JP2019218288A - Method for producing cyclic aryloxyphosphazene - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、環状アリールオキシホスファゼンの製造方法に関する。 The present invention relates to a method for producing a cyclic aryloxyphosphazene.
環状フェノキシホスファゼンは、下記式(1)で表されるヘキサクロロシクロトリホスファゼンとフェノキシドとの反応で合成されることが知られている。通常、フェノールと塩基との反応によりあらかじめフェノキシドを調製し、これにヘキサクロロシクロトリホスファゼンをクロロベンゼンやテトラクロロエタンなどのハロゲン系有機溶媒中で加熱する方法が用いられている。 It is known that cyclic phenoxyphosphazene is synthesized by a reaction between hexachlorocyclotriphosphazene represented by the following formula (1) and phenoxide. Usually, a method is used in which phenoxide is prepared in advance by a reaction between phenol and a base, and hexachlorocyclotriphosphazene is heated in a halogen-based organic solvent such as chlorobenzene or tetrachloroethane.
特許文献1には、フェノールのモノクロロベンゼン溶液に、加熱条件下で48%水酸化ナトリウム水溶液を滴下し、系中で発生する水を共沸により除去しながら反応させてナトリウムフェノキシドを調製し、次いでヘキサクロロシクロトリホスファゼンを加えて133℃で6時間反応させることにより、環状フェノキシホスファゼンを得たことが記載されている。非特許文献1には、フェノールに水素化ナトリウムを反応させてナトリウムフェノキシドを調製し、次いでヘキサクロロシクロトリホスファゼンを加えて加熱還流下で48時間反応させたことが記載されている。また、特許文献2には、トルエン中でフェノールと水酸化ナトリウムとを反応させてナトリウムフェノキシドを調製し、溶媒を留去・乾固した後、アセトニトリルとヘキサクロロシクロトリホスファゼンとを加えて加熱還流することにより、環状フェノキシホスファゼンを得たことが記載されている。 Patent Document 1 discloses that sodium phenoxide is prepared by adding a 48% aqueous sodium hydroxide solution dropwise to a phenol monochlorobenzene solution under heating conditions and reacting while azeotropically removing water generated in the system. It is described that cyclic phenoxyphosphazene was obtained by adding hexachlorocyclotriphosphazene and reacting at 133 ° C. for 6 hours. Non-Patent Document 1 describes that phenol was reacted with sodium hydride to prepare sodium phenoxide, and then hexachlorocyclotriphosphazene was added and reacted under heating and refluxing for 48 hours. Further, in Patent Document 2, sodium phenoxide is prepared by reacting phenol and sodium hydroxide in toluene, and after distilling off the solvent and evaporating to dryness, acetonitrile and hexachlorocyclotriphosphazene are added and the mixture is heated to reflux. This describes that cyclic phenoxyphosphazene was obtained.
非特許文献2には、あらかじめフェノキシドを調製するのではなく、ヘキサクロロシクロトリホスファゼンとフェノールとをTHF中、炭酸セシウム存在下で一昼夜反応させることにより、環状フェノキシホスファゼンを得たことが記載されている。 Non-Patent Document 2 describes that cyclic phenoxyphosphazene was obtained by reacting hexachlorocyclotriphosphazene and phenol in THF in the presence of cesium carbonate for 24 hours, instead of preparing phenoxide in advance. .
一方、非特許文献3には、ヘキサクロロシクロトリホスファゼンとフェノールとをアセトニトリル中、水酸化ナトリウム存在下でマイクロ波を照射することにより、環状フェノキシホスファゼンを得たことが記載されている。特許文献3には、ヘキサクロロシクロトリホスファゼン、フェノール、水酸化カリウム、水、トルエン、ポリエチレングリコールを順次混合し、20〜30℃で5時間維持し、次いで80〜90℃で5時間反応させることにより、環状フェノキシホスファゼンを得たことが記載されている。 On the other hand, Non-Patent Document 3 discloses that cyclic phenoxyphosphazene was obtained by irradiating hexachlorocyclotriphosphazene and phenol with microwaves in acetonitrile in the presence of sodium hydroxide. Patent Document 3 discloses that by mixing hexachlorocyclotriphosphazene, phenol, potassium hydroxide, water, toluene, and polyethylene glycol sequentially, maintaining the mixture at 20 to 30 ° C. for 5 hours, and then reacting at 80 to 90 ° C. for 5 hours. To obtain cyclic phenoxyphosphazenes.
しかしながら、上記方法では、高温で長時間反応させる必要があったり、試薬が高価であったり、マイクロ波を照射する装置が必要な場合もあり、温和な条件下で簡便な操作により、短時間で環状フェノキシホスファゼンを高収率で得ることが望まれていた。 However, in the above method, it is necessary to perform a reaction at a high temperature for a long time, the reagent is expensive, or a device for irradiating a microwave may be required. It has been desired to obtain cyclic phenoxyphosphazenes in high yield.
本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、温和な条件下で簡便な操作により環状アリールオキシホスファゼンを短時間、高収率で製造する方法を提供することを目的とするものである。 The present invention has been made in order to solve the above problems, and has as its object to provide a method for producing a cyclic aryloxyphosphazene in a short time with a simple operation under mild conditions in a high yield. is there.
上記課題は、
[1]ニトリル単独又は40容量%以上100容量%未満のニトリルを混合させた有機溶媒中で、下記式(1):
で表される環状アリールオキシホスファゼンの製造方法;
[2]反応温度が20〜90℃である[1]に記載の環状アリールオキシホスファゼンの製造方法;
[3]反応時間が0.5〜8時間である[1]又は[2]に記載の環状アリールオキシホスファゼンの製造方法;
[4]水酸化物のペレット状物の使用量が、上記式(1)で表されるヘキサクロロシクロトリホスファゼン1molに対して4〜20molである[1]〜[3]のいずれかに記載の環状アリールオキシホスファゼンの製造方法;
[5]水酸化物のペレット状物が、水酸化カリウムのペレット状物である[1]〜[4]のいずれかに記載の環状アリールオキシホスファゼンの製造方法;
を提供することにより解決される。
The above issues are
[1] In an organic solvent in which nitrile alone or a nitrile of 40% by volume or more and less than 100% by volume is mixed, the following formula (1):
A method for producing a cyclic aryloxyphosphazene represented by the formula:
[2] The method for producing a cyclic aryloxyphosphazene according to [1], wherein the reaction temperature is 20 to 90 ° C;
[3] The method for producing a cyclic aryloxyphosphazene according to [1] or [2], wherein the reaction time is 0.5 to 8 hours;
[4] The method according to any one of [1] to [3], wherein the amount of hydroxide pellets used is 4 to 20 mol per 1 mol of hexachlorocyclotriphosphazene represented by the above formula (1). A method for producing a cyclic aryloxyphosphazene;
[5] The method for producing a cyclic aryloxyphosphazene according to any one of [1] to [4], wherein the hydroxide pellets are potassium hydroxide pellets;
It is solved by providing.
本発明により、温和な条件下で簡便な操作により環状アリールオキシホスファゼンを短時間、高収率で得ることができる。こうして得られる環状アリールオキシホスファゼンは、難燃剤、エポキシ樹脂硬化剤、電池用添加剤,繊維の防縮加工剤等に好適に用いることができる。 According to the present invention, cyclic aryloxyphosphazenes can be obtained in a short time and in a high yield by a simple operation under mild conditions. The cyclic aryloxyphosphazene thus obtained can be suitably used as a flame retardant, an epoxy resin curing agent, an additive for batteries, a fiber shrink-proofing agent, and the like.
本発明は、ニトリル単独又は40容量%以上100容量%未満のニトリルを混合させた有機溶媒中で、下記式(1)で表されるヘキサクロロシクロトリホスファゼン(以下、「ヘキサクロロシクロトリホスファゼン」と呼ぶことがある)に、水酸化カリウム及び水酸化ナトリウムからなる群から選択される少なくとも一種の水酸化物のペレット状物(以下、「水酸化物のペレット状物」と呼ぶことがある)の存在下でアリールアルコール(ArOH)を反応させることにより下記式(2)で表される環状アリールオキシホスファゼン(以下、「環状アリールオキシホスファゼン」と呼ぶことがある)を得ることを特徴とする。 The present invention relates to hexachlorocyclotriphosphazene represented by the following formula (1) (hereinafter referred to as “hexachlorocyclotriphosphazene”) in an organic solvent in which nitrile alone or a nitrile of 40% by volume or more and less than 100% by volume is mixed. The presence of at least one hydroxide pellet selected from the group consisting of potassium hydroxide and sodium hydroxide (hereinafter sometimes referred to as "hydroxide pellet"). A cyclic aryloxyphosphazene represented by the following formula (2) (hereinafter sometimes referred to as “cyclic aryloxyphosphazene”) is obtained by reacting an aryl alcohol (ArOH) below.
後述する実施例と比較例との対比から明らかなように、水酸化ナトリウム水溶液を用いた場合には目的とする環状アリールオキシホスファゼンの収率がかなり低くなり、またニトリル以外の有機溶媒や40容量%未満のニトリルを混合させた有機溶媒を用いた場合には、アリールオキシ基が1〜5置換した化合物が生成してしまい、目的とする環状アリールオキシホスファゼンを高収率で得られなかったことを確認している。一方、ニトリル単独又は40容量%以上100容量%未満のニトリルを混合させた有機溶媒中、水酸化物のペレット状物の存在下でヘキサクロロシクロトリホスファゼンとアリールアルコールとを反応させることにより、温和な条件下、簡便な操作で環状アリールオキシホスファゼンを短時間、高収率で得ることが可能となった。したがって、本発明の構成を採用する意義が大きい。 As is clear from the comparison between Examples and Comparative Examples described later, when an aqueous solution of sodium hydroxide is used, the yield of the target cyclic aryloxyphosphazene is considerably low, and an organic solvent other than nitrile and 40 vol. When an organic solvent in which less than 5% of nitrile was mixed was used, a compound in which the aryloxy group was substituted by 1 to 5 was formed, and the desired cyclic aryloxyphosphazene could not be obtained in high yield. Have confirmed. On the other hand, by reacting hexachlorocyclotriphosphazene with an aryl alcohol in the presence of hydroxide pellets in an organic solvent containing nitrile alone or a nitrile of 40% by volume or more and less than 100% by volume, mildness is obtained. Under the conditions, cyclic aryloxyphosphazene can be obtained in a short time and in a high yield by a simple operation. Therefore, it is significant to adopt the configuration of the present invention.
本発明で用いられる水酸化物のペレット状物は、水酸化カリウム及び水酸化ナトリウムからなる群から選択される少なくとも一種である。本発明においては、水酸化カリウム及び水酸化ナトリウムからなる群から選択される少なくとも一種が、ペレット状物であることが重要であり、このことにより温和な条件下で簡便な操作により環状アリールオキシホスファゼンを短時間、高収率で製造することが可能となる。本発明で用いられる水酸化物のペレット状物としては、従来公知の方法により得られるものを使用することができ、市販品をそのまま使用することもできる。本発明で用いられる水酸化物のペレット状物の大きさとしては、直径が1〜12mmで、かつ厚みが0.5〜8mmであることが好ましい。環状アリールオキシホスファゼンを高収率で得る観点から、直径が2〜10mmで、かつ厚みが1〜6mmであることが好ましい。水酸化物のペレット状物の形状としては特に限定されず、球状、円柱状、円筒状、直方体、立方体等の形状のものを用いることができる。より高収率で環状アリールオキシホスファゼンを得る観点から、水酸化物のペレット状物が水酸化カリウムのペレット状物であることが好ましい。 The hydroxide pellets used in the present invention are at least one selected from the group consisting of potassium hydroxide and sodium hydroxide. In the present invention, it is important that at least one selected from the group consisting of potassium hydroxide and sodium hydroxide is in the form of pellets, whereby the cyclic aryloxyphosphazene can be obtained by a simple operation under mild conditions. Can be produced in a short time and with high yield. As the hydroxide pellets used in the present invention, those obtained by a conventionally known method can be used, and commercially available products can be used as they are. The size of the hydroxide pellets used in the present invention is preferably 1 to 12 mm in diameter and 0.5 to 8 mm in thickness. It is preferable that the diameter is 2 to 10 mm and the thickness is 1 to 6 mm from the viewpoint of obtaining the cyclic aryloxyphosphazene in high yield. The shape of the hydroxide pellet is not particularly limited, and a shape such as a sphere, a column, a cylinder, a rectangular parallelepiped, or a cube can be used. From the viewpoint of obtaining a cyclic aryloxyphosphazene with a higher yield, the hydroxide pellets are preferably potassium hydroxide pellets.
本発明で用いられる水酸化物のペレット状物の使用量としては特に限定されないが、ヘキサクロロシクロトリホスファゼン1molに対して4〜20molであることが好ましい。水酸化物のペレット状物の使用量が4mol未満の場合、環状アリールオキシホスファゼンを高収率で得られないおそれがあり、5mol以上であることがより好ましく、6mol以上であることが更に好ましい。一方、水酸化物のペレット状物の使用量は、15mol以下であることがより好ましく、12mol以下であることが更に好ましい。 The amount of the hydroxide pellets used in the present invention is not particularly limited, but is preferably 4 to 20 mol per 1 mol of hexachlorocyclotriphosphazene. When the amount of the hydroxide pellets is less than 4 mol, the cyclic aryloxyphosphazene may not be obtained in a high yield, and is preferably 5 mol or more, more preferably 6 mol or more. On the other hand, the amount of the hydroxide pellets used is more preferably 15 mol or less, and even more preferably 12 mol or less.
本発明で用いられるニトリルとしては特に限定されないが、下記式(3)で表されるニトリルが好適である。
R3−CN (3)
[式(3)中、R3は炭化水素基である。]
The nitrile used in the present invention is not particularly limited, but a nitrile represented by the following formula (3) is preferable.
R 3 -CN (3)
[In the formula (3), R 3 is a hydrocarbon group. ]
R3の炭化水素基としては、置換基を有することのある炭素数1〜15のアルキル基、置換基を有することのあるアリール基又は置換基を有することのあるアラルキル基を挙げることができる。炭素数1〜15のアルキル基としては、直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基が挙げられ、例えば、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、s−ブチル基、t−ブチル基、1−エチルプロピル基、n−ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基、n−ヘキシル基、イソヘキシル基、3−メチルペンチル基、n−ヘプチル基、n−オクチル基、n−ノニル基、n−デシル基、n−ウンデシル基、n−ドデシル基、5−プロピルノニル基、n−トリデシル基、n−テトラデシル基、n−ペンタデシル基、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロへプチル基、シクロオクチル基等が挙げられる。また、任意の位置の炭素元素をヘテロ原子に置換していても良い。アリール基としては、フェニル基、ビフェニル基、ナフチル基等が挙げられる。アラルキル基としては、ベンジル基、フェネチル基等が挙げられる。 Examples of the hydrocarbon group for R 3 include an alkyl group having 1 to 15 carbon atoms that may have a substituent, an aryl group that may have a substituent, and an aralkyl group that may have a substituent. Examples of the alkyl group having 1 to 15 carbon atoms include a linear, branched or cyclic alkyl group, such as a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group, an isobutyl group, s-butyl group, t-butyl group, 1-ethylpropyl group, n-pentyl group, isopentyl group, neopentyl group, n-hexyl group, isohexyl group, 3-methylpentyl group, n-heptyl group, n-octyl group , N-nonyl group, n-decyl group, n-undecyl group, n-dodecyl group, 5-propylnonyl group, n-tridecyl group, n-tetradecyl group, n-pentadecyl group, cyclopropyl group, cyclobutyl group, cyclopentyl Group, cyclohexyl group, cycloheptyl group, cyclooctyl group and the like. Further, a carbon element at an arbitrary position may be substituted with a hetero atom. Examples of the aryl group include a phenyl group, a biphenyl group, and a naphthyl group. Examples of the aralkyl group include a benzyl group and a phenethyl group.
上記アルキル基が有する置換基としては、ハロゲン原子を挙げることができる。上記アリール基及びアラルキル基のアリール部が有する置換基としては、ハロゲン原子、炭素数1〜10のアルキル基、炭素数1〜10のハロアルキル基、炭素数1〜4のアルコキシ基、炭素数1〜4のハロアルコキシ基から選ばれる、一種もしくは二種以上の基を挙げることができる。 Examples of the substituent of the alkyl group include a halogen atom. Examples of the substituents in the aryl group and the aryl portion of the aralkyl group include a halogen atom, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, a haloalkyl group having 1 to 10 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 4 carbon atoms, and 1 to 1 carbon atoms. One or two or more groups selected from 4 haloalkoxy groups.
これらのニトリルはニトリル基を1〜3個有していてもよい。具体的には、例えば、アセトニトリル、プロピオニトリル、ブチロニトリル、バレロニトリル、ヘキサンニトリル、ヘプタンニトリル、イソブチロニトリル、2−メチルブチロニトリル、イソバレロニトリル、4−メチルバレロニトリル、ピバロニトリル、2,2−ジメチルバレロニトリル、2,2−ジメチルヘキサンニトリル、ベンゾニトリル、o−トルニトリル、m−トルニトリル、4−t−ブチルベンゾニトリル、2−(トリフルオロメトキシ)ベンゾニトリル、フェニルアセトニトリル、2−フェニルプロピオニトリル、グルタロニトリル、2−メチルグルタロニトリル、アジポニトリル、ピメロニトリル、スベロニトリル、1,3,5−ペンタントリカルボニトリル、1,3,6−ヘキサントリカルボニトリル、メトキシアセトニトリル、フェノキシアセトニトリル、3−メトキシプロピオニトリル、3−エトキシプロピオニトリル、3−ブトキシプロピオニトリル、2,2−ジフェニルプロピオニトリル、3,3’−オキシジプロピオニトリル、3,3’−(エチレンジオキシ)ジプロピオニトリル、1,2,3−トリス(2−シアノエトキシ)プロパン、1−フェニルシクロペンタンカルボニトリル、1−フェニルシクロヘキサンカルボニトリル、p−クロロベンゾニトリル、p−メトキシベンゾニトリル等が挙げられる。上記式(3)で表されるニトリルは、ポリアクリロニトリルのような重合体であってもよい。これらは、一種単独で、又は二種以上を混合して使用することができる。中でも、アセトニトリル、プロピオニトリル及びイソブチロニトリルからなる群から選択される少なくとも1種のニトリルが好ましい。 These nitriles may have 1 to 3 nitrile groups. Specifically, for example, acetonitrile, propionitrile, butyronitrile, valeronitrile, hexanenitrile, heptanenitrile, isobutyronitrile, 2-methylbutyronitrile, isovaleronitrile, 4-methylvaleronitrile, pivalonitrile, 2, 2-dimethylvaleronitrile, 2,2-dimethylhexanenitrile, benzonitrile, o-tolunitrile, m-tolunitrile, 4-t-butylbenzonitrile, 2- (trifluoromethoxy) benzonitrile, phenylacetonitrile, 2-phenylpropionyl Nitrile, glutaronitrile, 2-methylglutaronitrile, adiponitrile, pimeronitrile, suberonitrile, 1,3,5-pentanetricarbonitrile, 1,3,6-hexanetricarbonitrile, methoxyacetonitrile Ryl, phenoxyacetonitrile, 3-methoxypropionitrile, 3-ethoxypropionitrile, 3-butoxypropionitrile, 2,2-diphenylpropionitrile, 3,3′-oxydipropionitrile, 3,3′- (Ethylenedioxy) dipropionitrile, 1,2,3-tris (2-cyanoethoxy) propane, 1-phenylcyclopentanecarbonitrile, 1-phenylcyclohexanecarbonitrile, p-chlorobenzonitrile, p-methoxybenzonitrile And the like. The nitrile represented by the above formula (3) may be a polymer such as polyacrylonitrile. These can be used alone or in combination of two or more. Among them, at least one kind of nitrile selected from the group consisting of acetonitrile, propionitrile and isobutyronitrile is preferable.
本発明で用いられるニトリルの使用量としては、特に限定されないが、ヘキサクロロシクロトリホスファゼン1質量部に対して、1〜100質量部であることが好ましく、20〜80質量部であることがより好ましい。 The amount of the nitrile used in the present invention is not particularly limited, but is preferably 1 to 100 parts by mass, more preferably 20 to 80 parts by mass, per 1 part by mass of hexachlorocyclotriphosphazene. .
本発明で用いられるニトリルは、反応溶媒として用いることができる。反応溶媒としてニトリル単独で用いてもよいし、また、有機溶媒にニトリルを混合させて用いてもよい。有機溶媒に混合させる場合は、ニトリルは有機溶媒に対して、40容量%以上100容量%未満が好ましく、50容量%以上100容量%未満が更に好ましい。 The nitrile used in the present invention can be used as a reaction solvent. Nitrile alone may be used as a reaction solvent, or nitrile may be mixed with an organic solvent and used. When mixed with an organic solvent, the nitrile is preferably at least 40% by volume and less than 100% by volume, more preferably at least 50% by volume and less than 100% by volume, based on the organic solvent.
ニトリルを混合させる有機溶媒としては、ニトリル以外の有機溶媒から広く選択することができ、例えば、クロロベンゼン、o−ジクロロベンゼン、m−ジクロロベンゼン、ジクロロメタン、1,2−ジクロロエタン、1,1−ジクロロエタン、sym−テトラクロロエタン等のハロゲン系溶媒;ジエチルエーテル、メチルt−ブチルエーテル、テトラヒドロフラン等のエーテル系溶媒;n−ペンタン、n−ヘキサン等の脂肪族炭化水素系溶媒;ベンゼン、トルエン、o−キシレン、m−キシレン等の芳香族炭化水素系溶媒;炭酸ジメチル、炭酸ジエチル、炭酸エチレン、炭酸プロピレン等のカーボナート系溶媒;ジメチルスルホキシド、N,N−ジメチルホルムアミド、N−メチルピロリドンなどの非プロトン性極性溶媒等が挙げられる。中でも、ハロゲン系溶媒、エーテル系溶媒及び芳香族炭化水素系溶媒からなる群から選択される少なくとも1種が好ましく、ハロゲン系溶媒及びエーテル系溶媒からなる群から選択される少なくとも1種がより好ましい。ハロゲン系溶媒の中では、クロロベンゼン、o−ジクロロベンゼン及びm−ジクロロベンゼンからなる群から選択される少なくとも1種が好ましい。 The organic solvent in which the nitrile is mixed can be widely selected from organic solvents other than the nitrile, for example, chlorobenzene, o-dichlorobenzene, m-dichlorobenzene, dichloromethane, 1,2-dichloroethane, 1,1-dichloroethane, halogen solvents such as sym-tetrachloroethane; ether solvents such as diethyl ether, methyl t-butyl ether and tetrahydrofuran; aliphatic hydrocarbon solvents such as n-pentane and n-hexane; benzene, toluene, o-xylene, m Aromatic solvents such as -xylene; carbonate solvents such as dimethyl carbonate, diethyl carbonate, ethylene carbonate and propylene carbonate; aprotic polar solvents such as dimethyl sulfoxide, N, N-dimethylformamide, N-methylpyrrolidone, etc. Is mentioned. Among them, at least one selected from the group consisting of a halogen-based solvent, an ether-based solvent and an aromatic hydrocarbon-based solvent is preferable, and at least one selected from the group consisting of a halogen-based solvent and an ether-based solvent is more preferable. Among the halogen solvents, at least one selected from the group consisting of chlorobenzene, o-dichlorobenzene and m-dichlorobenzene is preferable.
本発明で用いられるアリールアルコールの使用量としては特に限定されないが、ヘキサクロロシクロトリホスファゼン1molに対して、6〜30molが好ましい。アリールアルコールの使用量が6mol未満の場合、目的とする環状アリールオキシホスファゼンを高収率で得られないおそれがあり、6.1mol以上であることがより好ましい。一方、アリールアルコールの使用量は、20mol以下であることがより好ましく、15mol以下であることが更に好ましい。 The amount of the aryl alcohol used in the present invention is not particularly limited, but is preferably 6 to 30 mol per 1 mol of hexachlorocyclotriphosphazene. When the use amount of the aryl alcohol is less than 6 mol, the intended cyclic aryloxyphosphazene may not be obtained in high yield, and it is more preferably at least 6.1 mol. On the other hand, the use amount of the aryl alcohol is more preferably 20 mol or less, and further preferably 15 mol or less.
本発明で用いられるアリールアルコールとしては特に限定されないが、フェノール、ナフトール等のフェノール性水酸基を有する化合物が好適に用いられる。前記フェノール性水酸基を有する化合物は、置換基を有していてもよく、中でもパラ位又はオルト位に置換基を有することが好ましい。かかる置換基としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等のハロゲン原子;メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基等のアルキル基;メトキシ基、エトキシ基、n−プロポキシ基、イソプロポキシ基、n−ブトキシ基、イソブトキシ基、sec−ブトキシ基、tert−ブトキシ基等のアルコキシ基;アセチル基、プロピオニル基、ベンゾイル基等のアシル基;トリメチルシリル基、トリエチルシリル基等のアルキルシリル基;メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基等のアルコキシカルボニル基;ピリジル基、チエニル基、フリル基、イミダゾリル基、オキサゾリル基等の複素芳香環基;アミノ基;シアノ基などが挙げられる。前記置換基としては、ハロゲン原子、アルキル基及びアルコキシ基からなる群から選択される少なくとも1種であることが好ましい。 The aryl alcohol used in the present invention is not particularly limited, but a compound having a phenolic hydroxyl group such as phenol and naphthol is preferably used. The compound having a phenolic hydroxyl group may have a substituent, and particularly preferably has a substituent at the para-position or the ortho-position. Examples of such a substituent include a halogen atom such as a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom and an iodine atom; a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group, an isobutyl group, a sec-butyl group and a tert group. Alkyl groups such as -butyl group; alkoxy groups such as methoxy group, ethoxy group, n-propoxy group, isopropoxy group, n-butoxy group, isobutoxy group, sec-butoxy group and tert-butoxy group; acetyl group and propionyl group And acyl groups such as benzoyl group; alkylsilyl groups such as trimethylsilyl group and triethylsilyl group; alkoxycarbonyl groups such as methoxycarbonyl group and ethoxycarbonyl group; An aromatic ring group; an amino group; a cyano group. The substituent is preferably at least one selected from the group consisting of a halogen atom, an alkyl group and an alkoxy group.
本発明において、反応系中の水分をできるだけ取り除いておくことが好ましい。また、反応容器内を不活性ガスで置換することが好ましい。用いられる不活性ガスとしては、特に限定されないが、例えば、ヘリウム、アルゴン、窒素等が挙げられる。 In the present invention, it is preferable to remove water in the reaction system as much as possible. Further, it is preferable to replace the inside of the reaction vessel with an inert gas. The inert gas used is not particularly limited, but includes, for example, helium, argon, nitrogen and the like.
ヘキサクロロシクロトリホスファゼンとアリールアルコールを反応させる際の反応温度としては特に限定されないが、20〜90℃であることが好ましい。反応温度が20℃未満の場合、目的とする環状アリールオキシホスファゼンを高収率で得られないおそれがあり、25℃以上であることがより好ましく、30℃以上であることが更に好ましい。一方、反応温度は、82℃以下であることがより好ましく、80℃以下であることが更に好ましい。 The reaction temperature at the time of reacting hexachlorocyclotriphosphazene with the aryl alcohol is not particularly limited, but is preferably 20 to 90 ° C. When the reaction temperature is lower than 20 ° C., the intended cyclic aryloxyphosphazene may not be obtained in a high yield, and the temperature is more preferably 25 ° C. or higher, further preferably 30 ° C. or higher. On the other hand, the reaction temperature is more preferably 82 ° C or lower, further preferably 80 ° C or lower.
ヘキサクロロシクロトリホスファゼンとアリールアルコールを反応させる際の反応時間としては特に限定されないが、0.5〜8時間であることが好ましい。反応時間が0.5時間未満の場合、目的とする環状アリールオキシホスファゼンを高収率で得られないおそれがあり、1時間以上であることがより好ましい。一方、反応時間は、6時間以下であることがより好ましく、4時間以下であることが更に好ましい。 The reaction time for reacting hexachlorocyclotriphosphazene with the aryl alcohol is not particularly limited, but is preferably 0.5 to 8 hours. When the reaction time is less than 0.5 hour, the target cyclic aryloxyphosphazene may not be obtained in high yield, and it is more preferably 1 hour or more. On the other hand, the reaction time is more preferably 6 hours or less, and further preferably 4 hours or less.
後述する実施例からも明らかなように、ニトリル単独又は40容量%以上100容量%未満のニトリルを混合させた有機溶媒中で、ヘキサクロロシクロトリホスファゼンに、水酸化物のペレット状物の存在下でアリールアルコールを反応させることにより、温和な条件下、簡便な操作により下記式(2)で表される環状アリールオキシホスファゼンを短時間、高収率で得ることが可能である。 As will be apparent from the examples described later, hexachlorocyclotriphosphazene is added to hexachlorocyclotriphosphazene in the presence of hydroxide pellets in an organic solvent in which nitrile alone or a nitrile of 40% by volume or more and less than 100% by volume is mixed. By reacting the aryl alcohol, a cyclic aryloxyphosphazene represented by the following formula (2) can be obtained in a short time and in a high yield by a simple operation under mild conditions.
上記式(2)中、Arは、置換基を有していてもよいアリール基を表し、アリール基としては、フェニル基、ナフチル基等が挙げられる。前記アリール基は置換基を有していてもよく、中でもパラ位又はオルト位に置換基を有することが好ましい。かかる置換基としては、上記アリールアルコールの説明のところに記載された置換基が好適に採用される。 In the above formula (2), Ar represents an aryl group which may have a substituent, and examples of the aryl group include a phenyl group and a naphthyl group. The aryl group may have a substituent, and particularly preferably has a substituent at the para or ortho position. As such a substituent, the substituents described in the description of the above aryl alcohol are preferably employed.
本発明により得られる環状アリールオキシホスファゼンは、難燃剤、エポキシ樹脂硬化剤、電池用添加剤,繊維の防縮加工剤等に好適に用いることができる。 The cyclic aryloxyphosphazene obtained by the present invention can be suitably used as a flame retardant, an epoxy resin curing agent, an additive for batteries, a fiber shrink-proofing agent, and the like.
以下、実施例を用いて本発明を更に具体的に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples.
実施例1
[環状フェノキシホスファゼンの合成]
Example 1
[Synthesis of cyclic phenoxyphosphazene]
攪拌子を付したナスフラスコに環状クロロホスファゼン(0.176g,0.490mmol)を量りとり、これにアセトニトリル(10mL)を加え分散液とした。この分散液にフェノール(Ar=C6H5,0.289g,3.04mmol)と直径約8mm、厚み約4mmのKOHペレット(0.289g,4.03mmol)とを加えた。アルゴン風船を付した三方コックを取り付け、反応器内をアルゴンで置換した後、反応器を80℃の湯浴に浸し、2時間かき混ぜて反応させた。次に、反応器を湯浴から外し、室温まで放冷した。析出物を吸引ろ過し、アセトニトリル(50mL)で洗浄し、ろ液と洗液とをひとつにまとめて、減圧濃縮して乾燥すると白色固体(0.493g)が得られた。得られた白色固体を酢酸エチル(10mL)に分散させ、酢酸エチル層を炭酸ナトリウム水溶液(5%,15mL×3回)と飽和食塩水(15mL×3回)でそれぞれ洗浄した。有機層を硫酸ナトリウムで乾燥し、減圧濃縮して乾燥すると無色の結晶として環状フェノキシホスファゼン(Ar=C6H5,0.336g,収率99%)が得られた。 Cyclic chlorophosphazene (0.176 g, 0.490 mmol) was weighed and placed in an eggplant flask equipped with a stirrer, and acetonitrile (10 mL) was added thereto to prepare a dispersion. Phenol (Ar = C 6 H 5 , 0.289 g, 3.04 mmol) and KOH pellets (0.289 g, 4.03 mmol) having a diameter of about 8 mm and a thickness of about 4 mm were added to the dispersion. After a three-way cock equipped with an argon balloon was attached and the inside of the reactor was replaced with argon, the reactor was immersed in a hot water bath at 80 ° C. and stirred for 2 hours to react. Next, the reactor was removed from the hot water bath and allowed to cool to room temperature. The precipitate was collected by suction filtration, washed with acetonitrile (50 mL), combined with the filtrate and the washings, concentrated under reduced pressure, and dried to obtain a white solid (0.493 g). The obtained white solid was dispersed in ethyl acetate (10 mL), and the ethyl acetate layer was washed with an aqueous sodium carbonate solution (5%, 15 mL × 3 times) and a saturated saline solution (15 mL × 3 times). The organic layer was dried over sodium sulfate, concentrated under reduced pressure and dried to obtain cyclic phenoxyphosphazene (Ar = C 6 H 5 , 0.336 g, yield 99%) as colorless crystals.
得られた環状フェノキシホスファゼンのNMRデータは以下のとおりであった。図1に31P−NMRチャートを示す。
31P NMR(CDCl3,162MHz):δ9.36ppm
The NMR data of the obtained cyclic phenoxyphosphazene was as follows. FIG. 1 shows a 31 P-NMR chart.
31 P NMR (CDCl 3 , 162 MHz): δ 9.36 ppm
実施例2〜4、比較例1
表1に示す塩基を用い、湯浴温度を表1に示すとおりに変更した以外は、実施例1に記載の方法と同様にして反応を行った。
Examples 2 to 4, Comparative Example 1
The reaction was carried out in the same manner as in Example 1, except that the base shown in Table 1 was used and the temperature of the hot water bath was changed as shown in Table 1.
実施例5〜10
表2に示すアリールアルコール(ArOH)を用い、湯浴温度と反応時間を表2に示すとおりに変更した以外は、実施例1に記載の方法と同様にして反応を行った。
Examples 5 to 10
The reaction was carried out in the same manner as in Example 1, except that the aryl alcohol (ArOH) shown in Table 2 was used and the temperature of the hot water bath and the reaction time were changed as shown in Table 2.
実施例11、12、比較例2〜5
反応溶媒であるアセトニトリルを表3に示す溶媒に変更した以外は、実施例1に記載の方法と同様にして反応を行った。
Examples 11 and 12, Comparative Examples 2 to 5
The reaction was carried out in the same manner as in Example 1 except that the reaction solvent acetonitrile was changed to the solvent shown in Table 3.
Claims (5)
で表される環状アリールオキシホスファゼンの製造方法。 In an organic solvent mixed with nitrile alone or a nitrile of 40% by volume or more and less than 100% by volume, the following formula (1):
A method for producing a cyclic aryloxyphosphazene represented by the formula:
The method for producing a cyclic aryloxyphosphazene according to any one of claims 1 to 4, wherein the hydroxide pellets are potassium hydroxide pellets.
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