ES2209246T3 - Procedimiento para la fabricacion de sales de acidos dialquilfosfinicos. - Google Patents
Procedimiento para la fabricacion de sales de acidos dialquilfosfinicos.Info
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- ES2209246T3 ES2209246T3 ES98967069T ES98967069T ES2209246T3 ES 2209246 T3 ES2209246 T3 ES 2209246T3 ES 98967069 T ES98967069 T ES 98967069T ES 98967069 T ES98967069 T ES 98967069T ES 2209246 T3 ES2209246 T3 ES 2209246T3
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- C07F9/28—Phosphorus compounds with one or more P—C bonds
- C07F9/30—Phosphinic acids R2P(=O)(OH); Thiophosphinic acids, i.e. R2P(=X)(XH) (X = S, Se)
Abstract
Procedimiento para la fabricación de sales de los ácidos dialquilfosfínicos, caracterizado porque a) los ácidos alquilfosfonosos y/o hipofosforosos y/o sus sales alcalinas reaccionan con las olefinas etileno y/o propileno en presencia de un azocompuesto como iniciador de radicales dando ácidos dialquilfosfínicos y/o sus sales alcalinas y b) los ácidos dialquilfosfínicos obtenidos según a) y/o sus sales alcalinas reaccionan con compuestos metálicos de Mg, Ca, Al, Sb, Sn, Ge, Ti, Zn, Fe, Zr, Ce, Bi, Sr, Mn, Li, Na y/o K dando las sales metálicas del ácido dialquilfosfínico y en el que las reacciones tienen lugar en el paso a) en medio ácido acético.
Description
Procedimiento para la fabricación de ácidos
dialquilfosfínicos.
La invención trata de un procedimiento para la
fabricación de sales de ácidos dialquilfosfínicos, así como del uso
de las sales de ácidos dialquilfosfínicos fabricadas según este
procedimiento.
Las sales de aluminio de ácidos fosfóricos
orgánicos son conocidas como retardantes de llama. Pueden fabricarse
según diferentes procedimientos.
El documento
EP-A-0299922 describe un
procedimiento para la fabricación de sales de aluminio de ésteres
del ácido fosfórico y fosfónico mediante reacción de aluminio con
ácido fosfórico, ácido fosfónico o un éster de ellos.
Mediante el procedimiento descrito en el
documento EP-A 0245207, los compuestos de aluminio
reaccionan con diésteres del ácido alquilfosfónico dando la sal de
aluminio correspondiente.
Según el documento EP-A 0327496
la reacción de hidróxido de aluminio con diésteres del ácido
alquilfosfónico en ausencia de agua a aproximadamente 180ºC conduce
también a sales de aluminio del semiéster de ácido fosfónico.
El documento
EP-A-0699708 describe masas de
moldeo de poliéster protegidas frente a las llamas, en las que se
dota al poliéster de resistencia a las llamas mediante la adición de
sales de calcio o de aluminio de ácido fosfínico o difosfínico. Las
sales antes citadas se obtienen por reacción de los ácidos
dialquilfosfínicos correspondientes con hidróxido de calcio o de
aluminio.
El documento DE 2447727 describe masas de moldeo
de poliamida difícilmente inflamables, que contienen una sal de un
ácido fosfínico o de un ácido difosfínico.
Los procedimientos citados anteriormente muestran
sin embargo la desventaja de que primero tienen que fabricarse de
forma complicada los compuestos orgánicos de fósforo apropiados.
Esto se aplica especialmente a los ácidos dialquilfosfínicos, cuyas
sales de aluminio dan los mejores resultados en la aplicación como
retardantes de llama y para los que también se describen algunas
rutas de síntesis.
Así, el documento DE 2100779 A1 describe un
procedimiento para la fabricación de alquilésteres del ácido
dialquilfosfínico mediante adición de olefinas con 2 a 22 átomos de
carbono a ésteres del ácido alquilfosfonoso.
También, en este caso, falta hasta ahora una
posibilidad de síntesis económica, que conduzca a productos
homogéneos con rendimiento elevado.
La invención se basa en el objetivo de
proporcionar un procedimiento para la fabricación de sales de ácidos
dialquilfosfínicos en las que se fabriquen de forma especialmente
sencilla y económica tanto los ácidos dialquilfosfínicos o sus sales
alcalinas como los productos finales deseados, o sea las sales de
ácidos dialquilfosfínicos de metales determinados.
Este objetivo se alcanza mediante un
procedimiento de la forma descrita al principio, caracterizado
porque
- a)
- los ácidos alquilfosfonosos y/o hipofosforosos y/o sus sales alcalinas reaccionan con las olefinas etileno y/o propileno en presencia de un azocompuesto como iniciador de radicales dando ácidos dialquilfosfínicos y/o sus sales alcalinas y
- b)
- los ácidos dialquilfosfínicos obtenidos según a) y/o sus sales alcalinas reaccionan con compuestos metálicos de Mg, Ca, Al, Sb, Sn, Ge, Ti, Zn, Fe, Zr, Ce, Bi, Sr, Mn, Li, Na y/o K dando las sales metálicas del ácido dialquilfosfínico y en el que las reacciones tienen lugar en el paso a) en medio ácido acético.
Los azocompuestos son preferiblemente
azocompuestos catiónicos y/o no catiónicos.
Como azocompuestos catiónicos se emplean
preferiblemente
2,2'-azobis(2-amidinopropano)dihidrocloruro
o
2,2'-azobis(N,N'-dimetilenisobutiramidin)dihidrocloruro.
Como azocompuestos no catiónicos se emplean
preferiblemente azobis(isobutironitrilo), ácido
4,4'-azobis(4-cianovalérico)
o
2,2'-azobis(2-metilbutironitrilo).
Los compuestos metálicos son preferiblemente
óxidos, hidróxidos, oxihidróxidos, sulfatos, acetatos, nitratos,
cloruros y/o alcóxidos metálicos.
Los compuestos metálicos son de forma
especialmente preferible hidróxido de aluminio o sulfato de
aluminio.
Preferiblemente reaccionan
- a)
- las sales alcalinas del ácido hipofosforoso con las olefinas etileno y/o propileno en presencia de un azocompuesto catiónico como iniciador de radicales dando las sales alcalinas de los ácidos dialquilfosfínicos y
- b)
- las sales alcalinas de los ácidos dialquilfosfínicos obtenidas según a) reaccionan con compuestos de aluminio dando las sales de aluminio del ácido dialquilfosfínico, teniendo lugar las reacciones en el paso a) en medio ácido acético.
En lugar de las sales alcalinas del ácido
hipofosforoso se emplea sin problemas, del mismo modo, una solución
acuosa del ácido libre.
Preferiblemente la mezcla de productos obtenidos
tras el paso a) reacciona sin más purificación con los compuestos
metálicos.
En otra forma de realización del procedimiento la
mezcla de productos obtenidos tras el paso a) se procesa y, después,
sólo los ácidos dialquilfosfínicos obtenidos tras el paso a) y/o sus
sales alcalinas reaccionan con los compuestos metálicos.
Los ácidos alquilfosfonosos y/o sus sales
alcalinas son preferiblemente ácido metilfosfonoso o ácido
etilfosfonoso y/o sus sales alcalinas.
La reacción en el paso a) tiene lugar
preferiblemente a una temperatura de 40 a 130ºC.
La reacción en el paso a) tiene lugar de forma
especialmente preferible a una temperatura de 70 a 110ºC.
La reacción en el paso b) tiene lugar
preferiblemente a una temperatura de 20 a 150ºC.
La reacción en el paso b) tiene lugar de forma
especialmente preferible a una temperatura de 80 a 120ºC.
La reacción en el paso b) tiene lugar
preferiblemente en medio ácido acético.
En el paso b) la reacción también es preferible
en medio acuoso.
Además, la reacción en el paso b) tiene lugar
tras el ajuste de un intervalo de pH óptimo para la precipitación de
la sal en el correspondiente sistema ácido
dialquilfosfínico/compuesto metálico.
El objeto de la presente invención comprende
especialmente también un procedimiento en el que reacciona
hipofosfito sódico con etileno en presencia de un azocompuesto
catiónico o no catiónico como iniciador de radicales dando la sal
sódica del ácido dietilfosfínico como producto principal.
Este producto reacciona a continuación según la
invención con hidróxido de aluminio o un sulfato de aluminio dando
la sal de aluminio del ácido dietilfosfínico.
La invención trata también del uso de las sales
metálicas del ácido dialquilfosfínico fabricadas por el
procedimiento según la invención para la fabricación de retardantes
de llama.
La invención trata especialmente el uso de sales
metálicas de ácido dialquilfosfínico fabricadas según la invención
para la fabricación de retardantes de llama para polímeros
termoplásticos como polietilentereftalato,
polibutilenterefta-
lato, poliestireno o poliamida y para duroplásticos.
lato, poliestireno o poliamida y para duroplásticos.
Finalmente la invención trata también del uso de
sales metálicas del ácido dialquilfosfínico fabricadas según la
invención como aditivo en masas de moldeo poliméricas.
La invención se explica más detalladamente
mediante los siguientes ejemplos:
Se disolvieron 2,2 kg (20,7 mol) de
hipofosfito-1-hidrato sódico en 8 kg
(7,62 l) de ácido acético y se introdujeron en un reactor
presurizado con doble camisa de 16 l de
acero-esmalte. Tras calentar la mezcla de reacción a
85ºC, a través de una válvula reductora de presión ajustada a 5 bar,
se introdujo etileno hasta saturación en el reactor. La reacción se
inició mediante dosificación de una solución de 56 g (1% molar) de
2,2'-azobis(2-amidinopropano)dihidrocloruro
en 250 ml de agua bajo agitación constante y se controló mediante la
velocidad del dosificador del iniciador de radicales, de manera que
la temperatura de reacción en el reactor con una temperatura de
camisa de 80ºC con adición constante de etileno a una presión media
de aproximadamente 5 bar no aumentara por encima de 95ºC. El tiempo
de dosificación ascendió a un total de 3 horas. Después se dejó
reaccionar todavía 3 horas más a 85ºC. El reactor se relajó, se
enfrió a temperatura ambiente y se analizó el contenido.
Análisis RMN-^{31}P:
Sal sódica del ácido dietilfosfínico: | 87,0% molar |
Sal sódica del ácido etilbutilfosfínico: | 11,9% molar |
Sal sódica del ácido monoetilfosfínico: | 0,9% molar |
Sal sódica del ácido hipofosforoso: | 0,1% molar |
Componentes desconocidos: | 0,1% molar |
La tara total ascendió a 11,7 kg. Esto
correspondió a una introducción de etileno de 1,2 kg (100% del
teórico).
Se disolvieron 800 g de la mezcla obtenida según
a) principalmente sal sódica del ácido dietilfosfínico en 2500 ml de
ácido acético y, a continuación, se añadieron 38 g (0,48 mol) de
hidróxido de aluminio. Entonces se calentó a reflujo aproximadamente
durante 4 horas, se enfrió y se filtró. El sólido obtenido se lavó
primero con 1 l de acético glacial, luego con 1 l de agua destilada
y finalmente con 500 ml de acetona, y entonces se secó sobre vacío a
130ºC. Rendimiento: 138 g (92% del teórico).
Se disolvieron 2,12 kg (20 mol) de hipofosfito
sódico monohidrato en 7 Kg de ácido acético y se introdujeron en un
reactor presurizado con doble camisa de 16 l de
acero-esmalte. Tras calentar la mezcla de reacción a
100ºC, a través de una válvula reductora de presión ajustada a 5 bar
se introdujo etileno hasta saturación en el reactor. Durante un
espacio de tiempo de 6 horas se dosificó regularmente una solución
de 32,8 g (1% molar) de azobis(isobutironitrilo) (AIBN) en
500 g de ácido acético bajo agitación constante a una presión de
etileno de 5 bar y una temperatura de 100-105ºC.
Tras un tiempo de post-reacción de 1 h, relajación
del reactor y enfriamiento a temperatura ambiente se analizó el
contenido:
RMN-^{31}P:
Sal sódica del ácido dietilfosfínico: | 91,3% molar |
Sal sódica del ácido butiletilfosfínico: | 7,7% molar |
Sal sódica del ácido etilfosfonoso: | 0,7% molar |
Componentes desconocidos: | 0,3% molar |
La introducción de etileno ascendió a 1160 g
(100% del teórico).
A la solución obtenida según a) se añadieron 520
g (6,67 mol) de hidróxido de aluminio, se calentó 4 horas a 80ºC y
otras 4 horas a reflujo. A continuación el sólido obtenido se
filtró, se lavó 2 veces con 2 l de ácido acético y 2 l de agua uno
después de otro y se secó sobre vacío a 130ºC. Rendimiento: 2210 g
(85% del teórico).
Una mezcla de 2,64 kg (20 mol) de una solución
acuosa al 50% de ácido hipofosforoso y 7 kg de ácido acético se
introdujeron en un reactor presurizado con doble camisa de 16 l de
acero-esmalte. Tras calentar la mezcla de reacción a
100ºC, a través de una válvula reductora de presión ajustada a 5 bar
se introdujo etileno hasta saturación en el reactor. Durante un
espacio de tiempo de 6 horas se dosificó regularmente una solución
de 56 g (1% molar) de ácido
4,4'-azobis(4-cianovalérico)
en 500 g de ácido acético bajo agitación constante a una presión de
etileno de 5 bar y una temperatura de 100-105ºC.
Tras un tiempo de post-reacción de 1 h, relajación
del reactor y enfriamiento a temperatura ambiente se analizó el
contenido:
RMN-^{31}P:
Ácido dietilfosfínico: | 90,6% molar |
Ácido butiletilfosfínico: | 8,4% molar |
Ácido etilfosfonoso: | 0,8% molar |
Componentes desconocidos: | 0,2% molar |
La introducción de etileno ascendió a 1160 g
(100% del teórico).
La solución obtenida según a) se liberó en gran
parte del disolvente ácido acético en un evaporador giratorio y a
continuación se añadieron 10 l de agua. En menos de una hora se
añadieron 4500 g (3,5 mol) de una solución acuosa al 46% de
Al_{2}(SO_{4})_{3}\cdot14H_{2}O. A
continuación el sólido obtenido se filtró, se lavó 2 veces con 2 l
de ácido acético y 2 l de agua uno después de otro y se secó sobre
vacío a 130ºC. Rendimiento: 2520 g (82% del teórico).
Claims (14)
1. Procedimiento para la fabricación de sales de
los ácidos dialquilfosfínicos, caracterizado porque
- a)
- los ácidos alquilfosfonosos y/o hipofosforosos y/o sus sales alcalinas reaccionan con las olefinas etileno y/o propileno en presencia de un azocompuesto como iniciador de radicales dando ácidos dialquilfosfínicos y/o sus sales alcalinas y
- b)
- los ácidos dialquilfosfínicos obtenidos según a) y/o sus sales alcalinas reaccionan con compuestos metálicos de Mg, Ca, Al, Sb, Sn, Ge, Ti, Zn, Fe, Zr, Ce, Bi, Sr, Mn, Li, Na y/o K dando las sales metálicas del ácido dialquilfosfínico y en el que las reacciones tienen lugar en el paso a) en medio ácido acético.
2. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque los azocompuestos son azocompuestos
catiónicos y/o no catiónicos.
3. Procedimiento según la reivindicación 1 ó 2,
caracterizado porque como azocompuestos catiónicos se emplean
2,2'-azobis(2-amidinopropano)dihidrocloruro
o
2,2'-azobis(N,N'-dimetilenisobutiramidin)dihidrocloruro.
4. Procedimiento según la reivindicación 1 ó 2,
caracterizado porque como azocompuestos no catiónicos se
emplean azobis(isobutironitrilo), ácido
4,4'-azobis(4-cianovalérico)
o
2,2'-azobis(2-metilbutironitrilo).
5. Procedimiento según una o varias de las
reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque los compuestos
metálicos son óxidos, hidróxidos, oxihidróxidos, sulfatos, acetatos,
nitratos, cloruros y/o alcóxidos metálicos.
6. Procedimiento según una o varias de las
reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque los compuestos
metálicos son hidróxido de aluminio o sulfato de aluminio.
7. Procedimiento según una o varias de las
reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque
- a)
- las sales alcalinas del ácido hipofosforoso reaccionan con las olefinas etileno y/o propileno en presencia de un azocompuesto catiónico como iniciador de radicales dando las sales alcalinas de los ácidos dialquilfosfínicos y
- b)
- las sales alcalinas de los ácidos dialquilfosfínicos obtenidos según a) reaccionan con compuestos de aluminio dando las sales de aluminio del ácido dialquilfosfínico, teniendo lugar las reacciones en el paso a) en medio ácido acético.
8. Procedimiento según una o varias de las
reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque la mezcla de
productos obtenida tras el paso a) reacciona sin más purificación
con los compuestos metálicos.
9. Procedimiento según una o varias de las
reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque la mezcla de
productos obtenida tras el paso a) se procesa y, después, sólo los
ácidos dialquilfosfínicos obtenidos tras el paso a) y/o sus sales
alcalinas reaccionan con los compuestos metálicos.
10. Procedimiento según una o varias de las
reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque en el caso del
ácido alquilfosfonoso y/o sus sales alcalinas se trata de ácido
metilfosfonoso o ácido etilfosfonoso y/o sus sales alcalinas.
11. Procedimiento según una o varias de las
reivindicaciones 1 a 10, caracterizado porque la reacción en
el paso a) tiene lugar a una temperatura de 40 a 130ºC.
12. Procedimiento según una o varias de las
reivindicaciones 1 a 11, caracterizado porque la reacción en
el paso a) tiene lugar a una temperatura de 70 a 110ºC.
13. Procedimiento según una o varias de las
reivindicaciones 1 a 12, caracterizado porque la reacción en
el paso b) tiene lugar a una temperatura de 20 a 150ºC.
14. Procedimiento según una o varias de las
reivindicaciones 1 a 13, caracterizado porque la reacción en
el paso b) tiene lugar a una temperatura de 80 a 120ºC.
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