DE2121833A1 - Verfahren zur kontinuierlichen Her stellung von aquimolaren Gemischen von Mono und Dialkylphosphiten - Google Patents

Verfahren zur kontinuierlichen Her stellung von aquimolaren Gemischen von Mono und Dialkylphosphiten

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DE2121833A1
DE2121833A1 DE19712121833 DE2121833A DE2121833A1 DE 2121833 A1 DE2121833 A1 DE 2121833A1 DE 19712121833 DE19712121833 DE 19712121833 DE 2121833 A DE2121833 A DE 2121833A DE 2121833 A1 DE2121833 A1 DE 2121833A1
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Detlef Dr χ 1110 Berlin Heinz Dieter Dr χ 1017 Berlin Crahmer Heinz Dr χ 4602 Piestentz Radeck
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VEB Stickstoffwerk Piestentz, χ 4602 Luther Stadt Wittenberg Piestentz
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    • C07FACYCLIC, CARBOCYCLIC OR HETEROCYCLIC COMPOUNDS CONTAINING ELEMENTS OTHER THAN CARBON, HYDROGEN, HALOGEN, OXYGEN, NITROGEN, SULFUR, SELENIUM OR TELLURIUM
    • C07F9/00Compounds containing elements of Groups 5 or 15 of the Periodic Table
    • C07F9/02Phosphorus compounds
    • C07F9/06Phosphorus compounds without P—C bonds
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Description

  • Erfinder: Dr. Dieter h e i n z Dr. Detlef Radeck Dr. Heinz Grahmer Verfahren zur kontinuierlichen nerstellung von äquimolaren Gemischen von mono- und Dialkylphosphiten Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von äquimolaren Gemischen von mono- und Dialkylphosphiten durch Reaktion von Phosphor(III)oxid mit einer organischen monohydroxyverbindung.
  • Die größte wirtschaftliche Bedeutung hinsichtlich der Darstellung von Dialkylphosphiten haben Verfahren, die von Phosphor(III)-chloriden oder -bromiden und Alkoholen ausgehen. Diese Umsetzungen lassen sich summarisch durch die Gleichung Pk3 + 3 ROH#HPO(OR)2 + RX + 2 HX (1) beschreiben. Um möglichst hohe Ausbeuten zu erzielen, wird meist in Gegenwart eines Akzeptors für den gebildeten Halogenwasserstoff, z.B. einem Amin, gearbeitet. Der Nachteil der Verfahren auf Phosphor(III)halogenid-Basis liegt darin, daß nur 2/3 des eingesetzten Alkohols zum Dialkylphosphit verarbeitet werden können und daß das für die Darstellung des Phsphor(III)halogenids eingesetzte halogen nur als verunreinigter Halogenwasserstoff, Alkylhalogenid bzw. Ammoniumhalogenid anfällt und nicht auf einfache Art und Weise in einem Kreislaufprozeß zur Neudarstellung von Phosphor(III)halogenid genutzt werden kann. Die Ausbeuten liegen bei diesen verfahren je nach Art des eingesetzten Alkohols zwischen 50 und 100 %, bezogen auf das eingesetzte Phosphor(III)halogenid.
  • Die Darstellung von Monoalkylphosphiten geschieht meist durch hydrolyse von Dialkylphosphiten, wodurch ein weiteren Teil des eingesetzten Alkohols nicht für die veresterung nutzbar gemacht werden kann.
  • Andere verfahren zur Herstellung von mono- und Dialkylphos phiten gehen von phosphoriger Säure und Alkylhalogeniden nach aus. Der Nachteil dieser verfahren ist, daß das Alkylhalogenid ein relativ schiwierig darzustellandes Ausgangsprodukt ist und auch die phosphorige säure erst durch Hydrolyse ç r-hophor(III)halogenid oder Phosphor(III)oxid dargestellt werden muß.
  • Interessant ist die Umsetzung von Phosphor(III)oxid mit Alkoholen, bei der keine Halogenverbindungen notwendig sind. sie direkte, vorsichtig zu führends Reaktion von Phosphor(III)oxid mit Äthanol führt nur bei Temperaturen unter = 10 °C ohne Neuererscheinung zur Bildung von Diäthylphosphit. Über die Ausbeuten bei dieser Kenktion ist nichts bekannt. als euenprodukte bei der Reaktion entstehen phosphorige Säure, Phosphine und niedere Phosphorsubsoxide. Diese beiden letzteren Nebenprodukte lassen sich nur schwer abtrennen, so daß dieses verfahren der direkten umsetzung technisch wenig geeignet erscheint.
  • Des weiteren wird auch die Umsetzung von Phosphor(III)oxid mit Äthanol in sehr verdünnter benzolischer Lösung beschrieben, wobei die Bildung von äquimolaren Gemischen von mono- und Dialkylphosphiten vermutet wird. Andererseits wird beschrieben, daß sich Phosphor(III)oxid und methanol auch in Gegenwart eines Lösungsmittels sehr heftig unter Bildung undefinierbarer Zersetzungsprodukte umsetzen. Beide in der Literatur bisher beschriebenen verfahren zur barstellun von Di- bzw. mono- und Dialkylphiosphiten weisen Nachteile auf.
  • Die direkte Reaktion von Phosphor(III)oxid mit Athanol kann ohne Lösungsmittel nur bei Temperaturen unter = 10 °C durchgefährt werden, da sonst starke Zersetzung des Reaktionsgemisches beobachtet wird. Das Arbeiten bei dieser relativ tiefen lemperatur bedeutet einen erheblichen zusätzlichen Aufwand hinsichtlich der Abführung der Reaktionswärme der stark exothermen Reaktion bei der Verfahrensführung.
  • Die Reaktion von Phosphor(III)oxid mit Äthanol in stark verdünnter benzolischer Lösung wurde bisher nur bei Zimmertemperatur derart durchgeführt, daß eine Phosphor(III)-oxid-Benzo-Lösung mit einer Konzentration von 30 vol.-Teilen P4O6/1000 Vol.
  • Teile, kenzel vorgelegt wurde und dann langsam tropfenweise Äthanol bis zum molverhältnis P4O6: Äthanol = 1 : 6 zudosiert wurde.
  • Für die Herstellung eines gelblich gefärbten Gemisches von mono- und Diäthylphosphit mußte das gesamte als Lösungsmittel eingesetzte Benzol verdampft werden, was bei einer technischen verfehrensführung einen erheblichen zusätzlichen Energieaufwand in eiller zusätzlielien Verfahrensstufe bedeuten wurde. zum anderen wäre bei einer kontinuierlichen Verfahensführung ein zusätzlicher Benzollreislauf notwendig.
  • Wie jetzt weiterhin festgestellt wurde, sind solche Reaktionslösungen bzw. Reaktionsgemische, die durch Umsatz von Phosphor(III)oxid mit ethanol im Molverhältnis 1 : 6 hergestellt wurden, nicht stabil. Schon nach ca. 12 Stunden wird starke Gelbfärbung der Produkte beobachtet. Durch Temperaturerhöhung wird diese beginnende Zersetzung noch verstärkt. Bei Temperaturen über 8ü °C wird sofort die Ausscheidung fester gelber phospnorhaltiger Zersetzungsprodukte beobachtet. Diese Zersetzung ist darauf zurückzuführen, daß bei der Äthanolyse von Phosphor(III)oxid ebenso wie bei der Kealrtion von Phosphor(III)oxid mit anderen Alkoholen nach unseren untersuchungen neben den gebildeten Dialkylphosphit als Zwischenprodukte kondensierte Verbindungen entstehen, die als wesentliches Strukturelement die kruppe enthalten. Diese kondensierten Produkte, die bei der Reaktion in starkem maße auftreten, sind sehr feuchtigkeitsempfindlich und thermisch äußerst instabil. Sie zersetzen sich irreversibel unter Bildung gelber Phosphorsuboxide und anderer Zersetzungs-Produkte.
  • sie kondensierten Produkte werden im verlauf der Umsetzung von Phosphor(III)oxid mit Alkoholen im wesentlichen zu den Monoalkylphosphiten abgebaut. dieser Abbau erfolgt nach einer Gleichgewichtsreaktion, so daß bei einem molverhältnis Phosphor(III) oxid : Alkohol = 1 : 6 neben den Endprodukten der Reaktion --mono- und Dialkylphosphit- auch bestimmte Mengen der kondensierten Produkte und unumgesetzter Alkohol vorliegen. Auf diesem Wege hergestellte Produkte erweisen sich demgemäß als nicht lagerungsbeständig und eine eventuelle destillative Trennung des Mono-und Dialkylphosphits ist mit großen Ausbeuteverlusten verbunden, da bei der zersetzung der kondensierten Produkte auch eine durch die Zersetzungsprodukte beschleunigte Zersetzung des Mono- und Dialkylphosphits erfolgt.
  • Es wurde daher nach einem großtechnisch einfach durchführbaren verfahren gesucht, das nicht auf Phosphor(III)halogenid-Basis bzw. Alkylhalogenid-Basis beruht und bei dem möglichst vollständiger Umsatz, ohne bildung von Neben- oder Zersetzungsprodukten erfolgt.
  • Der erfindung lag die Aufgabe zugrunde, durch Umsetzung von Phosphor(III)oxid mit Alkoholen kontinuierlich äquimolare den mische von Mono- und Dialkylphosphiten möglichst unter Ausschluß eines zusätzlichen Lösungsmittelkreislaufes zu erzeugen und dabei lagerfähige , möglichst temperaturbeständige Produkte zu erhalten «s wurde ein verfahren gefunden, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß Phosphor(III)oxid und Alkohole in kurzer Zeit in reine äquimolare Gemische von Mono- und Dialkylphosphit überführt werden können, wenn man unter kräftigem Durchmischen Phosphor-(III)oxid und den entsprechenden Alkohol in einem Molverhältnis Phosphor(III)oxid t Alkohol 1 s 6 unterhalb 60 °s getrennt und gleichzeitig in das entsprechende Gemisch von Mono- und Dialkylphosphit oder in das entsprechende Dialkylphosphit eindosiert.
  • Die Ausgangsprodukte können ohne ein zusätzliches Lösungsmittel eindosiert werden. nandelt es sich um eine feste organische Monohydroxyverbindung, kann sie in Form einer Lösung im Reaktionsprodukt oder im entsprechenden Dialkylphosphit oder, sollte sie in diesem unlöslich sein, in norm einer Lösung in einem inerten Lösungsmittel wie benzol, hexan oä, eindosiert werden£ sollten auch die Reaktionsprodukte Stoffe darstellen, die bei der entsprechenden Reaktionstemperatur fest sinds so kann auch die Reaktion selbst unter den gleichen Bedingungen in einem inerten Lösungsmittel durchgeführt werden0 Die kräftige Durchmischung wird mittels rührwerk oder einer anderen geeigneten vorrichtung erreicht.
  • überraschend zeigte sich, daß schon bei einem Alkoholüberschuß von 2,5 %, bezogen auf die theoretische Alkoholmenge,die kondensierten produkte bei einer gewissen Nachreaktionszeit vollständig abgebaut werden und stabile, sich auch beim Erwärmen auf luO °C nicht zersetzende endprodukte erhalten werden. Sie Nachreaktionszeit nach dem Mischen der Ausgangsprodukte beträgt je nach der Reaktivität der eingesetzten Alkohole beispielsweise maximal 5 min. für methanol und maximal 60 min. für n-mecanol.
  • Das überraschende des erfindungsgemäßen Gedankens ist weiterhin, daß die reaktion auch bei Konzentrationen 'bis zu 25u Vol.-Teilen P4O6/1000 Vol.-Teile Reaktionsgemisch bei Temperaturen bis zu 60 0 durchgeführt werden kann, ohne daß unerwünschte Nebenprodukte gebildet werden, obwohl auf grund einer Reaktion zwischen Phosphor(III)oxid und im Reaktionsmedium vorhandenem ;onoalkylphosphit die Konzentration an undefinierten kondensierten Produkten, die vielen Nebenreaktionen unterliegen können, sehr hoch ist. Auch bei Anwendung eines inerten Lösungsmittel als Reaktionsmedium kann in konzentrierten Lösungen mit ca.
  • 250 Vol.-Teilen P4O6/1000 Vol.-Teile Reaktionsmedium gearbeitet werden wenn die Löslichkeiten der Reaktionsprodukte in dem entsprechenden Lösungsmittel dieses zulassen. Dei Anwendung ein nes inerten ijösungsmittels zur Lösung einer festen organischen =onohydroxyverbindung kann mit gesättigten Lösungen gearbeitet werden. Uie Reaktion kann günstig kontinuierlich geführt werden.
  • Dazu werden zweckmkäßigerweise bei Temperaturen unter 60 °C, vorzugsweise bei 50 °C für primäre Alkohole, bei 35 °C für sekundäre Alkohole und bei 2u °C fiir tertiäre Alkohole, thosphor(III)oxid und der entsprechende Alkohol in einem llolverhältnis Phorphor(III)oxid : Alkohol 1 : 6, vorzugsweise 1 : 6,15, einer Reaktionsgefäß kontinuierlich so zugeführt, daß die Konzentration des eingesetzten Phosphor(III)oxids bei bis zu 250 Vol.-Teilen P4O6/1000 Vol.-Teile Reaktionsmedium, vorzugsweise bei 150 Vol.-Teile P4O6/1000 Vol.-Teile Reaktionsmedium, liegt. ach einer verweilzeit von 5 bis 15 min vorzugsweise bei 10 min. wird das Reaktionsgemisch kontinuierlich abgezogen und in einem geeigneten Gefäß mit einer erweilzeit von 5 bis 6v min. entsprechend dem eingesetzten Alkohol, gerührt und dann kontinuierlich abgeführt.
  • er vorteil der Erfindung besteht also darin, daß auf einfachem Wege aus Phosphor(III)oxid und organischen monohydroxyverbindungen äquimolare Gemische von mono- und Dialkylphosphiten in 100 %iger Ausbeute, bezogen auf das eingesetzte rhosphor(III)oxid, hergestellt werden können.
  • Diese Gemische von mono- und Dialkylphosphiten lassen sich in hervorragender weise als Zwischenprodukte für die Darstellung von insektiziden, zur behandlung von metalloberflächen und als Zwischenprodukte für viele andere verbindungen einsetzen.
  • sie Erfindung wird an folgenden beispielen erläutert: eispiel 1: 1,89 Gew.-Teile P4O6 werden in 50 Gew.-Teilen Hexan gelöst und in diese Lösung bei 40 °C 7,64 Gew.-Teile n-Nonylalkohol eingetragen. Anschließend wird bei 40 °C 3v min. gerührt und dann das hexan bei 70 ° abgetragen. Es verbleibt ein klares farbloses Gemisch von 3,57 Gew.-Teilen mono-n-nonylphosphit und 5,77 Gew.-seilen Di-n-nonylphosphit. as entspricht einer Aus'beute von 50,2 % Phosphor als mono-n-nonylphosphit und 49,8 µ als Di-nnonylphosphit, bezogen auf den als 4U6 eingesetzten rhosphor.
  • Beispiel 2: 2,53 Gew.-Teile P4O6 und 8,2 Gew.-Teile n-heptylalkohol werden bei 60 °C unter Rühren (1000 O/min.) in ein Gemisch von 4,59 Gew.-Teilen mono-n-heptylphosphit und 7,69 Gew.-Teilen Di-nheptylphosphit eingetragen. Anschließend wird noch für 30 min.
  • bei 6u °C weitergerührt. Es wird ein klares far'bloses uemisch von 8,71 Gew.-Teilen mono-n-heptylphosphit und 13,5 Gew.-Teilen Di-n-heptylphosphit erhalten. Das entspricht einer Ausbeute von 49,6 % Phosphor als mono-n-heptylphosphit und 50,4 % als Di-n-heptylphosphit, bezogen auf den als P4O6 eingesetzten rhosphor, Beispiel 3: In eine Mischung von 97 Gew.-Teilen Di-n-butylphosphit und 69 Gew.-Teilen mono-n-butylphsphit werden bei 50 °C unter Ruhren (1000 O/min.) kontinuierlich je minute 2,2 Gew.-Teile P4O6 und 4,56 Gew.-Teile n-Butanol in das Reaktionsgefäß eingetragen. Aus dem Reaktionsgefäß wird kontinuierlich die Reaktionslösung abgezogen und in einem zweiten behälter nachgerührt, Die Rührgefäße sind so dimensioniert daß die mittlere Verweilzeit im Reaktionsgefäß 10 min. und im Nachrührgefäß 30 min. beträgt. Aus dem Rührgefäß werden je minute 2,76 Teile mono-n-butylphosphit und 3,88 Gew.-Teile Di-n-butylphosphit ausgetragen. Das entspricht einer Ausbeute von 5u % rhosphor als mono-n-butylphosphit und 50 % als Di-n-butylphosphit, bezogen auf den als P4O6 je minute eingesetzten rhosphor.

Claims (1)

  1. Batentanspruch:
    verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von äquimolaren Gemischen von mono- und Dialkylphiosphiten, dadurch gekennzeichnet, daß zu einem gemisch von mono- und Dialkylphosphit oder zu einem inerten Lösungsmittel Phosphor(III)oxid und eine organische monohydroxyverbindung gleichzeitig und kontinuierlich in reiner oder gelöster Form in einem molverhältnis Phosphor(III)oxid : Alkohol 1 : 6, bei lemperaturen bis zu 60 °C unter kräftigem Rühren zugegeben werden und anschließend 5 bis 6u min. nachreagieren.
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