DE2754821A1 - Verfahren zur herstellung von 1-aminoalkan-1,1-diphosphonsaeuren - Google Patents
Verfahren zur herstellung von 1-aminoalkan-1,1-diphosphonsaeurenInfo
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Description
- Verfanren zur Herstellung von 1-Aminoalkan-1,1-diphosphon-
- säuren Zusatz zu Patentanieldung P 26 25 767.0 (Patent ....).
- In der Patentanmeldung P 26 25 767.0 (Patent ....) wird ein Verfahren zur Herstellung von 1-Aminoalkan-1,1-diphosphonsäuren der allgemeinen Formel beschrieben, wobei R ein Kohlenwasserstoffrest alt 1 bis 12 C-Atosen ist, indes an Nitrile der Forael B-CN, in der R die obengenante Bedeutung hat, mit phosphoriger Säure bei Temperaturen von 140 bis 200°C umsetzt.
- In weiterer Ausbildung des vorstehend genannten Verfahrens wurde nun gefunden, daß Man zur Herstellung von Verbindungen der obengenannten Formel auch Nitrile der Formel R-CN einsetzen kann, deren Alkanrest durch Aryl-, etero- oder Carboxyl-Gruppen substituiert ist, wobei s.B.
- R = CnH2nX, X = CN, COOR', C6H5, CmH2m-1, OR", SR", SO2R", - = H, CnH2n+1 (n - 1 bis 11), R" = H, R', CnH2nCN ist.
- Bin Vorteil bei Verwendung der substituierten Nitrile ist dadurch gegeben, daß an die Umsetzung bereits bei Tesperaturen zwischen 110 und 1800 C durchführen kann.
- Als Nitrile, die für diese Reaktion in Betracht kommen, sind zum Beispiel zu nennen: Cyanessigsäureester, Cyanpropionsäreester, Malon-, Succin-, Glutar- und Adipin-dinitril, Butantetracarbonsäurenitril, Diglykolsäurenitril, Oxydipropionitril, Mercaptoacetonitril, Nercaptopropionitril, Thiodiacetonitril, Thiodipropionitril, Sulfonylpropionitril, Glycinonitril, Aminopropionitril, Ininodiacetonitril, Iminodipropionitril, Nitrilotriacetonitril, Nitrilotripropionitril, Phosphonyldiacetonitril, Phosphonyltrispropionitril, Methylphosphonyldipropionitril, Benzonitril, Phenylessigsäurenitril (Benzylcyanid), Cyclohexyl-acetonitril, nethoxyacetonitril, nethoxypropionitril, Nethylthioacetonitril, Methylthiopropionitril, Tetra-(cyanäthoxy-methyl)methan, Methyl-tris-(cyanäthoxy-methyl)methan, Äthyl-tris-(cyanäthoxy-methyl)methan und Hexa-( cyanäthoxy)hezan, Naphthylacetonitrile.
- Des weiteren kann bein Einsatz der substituierten Nitrile die Ausbeute an den entsprechenden 1-Aminoalkan.1,1-diphosphonsäure in einzelnen Fällen uM ca. 5 bis 10 % gesteigert werden, wenn katalytische Mengen von Lewis-Säuren zugesetzt werden. Als Katalysatoren eignen sich Alw iniuschlorid, Zinkchlorid, Zinkjodid, Aluaininibronid und Antionpentachlorid.
- Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten substituierten 1-Aminoalkan-1,1-diphjosphonsäuren eignen sich u.a. als Rohstoffe zur Herstellung analoger Phosphonsäure-Derivate, wie sie in der deutschen Patentschrift 23 18 416 und den Patentanmeldung P 27 13 827.8, P 27 16 417.6, P 27 32 777.1 und P 27 48 366.5 beschrieben sind.
- Die Alkali- bzw. Erdalkalisalze erhält Man in bekannter Weise durch Neutralisation wäßriger Lösungen oder Aufschlämmungen der entsprechenden Phosphonsäuren mittels Alkali- bzw. Erdalkalihydroxyde. Alkalisalze seichnen sich mitunter durch bessere Löslichkeit als die freie Säure aus. Im allgemeinen reicht Jedoch die Löslichkeit aus, ui diese Verbindungen sowohl allein als auch in Kombination Mit anderen Chelat-Bildnern bzw. Stabilisatoren auf den verschiedensten Anwendungsgebieten einzusetzen. Bevorzugt werden die Verbindungen zur Wasserbehandlung, aui den Textil-Sektor und in der Papierherstellung eingesetzt.
- Man kann die UMsetzung auch in aprotischen Lösungsmitteln, deren Siedepunkt über 1400 C liegt, durchführen. Geeignet hierfür sind beispielsweise Tetra ethylensulion, Diisopropylsulfon, Disethylsulion, Diglykol-dinethyläther und Diglykoldiäthyläther. Durch den Einsatz der genannten Lösungsmittel erzielt man eine bessere Homogenisierung der Reaktions-Mischung und kürzere Reaktionszeiten.
- Beispiel 1.
- 65,8 g trockene phosphorige Säure werden unter Rühren in 43,2 g Adipinsäuredinitril gelöst. Man erhitzt die Mischung 2 Stunden auf 80 bis 900 C und steigert dann allmählich auf 160° C. Bei dieser Temperatur hält san 4 Stunden. Anschließend werden 100 11 Wasser zugegeben und zur Hydrolyse unter Rückfluß gekocht. Nach Abkühlen wird auf da dreifache Volunen verdünnt und zur Bntfernung von Ammonium-Ionen nit einen sauren Austauscher behandelt. Nach Eindampfen der Lösung im Wasserstrahlvakuum und Digerieren des Rückstandes mit Methanol erhält Man 94 g der 1-Amino-5-carboxypentan-1,1-diphosphonsäure.
- Analyse: gef.: C: 23,9 %, N: 4,9 %, P 20,8 % ber.: C: 24,75 %, N: 4,81 %, Ps 21,28 %.
- In entsprechender Weise kann nan Malondinitril, Berneteinsäuredinitril und Glutarsäuredinitril zur Reaktion bringen.
- Beispiel 2s 65,6 g getrocknete phosphorige Säure löst Man in 45,2 g Cyanessigsäureäthylester und hält diese Mischung eine Stunde bei 900 C. Anschließend erhitst nan auf 150° C und hält 4 Stunden bei dieser Tenperatur. Die Reaktionsmischung wird nit 300 nl Wasser versetzt und durch Kochen hydrolysiert. Nach Behandeln Mit einem Kationenaustauscher, Einengen der so erhaltenen Lösung und Ausfällen mit Methanol oder Äthanol erhält Man die 1-Amino-2-carboxyäthan-1,1-diphosphonsäure in 41 %iger Ausbeute.
- Analyse: gef.: C: 14,6 %, N: 5,8 %, P: 24,8 % ber.: C: 14,47 %, N: 5,62 %, P: 24,87%.
- Beispiel 3: 50 g Nethyl-thiopropionitril und 85 g trockene phosphorige Säure werden in einen Kolben Mit Rührer in der Weise erhitzt, daß nan die Temperatur während 3 Stunden von Raumtemperatur auf 155 bis 160°C erhöht und weitere 2 Stunden bei dieser Temperatur beläßt. Nach beendeter Reaktion läßt Man abkühlen, versetzt mit 200 ml- Wasser und kocht 1 bis 2 Stunden unter Rückfluß. Die so erhaltene Lösung wird mit einem Ionenaustauscher zur Entfernung von Ammoniak behandelt, eingedampft und die 1-Amino-3-methylthio-propan-1,1-diphosphonsäure durch Methanol zugabe ausgefällt.
- Ausbeute: 83,4 %.
- Wird die Umsetzung in 100 Ml Dimethyldiglykoläther oder Diäthyldiglykoläther durchgeführt, so wird eine ähnliche Ausbeute erzielt.
- Beispiel 4: 42 g trockene, phosphorige Säure und 24 g Oxydiacetonitril werden in 50 ml getrocknetem Sulfiolan gelöst und unter Rühren 1 Stundde bei 80°C gehalten. Anschließend steigert man die Temperatur auf 160°C und hält 4 Stunden bei dieser Temperatur. Man gibt 30 ml Wasser Zu, erhitzt 30 Minuten auf 1000 C, läßt abkühlen und neutralisiert dann nit 30 %iger Natronlauge.
- Die wäßrige Phase wird abgetrennt und zur Gewinnung der freien 1-Asino-2-carboxy-ethyloxy-äthan-1,1-diphosphonsäure nit einen sauren Kationenaustauscher behandelt. Die nach Eindampfen der so gewonnenen Lösung erhaltene Phosphonsäure zeigte iolgende Analyse: gef.: C: 17,9 %, N: 5,3 %, P: 21,8 % ber.: C: 17,22 %, N: 5,02 %, P: 22,20 %.
- Beispiel 5: 70 g phosphorige Säure löst Man in 28 g Thiodipropionitril und erhitzt 4 Stunden auf 150 bis 160°C. Nach beendeter Reaktion wird mit 50 ml Wasser bei 100°C hydrolysiert. Nach Zugabe von 200 ml Methanol fällt die Thio-bis-(1-aminopropan-1,1-diphosphonsäure) in 81,7 %iger Ausbeute al harziges Produkt an, das folgende Analyse zeigt gef.: N: 6,2 %, P: 26,0 %, S: 6,9 % ber.s N: 5,98 %, Ps 26,46 %, St 6,85 %.
- Beispiel 6: 17,2 g Sulfonyldipropionitril und 32,8 g phosphorige Säure werden in 80 ml Tetramethylsulfon, wie in Beispiel 5 beschrieben, umgesetzt und nach beendigter Reaktion das Lösungsmittel im Vakuum abdestilliert. Die Sulfonyl-bis-(1-aminopropan-1,1-diphosphonsäure) wurde nach Aufarbeiten in i9,6 %iger Ausbeute erhalten und zeigte folgende Analyse: gef.: N: 5,2 %, P: 24,0 %, S: 6,8 % ber.: N: 5,60 %, P: 24,77 %, S: 6,41 %.
- Beispiel 7s 36 g Aminoacetonitril-hydrochlorid werden fein pulverisiert und in 66,6 g geschmolzener phosphoriger Säure dispergiert.
- Man rührt die Mischung 1 Stunde bei 1000 C, wobei Chlorwasserstoff entweicht. Anschließend wird die Temperatur allnämlich auf 1600 C gesteigert und 2 Stunden bei dieser Temperatur gehalten. Nach Abschluß der Reaktion wird durch Kochen mit 50 ml Wasser hydrolysiert, 5 ml konzentrierte Salzsäure zugegeben und unter Bühren mit 100 ml Hethanol versetzt.
- Die ausgefällte 1,2-Diaminoäthan-1,1-diphosphonsäure (57 g entsprechend 64,8 % der Theorie) wird aus Wasser unter Methanolzusatz umkristallisiert.
- Analyse: gef.: C: 11,0 %, N: 11,9 %, P: 28,0 % ber.: C: 10,92 %, N: 12,72 %, P: 28,15 %.
- Setzt man anstelle des Aminoacetonitril-hydrochloride 27 g Aminopropionitril oder 40 g Aminopropionitril-hydrochlorid ein, so erhält man in 72 %iger Ausbeute bei gleicher Verfahrensweise die 1,3-Diaminopropan-1,1-diphosphonsäure.
- Analyse: gef.: C: 15,8 , Na 11,7 %, Ps 26,2 % ber.: C: 15,39 %, N: 11,97 %, P: 26,46 %.
- Beispiel 8: Bei Einsatz von 19 g Iminodiacetonitril und 40 g phosphoriger Säure bildet sich in 73,3 %iger Ausbeute die N-Carboxynethyl-1,2-diaminoäthan-1,1-diphosphonsäure.
- Analyse: gef.: C: 17,7 %, N: 5,2 %, P: 21,8 % ber.: C: 17,28 %, N: 5,04 %, P: 22,28%.
- Bei Umsetzung in gleicher Weise nit 25 g Ininodipropionitril und 40 g phosphoriger Säure erhält man in 98 %iger Ausbeute die Imino-bis-(1-aminopropan-1,1-diphosphonsäure).
- Analyse: gef.: C: 16,1 %, N: 9,2 %, P: 26,2 % ber.: C: 15,97 %, N: 9,32 %, P: 27,46.
- Beispiel 9: Eine Suspension von 26,8 g Nitrilotriacetonitril in 80 g phosphoriger Säure wird allmählich auf 160°C (3 Stunden) erhitzt und 2 Stunden bei dieser Temperatur gehalten. Nach beendeter Umsetzung hydrolysiert an unter Kochen mit 60 ml Wasser und iällt das Reaktionsprodukt mittels Methanol. Der Niederschlag wird erneut mit Methanol gewaschen und getrocknet. Man erhält 92 g N-Carboxymethyl-imino-bis-(1-aminoäthan -l,l-diphosphonsäure), was einer Ausbeute von 96 % entspricht. Das Kalkbindevermögen bei pH 10 beträgt 14,1 g Ca/ 100 g (Owalat-Methode).
- Analyse: gef.: Ct 15,3 %, Na 8,4 %, P: 25,2 % ber.: C: 14,98 %, N: 8,73 %, P: 25,75%.
- Wird die Umsetzung mit Nitrilotrispropionitril durchgeführt, so beträgt der Umsatz 92 % an N-Carboxyäthyl- imino-bis-(1-aminopropan-1,1-diphosphonsäure).
- Beispiel 10: 20,9 g Tris-(2-cyanäthyl-phosphinoxid) und 0,5 g ZnBr2 werden mit 50 g trockener phosphoriger Säure geschmolzen und 2 Stunden bei 1200 C gehalten. Anschließend erhitzt man auf 170 bis 1750 C und hält nochmals 3 Stunden bei dieser Temperatur. Die Reaktionsmischung wird unter Kochen mit 25 ml Wasser hydrolyfriert und die Phosphonsäure mittels Methanol ausgefällt. Die Ausbeute beträgt 70,0 g.
- Wird die Umsetzung in entsprechender Weise mit 17 g P-Nethylbie-(2-cyanoäthylphosphinoxid) und 35 g phosphoriger Säure durchgeführt, so erhält man in 89 %iger Ausbeute die P-Methyl-phogphonyl-bis-(1-axinopropan-1,1-diphosphonsäure).
- Analyse: gef.: Ct 17,5 %, Na 5,8 %, Pa 30,6 % ber.: C: 16,88 %, N: 5,62 %, P: 31,09.
- Beispiel 11: In 103 6 Benzonitril löst an 164 g phosphorige Säure sowie 1 g AlCl3 oder AlBr3 und erwärmt die Mischung unter Rühren auf 150 C. Nach 1 Stunde steigert an die Temperatur auf 1900 C und hält 2 Stunden bei dieser Temperatur. Anschließend wird hydrolysiert mit 80 ml Wasser unter Kochen und die gebildete Phenylaminomethan-diphosphonsäure durch Methanol-Zugabe ausgefällt.
- Ausbeute: 72,6 %.
- Analyse: gef.: C: 32,7 %, N: 5,8 %, P: 22,6 % ber.: C: 31,48 %, N: 5,24 %, P: 23,19%.
Claims (2)
- Patentansprüche: 1. Verfahren zur Herstellung von 1-Aminoalkan-1,1-diphosphonsäuren der allgemeinen Formel durch Unsetsung von phosphoriger Säure ilt Nitrilen nach Patentanmeldung P 26 25 767.0 (Patent ....), dadurch gekennzeichnet, daß man zur Herstellung von Verbindungen der Formel I Nitrile der Formel B-CN, deren Alkanrest durch Aryl-, Hetero- oder Carboxyl-Gruppen ubstituiert ist, einsetzt, wobei z.B.R = CnH2nX, X = CN, COOR', C6H5, CmH2m-1, OR", SR", R' = H, CnH2n+1 (n = 1 bis 11), R" = H, R', CnH2nCN ist.
- 2. Veriahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Umsetzung bei TeMperaturen von 110 bis 180°C durchiührt.
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