DE1817682A1 - Production of urethane-phosphonic esters - Google Patents

Production of urethane-phosphonic esters

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Abstract

Urethanealkyl-phosphonic ester of formula (I): (where R is lower alkyl and A is lower alkylene) is produced by reacting halogenalkyl-urethane of formula: H2-N-CO-O-A-X (where X is halogen) with esters of phosphorous acid of formula (II): (where Y is alkali metal or lower alkyl) at temperature 0-140 degrees C. The esters are flame retardants, lubricant additives, and intermediates for pesticides.

Description

Urethan-phosphonester und Verfahren zu ihror Herstellung Die Herstellung von Alkylphosphonestern aus Alkylhalogeniden und niederen Di- oder Trialkylestern der phosphorigen Säure ist bekannt (Michaolis-Arbuzow- und Michaelis-Becker-Reaktion ; Houben-Weyl, 4. Auflage, Band 12/I, Seite 433 und 446). Diese Reaktionen wurden auch für das Chloracetamid beschrieben (J. org. Chem. 24 (1959) 434).Urethane phosphonic ester and process for its manufacture The manufacture of alkylphosphonic esters from alkyl halides and lower di- or trialkyl esters phosphorous acid is known (Michaolis-Arbuzow and Michaelis-Becker reaction ; Houben-Weyl, 4th edition, Volume 12 / I, pages 433 and 446). These reactions were also described for chloroacetamide (J. org. Chem. 24 (1959) 434).

Gegenstand der Erfindung sind Urethanalkyl-phosphonester der Formol I in welcher A für einen niederon Alkylenrest und R für eine niedere Alkylgruppe steht, sowie ein Verfahren zu ihror Herstellung, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man Halogemalkylurothane der Formel II H2N-CO-O-A-X II in welcher A die vorstchend genannte Bedeutung hat und X für ein Halogematem stcht, mit Esterm der phosphorigen Säuro der Formol III in welcher E die vorstchend genannte Bedoutung hat und Y ein Alkalimstallatem eder eine niedere Alkylgruppe bedeutet, bei Temperaturen von etwa 0 bis etwa 140°C umsetzt.The invention relates to urethane alkyl phosphonic esters of the formula I. in which A stands for a lower alkylene radical and R stands for a lower alkyl group, as well as a process for their preparation, which is characterized in that one Halogemalkylurothane of the formula II H2N-CO-OAX II in which A has the meaning mentioned above and X is a Halogematem stcht, with ester of the phosphorous acid of the formula III in which E has the abovementioned meaning and Y is an alkali metal stable or a lower alkyl group, and is reacted at temperatures from about 0 to about 140.degree.

Als Ausgangsstoffe kommen durch Halogenatome, wie Jod und Brom, substituierte Alkylurethane, wie beispielsweise 2-Bromäthyl-urethan, 3-Brospropyl-urethan oder 4-Brombutyl-urethan, in Betracht. Überraschenderweise verlaufen die Reaktionen auch mit den entsprechenden Chlorverbindungen glatt, deren Einsatz aus wirtschaftlichen Gründen vorteilhafter ist.The starting materials are substituted by halogen atoms such as iodine and bromine Alkyl urethanes, such as, for example, 2-bromoethyl urethane, 3-brospropyl urethane or 4-bromobutyl urethane, into consideration. Surprisingly, the reactions also work with the corresponding chlorine compounds smooth, their use from economic Reasons is more advantageous.

Beim Einsatz vn Dialkylphosphiten, wie beispielsweise Diäthylphosphit und insbesondere Dimethylphosphit, wird zunächst in bekannter Weise deren Alkaliverbindung hergestellt, z. B. durch Umsetzung mit einem Alkalimetall, vorzugsweise Natrium oder mit Alkalialkoholat, vorzugsweise Natriumalkoholat. Die Alkaliverbindung wird anschließend mit der Halogenverbindung bei etwa 0 bis etwa 100°C, vorzugsweise bei Normaltemperatur, unter Abscheidung von Alkalihalogenid in bekannter Weise umgesetzt, an dessen Bildung die Reaktion erkennbar ist.When using dialkyl phosphites such as diethyl phosphite and in particular dimethyl phosphite, their alkali compound is first used in a known manner manufactured, e.g. B. by reaction with an alkali metal, preferably sodium or with alkali alcoholate, preferably sodium alcoholate. The alkali compound will then with the halogen compound at about 0 to about 100 ° C, preferably at Normal temperature, converted in a known manner with the deposition of alkali halide, the formation of which the reaction can be recognized.

Beim Einsatz von Trialkylphosphiten, wie Triäthylphosphit und insbesondere Trimthylphosphit, sind Temperaturen von etwa 90 bis etwa 140°C erforderlich. Hier ist die Reaktion am Abdestillieren des als Nebenprodukt anfallenden Alkylhalogenids, das aus einer Estergruppe stammt, erkennbar.When using trialkyl phosphites such as triethyl phosphite and in particular Trimthyl phosphite, temperatures of about 90 to about 140 ° C are required. here is the reaction to the distillation of the by-product alkyl halide, which originates from an ester group, recognizable.

Gegebenenfalls können Verdünnungsmittel zugesetzt werden, von denen Dimethylformamid besonders giinstig ist. Die Phosphonester fallen- gegebenenfalls nach Abtrennung des Alkylhalogenids beim Einsatz von Dielkylphosphiten und eines evtl. verwendeten Verdünnungsmittets durch Destillation be vermindertem Druck e als dickflüssige Öle an, die in Wasser, Methanol, Chloroferm und Dimethylformamid leicht löslich, in Aceton und T@@@@@l schwerlöslich sind. Die neuen Phosphonester können als Zwischenprodukte für die Herstellung von Schädlingsbekämpfungsmitteln und als Schmiermittelzusätze Verwendung finden. Insbesondere eignen sie ich in Kombination mit Vernetzungsmitteln, wie Formaldehyd und/oder organischen N-Methylolamiden, wie Pentamethylolmelamin, zur Herstellung von unbrennbaren oder selbstverlöschenden Kunststoffen und Überzügen.If necessary, diluents can be added, of which Dimethylformamide is particularly favorable. The phosphonic esters fall - if necessary after separation of the alkyl halide when using Dielkylphosphiten and one any diluents used by distillation under reduced pressure e as viscous oils in water, methanol, chloroferm and dimethylformamide Easily soluble, sparingly soluble in acetone and T @@@@@ l. The new Phosphonic esters can be used as intermediates in the manufacture of pesticides and are used as lubricant additives. I especially like them in combination with crosslinking agents such as formaldehyde and / or organic N-methylolamides, such as Pentamethylolmelamine, for the manufacture of non-combustible or self-extinguishing Plastics and coatings.

Beispiel 1 124 g (1 Mol) 2-Chloräthyl-urethan werden in 60 g Dimethylformamid angerührt und bei 140°C gelöst. Sodann werden bei 140°C 137 g (1,1 Mol) Trimethylphosphit in 2 Stunden in kleinen Portionen zugegeben, wobei reichlich Methylchlorid abdestilliert, das nach Passieren einer Eisfalle in einer Kältefalle von -75°C kondensiert wird (Ausbeute 49 g = 97 % d. Th.). Aus dem öligen Reaktionsprodukt wird bei 80°C/5 Torr das Dimethylformamid und restliches Trimethylphosphit abgezogen. Als Rückstand hinterbleiben 171 g (87 % d. Th.) eines farblosen dicken, bei -40°C glasig erstarrenden Öles, das in Wasser, Methanol und Chloroform leicht, und in Aceton schwer löslich ist.Example 1 124 g (1 mol) of 2-chloroethyl urethane are dissolved in 60 g of dimethylformamide stirred and dissolved at 140 ° C. 137 g (1.1 mol) of trimethyl phosphite are then obtained at 140.degree added in small portions in 2 hours, with plenty of methyl chloride distilling off, which is condensed after passing through an ice trap in a cold trap of -75 ° C (Yield 49 g = 97% of theory). From the oily reaction product is at 80 ° C / 5 Torr the dimethylformamide and remaining trimethyl phosphite are removed. Left behind as residue 171 g (87% of theory) of a colorless thick oil that solidifies glassy at -40 ° C, which is easily soluble in water, methanol and chloroform and sparingly soluble in acetone.

Elementargnalyset C5H12O5NP (Molgewicht 197) ber. : 30,0 % C ; 6,0 % H ; 7,0 % N ; 15,7 % P gef. : 30,9 % C ; 6,4 % H ; 7,6 % N ; 14,8 % P Im IR-Spektrum erkennt man die aus anderen Alkylphosphonestern bekannte P-O-C-Schwingung bei einer Wellenzahl von 1040 cm-¹, die P=O-Schwingung bei 1220 cm-¹, die C=O-Schwingung der Urethane bei 1700 cm , die NH-Schwingungen der Urethan bei 1330, 1400, 1600 und 3300 cm-¹ sowie die C-O-C-Schwingung der Urethane bei 1080 cm-¹. Im Phosphor-Kernresonanzspektrum erschsint in starkem Umfange eine für Alkyl-phosphonsäure-dimethylester charakteristische Phosphor-Kernresonanz mit einer Verschiebung von -31 ppm gegen H3PO4-Standard.Elementary analysis set C5H12O5NP (molecular weight 197) calc .: 30.0% C; 6.0 % H ; 7.0% N; 15.7% P found. : 30.9% C; 6.4% H; 7.6% N; 14.8% P in the IR spectrum the P-O-C oscillation known from other alkylphosphonic esters can be seen in a Wavenumber of 1040 cm-¹, the P = O vibration at 1220 cm-¹, the C = O vibration of the Urethane at 1700 cm, the NH vibrations of urethane at 1330, 1400, 1600 and 3300 cm-¹ and the C-O-C vibration of the urethanes at 1080 cm-¹. In the phosphorus nuclear magnetic resonance spectrum A characteristic of dimethyl alkyl phosphonate appears to a large extent Nuclear magnetic resonance with a shift of -31 ppm against the H3PO4 standard.

Löst man 99 g (0,5 Mol) des Phosphonesters bei gewöhnlicher Temperatur in 20 ml Wasser, stellt mit wenig NaOH auf pH 8 und gibt 0,5 Mol 40 %iges Formalin hinzu, so bildet sich bei 50°C die sehr leicht wasserlösliche, ölige N-Nethylolverbindung. Sie bildet sich auch beim mehrstündigen Verrühren des Phosphonesters mit 1 Mol Paraformaldehyd bei 800C bis zur Auflösung des letzteren.Dissolve 99 g (0.5 mol) of the phosphonic ester at ordinary temperature in 20 ml of water, adjusts to pH 8 with a little NaOH and gives 0.5 mol of 40% formalin added, the very easily water-soluble, oily N-methylol compound is formed at 50.degree. It is also formed when the phosphonic ester is stirred with 1 mol of paraformaldehyde for several hours at 800C until the latter dissolves.

Beispiel 2 Zu 110 g (1 Mol) Dimethylphosphit wird bei gewöhnlicher Temperatur unter Rühren 1 Mol 2 N Natriummethylatlösung zugetropft und das Methanol bei 400C/180 Torr abdestilliert. Man erhält 133 g der honigartigen Natriumverbindungl die sofort in 50 g Dimethylformamid gelöst wird.Example 2 To 110 g (1 mole) of dimethyl phosphite is added to ordinary Temperature with stirring 1 mol of 2 N sodium methylate solution was added dropwise and the methanol distilled off at 400C / 180 torr. 133 g of the honey-like sodium compound are obtained which is immediately dissolved in 50 g of dimethylformamide.

Hierzu werden portionsweise 124 g (i Mol) 2-Chloräthylurethan zugegeben und die so erhaltene Suspension 12 Stunden bei 70°C verrührt, wobei sich NaCl ausscheidet.To this end, 124 g (1 mol) of 2-chloroethyl urethane are added in portions and the suspension obtained in this way is stirred for 12 hours at 70 ° C., NaCl separating out.

Die Titration einer Proba der Suspension mit Silbernitrat ergibt 8,9 % Chlorionen (80 % d. Th.).The titration of a sample of the suspension with silver nitrate gives 8.9 % Chlorine ions (80% of theory).

Zur dickflüssigen Suspension werden 300 g Methanol zugesetzt und aus der dünnen Suspension das NaCl abgesaugt (nach Waschen mit Methanol und Trocknen 48 g (80 % d. Th.)).300 g of methanol are added to the viscous suspension and removed the NaCl sucked off the thin suspension (after washing with methanol and drying 48 g (80% of theory)).

Das methanolische Filtrat liefert beim Abziehen des Methanols bei 50°C/170 Torr 162 g des im Beispiel 1 charakterisierten Phosphonesters.The methanolic filtrate supplies when the methanol is drawn off 50 ° C / 170 Torr 162 g of the phosphonic ester characterized in Example 1.

Claims (2)

P a t e n t a n s p r ü c h eP a t e n t a n s p r ü c h e i. Urethanalkyl-phosphonester der Formel 1 in welcher A einen niederen Alkylenrest und R eine niedere Alkylgruppe bedeuten.i. Urethane alkyl phosphonic esters of the formula 1 in which A is a lower alkylene radical and R is a lower alkyl group. 2. Verfahren zur Herstellung von Urethanalkyl-phosphonestern der Formel 1 in welcher A einen niederen Alkylenrest und R eine niedere Alkylgruppe bedeuten, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß man Halogenalkyl-urethane der Formel II H2N-CO-O-A-X II in welcher A die vorstehend genannte Bedeutung hat und X für ein Halogenatom steht, mit Estern der phosphorigen Säure der Formel III in welcher R die verstchend genannte Bedentung hat und Y für ein Alkalimetallatem oder eine miedere Alkylgruppe stcht, bei Temperaturen von etwa O bis etwa 140°C unsetzt.2. Process for the preparation of urethane alkyl phosphonic esters of the formula 1 in which A is a lower alkylene radical and R is a lower alkyl group, characterized in that haloalkyl urethanes of the formula II H2N-CO-OAX II in which A has the meaning given above and X is a halogen atom, with esters of phosphorous acid Formula III in which R has the meaning mentioned and Y stands for an alkali metal atom or a lower alkyl group, at temperatures from about 0 to about 140.degree.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1211023B (en) * 1963-03-16 1966-02-17 Kloeckner Humboldt Deutz Ag Valve control for internal combustion engines
US3758554A (en) * 1971-06-18 1973-09-11 Stevens & Co Inc J P Phosphorus-containing carbamates
US3835204A (en) * 1971-06-28 1974-09-10 Stauffer Chemical Co Hydroxyalkylphosphonate carbamates

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