DE1288578B

DE1288578B - Verfahren zur Herstellung von Trialkylphosphiten

Info

Publication number: DE1288578B
Application number: DEH52830A
Authority: DE
Inventors: Schulz Arthur Charles
Original assignee: Hooker Chemical Corp
Current assignee: Hooker Chemical Corp
Priority date: 1963-05-31
Filing date: 1964-05-30
Publication date: 1969-02-06
Also published as: NL6406084A; FR1395477A; BE669023A; NL129650C; JPS4838685B1; US3337657A; GB1067721A

Description

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Gegenstand des Hauptpatentes 1 252 648 ist ein System als Abfall abgetrennt. Die vom Katalysator Verfahren zur Herstellung von Trimethylphosphit befreiten Reaktionsprodukte werden dann durch die durch Umesterung eines Triarylphosphits, eines ge- Leitung 26 in die Abstreifkolonne 24 geführt, in mischten Arylalkylphosphits oder Mischungen davon welcher das Trialkylphosphit und der aliphatische mit Methanol im Überschuß und in Gegenwart eines 5 Alkohol von den höhersiedenden Nebenprodukten abalkalischen Katalysators und anschließende Auf- getrennt werden.

trennung des trimethylphosphithaltigen Reaktions- Die höhersiedenden Nebenprodukte sind diejenigen

gemisches durch Schnelldestillation und anschließende Verbindungen, die einen höheren Siedepunkt als das fraktionierte Destillation der Komponenten. Das Ver- gewünschte Trialkylphosphit haben. Aus der Abstreiffahren ist dadurch gekennzeichnet, daß man in einer io kolonne 24 werden das niedrigsiedende Trialkylersten Surfe in bekannter Weise unter Atmosphären- phosphit und die niedriger als das Trialkylphosphit druck die Umsetzung teilweise durchführt, diese hier- siedenden Verbindungen durch die Leitung 30 in die auf in einer zweiten Stufe bei Überdruck vervollstän- Produktkolonne 28 geführt, in welcher die niedriger als digt, dann in einer dritten Stufe das flüssige Reaktions- das gewünschte Trialkylphosphit siedenden Verbingemisch in einem Verdampfer einer Flashverdampfung 15 düngen von diesem abgetrennt werden. Dies ist der unterwirft und dabei die gesamte Menge an Trimethyl- Fall, wenn aliphatische Alkohole mit bis zu 3 Kohlenphosphit, Methanol, dreiwertigen Phosphorverbin- Stoffatomen verwendet werden. Es können jedoch düngen und dem gebildeten Phenol verdampft, wäh- andere Verfahren zur Abtrennung aliphatischer Alkorend ein fester Rückstand verbleibt. hole mit 4 bis 6 Kohlenstoffatomen vom Trialkyl-

Nach diesem Verfahren läßt sich Trimethylphosphit 20 phosphit im erfindungsgemäßen Verfahren angewandt in einfacher Weise und in höheren Ausbeuten her- werden.

stellen, als es z. B. nach dem in der deutschen Patent- Das gegebenenfalls auf diese Weise gewonnene Tri-

schrift 1140 562 beschriebenen Umesterungsverfahren alkylphosphit kann dann in der Feindestillationsmit Dünnschichtdestillation des Umesterungsgemisches kolonne 32 weiter gereinigt werden. Der wiedermöglich ist. 25 gewonnene Alkohol wird durch die Leitungen 9 und 12 Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Ver- wieder in die Reaktionszone 10 zurückgeführt. Aus fahren zur Herstellung von Trimethylphosphit durch der Abstreifkolonne 24 werden durch die Leitung 25 Umesterung eines Triarylphosphits, eines gemischten die Nebenprodukte der Umsetzung in die Neben-Arylalkylphosphits oder Mischungen davon mit einem produktkolonne 34 geführt, in welcher die aromatialiphatischen einwertigen Alkohol im Überschuß und 30 sehen Nebenprodukte, welche Hydroxylgruppen entin Gegenwart eines alkalischen Katalysators und an- halten, von anderen Nebenprodukten getrennt werden, schließende Auftrennung des trimethylphosphithalti- Mit Ausnahme der aromatischen Nebenprodukte, die gen Reaktionsgemisches durch Schnelldestillation und Hydroxylgruppen enthalten, werden diese Nebenanschließende fraktionierte Destillation der Kompo- produkte durch die Leitung 36 in die Reaktionszone 10 nenten, wobei man in einer ersten Stufe in bekannter 35 zurückgeführt. Die aromatischen Nebenprodukte mit Weise unter Atmosphärendruck die Umsetzung teil- Hydroxylgruppen werden durch die Leitung 40 in die weise durchführt, diese hierauf in einer zweiten Stufe Reaktionszone 38 geführt, in welcher man sie in einen bei Überdruck vervollständigt, dann in einer dritten tertiären aromatischen Ester der phosphorigen Säure Stufe das flüssige Reaktionsgemisch in einem Ver- umwandeln kann, welcher dann durch die Leitungen 42 dämpfer einer Flashverdampfung unterwirft und dabei 40 und 14 in die Reaktionszone 10 geführt wird, die gesamte Menge an Trimethylphosphit, aliphati- Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verschem einwertigem Alkohol, dreiwertigen Phosphor- fahrens mit Methanol, Äthanol oder Isopropanol und verbindungen und dem gebildeten Phenol verdampft, mit Triphenylphosphit werden der Katalysator und während ein fester Rückstand verbleibt, nach Patent nicht flüchtige Nebenprodukte durch Kurzzeitver-1252 648. Das erfindungsgemäße Verfahren ist da- 45 dampfung (Flashverdampfung) abgetrennt. Die Abdurch gekennzeichnet, daß an Stelle von Methanol für trennkolonne 18 wird unter vermindertem Druck und die Umesterung ein aliphatischer einwertiger Alkohol bei einer solchen Temperatur gehalten, daß das in diese mit bis zu 6 Kohlenstoffatomen verwendet wird. Kolonne durch die Leitung 20 eintretende Reaktions-In der Zeichnung ist schematisch eine bevorzugte gemisch von Atmosphärendruck in eine Zone ver-Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens 50 minderten Druckes gelangt, wodurch eine völlige Verwiedergegeben, dampfung der in der Reaktionszone 10 gebildeten In der Zeichnung bedeutet 10 eine Reaktionszone, Produkte und flüchtigen Nebenprodukte erfolgt, jedoch in welche durch die Leitungen 12, 14 und 16 der ali- der Katalysator oder nicht flüchtige Nebenprodukte phatische Alkohol, die Phosphorverbindung und der nicht verdampft werden. Der im Reaktionsgemisch alkalische Umesterungskatalysator eingeleitet werden. 55 vorliegende Katalysator und das nicht flüchtige Matein die Reaktionszone wird der Umesterungskatalysator rial verbleiben in der Abtrennkolonne 18 und werden durch die Leitung 16 gleichzeitig mit den anderen gegebenenfalls wie vorstehend beschrieben erneut in Reaktionsteilnehmern in katalytischen Mengen züge- das Verfahren eingesetzt oder abgetrennt. In der führt. Der Strom des Reaktionsgemisches wird dann Abstreif kolonne 24 werden das Trialkylphosphit und durch die Leitung 20 in eine Abtrennkolonne 18 ge- 60 der verfahrensgemäß eingesetzte Alkohol unter solchen führt. Unter den in dieser Abtrennkolonne 18 herr- Bedingungen abgetrennt und in die Produktkolonne 28 sehenden Bedingungen werden die Reaktionsprodukte geführt, daß das Trialkylphosphit verdampft wird, jevom Katalysator und nicht flüchtigen Nebenprodukten doch die Nebenprodukte mit höherem Siedepunkt durch Flashdestillation abgetrennt. Der Katalysator nicht verdampfen. Die Nebenprodukte, die im wesent- und die nicht flüchtigen Nebenprodukte können ge- 65 liehen aus Phenol, Dialkylphenylphosphit und Digebenenfalls durch die Leitung 22 und die Leitung 16 phenylalkylphosphit bestehen und die höher sieden als wieder in die Reaktionszone 10 zurückgeführt werden. das Trialkylphosphit, werden durch die Leitung 25 in Im allgemeinen werden diese Produkte jedoch aus dem die Nebenproduktkolonne 34 geführt, in welcher das

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Phenol abgetrennt und, wie vorstehend beschrieben, einem Druck betrieben, bei welchem das aromatische

in den Kreislauf zurückgeführt wird, während die Nebenprodukt von anderen Nebenprodukten abge-

anderen Nebenprodukte unmittelbar in die Reaktions- trennt wird. In der bevorzugten Durchführungsform

zone 10 zurückgeleitet werden. des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Neben-

Die Reaktionszone 10 kann im erfindungsgemäßen 5 produktkolonne 34 bei unteratmosphärischem Druck

Verfahren bei einer Temperatur unterhalb oder etwa bei einer Temperatur zwischen etwa 60 und 135 ⁰C ge-

um den Siedepunkt des Trialkylphosphits unter den halten.

herrschenden Bedingungen gehalten werden. Es wurde Beispiele für Phosphorverbindungen, die im erfin-

festgestellt, daß die Reaktionszone 10 etwa bei der dungsgemäßen Verfahren eingesetzt werden können,

Rückflußtemperatur des Reaktionsgemisches gehalten io sind Aryldialkylphosphite, wie Phenyldimethylphos-

werden kann, doch kann man sie auch bei einer Tem- phit, o-, m- oder p-Cresyldiäthylphosphit, 2,3,6 -Tri-

peratur zwischen etwa 15 und 150° C halten. Befriedi- methylphenyl-diisopropylphosphit, 6-Äthyl-2-methyl-

gende Ergebnisse können jedoch erhalten werden bei phenyl-dibutylphosphit, Phenyl-dihexylphosphit usw.,

einer Arbeitstemperatur zwischen etwa 25 und 135°C. Diarylalkylphosphite, wie Diphenyläthylphosphit,

Vorzugsweise wird die Temperatur in der Reaktions- 15 Di-(3,4-dimethylphenyl)-butylphosphit, Di-(trimethyl-

zone 10 bei einem Wert zwischen etwa 85 und 95⁰C phenyl)-pentylphosphit, Di-(3-äthyl-4-methylphenyl)-

bei Verwendung von Äthanol oder Isopropylalkohol hexylphosphit usw., Triarylphosphite, wie Triphenyl-

gehalten. Die Reaktionsteilnehmer werden in die phosphit, Tricresylphosphit, Tri-(5-äthyl-2-methyl-

Reaktionszone 10 in solcher Geschwindigkeit einge- phenyl)-phosphit usw., sowie Gemische der Aryldi-

leitet, daß der Alkohol immer im Überschuß vorliegt, ao alkylphosphite, Diarylalkylphosphite und Triaryl-

Das Mengenverhältnis von Alkohol zu phosphorhalti- phosphite.

gen Verbindungen kann etwa 3:1 bis 15:1 betragen. Im erfindungsgemäßen Verfahren können die her-

Das Gleichgewicht der Reaktion kömmlichen Umesterungskatalysatoren verwendet

irRn\P4.5RnH — mrv> P 4- ^r w nu werden. Bei einer bevorzugten Ausführungsform des

(C₆H₅U)₃F + 3KUH _=- CKUj₃F + 3C₆H₅UH ^ erfindungsgemäßen Verfahrens wird der Umesterungswird möglichst weit auf der rechten Seite gehalten. katalysator in einer Menge zwischen etwa 0,01 und Somit werden Mengenverhältnisse zwischen etwa 3:1 0,5 Gewichtsprozent der Phosphorverbindung ver- und 9:1 bevorzugt. In der Reaktionszone 10 verläuft wendet. Beispiele für diese Katalysatoren sind die die Umsetzung des Triphenylphosphits mit dem Metallalkoholate und -phenolate. Vorzugsweise verAlkohol nicht vollständig. Die Reaktion hat das 30 wendet man Alkalialkoholate oder-phenolate. Typische Gleichgewicht erreicht, wenn das Reaktionsgemisch Beispiele für solche Verbindungen sind Natriumdurch die Leitung 20 strömt, welche innerhalb des methylat, Lithiummethylat, Lithiumäthylat, Kalium-Temperaturbereiches gehalten wird, der für die Reak- methylat, Natriumäthylat, Natriumisopropylat, Nationszone 10 eingestellt ist. triumdodecylat, Natriumcetylat, Natriumoctadecylat,

Das Reaktionsgemisch wird dann in die Abtrenn- 35 Natriumphenolat, Kaliumphenolat, Natriumcresylat kolonne 18 geführt, welche eine Zone enthält, die unter oder Calciumäthylat. Man kann auch starke orgavermindertem Druck gehalten wird, um sämtliche nische Basen verwenden, wie quartäre Ammonium-Reaktionsteilnehmer und Nebenprodukte rasch zu hydroxyde, z. B. Trimethylbenzylammoniumhydroxyd verdampfen (Flashverdampfung), in der jedoch die und substituierte Guanidine, wie Pentamethylguani-Verdampfung des Katalysators und nicht flüchtiger 40 dine. Starke anorganische Basen können ebenfalls Nebenprodukte vermieden wird. Der Dampfstrom verwendet werden, wie Natriumhydroxyd und Kaliumwird dann über Kopf in die Abstreifkolonne 24 geführt, hydroxyd.

während in der Kolonne 18 der Katalysator und nicht Beispiele für geeignete Alkohole im erfindungsflüchtige Nebenprodukte zurückbleiben. Die Abtrenn- gemäßen Verfahren sind Methylalkohol, Äthylalkohol, kolonne 18 wird bei einer solchen Temperatur und 45 Propylalkohol, Isopropylalkohol, Butylalkohol, Isoeinem solchen Druck gehalten, daß die Ansammlung butylalkohol und Hexylalkohole. Selbstverständlich von Katalysatorrückständen auf ein Mindestmaß be- hängt die Art der Abtrennung des Trialkylphosphits schränkt wird. Im allgemeinen kann man in der Ab- vom eingesetzten Alkohol ab.
trennkolonne eine Temperatur zwischen etwa 20 und In der bevorzugten Ausführungsform wird Tri-125⁰C und einen Druck von 1 bis 750 mm Hg an- 50 methylphosphit, Triäthylphosphit oder Triisopropylwenden. Vorzugsweise arbeitet man jedoch bei einer phosphit vom entsprechenden Alkohol, d. h. Methanol, Temperatur zwischen etwa 20 und 110⁰C und bei Äthanol oder Isopropanol, in der Produktkolonne 28 einem Druck von 25 bis 50 mm Hg. Die Temperatur getrennt, die bei unteratmosphärischen Drücken bei und der Druck in der Abstreifkolonne 24 kann inner- einer Temperatur zwischen etwa 50 und 125 ⁰C halb eines solchen Bereiches gehalten werden, daß die 55 gehalten wird.

Abtrennung des gewünschten Trialkylphosphits und Die Beispiele erläutern das erfindungsgemäße Verniedriger siedender Verbindungen von den höher fahren. Teile beziehen sich auf das Gewicht,
siedenden Verbindungen bewirkt wird. Beim Arbeiten . -J₁
bei atmosphärischem Druck oder Unterdruck sind Beispiel
Temperaturen im Bereich von etwa 20 bis 140⁰C ge- 60 6801 Teile Äthanol werden zusammen mit 262 Teilen eignet. Die Produktkolonne 28 wird unter den herr- eines Umesterungskatalysators in eine Reaktionszone sehenden Bedingungen bei einer Temperatur gehalten, geführt. 3,7% dieses Katalysators bestehen aus bei der das Trialkylphosphit von den niedriger sieden- Natrium, der Rest ist Äthylalkohol. 4200 Teile den Verbindungen abgetrennt wird. Wenn die Kolonne Triphenylphosphit werden zusammen mit dem Katalybei Atmosphärendruck oder Unterdruck gehalten 65 sator und Äthanol in die Reaktionszone geleitet. Die wird, kann man im allgemeinen bei Temperaturen Reaktionszone wird bei Atmosphärendruck und einer zwischen etwa 55 bis 14O⁰C arbeiten. Die Neben- Temperatur von etwa 9O⁰C gehalten. Das Reaktionsproduktkolonne 34 wird bei einer Temperatur und produkt wird in eine Abtrennkolonne geführt, die bei

45 mm Hg und bei einer Temperatur zwischen etwa 103 und 108° C gehalten und dort flashverdampft wird. Aus dieser Abtrennkolonne werden 264 Teile Katalysatorrückstand wiedergewonnen. Der Dampfstrom wird über Kopf in eine Abstreifkolonne geführt, die bei 45 mm Hg bei einer Temperatur zwischen etwa 27 und 105⁰C gehalten wird. Aus dieser Kolonne werden 2135 Teile Triäthylphosphit abgetrennt. Das in der Abstreif kolonne abgetrennte Phenol wird dann durch eine Phenolkolonne geführt, in der 3649 Teile Phenol wiedergewonnen werden. Die Phenolkolonne wird bei einem Druck von 11 bis 16 mm Hg bei einer Temperatur zwischen 75 und 125° C gehalten. Nach diesem Verfahren werden etwa 91 % Triäthylphosphit gewonnen. Das Gewichtsverhältnis von Äthanol zu ts Triäthylphosphit im Destillat beträgt etwa 2:1 bis etwa 4:1.

Beispiel 2

Dieses Beispiel erläutert ein diskontinuierliches Verfahren zur Herstellung von_ Triäthylphosphit. 154 g Triphenylphosphit, 138 g Äthanol und 0,5 g Natrium werden in einen Reaktionsbehälter gegeben und auf etwa 100° C erhitzt und gerührt. Während die Reaktionsteilnehmer bei dieser Temperatur gehalten werden, werden insgesamt 4190 ml Äthanol während eines Zeitraums von etwa 10 Stunden und 45 Minuten in den Reaktionskolben gegeben und mit fortschreitender Reaktion destilliert ein Dampfgemisch aus Äthanol und Triäthylphosphit durch einen mit Wasser gekühlten Kondensator ab und wird in einem Produktbehälter aufgefangen. Das Destillat wird in 30 Minuten Abständen flammenspektrophotometrisch auf Phosphor untersucht und mit einer Standard-Jodlösung auf Phosphit titriert. Etwa 78 % ^des Phosphors, der ursprünglich als Triphenylphosphit eingesetzt wurde, werden in Form von Triäthylphosphit gewonnen. Das Gewichtsverhältnis von Äthanol zu Triäthylphosphit im Destillat schwankt von etwa 26:1 bis etwa 106:1.

Beispiel 1 zeigt im Vergleich zu Beispiel 2 die höhere Umwandlung zum gewünschten Trialkylphosphit, die beim erfindungsgemäßen Verfahren erzielt wird. Es ist daher ersichtlich, daß auch andere Maßnahmen zur Abtrennung der Reaktionsteilnehmer vom Katalysator, z. B. die Neutralisation des Katalysators oder seine Abtrennung durch eine Ionenaustauschmembran u. dgl., ebenfalls bessere Ergebnisse liefern werden.

Beispiel 3

Das Verfahren des Beispiels 1 wird wiederholt, jedoch werden außer Triphenylphosphit Kreislauf-Nebenprodukte von Diäthylphenylphosphit, Äthyldiphenylphosphit und Triphenylphosphit, die aus der Abstreif kolonne wiedergewonnen wurden, in die Reaktionszone zurückgeführt, und Äthanol, das in der Produktkolonne gewonnen wurde, wird ebenfalls in die Reaktionszone zurückgeführt. Die in diesem Verfahren erhaltene Ausbeute erhöht die Gesamtausbeute an wiedergewinnbarem Triäthylphosphit auf etwa 95%·

Beispiel 4

Triisopropylphosphit wird in ähnlicher Weise wie Triäthylphosphit gemäß Beispiel 1 hergestellt. Isopropanol, Triphenylphosphit und Natrium in einem Molverhältnis von 15: 2: 0,087 werden in einen Verdampfer geführt, der bei einem Druck von etwa 45 mm Hg und bei einer Temperatur von etwa 126⁰C gehalten wird. Während dieser Zeit wird das aus dem Verdampfer ausströmende Gut bei einem Druck von 45 bis 59 mm Hg kontinuierlich destilliert. Es werden 521 Teile Destillat bei einer Dampftemperatur von 41 bis 43⁰C aufgefangen. Das Destillat wird gaschromatographisch analysiert. Es enthält abgesehen von Isopropanol eine Verbindung in einer Menge von etwa 5%· Die jodometrische und flammenspektrophotometrische Untersuchung auf Phosphor zeigt die Gegenwart einer dreiwertigen Phosphorverbindung in einer Menge an, die etwa 5%> berechnet als Triisopropylphosphit, entspricht. Die Destillation dieses Materials bei 10 mm Hg führt zur Wiedergewinnung einer Fraktion mit einem Siedepunkt von 65,5 bis 67⁰C, die durch Ultrarotanalyse identifiziert wurde und 85 % Triisopropylphosphit enthält.

Beispiel 5

Analog Beispiel 1 wird n-Hexanol mit Triphenylphosphit umgeestert und das Tri-n-hexylphosphit enthaltende Reaktionsgemisch bei 1 Torr und 105 bis HO⁰C schnellverdampft. Die weitere Aufarbeitung erfolgt gemäß Beispiel 1. Die Ausbeute an 99%ig reinem Tri-n-hexylphosphit nf = 1,4451 beträgt 95 %, die Phenolausbeute 87°/o-

Claims

Patentanspruch:

Verfahren zur Herstellung von Trimethylphosphit durch Umesterung eines Triarylphosphits, eines gemischten Arylalkylphosphits oder Mischungen davon ir.it einem aliphatischen einwertigen Alkohol im Überschuß und in Gegenwart eines alkalischen Katalysators und anschließende Auftrennung des trimethylphosphithaltigen Reaktionsgemisches durch Schnelldestillation und anschließende fraktionierte Destillation der Komponenten, wobei man in einer ersten Stufe in bekannter Weise unter Atmosphärendruck die Umsetzung teilweise durchführt, diese hierauf in einer zweiten Stufe bei Überdruck vervollständigt, dann in einer dritten Stufe das flüssige Reaktionsgemisch in einem Verdampfer einer Flashverdampfung unterwirft und dabei die gesamte Menge an Trimethylphosphit, aliphatischem einwertigem Alkohol, dreiwertigen Phosphorverbindung^ und dem gebildeten Phenol verdampft, während ein fester Rückstand verbleibt, nach Patent 1252 648, dadurch gekennzeichnet, daß an Stelle von Methanol für die Umesterung ein aliphatischer einwertiger Alkohol mit bis zu 6 Kohlenstoffatomen verwendet wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen