DE69902917T2 - Verfahren zur Herstellung von 3-(Hydroxyphenyl-Phosphinyl)-Propansäure - Google Patents

Verfahren zur Herstellung von 3-(Hydroxyphenyl-Phosphinyl)-Propansäure

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Jong Hee Kim
Soo Sung Lee
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Toray Chemical Korea Inc
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    HINTERGRUND DER ERFINDUNG 1. Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von 3- (Hydroxyphenylphosphinyl)propionsäure. 3-(Hydroxyphenylphosphinyl)propionsäure, die üblicherweise als Flammschutzmittel für Polyesterharze verwendet wird, wird im allgemeinen durch Kondensation von Phenylphosphondichlorid und Acrylsäure, gefolgt von der Hydrolyse des Kondensates, 3-(Chlorphenylphosphinyl)propionylchlorid, gemäß der folgenden Reaktionsformel I hergestellt:
  • 2. Beschreibung des Standes der Technik
  • Pudovik et al. beschrieben das obige Verfahren 1967 in Russian Journal of Organic Chemistry (Bd. 137, S. 423-427). Seither wurde eine Reihe von verbesserten Verfahren beschrieben, welche die Produktionsausbeute durch Steuern des Stoffmengenanteils eines Reaktionspartners oder der Reaktionstemperatur erhöhen konnten. Beispielsweise schlägt das US-Patent Nr. 4,081,463 (Birum et al.) ein Verfahren vor, bei dem Acrylsäure in einer um 25-45 Mol.-% (bevorzugter 30-40 Mol-%) höheren Menge als Phenylphosphondichlorid verwendet wurde, und betont, daß die Produktionsausbeute durch Verwendung eines Acrylsäureüberschusses erhöht werden kann, da ein Teil des Phenylphosphondichlorids unreagiert bleibt, wenn diese Reaktionspartner mit dem gleichen Äquivalent vorhanden sind. Dieses Verfahren ist jedoch insofern problematisch, als nicht nur der Reaktionspartner aufgrund des Überschusses an Acrylsäure verbraucht wird, sondern auch die Produktionsausbeute nicht in einem zufriedenstellenden Maße erhöht wird. Eine andere Bezugnahme auf die Herstellung von 3-(Hydroxyphenylphosphinyl)propionsäure findet sich im US-Patent Nr. 4,769,182 von Hazen. Darin ist offenbart, daß die Zielverbindung unter Verwendung von Acrylsäure in einer relativ geringen, aber um 5-10 Mol-% größeren Menge als Phenylphosphondichlorid und unter Halten der Reaktionstemperatur bei 115-150ºC während der Umsetzung der Reaktionspartner mit hohen Produktionsausbeuten hergestellt werden kann. In dem vorgenannten Patent betonte Hazen, daß die Acrylsäure weder verbraucht noch in ein reaktionsunfähiges Material umgewandelt, sondern in bestimmte Acrylsäurederivate umgewandelt wurde, die dann mit verbleibendem Phenylphosphondichlorid bei der erhöhten Reaktionstemperatur umgesetzt wurden, was zu einer Verbesserung der Produktionsausbeute führte. Trotz der erhöhten Produktionsausbeute ist diese Methode jedoch mit der Schwäche behaftet, daß die Wirkung der überschüssigen Acrylsäure abgeschwächt wird, da die bei der Reaktion verwendete Acrylsäure selbstkondensiert wird oder aufgrund der hohen Temperatur bis zum Verdampfen siedet.
  • Flammverzögernder, 3-(Hydroxyphenylphosphinyl)propionsäure-haltiger Polyester wird allgemein für Fasern, wie Vorhänge, Decken und Nachthemden, verwendet. Einer der Faktoren, die einen merklichen Einfluß auf die Qualität dieser Faserprodukte haben, ist Farbe. Die Farben der Produkte werden teilweise durch die Farbe des Polyesters bestimmt. Daher ist die Farbe von 3- (Hydroxyphenylphosphinyl)propionsäure, das zugegeben wird, um dem Polyester Flammschutz zu verleihen, von großer Bedeutung für die Bestimmung der Farben von Endprodukten.
  • Die nach dem Hazen-Verfahren hergestellte 3-(Hydroxyphenylphosphinyl)propionsäure ist leicht gelblich.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Unter Berücksichtigung dieses Hintergrundes befaßte man sich zur Lösung der Probleme des Standes der Technik mit der vorliegenden Erfindung, deren Ziel darin besteht, ein Verfahren zur Herstellung von 3-(Hydroxyphenylphosphinyl)propionsäure mit gewünschter Farbe in hohen Ausbeuten bereitzustellen.
  • Basierend auf der vorliegenden Erfindung konnte das obige Ziel durch Bereitstellen eines Verfahrens zur Herstellung von 3-(Hydroxyphenylphosphinyl)propionsäure durch Kondensation von Phenylphosphondichlorid und Acrylsäure und Hydrolyse des Kondensates erreicht werden, bei dem unter einem Druck von mehr als 1 atm Acrylsäure bei 65-110ºC in einer um 10-25 Mol% höheren Menge als Phenylphosphondichlorid zugegeben und die Kondensation bei einer Temperatur von 70- 100ºC unter einem Druck von mehr als 1 atm durchgeführt wird.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • Bei der Herstellung von 3-(Hydroxyphenylphosphinyl)propionsäure aus Phenylphosphondichlorid und Acrylsäure durch Kondensationsreaktion und Hydrolyse nacheinander ist die vorliegende Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß Acrylsäure unter einem Druck von mehr als 1 atm bei 65-110ºC in einer um 10-25 Mol% höheren Menge als das Phenylphosphondichlorid zugegeben und eine Kondensationsreaktion bei einer Temperatur von 70-100ºC und unter einem Druck von mehr als 1 atm durchgeführt wird.
  • Da sich Acrylsäure bei einer hohen Temperatur relativ einfach kondensiert wird und einen relativ niedrigen Siedepunkt von nur 141ºC bei 1 atm aufweist, muß die Kondensationsreaktion bei einer Temperatur von 110ºC oder weniger unter einem Druck von mehr als 1 atm (vorzugsweise 1,05-3 atm) durchgeführt werden, um zu verhindern, daß während der Reaktion Acrylsäure verdampft wird. Dies hat zur Folge, daß der durch Verwendung eines Überschusses an Acrylsäure erhaltene Effekt bei der vorliegenden Erfindung nicht abgeschwächt wird. Folglich wird bei der vorliegenden Erfindung eine hohe Produktionsausbeute an 3-(Hydroxyphenylphosphinyl)propionsäure erhalten.
  • Zusätzlich bewirkt die relativ niedrige Temperatur der Kondensationsreaktion im Vergleich mit üblichen hohen Temperaturen eine merkliche Verringerung von Nebenprodukten, was somit zum Auftreten einer gewünschten Farbe führt.
  • Die vorliegende Erfindung wird angesichts der folgenden Beispiele noch besser verständlich, die zur Veranschaulichung angegeben sind, die vorliegende Erfindung jedoch nicht einschränken sollen.
  • BEISPIEL I
  • In einen Reaktor wurden 895 g (5 Mol) Phenylphosphondichlorid eingebracht, das dann unter Rühren auf 80ºC erwärmt wurde. 396 g (5,5 Mol) Acrylsäure wurden zugetropft, während der Reaktor unter einem Druck von 1,1 atm bei einer Temperatur von 80-100ºC gehalten wurde. Nach Vervollständigung der Zugabe von Acrylsäure wurde das Reaktionsgemisch 1 Stunde bei 80ºC stehen gelassen und dann auf Raumtemperatur abgekühlt.
  • Das resultierende Reaktionsgemisch wurde tropfenweise in 1000 ml Wasser eingebracht und einer Hydrolyse bei 80ºC unterzogen, worauf die Temperatur auf nahezu 10ºC abgekühlt wurde, um Präzipitate zu erhalten. Nach einstündigem Stehenlassen bei 10ºC wurde die Aufschlämmung, welche die Präzipitate enthielt, filtriert, gewaschen und in einem Vakuumtrockner getrocknet, was 1015 g 3- (Hydroxyphenylphosphinyl)propionsäure ergab. Ausbeute: 94,9%.
  • BEISPIEL II
  • Abgesehen von der Verwendung von Acrylsäure in einer Menge von 432 g (6 Mol), wurde das Verfahren aus Beispiel I wiederholt, um 1020 g 3-(Hydroxyphenylphosphinyl)propionsäure zu ergeben. Ausbeute: 95,3%.
  • VERGLEICHSBEISPIEL I
  • Dasselbe Verfahren wie in Beispiel I wurde wiederholt, wobei jedoch 895 g (5 Mol) Phenylphosphondichlorid in den Reaktor eingebracht, unter Rühren auf 80ºC erwärmt und tropfenweise mit 468 g (6,5 Mol) Acrylsäure versetzt wurden, während eine Reaktionstemperatur von 80-100ºC unter einem Druck von 1 atm beibehalten wurde, was 998 g 3- (Hydroxyphenylphosphinyl)propionsäure ergab. Ausbeute: 85,4%.
  • VERGLEICHSBEISPIEL II
  • Es wurde ein Verfahren gemäß Beispiel I durchgeführt, wobei jedoch 895 g (5 Mol) Phenylphosphondichlorid in den Reaktor eingebracht, unter Rühren auf 80ºC erwärmt und tropfenweise mit 386 g (5,35 Mol) Acrylsäure versetzt wurden, während eine Reaktionstemperatur von 80-100ºC unter einem Druck von 1 atm beibehalten und das Reaktionsgemisch anschließend auf bis zu 130ºC erwärmt, 1 Stunde stehen gelassen und auf Raumtemperatur abgekühlt wurde, was 1008 g 3-(Hydroxyphenylphosphinyl)propionsäure ergab. Ausbeute: 94,2%.
  • Die physikalischen Eigenschaften von 3-(Hydroxyphenylphosphinyl)propionsäure, die in den obigen Beispielen erhalten wurde, sind in der nachfolgenden Tabelle 1 angegeben. TABELLE 1
  • *Mol Acrylsäure/Mol Phenylphosphondichlorid
  • Wie aus den obigen Beispielen und Vergleichsbeispielen hervorgeht, kann 3- (Hydroxyphenylphosphinyl)propionsäure gemäß der vorliegenden Erfindung in hohen Ausbeuten mit guter Farbe hergestellt werden. Daher kann das Zielmaterial als Flammschutzmittel für Polyester verwendet werden.
  • Die vorliegende Erfindung wurde in veranschaulichender Weise beschrieben, und es versteht sich, daß die verwendete Terminologie ihrem Wesen nach eher beschreibend als einschränkend sein soll. Angesichts der obigen Ausführungen sind zahlreiche Modifikationen und Variationen der vorliegenden Erfindung möglich. Daher versteht es sich, daß die Erfindung innerhalb des Umfangs der beigefügten Ansprüche anders als speziell beschrieben ausgeführt werden kann.
  • Bei einer bevorzugten Ausführungsform bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Verfahren zur Herstellung von 3-(Hydroxyphenylphosphinyl)propionsäure, die üblicherweise als Flammschutzmittel für Polyesterharze verwendet wird. Die Herstellung von 3-(Hydroxyphenylphosphinyl)propionsäure wird durch Kondensation von Phenylphosphondichlorid und Acrylsäure und durch Hydrolyse des Kondensates erreicht. Bei der Kondensation kann das Molverhältnis von Phenylphosphondichlorid zu Acrylsäure im Bereich von 1 : 1, 1 bis 1 : 1,25 liegen. Unter einem Druck von mehr als 1 atm wird Acrylsäure bei 65-110ºC in einer um 10-25 Mol-% höheren Menge als Phenylphosphondichlorid zugegeben und die Kondensation bei einer Temperatur von 70-100ºC unter einem Druck von mehr als 1 atm durchgeführt, um 3-(Hydroxyphenylphosphinyl)propionsäure in hohen Ausbeuten mit gewünschter Farbe zu ergeben.

Claims (2)

1. Verfahren zur Herstellung von 3-(Hydroxyphenylphosphinyl)propionsäure durch Kondensation von Phenylphosphondichlorid und Acrylsäure und Hydrolyse des Kondensates, wobei die Acrylsäure unter einem Druck von mehr als 1 atm bei 65-110ºC in einer um 10-25 Mol-% höheren Menge als das Phenylphosphondichlorid zugegeben und die Kondensation bei einer Temperatur von 70-100ºC und unter einem Druck von mehr als 1 atm durchgeführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Kondensationsreaktion bei einem Reaktionsdruck von 1,05-3 atm durchgeführt wird.
DE1999602917 1999-10-11 1999-10-11 Verfahren zur Herstellung von 3-(Hydroxyphenyl-Phosphinyl)-Propansäure Expired - Lifetime DE69902917T2 (de)

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