DE1035135B - Verfahren zur Herstellung von Trioxymethylphosphin - Google Patents
Verfahren zur Herstellung von TrioxymethylphosphinInfo
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Description
Es wurde gefunden, daß man eine neue wertvolle Oxymethylgruppen am Phosphor tragende Phosphorverbindung
dadurch herstellen kann, wenn man 1 Mol Formaldehyd, vorteilhaft in Gegenwart von Wasser,
in Anwesenheit von geringen Mengen feinverteilter, nicht zu den Alkali- oder Erdalkalimetallen gehörender
Metalle und/oder ihrer Verbindungen, die mit Phosphin, reagieren können, und/oder von ihren Phosphinreaktionsproduktea
mit Vs Mol Phosphin umsetzt. Das bei dieser Reaktion entstehende Produkt stellt
vermutlich das bisher unbekannte Trioxymethylphosphin dar.
Zu der gleichen Verbindung kann man auch in der Weise kommen, wenn man 1 Mol Tetraoxymethylphosphoniumhydroxyd,
wie es aus Phosphin und 4 Mol Formaldehyd erhältlich ist, vorteilhaft in Gegenwart
von Wasser, in Anwesenheit der vorstehend genannten Katalysatoren mit 1Is Mol Phosphin umsetzt.
Bei den bei den Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung wirksamen Metallen bzw. den sich von
ihnen ableitenden Verbindungen oder Phosphinreaktionsprodukten handelt es sich hauptsächlich um die
Mittel- bzw. Endglieder der Metallgruppen des Periodischen Systems, vorzugsweise die Glieder der II.
und VIII. Gruppe. Als besonders gut geeignet seien beispielsweise die Salze, Doppelsalze, basische Salze,
Hydroxyde, Komplexsalze und Oxyde, soweit sie sich mit Phosphin umsetzen lassen, von Cadmium, Quecksilber,
Eisen, Kobalt, Rhodium, Palladium genannt. Etwas weniger geeignet sind beispielsweise Verbindungen
von Metallen oder Metalloiden der III. Gruppe des Periodischen Systems, wie Aluminiumchlorid oder
Borfluorwasserstoffsäure. Besonders gut geeignet sind einfache und komplexe Platinsalze und -hydroxyde.
Unter Umständen können diese Metalle auch in feinstverteilter, z.B. kolloidaler Form und/oder auf Trägem
eingesetzt werden.
Die Durchführung der exothermen Reaktion erfolgt vorteilhaft in Gegenwart von Wasser, gegebenenfalls
unter Zusatz von wasserlöslichen organischen Lösungsmitteln,, wie niederen aliphatischen Alkoholen oder
cyclischen Äthern, z. B. Äthanol oder Dioxan, bei normaler, schwach erniedrigter oder erhöhter Temperatur,
also zwischen etwa —10 und +40° C, unter mögliehst
intensivem Rühren zwecks guter Verteilung des eingeleiteten Phosphin«. Gewünschtenfalls kann unter
Druck gearbeitet werden.
Der pH-Wert der Mischung aus Formaldehyd, der
auch in polymerer Form eingesetzt werden kann, und KatalvsatOT liegt zu Beginn der Umsetzung bei etwa
8,5 und fällt am Ende der Phosphineinwirkung auf etwa 7. Bildet man zuerst mit 1U Mol Phosphin ein
Phosphoniumhydroxyd, so kann mit oder ohne weite-Verfahren zur Herstellung
von Trioxymethylphosphin
von Trioxymethylphosphin
Anmelder:
Farbwerke Hoechst Aktiengesellschaft
vormals Meister Lucius & Brüning,
Frankfurt/M., Brüningstr. 45
Dr. Martin Reuter, Frankfurt/M.,
und Dr. Ludwig Orthner, Frankfurt/M.-Süd,
sind als Erfinder genannt worden
ren Katalysatorzusatz je nach Wirksamkeit der Metalle direkt ein weiteres V12 Mol Phosphin eingeleitet werden, insgesamt V3 Mol Phosphin pro Mol
eingesetzten Formaldehyds.
Nach der Umsetzung filtriert man zweckmäßig von meist suspendiertem, gelegentlich auch kolloidal gelöstem
Katalysator ab, oft vorteilhaft bei Zusatz von Tierkohle oder Kieselgur. Soweit in Gegenwart von
Lösungsmitteln gearbeitet wurde, können diese dann abdestilliert werden, zweckmäßigerweise bei milder
Wärme und bei vermindertem Druck. Bei den meisten Katalysatoren erstarren die lösungsmittelfreien Reaktionsprodukte
bereits beim Abkühlen auf gewöhnliche Temperatur; sofern sie bei manchen Katalysatoren
erst bei tieferer Temperatur erstarren und noch in höherem Maße ölige Nebenprodukte und/oder Phosphoniumhydroxyd
enthalten, können sie davon durch Abfiltrieren oder Abpressen getrennt werden.
Vermutlich handelt es sich bei dem kristallisierten Hauptprodukt der vorliegenden Erfindung um das bisher
unbekannte Trioxymethylphosphin. Haupt- und Nebenprodukte sind in Wasser und Methanol leicht,
dagegen in Fettlösungsmitteln schwer löslich.
Die erfindungsgemäßen Reaktionsprodukte können eingesetzt werden als Schädlingsbekämpfungsmittel,
Additivs für Schmierstoffe, Flammschutzmittel für Holz und Textilien sowie als Zwischenprodukte
hierfür.
In 300 g 3O°/oiges Formalin (3 Mol) werden 0,5 g
Platin (IV)-hydroxyd oder Platin (H)- oder -(IV)-chlorid oder Kaliumplatin (II)-chi orid aufgelöst und
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(IT Γ;
T0:35 Ϊ351
l>ei einer Temperatur von etwa —3 bis 5° C im Verlauf
von 5 Stunden insgesamt 35 g Phosphin (1,03MoI) eingeleitet. Das Phosphin wird praktisch
vollständig aufgenommen. ''· r M
Die Reaktion verläuft zunächst unter starker, später
unter schwacher Selbsterwärmung; es bildet sich mit 3U Mol Phosphin zuerst das quaternäre Phosphoniumhydroxyd,
das der Lösung einen pg-Wert von etwa 8,5
verleiht.
Die anfangs trübe, schließlich aber fast klare Reaktionslösung
von beinahe neutraler Reaktion (pH etwa 6,5) wird filtriert und bei vermindertem Druck bei
etwa 40° C zur Trockne eingedampft.
Man erhält als Reaktionsprodukt 123 g (=99% der Theorie) einer organischen Phosphorverbindung
als öligen Rückstand, welcher beim Erkalten wachsartig erstarrt (EP. etwa 52° C). Das Wachs ist in
Wasser, Methanol und Äthanol, Pyridin, Dimethylformamid und Trimethylphosphat sehr leicht löslich
und läßt sich aus Aceton oder wenig Isopropanol, vorteilhaft unter Luftabschluß oder Inhibitorzusatz (z. B.
1 °/o Hydrochinon), bei milder Wärme Umkristallisieren (Fp. 58° C); in Äther, Essigester, Benzol, Petroläther,
Acetonitril und Tributylphosphat ist es unlöslich/ - : "
Zum gleichen Ergebnis kommt man bei. einer Reaktionstemperatur von etwa 30° C, wobei man das
Platinsalz durch 1 g Rhodium(III)-chlorid oder Cadmiumchlorid ersetzen kann. Verwendet man 1 g
Quecksilber(II)-chlorid, Palladium(II)-chlorid, Kobalt(III)-chlorid
oder Eisen(III)-chlorid, so muß nach 3U Mol Phosphinaufnahme noch ein weiteres
Gramm dieser Salze nachgesetzt .werden, um die erlahmte Phosphinaufnahme wieder zu aktivieren; das
gleiche ist bei Aluminiumchlorid bzw. Borfluorwasserstoffsäure erforderlich, wobei die Ausbeute an kristallisiertem
Produkt aber geringer ist.
Man kann auch vorgebildete Reaktionsprodukte von Metallverbindungen und Phosphin zum Formaldehyd
gel>en. So kann man beispielsweise in eine 20°/oige
wäßrige Lösung von 1 g Cadmiumchlorid, die mit wenig Ammoniak auf einen pH-Wert von etwa 8 eingestellt
wurde, Phosphin einleiten und die erhaltene weißlichtrübe Suspension dem Formalin zusetzen.
Das Reaktionsprodukt ist unter teilweiser Zersetzung bei vermindertem Druck destillierbar (Siedepunkt
115°C l>ei 2,5 mm Druck). Die Elementaranalyse stimmt mit der Formel des noch unbekannten
Trioxymethylphosphins (H O C H2) s P überein (gefunden
28,5% C, 1%H, 24,3% P, berechnet 29,0% C, 7,3% H, 25,0% P).
Die neue Phosphorverbindung reagiert unter Wärmetönung in alkoholischer Lösung mit Benzochinon zu
einem gelben Addukt (Fp. 160° C; Analyse: 13,2% P für (HOCHj)3P-C6H4O2 (Mol 232), berechnet
13,4% P) und liefert in alkoholischer Lösung mit Quecksilber(II)-chlorid einen weißen Komplex, der
in Wasser und organischen Lösungsmitteln unlöslich ist (Fp. 135° C) und die analytische Zusammensetzung
(CH2OH)3P-HgCl2 besitzt, was die obige Konstitution
der neuen Phosphorverbindung bestätigt.
Bei der Umsetzung mit Hydroxylamin-hydrochlorid in wäßriger Lösung wird langsam etwa 1 Mol Salzsäure
gebildet, was auf eine etwas lockere Bindung einer Oxymethylgruppe hinweist.
In eine Mischung von 200 g Formalin (2 Mol) und 160 g Methanol, in der 0,5 g Platin(IV)-chlorid gelöst
sind, werden bei 0° C im Verlauf von 8 Stunden "23 g Phosphorwasserstoff (0.67 Mol) unter Rühren
durch eine Fritte eingeleitet. Dabei wird das Phosphin praktisch vollständig aufgenommen. Die neutrale
,Reajktionslösung wird von Spuren unlöslicher Bestandteile
durch Filtrieren gereinigt und sodann bei vermindertem Druck zur Trockne eingedampft. Man
erhält als Rückstand 79 g eines schwach gelblichen Öles, das beim Animpfen erstarrt (Fp. 510C) und sich
im Mischschmelzpunkt mit dem gemäß Beispiel 1 erhaltenen Trioxymethylphosphin identisch erweist.
Verwendet man an Stelle des Methanols die gleiche Menge Isopropanol oder Acetonitril bzw. Dimethylformamid
oder statt des 30%igen Formalins eine äquivalente Menge 40%iges Formalin und arbeitet im
übrigen in gleicher Weise, so gelangt man zum gleichen Ergebnis.
In eine Suspension von 90 g Paraformaldehyd in 200 ecm Acetonitril, in der 0,5 g Platin(IV)-chlorid
gelöst sind, werden 35 g Phosphorwasserstoff durch eine Fritte unter Rühren eingeleitet. Dabei steigt die
Tempetatur von 20 aus 35° C an, und der Paraformaldehyd
geht in die Lösung, wobei eine emulsionsartige Mischung von öligem Trioxymethylphosphin
(Unterschicht) in Acetonitril entsteht. Diese wird unter Rühren mit wenig kristallisiertem Trioxymethylphosphin
angeimpft, wobei das ölige Trioxymethylphosphin erstarrt. Nach dem Absaugen und Trocknen
l>ei vermindertem Druck werden 120 g reines Trioxymethylphosphin erhalten.
Suspendiert man den Paraformaldehyd in einer Mischung von 100 g Wasser und 100 g Acetonitril
statt in 200 g Acetonitril, so resultiert bei gleichartiger Phosphinierung eine klare Reaktionslösung, die
beim Eindampfen bei vermindertem Druck 124 g reines Trioxymethylphosphin vom Schmelzpunkt
57° C liefert.
Statt Paraformaldehyd kann auch die gleiche Menge trimerer cyclischer Formaldehyd (Trioxan; vgl. Ind.
Eng. Chem., Bd. 39, S. 974) eingesetzt werden.
Konzentriertere Lösungen von Trioxymethylphosphin in Wasser werden folgendermaßen erhalten:
In der im Beispiel 1, Absatz 1, beschriebenen Reaktionslösung werden 180 g Paraformaldehyd (6 Mol)
suspendiert und unter Rühren weiter 68 g Phosphorwasserstoff (2 Mol) bei etwa 30 bis 40° C eingeleitet.
Man erhält dabei schließlich eine klare, dickölige, etwa 65%ige Lösung von Trioxymethylphosphin, die
beim Eindampfen bei vermindertem Druck 370 g reines Trioxymethylphosphin vom Schmelzpunkt
57° C liefert.
Die Gehaltsbestimmung kann in salzsaurem Milieu durch Zugabe von überschüssiger n/10-Jodlösung und
Rücktitration mit n/10-Thiosulfatlösung erfolgen, wobei
1 Mol Trioxymethylphosphin 2 Atome Jod verbraucht. Hierbei wurde sichergestellt, daß in salzsaurem
Milieu Formaldehyd überhaupt kein Jod verbraucht undTetra-oxymethyl-Phosphoniumchlorid nur
etwa 0,1 Atom Jod pro Phosphoratom verbraucht.
In eine Lösung von 172 g Tetra-oxymethyl-phosphoniumhydroxyd
in 262 g Wasser, werden nach Zugabe von 0,3 g Platin (IV)-chlorid noch 11,3g Phosphin
bei etwa 30° C durch eine Fritte unter Rühren in 3 Stunden eingeleitet. Unter schwach exothermer
Reaktion wird das Phosphin glatt aufgenommen, wo-
bei der pH-Wert des Reaktionsgemisches von etwa 8,5
auf etwa 6,3 fällt. Bei der Aufarbeitung gemäß Beispiel 1 erhält man 165 g kristallisiertes Trioxymethylphosphin
(Fp. 53° C).
Das Einleiten des Phosphine in die wäßrige Lösung desTetra-oxymethyl-phosphoniumhydroxyds kann auch
mit gleichem Erfolg am Boden einer Kolonne vorgenommen werden, von deren Kopf die umgepumpte
Lösung der quaternären Base über Füllkörper herabrieselt.
Man kann zum Umsatz mit dem Phosphin auch eine methanolische oder äthanolische Lösung von 172 g
Tetra - oxymethyl - phosphoniumhydroxy d verwenden, die aus 191 g Tetra-oxymethyl-phosphoniumchlorid,
gelöst in 400 ecm Methanol bzw. 600 ecm Äthanol,
durch Umsetzung mit einer 100/oigen Lösung von 54 g Natriummethylat bzw. 40 g Natriumhydroxyd
in 400 ecm Äthanol und Abfiltrieren des sich dabei ausscheidenden Natriumchlorids hergestellt ist.
Das als Ausgangsmaterial verwendete Tetra-oxy- ao methyl-phosphoniumhydroxyd kann beispielsweise wie
folgt gewonnen werden: 120g Paraformaldehyd werden
in einer Mischung von 100 g Acetonitril und 100 g Wasser aufgerührt, 0,5 g Platin (IV)-chlorid
darin aufgelöst und. durch eine Fritte 34 g Phosphor- as
wasserstoff im Verlauf von 6 Stunden bei gewöhnlicher Temperatur eingeleitet. Der Phosphorwasserstoff
wird unter schwacher Selbsterwärmung vollständig aufgenommen, wobei sich der Paraformaldehyd
allmählich auflöst und das pH der Lösung auf etwa 8,2 steigt. Nach Einengen unter vermindertem
Druck erhält man 170 g öliges Tetra-oxymethylphosphoniumhydroxyd.
Claims (2)
1. Verfahren zur Herstellung von Trioxymethylphosphin,
dadurch gekennzeichnet, daß man 1 Mol Formaldehyd, vorteilhaft in Gegenwart von Wasser, in Anwesenheit von geringen Mengen
feinverteilter, nicht zu den Alkali- oder Erdalkalimetallen gehörender Metalle und/oder ihrer Verbindungen,
die mit Phosphin reagieren können, und/oder von ihren Phosphinreaktionsprodukten
mit Vs Mol Phosphin umsetzt.
2. Verfahren zur Herstellung von Trioxymethylphosphin,
dadurch gekennzeichnet, daß man 1 Mol Tetra-oxymethyl -phosphoniumhydroxyd, wie es
aus Phosphin und 4 Mol Formaldehyd erhältlich ist, vorteilhaft in Gegenwart von Wasser, in Anwesenheit
von geringen Mengen feinverteilter, nicht zu den Alkali- oder Erdalkalimetallen gehörender Metalle und/oder ihrer Verbindungen, die
mit Phosphin reagieren können, und/oder von ihren Phosphinreaktionsprodukten mit Vs Mol
Phosphin umsetzt.
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