DE2023050B2 - Process for the preparation of 2-chloroethane phosphonic acid dichloride - Google Patents
Process for the preparation of 2-chloroethane phosphonic acid dichlorideInfo
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Description
4545
Es isi bekannt, 2-ChloräthanphosphonsäuredichIorid durch Umsetzen von 2-ChIoräthanphosphonsäure-bis-(betachloräthylester) mit Phosphorpentachlorid herzustellen (Chemical Abstracts 42, 7241-7243 [1948] und Chemical Abstracts 48, 564 [1954]). Dabei ist das Ausgangsmaterial nur auf einem umständlichen Wege aus Phosphortrichlorid und Äthylenoxyd über das Tris-(2-chloräthyl)-phosphit durch nachfolgende Isomerisierung bei sorgfältig einzuhaltender Reaktionstemperatur erhältlich Störend ist auch das Auftreten polymerer Nebenprodukte. Außerdem kann 2-Chloräthanphosphonsäuredichlorid in einem technisch aufwendigen Verfahren durch Umsetzen von Äthylen mit Sauerstoff und Phosphortrichlorid in mäßigen Ausbeuten erhalten werden (Houben — Weyl, Methoden der organischen Chemie, Band 12/1, Seiten 389,401 und 443, Stuttgart, 1964). Aus der US-PS 34 16 912 ist ein Verfahren zur Herstellung von Dichloräthanphosphonsäuredichlorid durch Chlorierung von Äthanphosphonsäuredichlorid bekannt. Bei diesem Verfahren wird mit einem beträchtlichen Überschuß von Chlor gearbeitet und ein Chlorierungsgrad von ca. 200% erreicht.It is known to use 2-chloroethane phosphonic acid dichloride by converting 2-chloroethane phosphonic acid bis (betachloroethyl ester) with phosphorus pentachloride (Chemical Abstracts 42, 7241-7243 [1948] and Chemical Abstracts 48, 564 [1954]). The starting material is only on a cumbersome route from phosphorus trichloride and ethylene oxide via the tris (2-chloroethyl) phosphite by subsequent isomerization obtainable at reaction temperature which must be carefully observed The occurrence is also disturbing polymeric by-products. In addition, 2-chloroethane phosphonic acid dichloride can be used in a technically complex process by reacting ethylene with Oxygen and phosphorus trichloride can be obtained in moderate yields (Houben - Weyl, methods derorganic chemistry, volume 12/1, pages 389,401 and 443, Stuttgart, 1964). From US-PS 34 16 912 a process for the production of Dichloräthanphosphonsäuredichlorid is known from the chlorination of ethanephosphonic acid dichloride. This procedure uses worked a considerable excess of chlorine and reached a degree of chlorination of about 200%.
Es wurde nun ein Verfahren zur Herstellung von 2-Chloräthanphosphonsäuredichlorid der Formel IA process for the preparation of 2-chloroethane phosphonic acid dichloride of the formula I has now been established
CICH2CH2POCI2 (I)CICH2CH2POCI2 (I)
gefunden, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man Athanphosphonsäuredichlorid der Formel IIfound, which is characterized in that one Athanephosphonic acid dichloride of the formula II
CH3CH2POCI2 (II)CH3CH2POCI2 (II)
mit einem Chlorierungsmittel bis zu einem Chlorierungsgrad von 70% umsetztwith a chlorinating agent up to a degree of chlorination of 70%
Äthanphosphonsäuredichlorid ist technisch leicht zugänglich und kann z. B. aus Triäthylphosphit durch Isomerisierung zu Äthanphosphonsäurediäthylester und weitere Umsetzung mit Phosphorpentachlorid erhalten werden.Äthanphosphonsäuredichlorid is technically easily accessible and can, for. B. from triethyl phosphite Isomerization to ethanephosphonic acid diethyl ester and further reaction with phosphorus pentachloride obtained will.
Als Chlorierungsmittel können elementares Chlor oder Sulfurylchlorid, Dichlormonoxyd, Dischwefeldichlorid, Thionylchlorid oder Nitrosylchlorid verwendet werden. Die Chlorierung kann im allgemeinen bei Temperaturen zwischen -20 und +25O0C erfolgen. Die Reaktion kann durch Radikalbildner bzw. durch Bestrahlung mit Licht, vorzugsweise mit ultraviolettem Licht, aktiviert werden.Elemental chlorine or sulfuryl chloride, dichloromonoxide, disulphur dichloride, thionyl chloride or nitrosyl chloride can be used as the chlorinating agent. The chlorination can and generally at temperatures between -20 + done 25O 0 C. The reaction can be activated by radical formers or by irradiation with light, preferably with ultraviolet light.
Als Chlorierungsmittel verwendet man vorzugsweise elementares Chlor bei 0-250°C. Ohne Aktivierung erfolgt die Chlorierung zweckmäßig bei 100-2500C, vorzugsweise bei 120—170°C Mit Aktivierung erfolgt die Chlorierung zweckmäßig bei C— 120° C, vorzugsweise bei 50-900C.Elemental chlorine at 0-250 ° C. is preferably used as the chlorinating agent. Without activation, the chlorination is expediently carried out at 100-250 0 C, preferably at 120-170 ° C with activation of the chlorination is expediently carried out at C-120 ° C, preferably at 50-90 0 C.
Die Aktivierung kann einerseits durch Radikalbildner wir Peroxyde, z. B. Benzoylperoxyd, Triacetonperoxyd, Lauroylperoxyd, Acetylcyclohexansulfonylperoxyd, ferner Azoisobutyronitril oder Bleitetraäthyl erfolgen. Sie kann aber auch durch Lichtstrahlen, vorzugsweise ultraviolette Lichtstrahlen, erfolgen. In diesem Fall kann die Strahlenquelle sich innerhalb oder außerhalb des Reaktionsgefäßes befinden, das im zweiten Fall aus Glas gefertigt sein muß. Elementares Chlor kann auch durch eine vorausgehende Bestrahlung, z. B. mit einer Quecksilberdampflampe, aktiviert werden.The activation can on the one hand by radical formers we peroxides, z. B. Benzoyl peroxide, triacetone peroxide, Lauroyl peroxide, acetylcyclohexanesulfonyl peroxide, also azoisobutyronitrile or tetraethyl lead take place. she but can also be done by light rays, preferably ultraviolet light rays. In this case it can the radiation source is inside or outside the reaction vessel, which in the second case is made of glass must be made. Elemental chlorine can also be obtained by prior irradiation, e.g. B. with a Mercury vapor lamp.
Die neben elementarem Chlor genannten Chlorierungsmittel werden vorzugsweise in Gegenwart von Peroxyden verwendet.The chlorinating agents mentioned in addition to elemental chlorine are preferably used in the presence of Peroxides used.
Zweckmäßig wird die Chlorierung unter Ausschluß von Luftsauerstoff durchgeführt. Dazu wird das Reaktionsgefäß vor Beginn der Chlorierung mit einem Inertgas wie Stickstoff oder Argon gespült.The chlorination is expediently carried out with the exclusion of atmospheric oxygen. This will be the Before starting the chlorination, the reaction vessel is flushed with an inert gas such as nitrogen or argon.
Die Chlorierung kann in Gegenwart geeigneter Lösungsmittel wie Methylenchlorid, Chloroform, Tetrachlorkohlenstoff, Benzol, Chlorbenzol, Dichlorbenzol oder Schwefelkohlenstoff durchgeführt werden. Weiterhin kommen als Reaktionsmedium Phosphoroxychlorid und Phosphortrichlorid in Betracht.The chlorination can be carried out in the presence of suitable solvents such as methylene chloride, chloroform, carbon tetrachloride, Benzene, chlorobenzene, dichlorobenzene or carbon disulfide can be carried out. Farther Phosphorus oxychloride and phosphorus trichloride can be used as the reaction medium.
Es ist überraschend, daß bei der Chlorierung gemäß der Erfindung ganz überwiegend 2-Chloräthanphosphonsäuredichlorid entsteht, während 1-Chloräthanphosphonsäuredichlorid nur in untergeordnetem Maße auftritt. Auch höherchtorierte Älhanphosphonsäuredichloride als Nebenprodukte spielen kaum eine Rolle.It is surprising that, in the chlorination according to the invention, predominantly 2-chloroethane phosphonic acid dichloride arises, while 1-chloroethane phosphonic acid dichloride occurs only to a minor extent. Also higher-ranking Älhanphosphonsäuredichloride as by-products hardly play a role.
Wird die Chlorierung nur bis zu einem Chlorierungsgrad von 10—20% durchgeführt, so bildet sich praktisch ausschließlich 2-Chloräthanphosphonsäuredichlorid. Noch bei einem Chlorierungsgrad von 50—70% besteht das chlorierte Äthanphosphonsäuredichlorid zu 70—80% aus 2-ChloräthanphosphonsäuredichIorid. Daneben bilden sich geringe Mengen von 1-Chloräthanphosphonsäuredichlorid und höherchlorierten Äthanphosphonsiuredichloriden, insbesondere 2,2-Dichlor-If the chlorination is carried out only up to a degree of chlorination of 10-20%, it practically forms only 2-chloroethane phosphonic acid dichloride. Still exists at a degree of chlorination of 50-70% the chlorinated ethanephosphonic acid dichloride to 70-80% from 2-chloroethanephosphonic acid dichloride. Besides small amounts of 1-chloroethane phosphonic acid dichloride are formed and higher chlorinated ethane phosphonic dichlorides, especially 2,2-dichloro
ithanphosphorisäuredichlorid.ithanophosphoric acid dichloride.
Daher wird die Chlorierung vorteilhaft bis zu einem Chlorierungsgrad von 50—70% durchgeführtThe chlorination is therefore advantageously carried out up to a degree of chlorination of 50-70%
Nach beendeter Chlorierung wird das nicht umgesetzte Äthanphosphonsäuredichlorid aus dem Reaktionsgemisch durch Destillation entfernt und kann aufs neue der Chlorierungsreaktion zugeführt werdea Das verbleibende rohe Reaktionsprodukt enthält weit überwiegend 2-Chloräthanphosphonsäuredichlorid. Durch fraktionierte Destillation läßt sich 2-Chloräthanphosphonsäuredichlorid zu etwa 90% rein gewinnen und kann in diesem Zustand unter Umständen ohne weitere Reinigung nachfolgenden Reaktionen zugeführt werden, insbesondere wenn die Trennung der Folgeprodukte in einfacherer Weise durchführbar ist als die Trennung der Ausgangsmaterialien. Physikalische Daten bzw. dte chemische Reaktivität der 2-Chloräthanphosphonsäurederivate sind erheblich verschieden von denen der l-Chloräthanphosphonsäurederivate.After the end of the chlorination, it is not converted Äthanphosphonsäuredichlorid removed from the reaction mixture by distillation and can on new ones are fed to the chlorination reaction. The remaining crude reaction product contains far predominantly 2-chloroethane phosphonic acid dichloride. 2-Chlorethane phosphonic acid dichloride can be obtained by fractional distillation Approximately 90% pure gain and in this state can possibly be used for subsequent reactions without further purification especially if the separation of the secondary products can be carried out in a simpler manner than the Separation of the raw materials. Physical data or chemical reactivity of the 2-chloroethane phosphonic acid derivatives are considerably different from those of the l-chloroethane phosphonic acid derivatives.
Auch durch sorgfältige fraktionierte Destillation kann 2-ChIoräthanphosphonsäuredichlorid aus dem Reaktionsgemisch praktisch rein gewonnen werden.Careful fractional distillation can also remove 2-chloroethane phosphonic acid dichloride from the reaction mixture can be obtained practically pure.
Das Verfahren gemäß der Erfindung kann auch kontinuierlich durchgeführt werden.The process according to the invention can also be carried out continuously.
2-Chloräthanphosphonsäuredichlorid ist ein wichtiges Zwischenprodukt. Es kann zur Herstellung von 2-Chloräthanphosphonsäure dienen, deren wachstumsfördernde Wirkung auf Pflanzen bekannt ist Ester oder Amide der 2-Chloräthanphosphonsäure sind als Pflanzenschutzmittel verwendbar. Außerdem kann 2-Chloräthanphosphonsäuredichlorid in Vinylphosphonsäuredichlorid übergeführt werden, das für die Herstellung von Kunststoffen benutzt wird.2-chloroethane phosphonic acid dichloride is an important one Intermediate product. It can be used to produce 2-chloroethane phosphonic acid, which promotes growth Effect on plants is known Esters or amides of 2-chloroethane phosphonic acid are used as pesticides usable. In addition, 2-chloroethane phosphonic acid dichloride can be converted into vinyl phosphonic acid dichloride that is used for the manufacture of plastics.
Das Verfahren gemäß der Erfindung ermöglich ι es, von leicht zugänglichen Ausgangsverbindungen über eine einfache Chlorierungsreaktion zu 2-Chloräthanphosphonsäuredichlorid zu gelangen, das bisher nur unter sehr viel schwereren Bedingungen zugänglich The process according to the invention makes it possible to obtain 2-chloroethane phosphonic acid dichloride from easily accessible starting compounds via a simple chlorination reaction, which until now has only been accessible under much more difficult conditions
4040
In einem 4-Halsglaskolben mit Gaseinleitungsrohr, Rührer und Thermometer werden zu 400 g Äthanphosphonsäuredichlorid 90 g mit konzentrierter Schwefelsäure getrocknetes Chlor bei 70—9O0C während 75 Minuten unter Rühren eingeleitet, während durch eine außerhalb des Glaskolbens befindliche Lampe UV-Licht eingestrahlt wird. Danach wird das Reaktionsgemisch über eine Kolonne destilliert. Nach Abdestillieren von 190 g überschüssigem Äthanphosphonsäuredichlorid in einer ersten Fraktion erhält man eine zweite Fraktion von 47,5 g, die 80% l-Chloräthanphosphonsäuredichlo rid enthält und bei 0,8 Torr zwischen 35 und 57CC übergeht. Anschließend erhält man eine dritte Fraktion von 167 g 2-Chloräthanphosphonsäuredichlorid bei 0.8 Torr und 590C. Danach können das als vierte Fraktion 12 g höherchlorierte Äthanphosphonsäuredichloride bei 0,8 Torr und 75°C gewonnen werden. Der Destillationsrückstand beträgt 6 g.In a 4-neck glass flask equipped with gas inlet tube, stirrer and thermometer is charged to 400 g Äthanphosphonsäuredichlorid 90 g of concentrated sulfuric acid, dried chlorine at 70-9O 0 C for 75 minutes with stirring initiated while UV light is irradiated through a located outside the glass bulb lamp. The reaction mixture is then distilled through a column. After distilling off 190 g of excess Äthanphosphonsäuredichlorid in a first fraction, a second fraction of 47.5 g is obtained containing 80% l-Chloräthanphosphonsäuredichlo chloride and merges at 0.8 Torr 35-57 C C. Subsequently, to obtain a third fraction of 167 g of 2-Chloräthanphosphonsäuredichlorid at 0.8 Torr and 59 0 C. Thereafter, the fourth fraction as 12 g highly chlorinated Äthanphosphonsäuredichloride at 0.8 Torr and 75 ° C are obtained. The distillation residue is 6 g.
Insgesamt wird bei dieser Reaktionsführung ein Chlorierungsgrad von etwa 50% erreicht Das insgesamt chlorierte Äthanphosphonsäuredichlorid enthält zu etwa 75% 2-Chloräthanphosphonsäuredichlorid.In total, a degree of chlorination of about 50% is achieved in this reaction procedure chlorinated ethane phosphonic acid dichloride contains about 75% 2-chloroethane phosphonic acid dichloride.
Die Zusammensetzung der Fraktionen wurde durch NMR-Spektren und quantitative Analyse der Chlorgehalte ermitteltThe composition of the fractions was determined by NMR spectra and quantitative analysis of the chlorine content determined
In 300 g Äthanphosphonsäuredichlorid werden bei 8O0C 100 g mit konzentrierter Schwefelsäure getrocknetes Chlor unter lebhaftem Rühren während 2'/2 Stunden eingeleitet, wobei das Reaktionsgemisch durch eine eingetauchte Ultraviolettlampe bestrahlt wird. Danach wird das Reaktionsgemisch über eine Kolonne destilliert Man erhält bei 1,3 Torr und 35-55°C 149 g einer ersten Fraktion, danach 9 g eines Zwischenlaufes und anschließend bei 60—700C eine zweite Fraktion von 155 g. Der Destillationsrückstand beträgt 9 g.In 300 g Äthanphosphonsäuredichlorid C 100 wherein said reaction mixture is irradiated by an immersed ultraviolet lamp are g dried with concentrated sulfuric acid chloride with vigorous stirring for 2 '/ 2 hours introduced at 8O 0. Thereafter, the reaction mixture is distilled through a column obtained at 1.3 torr and 35-55 ° C 149 g of a first fraction, then 9 g of an intermediate barrel and then a second fraction of 155 g at 60-70 0 C. The distillation residue is 9 g.
Die erste Fraktion enthält 78 Mol-% Ausgangsmaterial, 12 Mol-% 2-Chloräthanphosphonsäuredichlorid und 10 Mol-% l-Chloräthanphosphonsäuredichlorid. Die zweite Fraktion enthält 87 Mol-% 2-Chloräthanphosphonsäuredichlorid, 5 Mol-% 1-Chloräthanphosphon&äurediwhlorid und 8 Mol-% 2,2-Dichloräthanphosphonsäuredichlorid. The first fraction contains 78 mol% starting material, 12 mol% of 2-chloroethane phosphonic acid dichloride and 10 mol% of l-chloroethane phosphonic acid dichloride. The second fraction contains 87 mol% of 2-chloroethane phosphonic acid dichloride, 5 mol% of 1-chloroethane phosphonic & acid dichloride and 8 mol% of 2,2-dichloroethane phosphonic acid dichloride.
Bei dieser Reaktionsführung wird ein Chlorierungsgrad von etwa 65% erreicht Das chlorierte Äthanphosphonsäuredichlorid besteht zu etwa 75% aus 2-Chloräthanphosphonsäuredichlorid, das durch eine anschließende Feindestillation praktisch rein erhalten werden kann.When the reaction is carried out, a degree of chlorination of about 65% is achieved. The chlorinated ethanephosphonic acid dichloride consists of about 75% 2-chloroethane phosphonic acid dichloride, which can be obtained practically pure by a subsequent fine distillation.
275 g Äthanphosphonsäuredichlorid werden nach Spülen des Reaktionsgefäßes mit reinem Stickstoff mit 178 g Sulfurylchlorid und 1 g Dibenzoylperoxyd so zum Rückfluß erhitzt, daß nach 90 Minuten die Innentemperatur auf Ii 5° C gestiegen ist. Bei der anschließenden Destillation mit Hilfe einer Kolonne erhält man bei 1,7 Torr und 35 —45° C 145 g einer ersten Fraktion, danach bei 45—(>0°C 13 g einer zweiten Fraktion und schließlich bei 60-700C 57 g einer dritten Fraktion. Der Destillationsrückstand beträgt 27 g. Die erste Fraktion enthält 93 Mol-% Ausgangsprodukt und 7 Mol-% l-Chloräthanphosphonsäuredichlorid. Die zweite Fraktion enthält 45 Mol-% Ausgangsprodukt, 42 Mol-% l-Chloräthanphosphonsäuredichlorid und 13 Mol-% 2-Chloräthanphosphonsäuredichlorid. Die dritte Fraktion enthält 3 Moi-% Ausgangsprodukt, 8 Mol-% l-Chloräthanphosphonsäuredichlorid, 81 MoI-V: 2-Chloräthanphosphonsäuredichlond und 8 Mol-% 2.2-DichloräthanphosphonsäuredichIorid. Das chlorierte Äthanphosphonsäuredichlorid enihält 70% 2-Chloräthanphosphonsäuredichlorid. 275 g of ethanephosphonic acid dichloride are refluxed after flushing the reaction vessel with pure nitrogen with 178 g of sulfuryl chloride and 1 g of dibenzoyl peroxide so that the internal temperature has risen to 5 ° C. after 90 minutes. In the subsequent distillation with the aid of a column is obtained at 1.7 Torr and 35 -45 ° C 145 g of a first fraction and then at 45 - (> 0 ° C 13 g of a second fraction and finally at 60-70 0 C 57 g of a third fraction. The distillation residue is 27 g. The first fraction contains 93 mol% of starting product and 7 mol% of l-chloroethane phosphonic acid dichloride. The second fraction contains 45 mol% of starting product, 42 mol% of l-chloroethane phosphonic acid dichloride and 13 mol% of l-chloroethane phosphonic acid dichloride. The third fraction contains 3 mol% starting product, 8 mol% 1-chloroethane phosphonic acid dichloride, 81 mol% 2-chloroethane phosphonic acid dichloride and 8 mol% 2,2-dichloroethane phosphonic acid dichloride.
Bei dieser Reaktionsführung wird ein Chlorierungs.-grad von etwa 45% erzielt.When the reaction is carried out, a degree of chlorination is obtained achieved by about 45%.
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| DE19702023050 DE2023050C3 (en) | 1970-05-12 | Process for the preparation of 2-chlorathosphonic acid dichloride |
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| DE2023050A1 DE2023050A1 (en) | 1971-11-25 |
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| DE2023050C3 DE2023050C3 (en) | 1977-09-22 |
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| DE2023050A1 (en) | 1971-11-25 |
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