DE3444740C2 - - Google Patents

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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
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    • C07F9/657172Heterocyclic compounds, e.g. containing phosphorus as a ring hetero atom having phosphorus atoms, with or without nitrogen, oxygen, sulfur, selenium or tellurium atoms, as ring hetero atoms having phosphorus and oxygen atoms as the only ring hetero atoms the ring phosphorus atom being bound to at least one carbon atom the ring phosphorus atom and one oxygen atom being part of a (thio)phosphinic acid ester: (X = O, S)

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Description

Die Erfindung betrifft eine neue cyclische organische Phosphorverbindung und ein Verfahren zu deren Herstellung.
Carbonsäuren, die sich von einem der Ausgangsmaterialien zur Herstellung der Verbindung der Erfindung (Verbindung der Formel II gemäß den nachstehenden Ausführungen) ableiten, sind in der US-PS 37 02 878 beschrieben. Ester, die durch Umsetzung dieser Carbonsäuren mit Alkoholen erhalten werden, sind in den US-PS 41 27 590 und 42 80 951 beschrieben. Diese bekannten Verbindungen werden durch eine Additionsreaktion der Verbindung der Formel II mit einer ungesättigten aliphatischen Carbonsäure bzw. deren Derivaten, die eine Vinylgruppe aufweisen, erhalten und in den gebildeten Additionsprodukten ist eine gesättigte aliphatische Seitengruppe mit dem Phosphoratom verknüpft. Darüber hinaus sind aus der DE-OS 20 34 887 Organophosphorverbindungen mit ähnlicher Struktur bekannt, in denen allerdings ein aromatischer Ring über ein Sauerstoffatom oder Schwefelatom mit dem Phosphoratom verknüpft ist. Wegen der niedrigen Bindungsenergie ist die Hitzebeständigkeit dieser Verknüpfung relativ niedrig und die Verbindung neigt außerdem zur Hydrolyse.
Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, eine cyclische organische Phosphorverbindung zur Verfügung zu stellen, die hohe Hitzebeständigkeit besitzt und sich als Stabilisator und als flammhemmendes Mittel für organische Substanzen, insbesondere für höhermolekulare Verbindungen, eignet.
Gegenstand der Erfindung ist eine cyclische organische Phosphorverbindung der Formel I
Gegenstand der Erfindung ist ferner ein Verfahren zur Herstellung der Verbindung der Formel I, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man eine Verbindung der Formel II
derart mit 1,4-Benzochinon umsetzt, daß die erstgenannte Verbindung ständig in einem inerten Lösungsmittel im Überschuß zur äquivalenten Menge der letztgenannten Verbindung vorliegt.
Fig. 1 zeigt das IR-Absorptionsspektrum der gemäß dem Beispiel erhaltenen cyclischen organischen Phosphorverbindung, wobei auf der Abszisse die Wellenzahl (cm-1) und auf der Ordinate die prozentuale Durchlässigkeit (%) angegeben sind.
Die Verbindung der Formel I (nachstehend als HCA-HQ bezeichnet) eignet sich als Stabilisator und als flammhemmendes Mittel für organische Substanzen, insbesondere für höhermolekulare Polymerisate. Beispielsweise wird durch eine Zugabe dieser Verbindung zu Homopolymerisaten oder Copolymerisaten von Polyolefinen, Polystyrol, Polyacetalen, Polycarbonaten, Polyacrylaten, Polyphenylenäthern, Polysulfonen, Polyestern, Epoxyharzen und Phenol-Formaldehyd-Harzen die Beständigkeit dieser Produkte gegen eine Beeinträchtigung durch Wärme, Sauerstoff und Licht beträchtlich verbessert und außerdem eine flammhemmende Wirkung auf diese Produkte ausgeübt.
Da es sich bei der Verbindung der Erfindung um eine bifunktionelle Verbindung handelt, bei der der mit P verknüpfte Benzolring zwei Hydroxylgruppen in p-Stellung zueinander aufweist, stellt diese Verbindung ein wertvolles Zwischenprodukt für verschiedene Derivate, insbesondere hochmolekulare Verbindungen, dar. Wird diese Verbindung beispielsweise als ein Teil einer Diolkomponente bei der Herstellung von Polyesterharzen und Polyurethanharzen verwendet, so übt sie eine sehr starke stabilisierende Wirkung und flammhemmende Wirkung aus und bewirkt beispielsweise eine Beständigkeit gegen Extraktion mit Lösungsmitteln, eine Verringerung der Flüchtigkeit und eine Beständigkeit gegen Ausblühen. Die als Ausgangsmaterial zur Herstellung der Verbindung HCA-HQ verwendete Verbindung der Formel II (nachstehend als HCA bezeichnet) wird beispielsweise hergestellt, indem man o-Phenylphenol mit PCl₃ in Gegenwart eines Katalysators umsetzt, die erhaltene Verbindung hydrolysiert und das erhaltene Hydrolysat unter Erhitzen dehydratisiert (vgl. japanische Patentveröffentlichung 49-45 397/1974 und 50-17 979/1975).
Durch Umsetzung von HCA mit 1,4-Benzochinon (nachstehend als p-BQ bezeichnet) erhält man gemäß folgender Reaktionsgleichung HCA-HQ
Nachstehend wird eine allgemeine Ausführungsform zur Herstellung der Verbindung der Erfindung beschrieben.
Ein inertes Lösungsmittel und HCA werden in einem mit einem Rührer, einem Rückflußkühler, einem Thermometer und einem Einlaß zur Einspeisung der Ausgangsmaterialien ausgerüsteten Reaktionsgefäß vorgelegt. Die Temperatur wird zwischen Raumtemperatur und 100°C und vorzugsweise 50 bis 80°C eingestellt. Nach Lösen des HCA wird p-BQ zugesetzt. p-BQ wird in Form eines fein verteilten Pulvers oder als Lösung in einem inerten Lösungsmittel eingesetzt. Als Lösungsmittel werden solche bevorzugt, die die Ausgangsmaterialien und das erhaltene Reaktionsprodukt in heißem Zustand lösen, in dem aber das Produkt in der Kälte wenig löslich ist. Sofern die Löslichkeit des Produkts hoch ist, können Einengungsvorgänge und/oder Ausfällungen durch Zugabe eines Lösungsmittels, in dem die Materialien und das Produkt nicht oder nur schwer löslich sind, vorgenommen werden. Beispiele für inerte Lösungsmittel sind Äthylenglykol, niedere Alkyläther, Propylenglykol- nieder-alkyläther, Benzol, Toluol und Xylol.
Die Zugabe von p-BQ wird so durchgeführt, daß HCA immer in einem inerten Lösungsmittel im Überschuß zur äquivalenten Menge an p-BQ vorhanden ist. Wird diese Bedingung nicht eingehalten, so besteht die starke Gefahr, daß neben dem gewünschten Produkt ein zunehmender Anteil an Nebenprodukten entsteht. Zur Umsetzung von HCA mit p-BQ können beliebige Verfahren angewendet werden, sofern für eine Durchführung unter Bedingungen, bei denen der vorgenannte Zustand eingehalten wird, gesorgt wird. Beispielsweise ist es möglich, ein Gemisch von HCA mit p-BQ so zuzusetzen, daß HCA ständig im Überschuß zur theoretischen Menge vorliegt.
Nach beendeter Zugabe wird das Gemisch 0,5 bis 5 Stunden bei 70 bis 150°C und vorzugsweise 1,5 bis 3 Stunden bei 120 bis 130°C umgesetzt. Nach Feststellung des Reaktionsendes durch Gaschromatographie oder Flüssigchromatographie wird das Reaktionsgemisch auf eine Temperatur in der Nähe von Raumtemperatur abgekühlt. Anschließend wird der Niederschlag abfiltriert, gewaschen und getrocknet. Man erhält die gewünschte Verbindung. Als Waschflüssigkeit kann das für die Umsetzung verwendete Lösungsmittel eingesetzt werden. Ist dessen Dampfdruck aber gering, kann eine zweite Waschung mit einem geeigneten Lösungsmittel mit einem hohen Dampfdruck durchgeführt werden.
Das folgende Beispiel dient der weiteren Erläuterung der Erfindung.
Beispiel
540 g HCA (2,5 Mol) wird zu 1000 g Äthylcellosolve gegeben. Die Temperatur des Gemisches wird unter Rühren auf 70°C erhöht. Nach vollständiger Lösung von HCA werden 243 g (2,25 Mol) fein verteiltes p-BQ-Pulver zu der Lösung in klein unterteilten Portionen innerhalb von 2 Stunden zugesetzt, wobei die Temperatur auf 70 bis 90°C gehalten wird. Nach beendeter Zugabe wird die Lösung 2 Stunden bei 125 bis 130°C belassen und anschließend auf 20°C gekühlt. Der erhaltene Niederschlag wird abfiltriert. Der Filterkuchen wird mit 180 ml Äthylcellosolve und sodann mit 180 ml Methanol gewaschen und bei 90°C unter vermindertem Druck getrocknet. Man erhält 540 g eines weißen kristallinen Pulvers. Die Ausbeute, bezogen auf p-BQ beträgt 74,1 Prozent. Der F. beträgt 250°C. Dieses Produkt wird aus Äthylcellosolve unter Bildung eines gereinigten Produkts vom F. 250°C umkristallisiert. Bei der Elementaranalyse dieses Produkts werden folgende Ergebnisse erhalten:
beobachtete Werte (%)
C 66,83; H 3,96; P 9,39;
berechnete Werte (%)
C 66,67; H 4,01; P 9,57.
Das IR-Absorptionsspektrum (als Kaliumbromid-Preßling) ist in Fig. 1 wiedergegeben.

Claims (2)

1. Cyclische organische Phosphorverbindung der Formel I
2. Verfahren zur Herstellung der cyclischen organischen Phosphorverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Verbindung der Formel II mit 1,4-Benzochinon so umsetzt, daß die erstgenannte Verbindung ständig in einem inerten Lösungsmittel im Überschuß zur äquivalenten Menge der letztgenannten Verbindung vorliegt.
DE19843444740 1983-12-09 1984-12-07 Cyclische organische phosphorverbindung und verfahren zu ihrer herstellung Granted DE3444740A1 (de)

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