DE19953048A1 - Verfahren zur Herstellung von Organophosphiten - Google Patents

Verfahren zur Herstellung von Organophosphiten

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DE19953048A1 DE1999153048 DE19953048A DE19953048A1 DE 19953048 A1 DE19953048 A1 DE 19953048A1 DE 1999153048 DE1999153048 DE 1999153048 DE 19953048 A DE19953048 A DE 19953048A DE 19953048 A1 DE19953048 A1 DE 19953048A1
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Abstract

Verfahren zur Herstellung von Verbindungen der Formel DOLLAR A X¶(1-a)¶ R·2·¶a¶ P (OR·1·)¶2¶ (I) oder X¶(2-a)¶ R·2·¶a¶ P (OR·1·) (II) DOLLAR A mit: X: Cl, Br, J DOLLAR A R·1·: organischer Rest DOLLAR A R·2·: organischer Rest DOLLAR A a: 0,1 DOLLAR A dadurch gekennzeichnet, daß man DOLLAR A a) eine Verbindung III der Formel PX¶(3-a)¶ R·2·¶a¶ mit einer Verbindung IV der Formel R·1·OH bei Temperaturen im Bereich von 10 bis 200 DEG C umsetzt, wobei das molare Verhältnis der eingesetzten Reste X zu Verbindung IV 1 : 10 bis 10 : 1 beträgt, unter Erhalt einer Mischung V, enthaltend Verbindung I und Verbindung II, DOLLAR A b) aus der Mischung V die Verbindungen I und II abtrennt und DOLLAR A c) Verbindung I oder Verbindung II in Schritt a zurückführt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Verbindungen der Formel
X(1-a) R2 a P (OR1)2 I
oder
X(2-a) R2 a P (OR1) II
mit:
X: Cl, Br, J
R1: organischer Rest
R2: organischer Rest
a: 0,1
Verfahren zur Herstellung von Organophosphiten durch Umsetzung von Phosphortrihalogeniden mit Alkoholen, beispielsweise substituierte oder unsubstituierte Phenole, sind allgemein be­ kannt.
Dabei sind die Selektivitäten zu dem gewünschten Halogenorgano­ phosphit üblicherweise unbefriedigend.
Zur Verbesserung der Selektivität beschreibt J. Prakt. Chem. 334 (1992) 333, die Reaktion in Gegenwart einer Base, wie Triethyl­ amin, durchzuführen. Nachteilig bei diesem Verfahren ist der An­ fall großer Mengen des Salzes aus der zugesetzten Base und dem eingesetzten Phosphortrihalogenid, die abgetrennt und entsorgt werden müssen.
US 3,910,905 beschreibt die Herstellung von (1,2d'-4,5d")-Benzo­ bis-(1,3,2-dioxaphospholen) durch Umsetzung von 1,2,4,5-Tetrahy­ drodroxybenzol mit einem erheblichen Überschuß an PCl3.
Nachteilig ist hierbei der hohe Überschuß an einzusetzender Phosphorverbindung und der damit verbundene erhöhte Aufarbei­ tungsaufwand der erhaltenen Reaktionsmischung wegen der geringen Selektivität in Bezug auf die eingesetzte Phosphorverbindung.
Aus WO 96/22968 ist bekannt, an der Phosphorverbindung zur Erhö­ hung der Selektivität Schutzgruppen einzuführen. So wird zunächst ein Dihalogenphosphoramid mit einem Phenol zu einem Diphenoxy­ phosphoramid umgesetzt, aus dem dann in einer weiteren Stufe Chlordiphenylphosphit erhalten wird. Nachteilig bei diesem Ver­ fahren sind zusätzliche Schritte zur Einführung und Beseitigung der Schutzgruppe.
Der vorliegenden Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, ein Verfah­ ren zur Verfügung zu stellen, das die Herstellung von Halogenor­ ganophosphiten auf technisch einfache und wirtschaftliche Weise ermöglicht unter Vermeidung der genannten Nachteile.
Demgemäß wurde ein Verfahren zur Herstellung von Verbindungen der Formel
X(1-a) R2 a P (OR1)2 I
oder
X(2-a) R2 a P (OR1) II
mit:
X: Cl, Br, J
R1: organischer Rest
R2: organischer Rest
a: 0,1
dadurch gekennzeichnet, daß man
  • a) eine Verbindung III der Formel PX(3-a)R2 a mit einer Verbindung IV der Formel R1OH bei Temperaturen im Bereich von 10 bis 200°C umsetzt, wobei das molare Verhältnis der eingesetzten Reste X zu Verbindung IV 1 : 10 bis 10 : 1 beträgt, unter Er­ halt einer Mischung V enthaltend Verbindung I und Verbindung II,
  • b) aus der Mischung V die Verbindungen I und II abtrennt und
  • c) Verbindung I oder Verbindung II in Schritt a zurückführt,
gefunden.
Erfindungsgemäß setzt man in Schritt a eine Verbindung III der Formel PX(3-a)R2 a ein.
Der Index a beträgt dabei erfindungsgemäß 0 oder 1.
Als X kommen dabei die Halogene, vorzugsweise Cl, Br, J, ins­ besondere Cl, sowie deren Gemische in Betracht.
R2 ist erfindungsgemäß ein organischer Rest.
Als organischer Rest R2 kommen vorteilhaft Alkylreste und ins­ besondere aromatische Reste in Betracht.
Als Alkylreste können lineare oder cyclische C1- bis C18-Reste eingesetzt werden, wie Methyl-, Ethyl, n-Propyl-, i-Propyl, n-Bu­ tyl-, i-Butyl-, s-Butyl, n-Pentylreste sowie deren Isomeren, n-Hexylreste sowie deren Isomeren, Cyclopentyl- oder Cyclohexyl- reste, wobei die cyclischen Alkylreste lineare oder weitere cy­ clische Alkylreste oder aromatische Reste und die Alkylreste cy­ clische Alkylreste oder aromatische Reste als Substituenten tra­ gen können.
Diese Alkylreste können weitere funktionelle Gruppen tragen, wie Alkoxy-, Aryloxy-, disubstitierte Amino-, Mereaptogruppen oder Halogene, wie Chlor, Brom oder Jod, vorzugsweise tragen die Alkylreste keine funktionellen Gruppen.
In den Alkylresten können Kohlenstoffatome durch andere Atome, wie Sauerstoff, Stickstoff oder Schwefel substituiert sein, vorzugsweise sind die Alkylreste nicht substituiert.
Als aromatische Reste kommen Heterocyclen, vorzugsweise Homocy­ clen, wie Naphthyl-, vorzugsweise Phenylreste in Betracht.
Diese aromatischen Reste können weitere funktionelle Gruppen tra­ gen, wie Alkoxy-, Aryloxy-, disubstitierte Amino-, Mercapto­ gruppen oder Halogene, wie Chlor, Brom oder Jod, vorzugsweise tragen die aromatischen Reste keine funktionellen Gruppen.
Diese aromatischen Reste können Alkylreste tragen. Als Alkylreste können lineare oder cyclische C1- bis C18-Reste eingesetzt werden, wie Methyl-, Ethyl, n-Propyl-, i-Propyl, n-Butyl-, i-Butyl-, s- Butyl, n-Pentylreste sowie deren Isomeren, n-Hexylreste sowie deren Isomeren, Cyclopentyl- oder Cyclohexylreste, wobei die cy­ clischen Alkylreste lineare oder weitere cyclische Alkylreste oder aromatische Reste und die Alkylreste cyclische Alkylreste oder aromatische Reste als Substituenten tragen können.
Diese Alkylreste können weitere funktionelle Gruppen tragen, wie Alkoxy-, Aryloxy-, disubstitierte Amino-, Mercaptogruppen oder Halogene, wie Chlor, Brom oder Jod, vorzugsweise tragen die Alkylreste keine funktionellen Gruppen.
In den Alkylresten können Kohlenstoffatome durch andere Atome, wie Sauerstoff, Stickstoff, Schwefel substituiert sein, vorzugs­ weise sind die Alkylreste nicht substituiert.
Diese aromatischen Reste können aromatische Substituenten tragen.
Als aromatische Substituenten kommen Heterocyclen, vorzugsweise Homocyclen, wie Naphthyl-, vorzugsweise Phenylreste in Betracht.
Diese aromatischen Substituenten können weitere funktionelle Gruppen tragen, wie Alkoxy-, Aryloxy-, disubstitierte Amino-, Mercaptogruppen oder Halogene, wie Chlor, Brom oder Jod, vorzugs­ weise tragen die aromatischen Reste keine funktionellen Gruppen.
Diese aromatischen Substituenten können Alkylreste tragen. Als Alkylreste können lineare oder cyclische C1- bis C18-Reste einge­ setzt werden, wie Methyl-, Ethyl, n-Propyl-, i-Propyl, n-Butyl-, i-Butyl-, s-Butyl, n-Pentylreste sowie deren Isomeren, n-Hexylre­ ste sowie deren Isomeren, Cyclopentyl- oder Cyclohexylreste, wo­ bei die cyclischen Alkylreste lineare oder weitere cyclische Alkylreste oder aromatische Reste und die Alkylreste cyclische Alkylreste oder aromatische Reste als Substituenten tragen kön­ nen.
Diese Alkylreste können weitere funktionelle Gruppen tragen, wie Alkoxy-, Aryloxy-, disubstitierte Amino-, Mereaptogruppen oder Halogene, wie Chlor, Brom oder Jod, vorzugsweise tragen die Alkylreste keine funktionellen Gruppen.
In den Alkylresten können Kohlenstoffatome durch andere Atome, wie Sauerstoff, Stickstoff, Schwefel substituiert sein, vorzugs­ weise sind die Alkylreste nicht substituiert.
Setzt man als aromatischen Rest den Phenylrest ein, so kann der Phenylrest in o-, m- oder p-Stellung einen Alkylrest oder aroma­ tischen Substituenten tragen.
Die Verbindung III kann als eine einzelne Verbindung oder als Mischung verschiedener Verbindungen, vorzugsweise als eine ein­ zelne Verbindung, eingesetzt werden. Es können auch Gemische ver­ schiedener gleich oder unterschiedlich halogensubstituierter Phosphine als Verbindung III eingesetzt werden.
Besonders bevorzugte Verbindungen III sind PCl3, Phenyldichlor­ phosphin, Ethyldichlorphosphin, Methyldichlorphosphin, p-Tolyl­ dichlorphosphin, o-Tolyldichlorphosphin, m-Tolyldichlorphosphin, 1-Naphthyldichlorphosphin, 2-Naphthyldichlorphosphin, o-Anisyl­ dichlorphosphin.
Erfindungsgemäß setzt man in Schritt a eine Verbindung IV der Formel R1OH ein. R1 ist dabei erfindungsgemäß ein organischer Rest.
Als organischer Rest R1 kommen vorteilhaft Alkylreste und ins­ besondere aromatische Reste in Betracht.
Als Alkylreste können lineare oder cyclische C1- bis C18-Reste eingesetzt werden, wie Methyl-, Ethyl, n-Propyl-, i-Propyl, n-Bu­ tyl-, i-Butyl-, s-Butyl, n-Pentylreste sowie deren Isomeren, n-Hexylreste sowie deren Isomeren, Cyclopentyl- oder Cyclohexyl­ reste, wobei die cyclischen Alkylreste lineare oder weitere cy­ clische Alkylreste oder aromatische Reste und die Alkylreste cy­ clische Alkylreste oder aromatische Reste als Substituenten tra­ gen können.
Diese Alkylreste können weitere funktionelle Gruppen tragen, wie Alkoxy-, Aryloxy-, disubstitierte Amino-, Mereaptogruppen oder Halogene, wie Chlor, Brom oder Jod, vorzugsweise tragen die Alkylreste keine funktionellen Gruppen.
In den Alkylresten können Kohlenstoffatome durch andere Atome, wie Sauerstoff, Stickstoff oder Schwefel substituiert sein, vorzugsweise sind die Alkylreste nicht substituiert.
Als aromatische Reste kommen Heterocyclen, vorzugsweise Homocy­ clen, wie Naphthyl-, vorzugsweise Phenylreste in Betracht.
Diese aromatischen Reste können weitere funktionelle Gruppen tra­ gen, wie Alkoxy-, Aryloxy-, disubstitierte Amino-, Mercapto­ gruppen oder Halogene, wie Chlor, Brom oder Jod, vorzugsweise tragen die aromatischen Reste keine funktionellen Gruppen.
Diese aromatischen Reste können Alkylreste tragen. Als Alkylreste können lineare oder cyclische C1- bis C18-Reste eingesetzt werden, wie Methyl-, Ethyl, n-Propyl-, i-Propyl, n-Butyl-, i-Butyl-, s- Butyl, n-Pentylreste sowie deren Isomeren, n-Hexylreste sowie deren Isomeren, Cyclopentyl- oder Cyclohexylreste, wobei die cy­ clischen Alkylreste lineare oder weitere cyclische Alkylreste oder aromatische Reste und die Alkylreste cyclische Alkylreste oder aromatische Reste als Substituenten tragen können.
Diese Alkylreste können weitere funktionelle Gruppen tragen, wie Alkoxy-, Aryloxy-, disubstitierte Amino-, Mercaptogruppen oder Halogene, wie Chlor, Brom oder Jod, vorzugsweise tragen die Alkylreste keine funktionellen Gruppen.
In den Alkylresten können Kohlenstoffatome durch andere Atome, wie Sauerstoff, Stickstoff, Schwefel substituiert sein, vorzugs­ weise sind die Alkylreste nicht substituiert.
Diese aromatischen Reste können aromatische Substituenten tragen.
Als aromatische Substituenten kommen Heterocyclen, vorzugsweise Homocyclen, wie Naphthyl-, vorzugsweise Phenylreste in Betracht.
Diese aromatischen Substituenten können weitere funktionelle Gruppen tragen, wie Alkoxy-, Aryloxy-, disubstitierte Amino-, Mercaptogruppen oder Halogene, wie Chlor, Brom oder Jod, vorzugs­ weise tragen die aromatischen Reste keine funktionellen Gruppen. Diese aromatischen Substituenten können Alkylreste tragen. Als Alkylreste können lineare oder cyclische C1- bis C18-Reste einge­ setzt werden, wie Methyl-, Ethyl, n-Propyl-, i-Propyl, n-Butyl-, i-Butyl-, s-Butyl, n-Pentylreste sowie deren Isomeren, n-Hexylre­ ste sowie deren Isomeren, Cyclopentyl- oder Cyclohexylreste, wo­ bei die cyclischen Alkylreste lineare oder weitere cyclische Alkylreste oder aromatische Reste und die Alkylreste cyclische Alkylreste oder aromatische Reste als Substituenten tragen kön­ nen.
Diese Alkylreste können weitere funktionelle Gruppen tragen, wie Alkoxy-, Aryloxy-, disubstitierte Amino-, Mercaptogruppen oder Halogene, wie Chlor, Brom oder Jod, vorzugsweise tragen die Alkylreste keine funktionellen Gruppen.
In den Alkylresten können Kohlenstoffatome durch andere Atome, wie Sauerstoff, Stickstoff, Schwefel substituiert sein, vorzugs­ weise sind die Alkylreste nicht substituiert.
Setzt man als aromatischen Rest den Phenylrest ein, so kann der Phenylrest in o-, m- oder p-Stellung einen Alkylrest oder aroma­ tischen Substituenten tragen.
Die Verbindung IV kann als eine einzelne Verbindung oder als Mischung verschiedener Verbindungen, vorzugsweise als eine ein­ zelne Verbindung, eingesetzt werden.
Besonders bevorzugte Verbindungen IV sind Phenol, o-Kresol, m- Kresol, p-Kresol, o-Ethylphenol, m-Ethylphenol, p-Ethylphenol, o-n-Propylphenol, m-n-Propylphenol p-n-Propylphenol, o-Isopropyl­ phenol, m-Isopropylphenol, p-Isopropylphenol.
Eine Verbindung III setzt man erfindungsgemäß mit einer Verbind­ ung IV bei Temperaturen im Bereich von 10 bis 200°C, vorzugsweise 50 bis 150°C, insbesondere 70 bis 120°C um.
Das molare Verhältnis zwischen den in Schritt a eingesetzten Re­ sten X und der Verbindung IV beträgt erfindungsgemäß 1 : 10 bis 10 : 1, vorzugsweise 1 : 5 bis 5 : 1, insbesondere 1 : 2 bis 2 : 1.
Die Umsetzung einer Verbindung III mit einer Verbindung IV kann man in Gegenwart eines flüssigen anorganischen oder organischen Verdünnungsmittels durchführen, wie eines Esters, beispielsweise Essigsäureethylester, eines Ethers, beispielsweise Methyl-t-buty­ lether, Diethylether, Dioxan, Tetrahydrofuran, eines aromatischen Kohlenwasserstoffs, beispielsweise Toluol, eines gesättigten Koh­ lenwasserstoffs, beispielsweise n-Hexan, Cyclohexan, eines ungesättigten Kohlenwasserstoffs, beispielsweise Cyclohexen, eines Kohlenwasserstoff-Gemischs, beispielsweise Petrolether, oder Gemische solcher flüssigen Verdünnungsmittel.
Vorzugsweise führt man die Umsetzung einer Verbindung III mit einer Verbindung IV ohne ein solches flüssiges Verdünnungsmittel durch.
Den bei der Umsetzung entstehenden Halogenwasserstoff, der unter den Reaktionsbedingungen üblicherweise gasförmig anfällt, kann vorteilhaft abgetrennt und an sich bekannten chemischen Verfahren zugeführt werden.
Erfindungsgemäß erhält man bei der Umsetzung einer Verbindung III mit einer Verbindung IV eine Mischung V enthaltend eine Ver­ bindung I und eine Verbindung II.
In Abhängigkeit von der gewählten Verbindungen III und/oder der gewählten Verbindung IV können Verbindung I und/oder Verbindung II als einzelne Verbindung oder Gemisch mehrerer Verbindungen vorliegen.
Vorteilhaft kommt eine solche Auswahl einer Verbindung III und einer Verbindung IV in Betracht, daß Verbindung I und Verbindung II als einzelne Verbindung anfallen. Dies kann beispielsweise er­ zielt werden, indem man als Verbindung III eine einzelne Ver­ bindung einsetzt, in der das Phosphin durch nur eine einzige Ha­ logenart im Falle des Index a = 1 zweifach oder im Falle des In­ dexes a = 0 dreifach substituiert ist, und als Verbindung IV eine einzelne Verbindung einsetzt.
Die Mischung V kann neben den Verbindungen I und II nicht umge­ setzte Verbindung III oder nicht umgesetzte Verbindung IV oder im Falle des Indexes a = 0 eine Verbindung der Formel VI
P (OR1)3 VI
enthalten.
Erfindungsgemäß trennt man in Schritt b aus der Mischung V Ver­ bindung I und II ab.
Die nach der Abtrennung der Verbindungen I und II verbleibenden Reste der Mischung V können vorteilhaft in Schritt a des erfindungsgemäßen Verfahrens zurückgeführt werden.
Ebenso können die restlichen Bestandteile der Mischung V, wie nicht umgesetzte Verbindung III oder nicht umgesetzte Verbindung IV oder im Falle des Indexes a = 0 eine Verbindung der Formel VI oder deren Gemische, einzeln oder zusammen in Schritt a zurück­ geführt werden.
Die Abtrennung kann in an sich bekannter Weise, beispielsweise durch Extraktion oder Destillation, vorzugsweise durch Destillation erfolgen.
Erfolgt die Abtrennung durch Destillation, so hat sich eine Ver­ minderung des Drucks vorzugsweise in den Bereich von 10 bis 105 Pa, insbesondere 5000 bis 10 Pa als vorteilhaft erwiesen.
Die Destillation kann vorteilhaft in einer Kolonne, beispiels­ weise mit Seitenabzug, oder mehreren, wie zwei, drei, oder vier, vorteilhaft zwei Kolonnen erfolgen.
Als Kolonnen können dabei an sich bekannte Kolonnen, wie Glocken­ bodenkolonnen, Siebbodenkolonnen oder Füllkörperkolonnen einge­ setzt werden.
Bei einer solchen Destillation weist üblicherweise die Verbindung II einen niedrigeren Siedepunkt als Verbindung I auf.
Erfindungsgemäß führt man gemäß Schritt c Verbindung I oder Ver­ bindung II in Schritt a zurück.
Ist Verbindung I das gewünschte Produkt, so führt man Verbindung II zurück. Ist Verbindung II das gewünschte Produkt, so führt man Verbindung I zurück.
Neben den eingangs genannten Vorteilen weist das erfindungsgemäße Verfahren den Vorteil einer Produktselektivität von nahezu 100% auf, da nicht umgesetzten Edukte und unerwünschte Nebenprodukte zurückgeführt werden können. Das einzige Nebenprodukt, der in Schritt a entstehende Halogenwasserstoff, kann an sich bekannten chemischen Verfahren zugeführt werden.
Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhältlichen Halogenor­ ganophosphiten können Anwendung bei der Synthese von Flammschutz­ mitteln, Wirkstoffen und Homogenkatalysatoren finden.

Claims (7)

1. Verfahren zur Herstellung von Verbindungen der Formel
X(1-a) R2 a P (OR1)2 I
oder
X(2-a) R2 a P (OR1) II
mit:
X: Cl, Br, J
R1: organischer Rest
R2: organischer Rest
a: 0,1
dadurch gekennzeichnet, daß man
  • a) eine Verbindung III der Formel PX(3-a)R2 a mit einer Ver­ bindung IV der Formel R1OH bei Temperaturen im Bereich von 10 bis 200°C umsetzt, wobei das molare Verhältnis der eingesetzten Reste X zu Verbindung IV 1 : 10 bis 10 : 1 beträgt, unter Erhalt einer Mischung V enthaltend Ver­ bindung I und Verbindung II,
  • b) aus der Mischung V die Verbindungen I und II abtrennt und
  • c) Verbindung I oder Verbindung II in Schritt a zurückführt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei man als X Cl einsetzt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei man als R1 einen aro­ matischen Rest einsetzt.
4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, wobei man als Ver­ bindung IV ein Phenol einsetzt.
5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, wobei man in Schritt b Verbindung I und Verbindung II aus der Mischung V destillativ abtrennt.
6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5, wobei man in Schritt c die Verbindung II zurückführt und anschließend in Schritt a durch Umsetzung mit einer Verbindung III eine Verbindung I bildet.
7. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5, wobei man in Schritt c die Verbindung I zurückführt und anschließend in Schritt a durch Umsetzung mit einer Verbindung IV eine Verbindung II bildet.
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