DE1081459B - Verfahren zur Amidierung von Halogenphosphorverbindungen - Google Patents

Verfahren zur Amidierung von Halogenphosphorverbindungen

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DE1081459B
DE1081459B DEM33391A DEM0033391A DE1081459B DE 1081459 B DE1081459 B DE 1081459B DE M33391 A DEM33391 A DE M33391A DE M0033391 A DEM0033391 A DE M0033391A DE 1081459 B DE1081459 B DE 1081459B
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Kenneth Leroy Godfrey
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Monsanto Chemicals Ltd
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Description

DEUTSCHES
Die Erfindung betrifft ein verbessertes Verfahren zur AmidierungvonHalogenphosphorverbindungenderFormel
Ii
R(3_ra)P (Hai)«
worin »=1,2 oder 3, Hai Chlor oder Brom, X Sauerstoff oder Schwefel und R eine Alkoxy-, chlorsubstituierte Alkoxy-, Phenoxy- oder Dialkylaminogruppe mit niederen Alkylgruppen ist, mit einem niederen sekundären aliphatischen Amin, das dadurch gekennzeichnet ist, daß die Umsetzung mit dem Amin in einer dem durch Amidgruppen zu ersetzenden Halogen etwa äquimolaren Menge erfolgt und daß wasserfreies Ammoniak in einer Menge zugesetzt wird, die mindestens der Menge äquivalent ist, die zur Neutralisation des gesamten bei der Umsetzung gebildeten Halogenwasserstoffs erforderlich ist.
Die Amidierung von Phosphorhalogeniden ist bekannt. Die Umsetzung eines jeden Halogens läßt sich durch die folgende allgemeine Gleichung
;P —Hal + 2HN'
— n
- Hai
darstellen, worin X und Hai die vorstehende Bedeutung haben. Es sei bemerkt, daß 2 Mol Amin für jedes zu ersetzende Halogenatom benötigt werden, da 1 Mol des Amins mit dem bei der Reaktion z. B. entstehenden Chlorwasserstoff Aminhydrochlorid bildet. Die Abtrennung des Aminhydrochlorids und die Rückgewinnung des Amins ist ein teurer und zeitraubender Arbeitsvorgang. Der Vorteil eines Verfahrens, bei dem nur die Aminmenge eingesetzt wird, die dem zu ersetzenden Halogen äquivalent ist, ist offensichtlich.
In der französischen Patentschrift 1 094 647 wird ein Verfahren beschrieben, bei dem als Neutralisationsmittel entweder ein basisches Hydroxyd oder ein basisches Salz, wie Natriumcarbonat, verwendet wird. Bei diesem Verfahren erfolgt jedoch die Umsetzung in einem zweiphasigen System, entweder in einem organischen Lösungsmittel und einer wäßrigen Base oder in einer organischen flüssigen Phase mit einem darin suspendierten festen Salz. Bei diesem Verfahren werden oft nur mäßige Ausbeuten erhalten. Außerdem tritt bei Verwendung von Natriumcarbonat als Neutralisationsmittel ein durch gasförmiges Kohlendioxyd bedingtes nachteiliges Schäumen der Reaktionsmischung auf.
Phosphorhalogenide reagieren glatt sowohl mit Ammoniak als auch mit aliphatischen Aminen. Überraschenderweise wurde gefunden, daß selbst in Gegenwart von wasserfreiem Ammoniak sich niedere sekundäre aliphatische Amine mit Phosphoryl- undThiophosphorylhalogeniden umsetzen, ohne daß dabei Ammoniak mit der Phosphorverbindung reagiert. Es wurde auch gefunden, Verfahren zur Amidierung
von Halogenphosphorverbindungen
Anmelder:
Monsanto Chemical Company,
St. Louis, Mo. (V. St. A.)
Vertreter: Dr.-Ing. H. Ruschke, Berlin-Fiiedenau,
und Dipl.-Ing. K. Grentzenberg,
München 27, Pienzenauer Str. 2, Patentanwälte
.Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 27. Februar 1956
Kenneth Leroy Godfrey, St. Louis, Mo. (V. St. A.),
ist als Erfinder genannt worden
daß wenn man wasserfreies Ammoniak nachträglich zum unvollständig amidierten Reaktionsgemisch zusetzt, nahezu das gesamte Amin zur Bildung der P-N-Bindung verbraucht wird. Die Bildung des Aminhydrohalogenids wird dadurch vollständig verhindert.
Bei dem beanspruchten Verfahren, bei dem wasserfreies Ammoniak zum Neutralisieren verwendet wird, werden bedeutend höhere Ausbeuten als nach dem bekannten Verfahren erzielt. Ein weiterer Vorteil des beanspruchten Verfahrens besteht darin, daß die Umsetzung in einem leicht regelbaren Bereich von 55 bis 65° C ausgeführt werden kann, wodurch stärkere Kühlung, die für Umsetzungen bei 0 bis 10° C erforderlich ist, unnötig wird. Durch die Verwendung von wasserfreiem Ammoniak wird ferner die Handhabung feuchter Filterkuchen vermieden. Ein weiterer Vorteil sind kürzere Reaktionszeiten. Ein allgemeiner Vorteil des Verfahrens ist daher seine wirtschaftliche Arbeitsweise.
Wie bereits festgestellt wurde, ist nach Umsetzen einer molaren Menge an Amin pro zu ersetzendes Halogenatom ohne Zusatz von wasserfreiem NH3 die Amidierung unvollständig, und das Reaktionsgemisch enthält nicht umgesetztes Phosphorhalogenid, Aminsalz und das Verfahrensprodukt. Durch Zugabe von wasserfreiem Ammoniak kann man die Umsetzung zu dem Verfahrensprodukt vervollständigen, ohne daß man wie bisher einen Überschuß an Amin anwenden muß. Bei einer anderen Durchführungsweise des Verfahrens kann man das Ammoniak auch zusammen mit dem Amin zugeben, jedoch sollte so
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3 4
lange ein Überschuß an Ammoniak vermieden werden, ■ gasförmiges Dimethylamin unter Rühren und Kühlung
bis das gesamte Amin zugefügt ist. Wenn man das Am- mit solcher Geschwindigkeit eingeleitet, daß die Tempe-
moniak zusetzt, bevor das gesamte Amin zugefügt ratur im Bereich von 55 bis 65° C gehalten werden konnte,
worden ist, wird die Ausbeute am Verfahrensprodukt Nach vollständigem Zusatz des Amins wurden 37,4 g
erniedrigt, und die Umsetzung ist schwieriger zu regeln S (2,20 Mol) gasförmiges· trockenes Ammoniak in das Reak-
und unter Kontrolle zu halten. tionsgemisch mit solcher Geschwindigkeit eingeleitet, daß
Die Menge an umzusetzendem Amin soll dem Halogen die Temperatur wiederum auf 55 bis 65° C gehalten wurde,
der Phosphorverbindung ungefähr äquivalent sein, und Nachdem das Reaktionsgemisch noch 1Z2 Stunde auf 55
die Menge an wässerfreiem Ammoniak soll mindestens bis 65° C gehalten worden war, wurde es auf 20 bis 30° C
der Menge äquivalent sein, die zur Neutralisation des io abgekühlt und das als Nebenprodukt gebildete Ammo-
gesamten bei der Umsetzung gebildeten Halogenwasser- niumchlorid durch Filtrieren abgetrennt, anschließend
Stoffs erforderlich ist. Ein Überschuß an Ammoniak ist dreimal mit je 132 g Trichloräthylen ausgewaschen und
zulässig, aber man erzielt hierdurch nur geringen Vorteil. nach Rückgewinnung des Lösungsmittels verworfen. Aus
In gleicher Weise kann man den Mengenanteil an Amin dem mit den Waschlaugen vereinigten Filtrat wurde
erhöhen, aber auch hierdurch wird nur ein geringer Vor- 15 durch langsames Erwärmen das Lösungsmittel abdestil-
teil erzielt. Die Umsetzung wird am zweckmäßigsten in liert. Zuletzt betrug die Badtemperatur 120° C. Zurück-
einem organischen Lösungsmittel durchgeführt, das gewonnenes Lösungsmittel wurde, nachdem es von Wasser
gegenüber den Ausgangsstoffen inert ist. Man sollte so und Ammoniak befreit worden war, in das Verfahren
viel Lösungsmittel anwenden, daß man das Reaktions- zurückgeführt. Das Rohprodukt wurde anschließend
gemisch gut rühren kann. In diesem Zusammenhang sei 20 einer einfachen Destillation bei 6 mm Hg unterworfen,
festgestellt, daß die im Beispiel 1 angegebene Menge etwa Bei diesem Druck siedete das Produkt bei 97 bis 99° C.
die Mindestmenge darstellt/ die bei Verwendung der Gegen Ende der Destillation kann man den Rückstand
jeweiligen Reagenzien leichtes Rühren gewährleistet. Zu bis auf 140 bis 150° C erhitzen. Die Ausbeute betrug etwa
geeigneten Lösungsmitteln gehören Toluol, Monochlor- 82% an farblosem, klarem, destilliertem Hexamethyl-
benzol, Chloroform und Trichloräthylen. Selbstverständ- 25 phosphorsäuretriamid.
lieh ist es zweckmäßig, ein Lösungsmittel zu wählen, . .
dessen Siedepunkt sich von dem des Produkts hinreichend eispiel δ
unterscheidet, damit die Isolierung des Produkts nicht In eine Mischung von 113 g (0,67MoI) Thiophosphoryl-
beeinträchtigt wird. chloridund360gMonochlorbenzolwurden63,5 g (1,41 Mol)
Die Umsetzungen werden bei mäßigen Temperaturen 30 gasförmiges Dimethylamin unter die Oberfläche des gedurchgeführt, wobei 55 bis 65° C der bevorzugte Tempe- rührten Reaktionsgemisches mit solcher Geschwindigkeit raturbereich ist. Jedoch können die Umsetzungen auch eingeleitet, daß die Temperatur auf etwa 60° C gehalten zwischen20 und 100° Coder außerhalb dieses Temperatur- wurde. Nach vollständigem Zusatz des Amins wurden bereichs durchgeführt werden. Zwischen 40 und 100° C 26 g (1,52MoI) gasförmiges trockenes Ammoniak bei liegt der günstigste Temperaturbereich zum Einführen 35 60° C in das Reaktionsgemisch eingeleitet. Nachdem das des Amins und zwischen 35 und 80° C der günstigste Reaktionsgemisch 1I2 Stunde auf dieser Temperatur ge-Bereich zum Einführen von Ammoniak. Die Zugabe kann halten worden war, wurde es auf 20 bis 30° C abgekühlt so schnell erfolgen, wie es mit der gewünschten Tempe- und das als Nebenprodukt gebildete Ammoniumchlorid raturregelung zu vereinbaren ist. Selbstverständlich sind abfiltriert. Der Salzkuchen wurde anschließend durch Ammoniak und niedere aliphatische Amine flüchtige 40 Waschen mit insgesamt 308 g Monochlorbenzol vom Reagenzien, die man so handhaben muß, daß Verluste Umsetzungsprodukt befreit. Das Produkt wurde, wie im vermieden werden. Beispiel 1 angegeben, isoliert. Aus 116,9 g Rohprodukt ■ Den größten Vorteil kann man aus dem vorliegenden wurden 91 g (73 °/0 Ausbeute) an farblosem Tetramethyl-Verfahren ziehen, wenn 3 Halogenatome substituiert diamidothiophosphorsäurechlorid erhalten, das bei 98 bis werden, wie es im Beispiel 1 erläutert wird. In den anderen 45 100° C/6 mm Hg destillierte.
Beispielen werden weniger als 3 reaktionsfähige Halogenatome ersetzt. Beispiele für Umsetzungen, auf die das Beispiel 3
neuartige Verfahren mit Vorteil angewandt werden kann,
sind die Umsetzung von Dimethylamin mit Phosphoryl- In eine Mischung von 103 g (0,67 Mol) Phosphoryl-
chlorid, Phosphorylbromid, Thiophosphorylchlorid, Thio- 50 chlorid und 360 g Monochlorbenzol wurden 60,2 g
phosphorylbromid, Tetramethyldiamidophosphorylchlo- (1,34MoI) gasförmiges Dimethylamin unter die Ober-
rid, Phosphorsäuredichloridphenylester, Phosphorsäure- fläche des gerührten Reaktionsgemisches bei 60° C ein-
chloriddimethylester, Phosphorsäuredichloridbutylester, geleitet und anschließend 22,8 g (1,34MoI) gasförmiges
Phosphorsäuredichloridpropylester, Phosphorsäuredi- trockenes Ammoniak zugegeben. Die Umsetzung wurde,
chloridhexylester, Phosphorsäuredichloridoctylester und 55 wie im Beispiel 1 beschrieben, durchgeführt und das
Phosphorsäuredichloriddodecylester. Weitere Beispiele Produkt isoliert. Es wurde eine 71,5°/0ige Ausbeute an
sind die Amidierung von Thiophosphorsäurechloriddi- Tetramethyldiamidophosphorsäurechlorid erhalten, das
äthylester, Phosphorsäurechloriddiäthylester und Phos- bei 98 bis 105° C/6 mm Hg siedete,
phorsäurechloriddimethylester mit Dioctylamm, Di-
äthylaminoäthylamin oder anderen sekundären Aminen, 60 Beispiel 4
in denen die an den Stickstoff gebundenen organischen Beim Verfahren des Beispiels 3 wurde das Phosphoryl-
Substituenten niedere aliphatische Kohlenwasserstoff- chlorid durch 109 g (0,67MoI) Phosphorsäuredichlorid-
reste sind, so z. B. Dimethyl-, Diäthyl-, Diisopropyl-, äthylester ersetzt. Es wurde eine 66,2%ige Ausbeute an
Diallyl- und Dibutylamin. Wie bekannt, nimmt die Reak- Tetramethyldiamidophosphorsäureäthylester erhalten,
tionsfähigkeit von Aminen mit Phosphorhalogeniden mit 65 der bei 103 bis 104° C/18 mm Hg destillierte.
steigendem Molekulargewicht ab.
Beispiel 5
Beispiel 1
Zu einer Mischung von 57 g (0,35 Mol) Phosphorsäure-
In eine Mischung von 103 g (0,67 Mol) Phosphoryl- dichloridäthylester und 185 g Monochlorbenzol wurden
chlorid und 465 g Trichloräthylen wurden 93,6 g (2,08 Mol) 70 51,3 g (0,70 Mol) Diäthylanün innerhalb von etwa 30 Mi-
nuten bei 60° C gegeben. Nach vollständigem Zusatz des Amins wurden 12 g (0,70 Mol) gasförmiges trockenes Ammoniak innerhalb von etwa 17 Minuten zugesetzt und das Reaktionsgemisch weitere 30 Minuten gerührt. Anschließend wurde abgekühlt, der Salzkuchen abfiltriert, mit etwa 150 g Monochlorbenzol gewaschen, der Rückstand vom Lösungsmittel durch Destillieren befreit; die vereinigten Filtrate wurden im Vakuum destilliert. Das bei 125 bis 134° C/17 bis 23 mm Hg siedende Produkt wurde als Tetraäthyldiamidophosphorsäureäthylester identifiziert. Die Analyse ergab 11,9% N und 13,0% P; die berechneten Werte sind 11,9% N und 13,2% P.
Beispiel 6
Das im Beispiel 5 beschriebene Verfahren wurde wiederholt, nur wurden 67 g (0,35 Mol) Phosphorsäuredichloridbutylester an Stelle von Phosphorsäuredichloridäthylester und 31,5 g (0,70 Mol) Dimethylamin an Stelle von Diäthylamin eingesetzt, wobei in 81,5%iger Ausbeute Tetramethyldiamidophorphorsäurebutylester gewonnen wurde.
Beispiel 7
Beschickung und Reaktionsbedingungen entsprachen denen im Beispiel 6, nur wurden 67,5 g (0,343 Mol) Phosphorsäuredichlorid-2-chloräthylester an Stelle von Phosphorsäuredichloridbutylester eingesetzt. Die erhaltene, bei 126 bis 130° C/9 mm Hg siedende Fraktion wurde als Tetramethyldiamidophosphorsäure^-chloräthylester identifiziert. Die Analyse ergab 14,1% P und 12,9% N; die berechneten Werte sind 14,5 % P und 12,6 % N.
Beispiels
In eine Mischung von 121 g (0,4 Mol) Phosphorsäuredichloriddodecylester und 210 g Monochlorbenzol wurden 36 g (0,8 Mol) gasförmiges Dimethylamin unter Rühren eingeleitet, während die Temperatur auf etwa 60° C gehalten wurde. Nach vollständigem Zusatz des Amins wurden 13,61 g (0,8MoI) gasförmiges trockenes Ammoniak in das Reaktionsgemisch bei der gleichen Temperatur eingeleitet; zur Vervollständigung der Reaktion wurde die Reaktionsmischung 30 Minuten bei etwa 60° C gerührt. Anschließend wurde das Reaktionsgemisch abgekühlt, das als Nebenprodukt entstandene Ammoniumchlorid abfiltriert, der Salzkuchen mit 180 g Monochlorbenzol gewaschen; die vereinigten Filtrate wurden destilliert. Die Ausbeute an Tetramethyldiamidophosphorsäuredodecylester betrug 67 %.
Beispiel 9
Zu einer Mischung von 86,3 g (0,5 Mol) Phosphorsäurechloriddiäthylester und 185 g Monochlorbenzol wurden 36,5 g (0,5 Mol) Diäthylamin innerhalb von etwa 40 Minuten zugesetzt, während die Temperatur im Bereich von 55 bis 65° C gehalten wurde. Nach vollständigem Zusatz des Amins wurden 8,5 g (0,5 Mol) gasförmiges trockenes Ammoniak innerhalb von etwa 13Minuten bei der gleichen Temperatur zugefügt, und es wurde etwa 30 Minuten weitergerührt. Der Salzkuchen wurde abfiltriert, mit 160 g Monochlorbenzol gewaschen, Filtrat und Waschlaugen vereinigt, das Lösungsmittel abgezogen und das Produkt bo destilliert. Es wurde eine 55%ige Ausbeute an Diäthylamidophosphorsäurediäthylester mit dem Siedepunkt 91° C/6 mm Hg erhalten. Die Analyse ergab 14,7 % P und 6,7% N; die
und 6,7% N.
berechneten Werte sind 14,8% P
Beispiel 10
In ein Reaktionsgefäß wurden 86 g (0,5 Mol) Phosphorsäurechloriddiäthylester und 185 g Monochlorbenzol gegeben. 50,5 g (0,52 Mol) Diallylamin wurden dem gerührten Reaktionsgemisch zugesetzt, während die Temperatur auf etwa 60° C gehalten wurde. Nachdem das Amin innerhalb von 25 Minuten zugesetzt worden war, wurden 9,4 g (0,55 Mol) gasförmiges trockenes Ammoniak bei 60° C in das Reaktionsgemisch in 13,5 Minuten eingeleitet. Das Gemisch wurde etwa 30 Minuten weitergerührt, filtriert, der Salzkuchen gewaschen und das Filtrat und die Waschlaugen vereinigt. Nach dem Abziehen des Lösungsmittels wurde der Rückstand destilliert und eine 59%ige Ausbeute an Diallylamidophosphorsäurediäthylester erhalten, der bei 118° C/9 mm Hg siedete.
Beispiel 11
In eine Mischung von 39 g (0,2 Mol) Phosphorsäuredichloridphenylester und 185 g Monochlorbenzol wurden 22,0 g (0,5 Mol) gasförmiges Dimethylamin innerhalb von etwa 11 Minuten eingeleitet, während die Temperatur auf 60° C gehalten wurde. Nach vollständigem Zusatz des Amins wurden 8,5 g (0,5 Mol) gasförmiges trockenes Ammoniak in etwa 113 Minuten bei 60° C in die Reaktionsmischung eingeleitet. Dann wurde das Reaktionsgemisch etwa weitere 30 Minuten gerührt, anschließend gekühlt, das als Nebenprodukt gebildete Ammoniumchlorid abfiltriert und der Salzkuchen mit 157 g Monochlorbenzol gewaschen. Filtrat und Waschlaugen wurden vereinigt, und das Lösungsmittel wurde unter vermindertem Druck abgezogen, wobei 42 g eines kristallinen Produktes erhalten wurden. Durch Umkristallisieren aus Diäthyläther wurden 23 g (54% Ausbeute) an weißem kristallinem Tetramethyldiamidophosphorsäurephenylester, Fp. 82 bis 84° C, erhalten. Die Analyse ergab 15,1 % P und 13,7 % N; die theoretischen Werte sind 14,8% P und 13,3% N.

Claims (1)

  1. Patentanspruch:
    Verfahren zur Amidierung von Halogenphosphorverbindungen der Formel
    R(3_B) P (HaI)n
    worin η ==1,2 oder 3, Hai Chlor oder Brom, X Sauerstoff oder Schwefel und R eine Alkoxy-, chlorsubstituierte Alkoxy-, Phenoxy- oder Dialkylaminogruppe mit niederen Alkylgruppen ist, mit einem niederen sekundären aliphatischen Amin, dadurch gekennzeichnet, daß die Umsetzung mit dem Amin in einer dem durch Amidgruppen zu ersetzenden Halogen etwa äquimolaren Menge erfolgt und daß wasserfreies Ammoniak in einer Menge zugesetzt wird, die mindestens der Menge äquivalent ist, die zur Neutralisation des gesamten bei der Umsetzung gebildeten Halogenwasserstoffs erforderlich ist.
    In Betracht gezogene Druckschriften:
    Französische Patentschrift Nr. 1 094 647.
    © 009 509/43Ϊ 5.
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