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Gebiet der
Erfindung
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Diese
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von organischen
Phosphiten, insbesondere Spirobisphosphiten. In einer besonders
bevorzugten Ausführungsform
betrifft diese Erfindung ein Verfahren zur Herstellung von Bis(dialkylphenyl)pentaerythritdiphosphiten.
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Hintergrund
der Erfindung
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Organische
Phosphite werden bei der Stabilisierung einer großen Vielfalt
von polymeren Systemen verwendet. Es sind viele verschiedene Phosphite
zur Verwendung entweder allein oder in Kombination mit anderen Stabilisatoren
vorgeschlagen worden. Derartige Phosphite und ihre Nützlichkeiten
sind in den U.S. Patenten Nr. 4,371,647, 4,656,302, 4,705,879, 5,126,475,
5,141,975 und 5,438,086 beschrieben. Die Bedeutung organischer Phosphite
als Stabilisatoren hat zu der Entwicklung einer Vielfalt von speziellen
organischen Phosphiten geführt,
die eine verbesserte Wirksamkeit für die Stabilisierung aufweisen.
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Sterisch
gehinderte organische Phosphite und insbesondere die Phosphite,
die auf Pentaerythrit basieren und Alkyl-, Aryl- oder Alkyl-substituierte
Arylgruppen enthalten, worin die Substitution aus der Gruppe ausgewählt ist,
die aus t-Butyl, t-Amyl, t-Hexyl, t-Cyclohexyl, t-Pentyl und t-Octyl
besteht, sind aufgrund ihrer erhöhten
hydrolytischen Stabilität,
Leichtigkeit der Handhabung und Kompatibilität mit einer großen Vielfalt
von polymeren Systemen besonders wünschenswerte Verbindungen.
Die Bis(2,4-di-tert-butylphenyl)pentaerythritdiphosphite
sind wegen ihrer verbesserten hydrolytischen Stabilität gegenüber anderen
Alkyl-substituierten Phosphiten sowie ihrer erhöhten Kompatibilität mit einigen
polymeren Harzen, insbesondere Polyolefinen, ebenfalls besonders
bevorzugt.
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Die
organischen Diphosphite werden im Allgemeinen unter Verwendung von
Verfahren hergestellt, welche Reaktionen zwischen den geeigneten
Hydroxy-Verbindungen und Phosphor(III)-trihalogeniden, z. B. Phosphor(III)-trichlorid,
beinhalten. Derartige Verfahren und andere nützliche Verfahren sind in den
U.S. Patenten Nr. 3,839,556, 4,116,926, 4,290,976, 4,440,696 und
4,492,661 beschrieben. Die Leichtigkeit des Ersatzes der Halogenide
am Phosphor(III)-trihalogenid nimmt ab, wenn jeweils ein Halogenid
ersetzt wird. Beispielsweise reagieren bei der Herstellung von Bis(aryl)pentaerythritdiphosphiten
die Pentaerythrithydroxyle leicht mit einem Phosphor(III)-trihalogenid,
um ein Bis(disubstituiertes)halogenophosphit zu liefern (d. h. ein disubstituiertes
Diphosphorohalidit-Zwischenprodukt). Die Verdrängung der dritten Halogengruppe
ist weniger als quantitativ und weist eine beträchtlich langsamere Geschwindigkeit
auf. Zusätzlich
ist die Verdrängung
der dritten Halogengruppe durch ein sterisch gehindertes Phenol
sogar noch schwieriger und erfordert erhöhte Temperaturen und/oder die
Verwendung eines Katalysators.
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Um
die Reaktionsgeschwindigkeit und den Grad der Beendigung der Verdrängung des
dritten Halogenids mit einer sterisch gehinderten Einheit zu erhöhen, sind
allgemein verschiedene Techniken im Stand der Technik verwendet
worden. Diese Techniken umfassen: Erhöhen der Reaktionsmischungstemperatur
und Verwendung von Halogenwasserstoff-Akzeptoren, z. B. Aminen.
Derartige Techniken sind in den U.S. Patenten Nr. 3,281,506, 4,237,075,
4,312,818, 4,440,696 und 4,894,481 beschrieben.
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Die
GB-A-2041938 offenbart ein Verfahren zur Herstellung von Phenol-freien
aromatischen Polyphosphiten durch Umsetzung einer disubstituierten
Pentaerythrit-Verbindung, in welcher der Substituent Halogen, Amino,
Dialkylamino, Anilino, Morpholino oder Methylanilino ist, mit einer
Bis(gehinderten phenolischen)-Verbindung durch Erwärmen unter
verringertem Druck.
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Im
Allgemeinen haben im Fall von Diphosphiten, die von Pentaerythrit
abstammen, die Verfahren des Standes der Technik unerwünschte Produktmischungen
zum Ergebnis, die Käfigstrukturen
einschließen,
in denen drei der Hydroxyle an einem einzigen Pentaerythrit mit
einem Phosphor(III)-trihalogenid
reagiert haben. Zusätzlich
werden auch verschiedene Polyphosphit-Verbindungen gebildet, was
zu niedrigen Umwandlungen in das gewünschte Produkt führt. Die
resultierende Phosphit-Mischung, die ein Halogenophosphit enthält, ist äußerst schwierig
zu reinigen, und das rückständige Halogenophosphit
kann zu Säure-Verunreinigungen
führen,
welche die Langzeitstabilität
des gewünschten
organischen Phosphits beeinflussen. Es ist deshalb offensichtlich,
dass weiterhin ein Bedarf an verbesserten Verfahren zur Herstellung
von Bis(dialkylphenyl)pentaerythritdiphosphiten und insbesondere
Bis(2,4-di-tert-butylphenyl)pentaerythritdiphosphit besteht, welche
die oben erwähnten
Schwierigkeiten überwinden.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein neues Verfahren zur Herstellung
von organischen Spirobisphosphiten aus Bis(halogenophosphiten) und
Hydroxyl-haltigen Verbindungen, bevorzugt sterisch gehinderten Phenolen,
worin Vakuum verwendet wird, um die Veresterungsreaktion zwischen
den Bis(halogenophosphiten) und Hydroxyl-haltigen Verbindungen anzutreiben.
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In
einer ersten Ausführungsform
der vorliegenden Verbindung weist das Bis(halogenophosphit) die
allgemeine Formel:
auf, in der Y Halogen ist.
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In
einer zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung weist das Bis(halogenophosphit) die allgemeine
Formel:
auf.
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In
einer dritten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist die Hydroxyl-haltige Verbindung ein Phenol
der allgemeinen Formel:
in der R
1,
R
2 und R
3 jeweils
unabhängig
aus der Gruppe ausgewählt
sind, die aus Wasserstoff, Methyl, Ethyl, n-Propyl, Isopropyl, n-Butyl,
t-Butyl, t-Amyl, t-Hexyl, Cyclohexyl, Cumyl, t-Pentyl und t-Octyl
besteht.
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In
einer vierten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist die Hydroxyl-haltige Verbindung ein Phenol
der allgemeinen Formel:
in der R
1,
R
2 und R
3 jeweils
unabhängig
aus der Gruppe ausgewählt
sind, die aus Wasserstoff, Methyl, Ethyl, n-Propyl, Isopropyl, n-Butyl,
t-Butyl, t-Amyl, t-Hexyl, Cyclohexyl, Cumyl, t-Pentyl und t-Octyl
besteht, mit der Maßgabe,
dass mindestens eines von R
1 und R
2 t-Butyl, t-Amyl, t-Hexyl, Cyclohexyl, Cumyl,
t-Pentyl oder t-Octyl ist.
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In
einer fünften
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist die Hydroxyl-haltige Verbindung ein Phenol
der allgemeinen Formel:
in der R
1,
R
2 und R
3 jeweils
unabhängig
aus der Gruppe ausgewählt
sind, die aus Wasserstoff, Methyl, Ethyl, n-Propyl, Isopropyl, n-Butyl,
t-Butyl, t-Amyl, t-Hexyl, Cyclohexyl, Cumyl, t-Pentyl und t-Octyl
besteht, mit der Maßgabe,
dass mindestens eines von R
1 und R
2 t-Butyl, t-Amyl, t-Hexyl, Cyclohexyl, Cumyl,
t-Pentyl oder t-Octyl ist und R
3 Wasserstoff
ist.
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In
einer sechsten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist die Hydroxyl-haltige Verbindung 2,4-Di-tert-butylphenol
und weist das Bis(halogenophosphit) die allgemeine Formel:
auf, in der Y ein Halogen,
vorzugsweise Chlor, oder eine andere gute Abgangsgruppe ist.
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In
einer siebten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung weist das organische Spirobisphosphit die
Formel:
auf, in
der jedes R
1, R
2 und
R
3 unabhängig
aus der Gruppe ausgewählt
ist, die aus Wasserstoff, Methyl, Ethyl, n-Propyl, Isopropyl, n-Butyl,
t-Butyl, t-Amyl, t-Hexyl, Cyclohexyl, Cumyl, t-Pentyl und t-Octyl
besteht.
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In
einer achten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung weisen die organischen Spirobisphosphite
die Formel:
auf, in
der jedes R
1, R
2 und
R
3 unabhängig
aus der Gruppe ausgewählt
ist, die aus Wasserstoff, Methyl, Ethyl, n-Propyl, Isopropyl, n-Butyl,
t-Butyl, t-Amyl, t-Hexyl, Cyclohexyl, Cumyl, t-Pentyl und t-Octyl
besteht, mit der Maßgabe,
dass mindestens eines von R
1 und R
2 t-Butyl, t-Amyl, t-Hexyl, Cyclohexyl, Cumyl,
t-Pentyl oder t-Octyl ist.
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In
einer neunten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung weisen die organischen Spirobisphosphite
die Formel:
auf, in
der jedes R
1 und R
2 unabhängig aus
der Gruppe ausgewählt
ist, die aus Methyl, Ethyl, n-Propyl, Isopropyl, n-Butyl, t-Butyl,
t-Amyl, t-Hexyl, Cyclohexyl, Cumyl, t-Pentyl und t-Octyl besteht,
und R
3 Wasserstoff ist.
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In
einer zehnten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung weisen die organischen Spirobisphosphite
die Formel:
auf, in
der jedes R
1 und R
2 t-Butyl
ist und R
3 Wasserstoff ist.
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In
einer elften Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird ein Vakuum von mindestens 508 mbar
(15 Inch Quecksilber) an der Veresterungsreaktion zwischen dem Bis(halogenophosphit)
und der Hydroxyl-haltigen Verbindung angelegt.
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In
einer zwölften
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird ein Vakuum von mindestens 847 mbar
(25 Inch Quecksilber) an der Veresterungsreaktion zwischen dem Bis(halogenophosphit)
und der Hydroxyl-haltigen Verbindung angelegt.
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In
einer dreizehnten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist die Reaktionsmischung, welche das
Bis(halogenophosphit) und die Hydroxyl-haltige Verbindung enthält, im wesentlichen
frei von Veresterungskatalysatoren.
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In
einer vierzehnten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung hat die Umwandlung der organischen Spirobisphosphite
der Formel:
in der
jedes R
1 und R
2 unabhängig aus
der Gruppe ausgewählt
sind, die aus Methyl, Ethyl, n-Propyl, Isopropyl, n-Butyl, t-Butyl,
t-Amyl, t-Hexyl, Cyclohexyl, Cumyl, t-Pentyl und t-Octyl besteht,
und R
3 Wasserstoff ist, eine Ausbeute von
mindestens 84% zum Ergebnis.
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In
einer fünfzehnten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird die Umwandlung in die organischen
Spirobisphosphite aus den Bis(halogenophosphiten) und der Hydroxyl-haltigen
Verbindung bei einer Reaktionstemperatur von 30°C bis 140°C vorgenommen.
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In
einer sechszehnten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist die Reaktionsmischung, welches das
Bis(halogenophosphit) und die Hydroxyl-haltige Verbindung enthält, im Wesentlichen
frei von Veresterungskatalysatoren und wird bei einer Temperatur
von weniger als 80°C
gehalten.
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Diese
und andere Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung werden dem Fachmann mit der Offenbarung
der vorliegenden Erfindung offenkundig.
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Detaillierte Beschreibung
der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft Verfahren zur Herstellung organischer
Spirobisphosphite der Formel:
in der
jedes R
1, R
2 und
R
3 unabhängig
aus der Gruppe ausgewählt
ist, die aus Wasserstoff, Methyl, Ethyl, n-Propyl, Isopropyl, n-Butyl,
t-Butyl, t-Amyl, t-Hexyl, Cyclohexyl, Cumyl, t-Pentyl und t-Octyl
besteht. Allgemein werden organische Phosphite typisch durch Umsetzung
eines Phosphor(III)-trihalogenids, z. B. Phosphor(III)-trichlorid,
mit Hydroxyl-haltigen Verbindungen erzeugt, wobei die Halogenide
an dem Phosphor(III)-trihalogenid durch die Hydroxyl-haltigen Verbindungen
verdrängt
werden. Die Leichtigkeit der Substitution durch die Hydroxyl-haltigen
Verbindungen hängt
zumindest teilweise von dem sterischen Volumen der Hydroxyl-haltigen
Verbindungen ab. Wenn die Hydroxyl-haltige Verbindung eine geringe
sterische Anforderung aufweist (d. h. die Hydroxyl-haltige Verbindung
keine sterisch gehinderte Hydroxyl-haltige Verbindung ist), ist die Verdrängung der
Halogenide etwas statistisch. Wenn jedoch die sterische Anforderung
der Hydroxyl-haltigen Verbindung zunimmt, kann eine erhöhte Selektivität erhalten
werden, um weniger substituierte Halogenophosphite zu erzielen.
Bei der Verdrängung
der ersten zwei Halogenide am Phosphor(III)-trihalogenid sind die
Reaktionen im Allgemeinen leicht und verlaufen unabhängig von
den sterischen Begrenzungen der Hydroxyl-haltigen Verbindung ohne
das Erfordernis für
Katalyse bis zur Beendigung.
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Bei
der Verdrängung
der dritten Halogenid-Einheit aus dem disubstituierten Phosphorhalogenid
wird der Grad der Umwandlung in das trisubstituierte Phosphit nachteilig
durch sterische Berücksichtigungen
sowohl des disubstituierten Phosphorhalogenids als auch der Hydroxyl-haltigen
Verbindung beeinflusst. Katalysatoren, einschließlich Aminen, werden in der
Technik häufig
verwendet, um den Grad der Umwandlung in das trisubstituierte Phosphit
zu erhöhen.
Leider haben Amin-Katalysatoren
Aminhalogenidsalz-Verunreinigungen in der gewünschten Spirobisphosphit-Verbindung
zum Ergebnis, und es müssen
Reinigungsschritte vorgenommen werden, um das Salz zu entfernen.
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Die
Erhöhung
der Reaktionstemperatur ist ebenfalls in der Technik bekannt, um
ein Antreiben der Reaktion zur Beendigung zu unterstützen. Im
Fall von Spirobisphosphiten, die von Pentaerythrit abstammen, führt die
Erhöhung
der Temperatur über
80°C zur
Zunahme der Konzentration an Nebenprodukten der allgemeinen Formel:
worin
Y Halogen oder eine andere gute Abgangsgruppe ist und jedes G unabhängig ein
Phosphor oder Wasserstoff sein kann. Wenn G ein Phosphor ist, sind
verschiedene Polyphosphit-Verbindungen möglich. Diese Nebenprodukte
und andere ähnliche
Nebenprodukte sind schwierig aus der gewünschten Spirobisphosphit-Verbindung
zu entfernen und sind dem gemäß äußerst unerwünscht.
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Es
war ziemlich überraschend,
zu entdecken, dass die Verwendung von Vakuum die Veresterungsreaktion
zwischen dem Bis(halogenophosphit) der allgemeinen Formel:
in der Y ein Halogen, bevorzugt
Chlor, ist und dem Phenol der allgemeinen Formel:
in der R
1,
R
2 und R
3 jeweils
unabhängig
aus der Gruppe ausgewählt
sind, die aus Wasserstoff, Methyl, Ethyl, n-Propyl, Isopropyl, n-Butyl,
t-Butyl, t-Amyl, t-Hexyl, Cyclohexyl, Cumyl, t-Pentyl und t-Octyl
besteht, leicht die Veresterungsreaktion antreiben kann.
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Allgemein
ist bei organischen Phosphiten die Verdrängung des dritten Halogenids
beträchtlich
langsamer als die Verdrängung
der anderen Halogenide, jedoch verläuft die Verdrängung häufig so,
dass hohe Umwandlungen in das trisubstituierte organo-substituierte
Phosphit geliefert werden. Im Fall von Pentaerythritdichlorodiphosphit
ist die Reaktion mit 2,4-Di-tert-butylphenol äußerst langsam und verläuft nur
bis zu einer Beendigung von etwa 30% nach mehr als 10 Stunden, wenn
weder Vakuum noch ein Katalysator verwendet werden. Überraschend
führt unter
den gleichen Reaktionsbedingungen das Anlegen eines Vakuums von
mindestens 339 mbar (10 Inch Quecksilber), vorzugsweise mindestens
508 mbar (15 Inch Quecksilber) und am bevorzugtesten mindestens
677 mbar (20 Inch Quecksilber) an der Reaktionsmischung zu einer
mindestens 75%-igen Umwandlung innerhalb von etwa 8 Stunden. Die
Größenordnung
der Zunahme der Umwandlung ist ziemlich überraschend, wenn sie mit einer
Kontrolle verglichen wird, die kein Vakuum verwendet. Darüber hinaus
können
hohe Umwandlungen ohne die Verwendung von Amin-Katalysatoren und
die damit einhergehenden Aminhalogenid-Salze, die aus dem Produkt
entfernt werden müssen,
erzielt werden. Es ist auch möglich, eine
Kombination von Vakuum und Katalysator zu verwenden, um sogar noch
höhere
und schnellere Umwandlungen zu erzielen, allerdings mit der Notwendigkeit
der Entfernung der Katalysator-Nebenprodukte. Es sollte klar sein,
dass in einer bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung die Veresterungsreaktion im Wesentlichen
frei von und bevorzugter frei von Veresterungskatalysatoren durchgeführt wird.
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Die
Reaktion zwischen Pentaerythrit und Phosphortrihalogenid unter Bildung
eines Pentaerythritbisphosphorohalidit-Zwischenprodukts kann mit
oder ohne Verwendung eines Lösungsmittels
durchgeführt
werden. Typisch wird PCl3 verwendet, obwohl
andere Phosphorhalogenide oder -derivate verwendet werden können. Im
Allgemeinen wird PCl3 zu dem Pentaerythrit
gegeben, oder alternativ kann der Pentaerythrit zu PCl3 gegeben
werden. Vorzugsweise wird das PCl3 zu dem
Pentaerythrit gegeben, wobei die Reaktionsmischung bei einer Temperatur
von etwa 5 bis 50°C
gehalten wird. Die Reaktion ist in Abwesenheit eines Lösungsmittels exotherm,
aber eine temperaturmäßigende
Wirkung wird durch die Kühlwirkung
der heftigen HCl-Entwicklung erzeugt. Demgemäß kann durch wirksame Steuerung
der Zugabe von PCl3 die Reaktion in einem
Temperaturbereich zwischen etwa 5 und 15°C selbst-regulierend gemacht
werden. Eine langsamere Zugabe begünstigt niedrigere Temperaturen,
und es wird bevorzugt, die Reaktionsmischung während der Zugabe zu kühlen. Die Steuerung
der Reaktionstemperatur trägt
dazu bei, die oben erwähnten
Nebenprodukte zu minimieren. Ein leichter Überschuss über stöchiometrische Mengen an PCl3 wird üblicherweise
verwendet.
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Wenn
ein Lösungsmittel
verwendet wird, ist es wichtig, dass das Lösungsmittel gegenüber den
Reaktionsbestandteilen und Nebenprodukten neutral ist. Typische
Lösungsmittel
umfassen beispielsweise Toluol, Heptan, Xylol, Methylenchlorid,
Chloroform und Benzol sowie Kohlenwasserstoff-Lösungsmittel wie ISOPAR und
NORPAR. Bevorzugte Lösungsmittel
sind Methylenchlorid, Heptan oder Xylol. Die Menge an Lösungsmittel
kann in großem
Maß variieren,
abhängig
von einer Anzahl von Variablen einschließlich beispielsweise des Reaktoraufbaus
und der Rührfähigkeit.
Die Bestimmung einer genauen Menge an Lösungsmittel wird ohne übermäßige Experimente
leicht bestimmt.
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Diese
Reaktion kann zur Beendigung angetrieben werden, und das rückständige Halogenid-Nebenprodukt, wie
HCl, kann gegebenenfalls durch sanftes Anheben der Temperatur des
Produkts auf Raumtemperatur bis etwa 50°C entfernt werden. Jegliches
verwendete Lösungsmittel
wird im Allgemeinen mindestens teilweise entfernt, typisch durch
Anlegen eines Vakuums, um eine vollständige Entfernung des Halogenwasserstoff-Nebenprodukts
sicherzustellen, um ein Pentaerythritbisphosphorohalidit-Zwischenprodukt
zu liefern.
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Man
lässt als
nächstes
das Pentaerythritbisphosphorohalidit-Zwischenprodukt mit einer Hydroxy-substituierten Verbindung
reagieren, was das gewünschte
trisubstituierte organische Phosphit liefert. Die Reaktion zwischen
dem Pentaerythritbisphosphorohalidit-Zwischenprodukt und der Hydroxy-substituierten
Verbindung kann in demselben Reaktionsgefäß durchgeführt werden, das verwendet wurde,
um das Phosphorohalidit-Zwischenprodukt zu erzeugen, indem man lediglich
die Hydroxy-substituierte Verbindung einführt, gefolgt vom Anlegen des
Vakuums an dem Reaktor. Zusätzlich
kann die Farbe des Phosphit- Endprodukts
durch die Zugabegeschwindigkeit des Pentaerythritbisphosphorohalidit-Zwischenprodukts
gesteuert werden, wobei eine langsamere Zugabegeschwindigkeit zu
weniger Farbe im Phosphit-Endprodukt
führt.
Eine geeignete Zugabegeschwindigkeit kann leicht durch Farbbestimmung
des Endprodukts festgelegt werden und hängt auch von Faktoren wie den
genauen Reaktionsbedingungen, Verhältnissen der Bestandteile und
der verwendeten Ausrüstung
ab. Ungeachtet der Reihenfolge der Zugabe wird die Reaktion im Allgemeinen
bei einer geeigneten Temperatur zwischen etwa 20 und etwa 175°C und bevorzugt
zwischen etwa 60 und etwa 155°C
durchgeführt.
Der Druck des Systems wird bei einem Vakuum von mindestens 339 mbar
(10 Inch Quecksilber), vorzugsweise mindestens 508 mbar (15 Inch
Quecksilber) und am bevorzugtesten mindestens 847 mbar (27 Inch
Quecksilber) zu Atmosphärendruck
gehalten. Man nimmt an, dass der Zweck des Vakuums darin besteht,
die Entfernung des Chlorwasserstoffs aus der Reaktionsmischung während der
Veresterungsreaktion zu unterstützen. Typische
Reaktionszeiten bis zur wesentlichen Beendigung sind bis zu 24 Stunden.
Vorzugsweise werden die Temperatur- und Druckbedingungen so gewählt, dass
sie die maximale Produktmenge innerhalb einer Zeitspanne von etwa
8 bis etwa 12 Stunden liefern.
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Es
geschieht bei der Reaktion des Pentaerythritbisphosphorohalidits
und der Hydroxy-substituierten Verbindung,
dass, wenn ein Amin-Katalysator verwendet wird, das entsprechende
Ammoniumhydrogenchlorid-Salz zwischen dem polymeren Amin und dem
Chlorwasserstoff-Nebenprodukt (Chlorid wird hierin beschrieben,
da PCl3 das am häufigsten verwendete Ausgangs-Halogenophosphit
ist) gebildet wird. Ein weiterer unerwarteter Vorteil der Verwendung
von Vakuum ist, dass das Salz aus der Reaktionsmischung eliminiert wird,
was auch ein Vorteil unter einem Verfahrensgesichtspunkt ist. Deshalb
sollte es klar sein, dass die vorliegende Erfindung ein Verfahren
einschließt,
das im Wesentlichen und vorzugsweise frei von Amin-Katalysator ist.
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Die
Endverhältnisse
der Reaktanten sind zumindest ungefähr stöchiometrisch. Es ist häufig wünschenswert,
mit mindestens einem leichten stöchiometrischen Überschuss
eines der Reaktanten zu arbeiten, um dazu beizutragen, die Reaktion
so weit wie möglich
zur Beendigung anzutreiben. Es ist häufig vorteilhaft, ein Molverhältnis von
2,0 oder mehr der phenolischen Verbindung zum Bis(halogenophosphit)
zu verwenden. In einer bevorzugten Ausführungsform liegt das Verhältnis von
phenolischer Verbindung zu Bis(halogenophosphit) im Bereich von
etwa 2 bis etwa 2,5 zu 1.
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Das
Reaktionsprodukt kann in einem organischen Lösungsmittel gelöst und filtriert
werden, um alle festen Materialien zu entfernen. Das Lösungsmittel
kann durch Entspannungsdestillation oder eine andere Lösungsmittelentfernungstechnik
entfernt werden, oder alternativ kann das Phosphit-Produkt durch
Kristallisation oder Fällung
aus einem organischen Lösungsmittel
isoliert werden. Typische organische Lösungsmittel umfassen Hexan,
Heptan, Octan, Isopropylalkohol, Acetonnitril, Toluol, NORPAR, ISOPAR
und dergleichen. Das Phosphit-Produkt kann auch unter Verwendung
von Schmelzkristallisationstechniken oder Kombinationen von Schmelzkristallisation
und Lösungsmittelkristallisation
und/oder Fällung
gereinigt werden.
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Wenn
der Phosphit-Stabilisator in kristalliner Form isoliert wird, zieht
die vorliegende Erfindung in Betracht, dass er in fester amorpher
Form verwendet werden kann. Die amorphe Phosphit-Verbindung wird
durch rasches Abkühlen
der Schmelze des Phosphits gebildet. Eine derartige Schmelze kann
eine Mischung des Phosphits und von Polyamin sein, die rasch abgekühlt wird,
um eine feste amorphe Phosphit-Zusammensetzung zu bilden. Die amorphe
Natur der Zusammensetzung erhöht
die hydrolytische Stabilität
der festen Zusammensetzung, verglichen mit einer kristallinen Zusammensetzung,
welche die gleichen Bestandteile enthält.
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Die
Phosphite, die durch das Verfahren der vorliegenden Erfindung hergestellt
werden, umfassen alle organischen Phosphite, die von Pentaerythrit
und einer Hydroxyl-haltigen Verbindung abstammen, bei der es sich
um ein Phenol der allgemeinen Formel:
handelt, in der R
1, R
2 und R
3 jeweils unabhängig aus der Gruppe ausgewählt sind,
die aus Wasserstoff, Methyl, Ethyl, n-Propyl, Isopropyl, n-Butyl,
t-Butyl, t-Amyl, t-Hexyl, Cyclohexyl, Cumyl, t-Pentyl und t-Octyl
besteht. Besonders bevorzugte Phosphite sind jedoch sterisch gehinderte
Spirobisphosphite, in denen die Hydroxyl-haltige Verbindung ein
Phenol der allgemeinen Formel:
ist, in der R
1,
R
2 und R
3 jeweils
unabhängig
aus der Gruppe ausgewählt
sind, die aus Wasserstoff, Methyl, Ethyl, n-Propyl, Isopropyl, n-Butyl,
t-Butyl, t-Amyl, t-Hexyl, Cyclohexyl, Cumyl, t-Pentyl und t-Octyl
besteht, mit der Maßgabe,
dass mindestens eines von R
1 und R
2 t-Butyl, t-Amyl, t-Hexyl, Cyclohexyl, Cumyl,
t-Pentyl oder t-Octyl ist und R
3 Wasserstoff
ist. Bei der Durchführung
der vorliegenden Erfindung weist ein besonders bevorzugtes organisches
Spirobisphosphit die Formel:
auf, worin
R
1 und R
2 jeweils
t-Butyl sind und R
3 Wasserstoff ist.
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Damit
der Fachmann besser in der Lage ist, die Erfindung durchzuführen, werden
die folgenden Beispiele zur Erläuterung
und nicht zur Beschränkung
angegeben.
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Beispiele
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Allgemeines Verfahren
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Ein
Reaktionsgefäß wurde
mit 2,4-Di-t-butylphenol (0,22 Mol) und Xylol (14 Gramm) beschickt
und unter Inertatmosphäre
auf etwa 60°C
erwärmt.
Ein Bis(halogenophosphit) der allgemeinen Formel:
wurde dazugegeben (0,10 Mol
in 26 Gramm Xylol), und die Reaktionsmischung wurde etwa 10 Stunden
bei etwa 60 bis 80°C
gehalten. Der Grad der Produktumwandlung in das trisubstituierte
Phosphit wurde durch Gaschromatographie gemessen. Das End-Phosphit
wurde aus Acetonitril oder Isopropylalkohol kristallisiert. Das
resultierende Phosphit wies die Formel:
auf, in
der R
1 und R
2 jeweils
t-Butyl sind und R
3 Wasserstoff ist. Die
Ausbeute betrug 28,7%, bezogen auf die Menge an Bis(halogenophosphit).
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Vakuumverfahren
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Das
allgemeine Verfahren wurde mit der zusätzlichen Maßnahme durchgeführt, dass
ein Vakuum von 847 mbar (25 Inch Quecksilber) nach Zugabe der Bis(halogenophosphit)/Xylol-Lösung angelegt
wurde. Nach etwa 8 Stunden wurde das gleiche resultierende Phosphit
mit einer Ausbeute von 76,5%, bezogen auf die Menge an Bis(halogenophosphit),
erhalten.
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Das
obige Beispiel demonstriert die unerwartete hohe Umwandlung, die
mit der Verwendung eines Vakuums, das an die Reaktionsmischung angelegt
wird, erhalten werden kann. Diese Ergebnisse sind unerwartet, da
HCl unter den Reaktionsbedingungen sehr flüchtig ist, so dass man erwarten
würde,
dass das Anlegen eines Vakuums wenig Auswirkung auf die Umwandlungsrate
hat.