EP0000043B1 - Bisphosphinic acid anhydrides and process for its preparation - Google Patents

Bisphosphinic acid anhydrides and process for its preparation Download PDF

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EP0000043B1
EP0000043B1 EP78100072A EP78100072A EP0000043B1 EP 0000043 B1 EP0000043 B1 EP 0000043B1 EP 78100072 A EP78100072 A EP 78100072A EP 78100072 A EP78100072 A EP 78100072A EP 0000043 B1 EP0000043 B1 EP 0000043B1
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EP
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bis
bisphosphinic
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reaction
acid
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EP78100072A
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Hans-Jerg Dr. Kleiner
Walter Dr. Dürsch
Fritz Dr. Linke
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Hoechst AG
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Hoechst AG
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    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • 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
    • C07F9/28Phosphorus compounds with one or more P—C bonds
    • C07F9/30Phosphinic acids [R2P(=O)(OH)]; Thiophosphinic acids ; [R2P(=X1)(X2H) (X1, X2 are each independently O, S or Se)]
    • C07F9/32Esters thereof
    • C07F9/3205Esters thereof the acid moiety containing a substituent or a structure which is considered as characteristic
    • C07F9/3235Esters of poly(thio)phosphinic acids
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • 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
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    • C07F9/30Phosphinic acids [R2P(=O)(OH)]; Thiophosphinic acids ; [R2P(=X1)(X2H) (X1, X2 are each independently O, S or Se)]
    • C07F9/305Poly(thio)phosphinic acids

Definitions

  • optionally halogen-substituted alkyl radicals R 1 and R 2 which can be the same or different, are: (Unsubstituted) alkyl groups with 1 to 4, in particular 1-2, carbon atoms are preferred.
  • reaction of the free bisphosphinic acids and the bisphosphinic esters does not require any solvents per se. However, their use may be appropriate for technical reasons.

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Description

Alkanphosphinsäureanhydride der Formel R'R"P(0)-O-P(0)R'R", in der R' und R" Alkyl, Aryl-oder Aralkylgruppen bedeuten, sind bereits bekannt. Sie können z. B. durch Umsetzung von Alkanphosphinsäuren oder Alkanphosphinsäureestern mit Phosgen gewonnen werden (DE-OS 2129583).Alkanephosphinic anhydrides of the formula R'R "P (0) -OP (0) R'R", in which R 'and R "denote alkyl, aryl or aralkyl groups, are already known. They can be prepared, for example, by reacting alkanephosphinic acids or alkanephosphinic esters with phosgene can be obtained (DE-OS 2129583).

Aus der DE-OS 2 328 343 sind bereits Bis-phosphinsäuren bekannt. Diese freien Bis-phosphinsäuren unterscheiden sich aber in ihrer Reaktivität grundlegend von den im folgenden beschriebenen Anhydriden den Bis-phosphinsäuren und können wegen dieser unterschiedlichen Reaktivität nicht, wie es bei den Anhydriden der Fall ist, mit Verbindungen, die Hydroxylgruppen enthalten, umgesetzt werden. Die Endprodukte dieser Reaktion stellen jedoch wertvolle flammhemmende Verbindungen dar, und diese flammhemmenden Verbindungen kann man somit nicht unter Verwendung der vorbekannten freien Bis-phosphinsäuren gewinnen, sondern nur auf dem Weg über die erfindungsgemäßen Anhydride.Bis-phosphinic acids are already known from DE-OS 2 328 343. However, these free bisphosphinic acids differ fundamentally in their reactivity from the anhydrides described below and cannot be reacted with compounds which contain hydroxyl groups because of this different reactivity, as is the case with the anhydrides. However, the end products of this reaction are valuable flame-retardant compounds, and these flame-retardant compounds can therefore not be obtained using the previously known free bisphosphinic acids, but only by way of the anhydrides according to the invention.

In dem Bestreben, diese Umsetzung auch auf die Herstellung anderer Phosphinsäureanhydride auszudehnen, wurde nun gefunden, daß sich auch Bisphosphinsäureanhydride durch Umsetzung der freien Bisphosphinsäuren, von deren Salzen und/oder Estern mit anorganischen Säurechloriden, Phosgen oder Oxalylchlorid in ausgezeichneter Weise darstellen lassen.In an effort to extend this reaction to the production of other phosphinic anhydrides, it has now been found that bisphosphinic anhydrides can also be prepared in an excellent manner by reacting the free bisphosphinic acids, their salts and / or esters with inorganic acid chlorides, phosgene or oxalyl chloride.

Erfindungsgegenstand ist somit ein Verfahren zur Herstellung von Bisphosphinsäureanhydriden der Formel

Figure imgb0001
worin R = gesättigter offenkettiger oder cyclischer Alkylrest, ein Arylen- oder Aralkylenrest, sowie R1 und R2, welche gleich oder verschieden sein können, gegebenenfalls halogensubstituierte Alkyl-, Aryl- oder Aralkylreste und
m ganze Zahlen ≧ 1, vorzugsweise ≧ 2, bedeutet,
das dadurch gekennzeichnet ist, daß man Bisphosphinsäurederivate der Formel
Figure imgb0002
worin R, R1 und R2 die gleiche Bedeutung wie in Formel I haben, und R3 und R4, welche gleich oder verschieden sein können, Wasserstoff, einwertige Kationen, die Ammoniumgruppe oder gegebenenfalls halogensubstituierte Alkylgruppen bedeuten, mit anorganischen Säurechloriden und/oder mit Phosgen und/oder mit Oxalylchlorid und/oder mit den entsprechenden Bromverbindungen im Molverhältnis von 1 : 1 bei Temperaturen zwischen Raumtemperatur (ca. 20°C) und 250°C, vorzugsweise zwischen ca. 100 und 200°C, gegebenenfalls in Gegenwart inerter Lösungsmittel, umsetzt.The subject of the invention is thus a process for the preparation of bisphosphinic anhydrides of the formula
Figure imgb0001
wherein R = saturated open-chain or cyclic alkyl radical, an arylene or aralkylene radical, and R 1 and R 2 , which may be the same or different, optionally halogen-substituted alkyl, aryl or aralkyl radicals and
m means integers ≧ 1, preferably ≧ 2,
which is characterized in that bisphosphinic acid derivatives of the formula
Figure imgb0002
wherein R, R 1 and R 2 have the same meaning as in formula I, and R 3 and R 4 , which may be the same or different, denote hydrogen, monovalent cations, the ammonium group or optionally halogen-substituted alkyl groups, with inorganic acid chlorides and / or with phosgene and / or with oxalyl chloride and / or with the corresponding bromine compounds in a molar ratio of 1: 1 at temperatures between room temperature (approx. 20 ° C.) and 250 ° C., preferably between approx. 100 and 200 ° C., if appropriate in the presence of inert Solvent.

Als gesättigte offenkettige oder cyclische Alkylreste R in den Formeln I und 11 kommen alle möglichen verzweigten und unverzweigten sowie cyclischen Alkylenreste wie zum Beispiel

Figure imgb0003
Figure imgb0004
in Frage; bevorzugt sind gesättige offenkettige verzweigte oder unverzweigte Alkylenreste mit 1 -10, vorzugsweise mit 1 -6 C-Atomen, wovon die unverzweigten Alkylenreste wiederum besonders bevorzugt sind.Saturated open-chain or cyclic alkyl radicals R in formulas I and 11 include all possible branched and unbranched and cyclic alkylene radicals, for example
Figure imgb0003
Figure imgb0004
in question; preference is given to saturated open-chain, branched or unbranched alkylene radicals having 1-10, preferably 1-6, carbon atoms, of which the unbranched alkylene radicals are again particularly preferred.

Als Arylenreste R seien etwa der Phenylen- und der Naphthylenrest genannt, wovon der p-Phenylenrest bevorzugt ist. Aralkylenreste R sind etwa der Tolylenrest, der Xylylenrest etc., wovon der p-Xylylenrest den bevorzugten Rest darstellt.The arylene radicals R are, for example, the phenylene and naphthylene radicals, of which the p-phenylene radical is preferred. Aralkylene radicals R are, for example, the tolylene radical, the xylylene radical etc., of which the p-xylylene radical is the preferred radical.

Selbstverständlich können alle als R in Frage kommenden Reste noch reaktionsinerte Substituenten wie zum Beispiel Halogensubstituenten tragen.Of course, all radicals which can be considered as R can still carry reaction-inert substituents, for example halogen substituents.

Als gegebenenfalls halogensubstituierte Alkylreste R1 und R2, welche gleich oder verschieden sein können, sind in beispielhafter Weise zu nennen:

Figure imgb0005
bevorzugt sind (unsubstituierte) Alkylgruppen mit 1 bis 4, insbesondere 1-2 C-Atomen.Examples of optionally halogen-substituted alkyl radicals R 1 and R 2 , which can be the same or different, are:
Figure imgb0005
(Unsubstituted) alkyl groups with 1 to 4, in particular 1-2, carbon atoms are preferred.

Als Aryl- und Aralkylreste R1 und R2 kommen etwa der Phenyl-, der Naphthyl-, der Benzylrest in Frage.Suitable aryl and aralkyl radicals R 1 and R 2 are, for example, the phenyl, the naphthyl and the benzyl radical.

In den Verbindungen I und 11 sind die Reste R1 und R2vorzugsweise gleich,
m bedeutet in Formel ganze Zahlen von mindestens gleich 1, vorzugsweise mindestens gleich 2.
In compounds I and 11, the radicals R 1 and R2 are preferably the same,
In the formula, m denotes integers of at least 1, preferably at least 2.

Als einwertige Kationen für die Reste R3 und R4 in Formel II sind in erster Linie die Alkaliionen, vor allem Na- und K-Ionen zu nennen; wenn R3 und R4 gegebenenfalls halogensubstituierte Alkylgruppen sind, kommen in erster Linie Alkylgruppen mit 1 -5 C-Atomen in Frage, welche noch durch Halogeninsbesondere durch Chlor-, vorzugsweise 1 -3mal substituiert sein können. R3 und R4 sind vorzugsweise gleich.The monovalent cations for the radicals R 3 and R 4 in formula II are primarily the alkali ions, especially Na and K ions; if R 3 and R 4 are optionally halogen-substituted alkyl groups, primarily alkyl groups with 1 -5 C atoms are possible, which can also be substituted by halogen, in particular by chlorine, preferably 1 -3 times. R 3 and R 4 are preferably the same.

Als Bisphosphinsäurederivate der Formel 11, welche als Ausgangsverbindungen für das erfindungsgemäße Verfahren verwendet werden, seien in beispielhafter Weise genannt:

  • Methan-bis-methylphosphinsäuremethylester,
  • Methan-bis-methyl-phosphinsäureäthylester,
  • Methan-bis-methylphosphinsäureisopropylester,
  • Äthan-1,2-bis-(methylphosphin-säurebutylester),
  • Äthan-1,2-bis-(methylphosphinsäureamylester),
  • Äthan-1,2-bis-(äthylphosphinsäureäthylester),
  • Äthan-1,2-bis-(methylphosphinsäure-2-chloräthylester),
  • Äthan-1,2-bis-(butylphosphinsäuremethylester),
  • Butan-1,4-bis-(methylphosphinsäurebutylester),
  • Hexan-1,6-bis-(methylphosphinsäurebutylester),
  • Dekan-1,10-bis-(methylphosphinsäureisobutylester),
  • Butan-1,4-bis-(methylphosphinsäure)-monobutylester,
  • Methan-bis-(methylphosphinsäure), Äthan-1,2-bis-(methylphosphinsäure),
  • Propan-1,3-bis-(methylphosphinsäure), Butan-1,4-bis-(äthylphosphinsäure),
  • Hexan-1 ,6-bis-(methylphosphinsäure), Dekan-1,10-bis-(methylphosphinsäure),
  • Cyclohexan-1,4-bis-(methylphosphinsäure), p-Phenylen-bis-(äthylphosphinsäure), p-Xylylen-bis-(chlormethylphosphinsäure),

die Natrium-, Kalium-, Ammoniumsalze der genannten Säuren.Examples of bisphosphinic acid derivatives of the formula 11 which are used as starting compounds for the process according to the invention are:
  • Methyl methane-bis-methylphosphinate,
  • Methyl methane-bis-methylphosphinate,
  • Isopropyl methane-bis-methylphosphinate,
  • Ethane-1,2-bis (methylphosphinic acid butyl ester),
  • Ethane-1,2-bis (methylphosphinate),
  • Ethane-1,2-bis- (ethylphosphinate),
  • Ethane-1,2-bis (2-chloroethyl methylphosphinate),
  • Ethane-1,2-bis (methyl butylphosphinate),
  • Butane-1,4-bis (methylphosphinic acid butyl ester),
  • Hexane-1,6-bis (methylphosphinic acid butyl ester),
  • Dekan-1,10-bis- (isobutyl methylphosphinate),
  • Butane-1,4-bis (methylphosphinic acid) monobutyl ester,
  • Methane-bis- (methylphosphinic acid), ethane-1,2-bis- (methylphosphinic acid),
  • Propane-1,3-bis (methylphosphinic acid), butane-1,4-bis (ethylphosphinic acid),
  • Hexane-1, 6-bis (methylphosphinic acid), decane-1,10-bis (methylphosphinic acid),
  • Cyclohexane-1,4-bis (methylphosphinic acid), p-phenylene-bis- (ethylphosphinic acid), p-xylylene-bis (chloromethylphosphinic acid),

the sodium, potassium, ammonium salts of the acids mentioned.

Diese Verbindungen können nach bekannten Verfahren hergestellt werden; z. B. sind die Äthan-1,2-bis-(alkylphosphinsäurealkylester) technisch leicht herstellbar nach dem Verfahren der DE-OS 2 302 523. Aus diesen und analogen Estern können die entsprechenden Säuren hergestellt werden, vorzugsweise nach den Verfahren der DE-PS 2441783 und 2441878. Die als Umsetzungskomponenten verwendeten anorganischen Säurechloride sind bevorzugt Thionylchlorid und Phosphorpentachlorid. Diese Säurechloride sowie auch das Phosgen und das Oxalylchlorid können sowohl einzeln als auch im Gemisch eingesetzt werden. Es ist auch möglich, anstelle der Säurechloride die entsprechenden Bromverbindungen - also Thionylbromid, Phosphorpentabromid, COBr2, Oxalylbromid einzusetzen. Bevorzugtes Säurechlorid ist Phosgen.These compounds can be prepared by known methods; e.g. For example, the ethane-1,2-bis (alkylphosphinic acid alkyl esters) are technically easy to prepare by the process of DE-OS 2 302 523. The corresponding acids can be prepared from these and analogous esters, preferably by the process of DE-PS 2441783 and 2441878. The inorganic acid chlorides used as reaction components are preferably thionyl chloride and phosphorus pentachloride. These acid chlorides as well as the phosgene and the oxalyl chloride can be used both individually and in a mixture. Instead of the acid chlorides, it is also possible to use the corresponding bromine compounds - that is to say thionyl bromide, phosphorus pentabromide, COBr 2 , oxalyl bromide. The preferred acid chloride is phosgene.

Die Reaktionspartner können an sich in beliebiger Reihenfolge der Reaktion zugeführt werden. In der Regel ist es zweckmäßig, die Bisphosphinsäurederivate II vorzulegen und die Säurechloride oder -bromide zuzuführen. Die Umsetzung der Bisphosphinsäuresalze muß in Gegenwart von inerten Lösungsmitteln erfolgen, wovon Chlorkohlenwasserstoffe wie zum Beispiel Chloroform, Methylenchlorid, Chlorbenzol, Dichlorbenzol bevorzugt sind.The reactants can be fed to the reaction in any order. As a rule, it is expedient to present the bisphosphinic acid derivatives II and to supply the acid chlorides or bromides. The reaction of the bisphosphinic acid salts must take place in the presence of inert solvents, of which chlorinated hydrocarbons such as chloroform, methylene chloride, chlorobenzene, dichlorobenzene are preferred.

Die Umsetzung der freien Bisphosphinsäuren und der Bisphosphinsäureester bedarf an sich keiner Lösungsmittel. Ihr Einsatz kann jedoch aus technischen Gründen zweckmäßig sein.The reaction of the free bisphosphinic acids and the bisphosphinic esters does not require any solvents per se. However, their use may be appropriate for technical reasons.

Die Umsetzung verläuft derart, daß Bisphosphinsäurederivate II und Säurehalogenid im Molverhältnis von etwa 1 : 1 eingesetzt werden, wobei geringe Überschüsse an Säurehalogenid nicht kritisch sind, da sie zu einer vollständigen Umsetzung beitragen.The reaction proceeds in such a way that bisphosphinic acid derivatives II and acid halide in a molar ratio of about 1: 1 are used, small excesses of acid halide being not critical since they contribute to a complete reaction.

Größere Überschüsse sind nicht zweckmäßig, da sich die gebildeten Bisphosphinsäureanhydride I mit überschüssigem Säurehalogenid weiter zu den Bisphosphinsäurehalogeniden umsetzen. Werden solche Halogenide als Nebenprodukte gebildet, so können sie durch Zugabe von berechneten Mengen von Wasser wieder zu den Bisphosphinsäureanhydriden I hydrolysiert werden.Larger excesses are not expedient since the bisphosphinic anhydrides I formed react further with excess acid halide to form the bisphosphinic acid halides. If such halides are formed as by-products, they can be hydrolyzed again to the bisphosphinic anhydrides I by adding calculated amounts of water.

Die Umsetzungen verlaufen im Prinzip bereits bei Raumtemperatur; häufig ist es jedoch vorteilhaft, bei Temperaturen zwischen etwa 50 und 250°C, vorzugsweise zwischen etwa 100 und 200°C, zu arbeiten. Beim Einsatz der Biphosphinsäurealkylester etwa bei Raumtemperatur erhält man als Nebenprodukte die entsprechenden Alkylhalogenide. Kurzkettige Alkylhalogenide entweichen gasförmig und sind ohne Einfluß auf das Reaktionsgut. Längerkettige Alkylhalogenide wie zum Beispiel Butylchlorid können die gebildeten Anhydride jedoch zur Ausfällung bringen, so daß durch die erfolgende Phasentrennung der Reaktionsablauf gestört wird. Deshalb ist in einem derartigen Fall das Arbeiten bei höheren Temperaturen, bei denen die gebildeten höheren Alkylhalogenide abdestillieren, von Vorteil. Wird auf das Arbeiten in Lösungsmitteln verzichtet, muß spätestens gegen Ende der Reaktion eine Reaktionstemperatur gewählt werden, die oberhalb des Erstarrungspunktes des Endproduktes liegt.In principle, the reactions take place at room temperature; however, it is often advantageous to work at temperatures between approximately 50 and 250 ° C., preferably between approximately 100 and 200 ° C. When the alkyl biphosphinates are used at about room temperature, the corresponding alkyl halides are obtained as by-products. Short-chain alkyl halides escape in gaseous form and have no effect on the reaction material. Longer-chain alkyl halides, such as butyl chloride, can, however, precipitate the anhydrides formed, so that the course of the reaction disrupts the course of the reaction. In such a case, it is therefore advantageous to work at higher temperatures at which the higher alkyl halides formed distill off. If you do not work in solvents, a reaction temperature that is above the solidification point of the end product must be selected at the latest towards the end of the reaction.

Nach beendeter Umsetzung erhält man durch an sich bekannte Maßnahmen zum Abtrennen von in dem Reaktionsgut gegebenenfalls verbliebenen Lösungsmittel und/oder Nebenprodukten wie durch Ausblasen mit inertem Gas (zum Beispiel Stickstoff), Destillieren - gegebenenfalls Andestillieren - im Vakuum die Endprodukte in weitgehend reiner Form. Die Ausbeuten sind praktisch quantitativ. Da eine Reinigung der Endprodukte nur schwierig durchführbar ist, sollten reine Ausgangsprodukte zum Einsatz gelangen.When the reaction has ended, measures known per se for separating off any solvents and / or by-products which may have remained in the reaction material, such as by blowing with inert gas (for example nitrogen), and distilling, if appropriate distilling, in vacuo give the end products in largely pure form. The yields are practically quantitative. Since cleaning of the end products is difficult to carry out, pure starting products should be used.

Die so erhaltenen Anhydride liegen im allgemeinen als lineare Polymere vor, deren Polymerisationsgrad - in der Formel I mit m bezeichnet - unbekannt ist. Die Endgruppe der Polymerkette ist dabei wohl durch Wasserstoff bzw. Hydroxyl abgeschlossen. In Einzelfällen können auch ringförmige Verbindungen vorliegen. Insbesondere die Bisphosphinsäureanhydride der Formel I, bei welchen R=gesättigter, offenkettiger, verzweigter oder unverzweigter Alkylenrest mit 1 -10, vorzugsweise 1 -6 C-Atomen,

Figure imgb0006

  • und R1 und R2=gleiche oder verschiedene Alkylgruppen mit 1 -4, vorzugsweise mit 1 -2 C-Atomen sind neue und wertvolle Verbindungen, welche - ebenso wie die vorstehend beschriebene Herstellungsverfahren - Erfindungsgegenstand sind. Die bevorzugten Verbindungen sind diejenigen, bei welchen in Formel 1
  • R = gesättigter unverzweigter Alkylenrest mit 1 - 10, vorzugsweise mit 1 - C-Atomen und
  • R1 = R2.
The anhydrides obtained in this way are generally in the form of linear polymers, the degree of polymerization of which - denoted by m in formula I - is unknown. The end group of the polymer chain is probably closed by hydrogen or hydroxyl. In individual cases there may also be ring-shaped connections. In particular the bisphosphinic anhydrides of the formula I in which R = saturated, open-chain, branched or unbranched alkylene radical having 1 -10, preferably 1 -6 C atoms,
Figure imgb0006
  • and R 1 and R 2 = identical or different alkyl groups with 1 -4, preferably with 1 -2 C atoms are new and valuable compounds which - like the production processes described above - are the subject of the invention. The preferred compounds are those in which in Formula 1
  • R = saturated unbranched alkylene radical with 1 - 10, preferably with 1 - C atoms and
  • R 1 = R 2 .

Die erfindungsgemäßen neuen Verbindungen finden Verwendung als Comonomere bei der Herstellung von Kunststoffen, wie zum Beispiel von Polymerisaten, Polykondensaten oder Polyadditionsprodukten; besonders erwähnenswert sind - insbesondere lineare - Polyester wie diejenigen der Terephthalsäure, denen sie gute flammwidrige Eigenschaften, aber auch eine verbesserte Anfärbbarkeit verleihen (siehe DE-PS 2236037). Insbesondere kommen die neuen Verbindungen aber in Frage als Zwischenprodukte zur Herstellung von Mitteln zur Flammhemmung von Fasermaterial (siehe deutsche Patentanmeldung P 2 726 478.4; Offenlegungsschrift 2 726 478). Man erhält diese Produkte gemäß der DE-OS 2726478 durch Umsetzung von Verbindungen, die Hydroxylgruppen enthalten, mit einem organischen Phosphoranhydrid. Die dabei anfallenden Reaktionsprodukte werden anschließend oxalkyliert. Die so erhaltenen Endprodukte zeichnen sich dadurch aus, daß sie günstige Hydroxylzahlen aufweisen. Diese niedrigen Hydroxylzahlen bewirken, daß man zur Fixierung dieser phosphororganischen Flammschutzmittel auf dem Textilmaterial nur sehr wenig Substanz eines Fixiermittels benötigt, beispielsweise in Form von Melaminharz-Vorkondensaten. Würde man nämlich solche phosphororganischen Verbindungen verwenden, die hohe Hydroxylzahlen aufwiesen, müßte man auch entsprechend höhere Mengen solcher Melaminharz-Vorprodukte zur Fixierung benötigen. Die Verwendung größerer Mengen an Melaminharz beeinträchtigt aber negativ den Griff des so ausgerüsteten Textilmaterials und bedingt außerdem ein Absinken des relativen Phosphorgehalts, womit eine Verschlechterung des Flammhemmeffekts verbunden ist. Außerdem zeigen die Melaminharze, wie in der Fachwelt bekannt ist, infolge ihrer Struktur einen sogenannten Gerüst- oder Dochteffekt, der im Falle eines Brandes die Brandwirkung verstärkt statt vermindert. Alle diese Nachteile werden vermieden, wenn man solche phosphororganischen Verbindungen einsetzt, die nur relativ niedrige Hydroxylzahlen haben, wie es bei diesen Verbindungen der DE-OS 2 726 478 der Fall ist.The novel compounds according to the invention are used as comonomers in the production of plastics, for example polymers, polycondensates or polyaddition products; Particularly noteworthy are - in particular linear - polyesters such as those of terephthalic acid, to which they impart good flame-retardant properties but also improved dyeability (see DE-PS 2236037). In particular, the new compounds come into question as intermediates for the preparation of flame retardants for fiber material (see German patent application P 2 726 478.4; laid-open specification 2 726 478). These products are obtained according to DE-OS 2726478 by reacting compounds containing hydroxyl groups with an organic phosphoric anhydride. The resulting reaction products are then oxyalkylated. The end products obtained in this way are distinguished by the fact that they have favorable hydroxyl numbers. These low hydroxyl numbers mean that very little substance of a fixing agent is required to fix these organophosphorus flame retardants on the textile material, for example in the form of melamine resin precondensates. If one were to use such organophosphorus compounds which had high hydroxyl numbers, one would also need correspondingly higher amounts of such melamine resin precursors for fixation. However, the use of larger amounts of melamine resin negatively affects the feel of the textile material thus finished and also causes a decrease in the relative phosphorus content, which is associated with a deterioration in the flame retardant effect. In addition, as is known in the art, the melamine resins have a so-called scaffolding or wicking effect due to their structure, which in the event of a fire intensifies instead of diminishes the fire effect. All these disadvantages are avoided if one uses organophosphorus compounds which have only relatively low hydroxyl numbers, as is the case with these compounds of DE-OS 2 726 478.

Die folgenden Beispiele sollen der weiteren Erläuterung der Erfindung dienen, ohne diese zu beschränken.The following examples are intended to further illustrate the invention without restricting it.

Beispiel 1example 1

211 g Methan-bis-(methylphosphinsäureisopropylester) werden auf 100°C erhitzt. Dann werden innerhalb von 3 Stunden ca. 100 g Phosgen unter lebhaftem Rühren eingegast, wobei die Innentemperatur bis auf 190°C gesteigert wird. Gleichzeitig destilliert das gebildete Isopropylchlorid ab. Nach Beendigung der Reaktion wird 2 Stunden Stickstoff bei 190°C durch das Reaktionsgut geleitet. Reste flüchtiger Bestandteile werden dann im Wasserstrahlvakuum während einer Stunde bei 190°C abgezogen.211 g of methane-bis- (methylphosphinic acid isopropyl ester) are heated to 100 ° C. Then about 100 g of phosgene are gassed in with vigorous stirring within 3 hours, the Internal temperature is increased to 190 ° C. At the same time, the isopropyl chloride formed is distilled off. After the reaction has ended, nitrogen is passed through the reaction mixture at 190 ° C. for 2 hours. Residual volatile constituents are then removed in a water jet vacuum at 190 ° C. for one hour.

Man erhält 127 g Methan-bis-(methylphosphinsäure)-anhydrid mit einem Erstarrungspunkt von etwa 150°C. Das Produkt ist unlöslich in Chloroform. Die Ausbeute beträgt 100% d. Th.127 g of methane bis (methylphosphinic acid) anhydride with a solidification point of about 150 ° C. are obtained. The product is insoluble in chloroform. The yield is 100% of theory. Th.

Beispiel 2Example 2

300 g Äthan-1,2-bis-(methylphosphinsäureisobutylester) werden auf 160°C erhitzt. Nun wird während 3 Stunden Phosgen unter lebhaftem Rühren durchgeleitet. Im Zuge der Reaktion destilliert gebildetes Isobutylchlorid ab. Nach beendeter Reaktion wird bei 170°C während 6 Stunden Stickstoff durchgeblasen.300 g of ethane-1,2-bis (isobutyl methylphosphinate) are heated to 160 ° C. Phosgene is then passed through for 3 hours with vigorous stirring. Isobutyl chloride formed is distilled off in the course of the reaction. After the reaction has ended, nitrogen is bubbled through at 170 ° C. for 6 hours.

Man erhält 169 g Äthan-1,2-bis-(methylphosphinsäure)-anhydrid mit einem Erstarrungspunkt von etwa 115°C-120°C. Das Produkt ist löslich in Chloroform. Die Ausbeute beträgt 100% d. Th.169 g of ethane-1,2-bis (methylphosphinic acid) anhydride with a solidification point of about 115 ° C.-120 ° C. are obtained. The product is soluble in chloroform. The yield is 100% of theory. Th.

Im 1H-NMR-Spektrum, aufgenommen mit dem Varian-T60-Spektrometer bei einer Meßfrequenz von 60 MHz in CDCI3 als Lösungsmittel mit der Bezugssubstanz Tetramethylsilan (TMS) als internem Standard, wurden folgende Signale festgestellt:

  • CH3: 1,9 ppm (JpH=15 Hz)
  • CH2: 1,5-3 ppm
The following signals were detected in the 1 H-NMR spectrum, recorded with the Varian T60 spectrometer at a measuring frequency of 60 MHz in CDCI 3 as a solvent with the reference substance tetramethylsilane (TMS) as an internal standard:
  • CH 3 : 1.9 ppm (J pH = 15 Hz)
  • CH 2 : 1.5-3 ppm

Beispiel 3aExample 3a

580 g Methanphosphonigsäure-n-butylester werden unter Stickstoff auf 165°C erhitzt. Dann wird unter lebhaftem Rühren während 2 Stunden ein Gemisch von 175 g Hexadien-1,5 und 3g Di-tert.-butylperoxid eingetropft und 1 Stunde bei dieser Temperatur nachgerührt. Anschließend wird bei 5 Torr bis zu einer Innentemperatur von 170°C andestilliert. Es verbleiben 655 g Hexan-1,6-bis-(methylphosphinsäure-n-butylester). Das entspricht einer Ausbeute von 87% d. Th.580 g of n-butyl methanephosphonate are heated to 165 ° C. under nitrogen. A mixture of 175 g of 1,5-hexadiene and 3 g of di-tert-butyl peroxide is then added dropwise with vigorous stirring and the mixture is stirred at this temperature for 1 hour. The mixture is then distilled at 5 torr up to an internal temperature of 170 ° C. There remain 655 g of hexane-1,6-bis (n-butyl methylphosphinate). This corresponds to a yield of 87% of theory. Th.

Beispiel 3bExample 3b

701 g Hexan-1,6-bis-(methylphosphinsäure-n-butylester) werden auf 130°C erhitzt. Nun werden unter lebhaftem Rühren innerhalb von 5 Stunden 220 g Phosgen eingegast und danach 2 Stunden Stickstoff durchgeblasen. Dabei destilliert n-Butylchlorid ab. Anschließend wird auf 180° C erhitzt und während 4 Stunden bei dieser Temperatur im Wasserstrahlvakuum gehalten.701 g of hexane-1,6-bis (n-butyl methylphosphinate) are heated to 130.degree. Now, with vigorous stirring, 220 g of phosgene are gassed in over 5 hours and then nitrogen is blown through for 2 hours. During this, n-butyl chloride distilled off. The mixture is then heated to 180 ° C. and kept at this temperature in a water jet vacuum for 4 hours.

Es verbleiben 442 g Hexan-1,6-bis-(methylphosphinsäure)-anhydrid mit einem Erstarrungspunkt von etwa 55°-60°C. Das Produkt ist löslich in Chloroform. Die Ausbeute beträgt ca. 100% d. Th.There remain 442 g of hexane-1,6-bis (methylphosphinic acid) anhydride with a solidification point of about 55 ° -60 ° C. The product is soluble in chloroform. The yield is approximately 100% of theory. Th.

Im 1H-NMR-Spektrum, aufgenommen mit dem Varian-T60-Spektrometer bei einer Naßfrequenz von 60 MHz in CDCI3 als Lösungsmittel mit der Bezugssubstanz TMS als internem Standard, wurden folgende Signale festgestellt:

  • CH3: 1,9 ppm (JpH=15 Hz)
  • CH2: 1-3 ppm
The following signals were detected in the 1 H-NMR spectrum, recorded with the Varian T60 spectrometer at a wet frequency of 60 MHz in CDCI 3 as solvent with the reference substance TMS as the internal standard:
  • CH 3 : 1.9 ppm (J pH = 15 Hz)
  • CH 2 : 1-3 ppm

Beispiel 4Example 4

394g Dekan-1,10-bis-(methylphosphinsäure) werden auf 130°C bis 140°C erhitzt. Nun werden innerhalb von 4 Stunden 150 g Phosgen eingeleitet. Anschließend wird auf 180°C erhitzt und während 6 Stunden ein Wasserstrahlvakuum angelegt.394g of dean-1,10-bis (methylphosphinic acid) are heated to 130 ° C to 140 ° C. Now 150 g of phosgene are introduced within 4 hours. The mixture is then heated to 180 ° C. and a water jet vacuum is applied for 6 hours.

Es verbleiben 370 g Dekan-1,10-bis-(methylphosphinsäure)-anhydrid mit einem Erstarrungspunkt von etwa 20° -25°C. Das Produkt ist löslich in Chloroform. Die Ausbeute beträgt 100% d. Th.There remain 370 g of dean-1,10-bis (methylphosphinic acid) anhydride with a solidification point of about 20 ° -25 ° C. The product is soluble in chloroform. The yield is 100% of theory. Th.

Im 1H-NMR-Spektrum, aufgenommen mit dem Varian-T60-Spektrometer bei einer Meßfrequenz von 60 MHz in CDCI3 als Lösungsmittel mit der Bezugssubstanz TMS als internem Standard, wurden folgende Signale festgestellt:

  • CH3: nicht bestimmbar
  • CH2: 1-3 ppm
The following signals were detected in the 1 H-NMR spectrum, recorded with the Varian T60 spectrometer at a measuring frequency of 60 MHz in CDCI 3 as a solvent with the reference substance TMS as an internal standard:
  • CH 3 : not determinable
  • CH 2 : 1-3 ppm

Beispiel 5Example 5

39g p-Phenylen-bis-(methylphosphinsäureäthylester) werden auf 180°C erhitzt und unter Rühren langsam Phosgen eingeleitet. Im Verlaufe von 1,5 Stunden wird die Temperatur auf 230° C gesteigert. Anschließend wird bei dieser Stickstoff durchgeleitet. Es verbleiben 29 g p-Phenylen-bis-(methylphos- phinsäure)-anhydrid mit einem Erstarrungspunkt von etwa 190-200°C. Das Produkt ist löslich in Chloroform. Die Ausbeute beträgt 100% d. Th.39 g of p-phenylene-bis- (methylphosphinic acid ethyl ester) are heated to 180 ° C. and phosgene is slowly introduced with stirring. The temperature is raised to 230 ° C. over the course of 1.5 hours. Then nitrogen is passed through. There remain 29 g of p-phenylene-bis- (methylphosphinic acid) anhydride with a solidification point of about 190-200 ° C. The product is soluble in chloroform. The yield is 100% of theory. Th.

Im 1H-NMR-Spektrum, aufgenommen mit dem Varian-T60-Spektrometer bei einer Meßfrequenz von 60 MHz in CDCI3 als Lösungsmittel mit der Bezugssubstanz TNS als internem Standard, wurden folgende Signale festgestellt:

  • CH3: 1,85 ppm und 2,1 ppm (2JpH: 14-14 Hz)
  • arom.: 7,5-8,5 ppm
The following signals were detected in the 1 H-NMR spectrum, recorded with the Varian T60 spectrometer at a measuring frequency of 60 MHz in CDCI 3 as a solvent with the reference substance TNS as the internal standard:
  • CH 3 : 1.85 ppm and 2.1 ppm (2J pH : 14-14 Hz)
  • aroma: 7.5-8.5 ppm

Beispiel 6Example 6

44 g p-Xylylen-bis-(methylphosphinsäure) werden auf 240°C erhitzt und unter Rühren langsam Phosgen eingeleitet. Im Verlaufe von 1,5 Stunden wird die Temperatur auf 210°C gesenkt. Anschließend wird bei dieser Temperatur Stickstoff durchgeleitet. Es verbleiben 41 g p-Xylylen-bis-(methylphosphinsäure)-anhydrid mit einem Erstarrungspunkt von etwa 165-175°C.44 g of p-xylylene-bis- (methylphosphinic acid) are heated to 240 ° C. and phosgene is slowly introduced with stirring. The temperature is reduced to 210 ° C. over the course of 1.5 hours. Nitrogen is then passed through at this temperature. There remain 41 g of p-xylylene-bis (methylphosphinic acid) anhydride with a solidification point of about 165-175 ° C.

Das Produkt ist löslich in Chloroform. Die Ausbeute beträgt 100% d. Th.The product is soluble in chloroform. The yield is 100% of theory. Th.

Im 1H-NMR-Spektrum, aufgenommen mit dem Varian-T60-Spektrometer bei einer Meßfrequenz von 60 MHz in CDCI3 als Lösungsmittel mit der Bezugssubstanz TMS als internem Standard, wurden folgende Signale festgestellt:

Figure imgb0007
The following signals were detected in the 1 H-NMR spectrum, recorded with the Varian T60 spectrometer at a measuring frequency of 60 MHz in CDCI 3 as a solvent with the reference substance TMS as an internal standard:
Figure imgb0007

Beispiel 7Example 7

200 g Propan-1,3-dimethylphosphinsäure werden auf 170° erhitzt und unter Rühren werden langsam die für die Umsetzung erforderliche Mengen Phosgen eingeleitet. Nach Beendigung der Reaktion wird im Wasserstrahlvakuum bei 140°C der im Reaktionsansatz befindliche Chlorwasserstoff entfernt. Der Rückstand wird destilliert. Man erhält 175 g Propan-1,3-dimethyl-phosphonsäureanhydrid der unten angegebenen Formel, Fp. 122-130°C, Kpo3: 163°. Das entspricht einer Ausbeute von 96% d. Th.

Figure imgb0008
200 g of propane-1,3-dimethylphosphinic acid are heated to 170 ° and the amounts of phosgene required for the reaction are slowly introduced with stirring. After the reaction has ended, the hydrogen chloride present in the reaction mixture is removed in a water jet vacuum at 140.degree. The residue is distilled. 175 g of propane-1,3-dimethylphosphonic anhydride of the formula given below, mp. 122-130 ° C, Kpo 3 : 163 °. This corresponds to a yield of 96% of theory. Th.
Figure imgb0008

Claims (5)

1. Bisphosphinic acid anhydrides of the formula
Figure imgb0012
in which R is a saturated, open-chain, branched or unbranched alkylene radical having from 1 to 10, carbon atoms,
Figure imgb0013
and R1 and R2 represent identical or different alkyl groups having from 1 to 4, carbon atoms and m is an integer of greater than or equal to 1.
2. Bisphosphinic acid anhydrides as claimed in claim 1, in which R is an alkylene radical having from 1 to 6 carbon atoms, and R1 and R2 are alkyl with 1 or 2 carbon atoms with the proviso that R1 and R2 are identical.
3. Process for the preparation of bisphosphinic acid anhydrides as claimed in claim 1 which comprises reacting bisphosphinic acid derivatives of the formula
Figure imgb0014
in which R, R1 and R2 are defined as in formula I, and R3 and R4, which may be the same or different, represent hydrogen, a monovalent cation, the ammonium group, C1-C4-alkyl or C1-C4-chloroalkyl with inorganic acid chlorides and/or with phosgene and/or with oxalyl chloride or with the corresponding bromine compounds in a molar ratio of about 1 : 1 at temperatur in the range of from about room temperature to 250° C.
4. Process as claimed in claim 3, which comprises reacting the bisphosphinic acid derivatives of the formula with phosgene.
5. Process as claimed in claim 3, which comprises carrying out the reaction in an inert solvent.
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