak in flüssiger Form eingetragen wird oder aber das Ammoniak aufgedrückt wird und anschließend das Reaktionsgemisch etwa 1 Stunde lang auf 100 bis 120° erhitzt wird. Das gegebenenfalls verwendete Ammoniakgas kann ohne vorherige Trocknungsmaßnahme eingesetzt werden, da geringe Mengen Feuchtigkeit die Ausbeute der Stickstoff-Phosphorsäure-Verbindungen nicht nennenswert beeinflussen.

Eine besondere Aufarbeitung ist nicht erforderlich, da lediglich das Ammoniakgas abgelassen und das Um-Setzungsprodukt ausgetragen werden muß.

Wie weiter gefunden wurde, läßt sich der Anteil an Amid- bzw. Imid-Stickstoff, bezogen auf den Gesamtstickstoffgehalt des Umsetzungsproduktes, dadurch er-Verfahren zur Herstellung
von Stickstoff-Phosphorsäure-Verbindungen

Anmelder:

Henkel & Cie. G.m.b.H.,
Düsseldorf-Holthausen, Henkelstr. 67

Dr. Alfred Köster, Düsseldorf-Oberkassel,
ist als Erfinder genannt worden

höhen, daß man die Umsetzung in Gegenwart von Ammoniumsalzen durchführt. Dabei sind insbesondere die Ammoniumsalze geeignet, welche in flüssigem Ammoniak löslich sind und Salze von starken Säuren darstellen, wie beispielsweise Ammoniumchlorid und Ammoniumsulfat. Diese werden zweckmäßigerweise in Mengen von etwa 10 bis 20 Gewichtsprozent, bezogen auf das Alkaliphosphat, zugesetzt. Die bei dieser Arbeitsweise in das Endprodukt gelangenden zusätzlichen Ammoniumsalze können gewünschtenfalls durch Extraktion mit flüssigem Ammoniak oder durch Behandlung mit Diäthylamin und Chloroform entfernt werden.

Die Bildung der Stickstoff-Phosphorsäure-Verbindungen beruht offensichtlich darauf, daß neben einer Reihe anderer Reaktionen als wesentlichste Umsetzung eine Ammonolyse der P—O—P-Bindungen nach dem Schema

NH₄: NH₂

stattfindet.

Die erhaltenen Stickstoff-Phosphorsäure-Verbindungen können als Wasserenthärtungs- und Korrosionsverhütungsmittel sowie als Zusatzstoffe zu Wasch-, Spül- und Reinigungsmitteln verwendet werden.

Beispiel 1

3 g kristallwasserfreies Natriumtrimetaphosphat und 100 ecm flüssiges Ammoniak werden in einem Autoklav mit 300 ecm Fassungsvermögen 1 Stunde auf 120° erhitzt. Der Druck beträgt etwa 80 atü. Nach Abdampfen des Ammoniaks hinterbleibt ein Produkt mit

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23°/₀ Phosphor und 7,9% Gesamtstickstoff. 40% des Gesamtstickstoffs liegen als Amid- bzw. Imid-Stickstoff vor.

Beispiel 2

3 g kristallwasserfreies Natriumtrimetaphosphat und 0,5 g Ammoniumchlorid werden in gleicher Weise wie im Beispiel 1 mit Ammoniak umgesetzt. Das Endprodukt enthält 0,5 g Ammoniumchlorid und 3,3 g einer Stickstoff-Phosphorsäure-Verbindung mit einem Phosphorgehalt von 23,2 % und einen Gesamtstickstoffgehalt von 4,09 %. 90 % des Gesamtstickstoffs liegen als Amid- bzw. Imid-Stickstoff vor.

Beispiel 3

3 g kristallwasserfreies Natriumtripolyphosphat werden mit 0,5 g Ammoniumchlorid und 100 ecm flüssiges Ammoniak vermischt und im Autoklav etwa 1 Stunde lang auf 120° erhitzt. Der dabei auftretende Druck beträgt etwa 80 atü. Nach beendeter Umsetzung wird das Ammoniak abgeblasen. Das anfallende Umsetzungsprodukt enthält 6,89% Gesamtstickstoff und 22,93% Phosphor; 37% des Gesamtstickstoffs liegen als Amid- bzw. Imid-Stickstoff vor.

Claims (4)

PatentanspruchK:

1. Verfahren zur Herstellung von Stickstoff-Phosphorsäure-Verbindungen, dadurch gekennzeichnet, daß man kondensierte kristallwasserfreie Alkaliphosphate mit Ammoniak unter Druck und Erwärmung umsetzt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck 30 bis 100 atü, vorzugsweise 70 bis 100 atü, beträgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur 50 bis 130°, vorzugsweise 100 bis 120°, beträgt.

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Umsetzung in Gegenwart eines Ammoniumsalzes durchgeführt wird.

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