JP3481283B2 - ホスフィニルカルボン酸の製造方法 - Google Patents

ホスフィニルカルボン酸の製造方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、繊維やプラスチック等
に難燃性、帯電防止性等の高機能性を付与する有機リン
化合物中間体として有用なホスフィニルカルボン酸の製
造方法に関するものである。とくに本発明は、このよう
なホスフィニルカルボン酸を無着色の高純度で製造する
方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】最近、繊維やプラスチック等に難燃性、
帯電防止性等の高機能性を付与することがが要求されて
いる。ホスフィニルカルボン酸誘導体は、それらの機能
性を付与するための有機リン化合物の中間体として有用
な化合物であり、特にポリエステルの合成において使用
できる二官能の反応性難燃剤として有用である。このホ
スフィニルカルボン酸誘導体は、ジクロロ(フェニル)
ホスフィンとアクリル酸とを反応させて、次いで得られ
た反応混合物を加水分解する反応によって製造すること
が知られている。(Zhural Obsh.Khim.37,455-460.1
967、USP4,769,182、特開昭53−8275
7号公報)
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、出発原
料である有機ジクロロホスフィンには、一般的に不純物
として黄リンを始めとするリンの低級酸化物が微量に存
在しており、特に工業的に製造されたものには、これら
の不純物が多く存在する。そして、この原料を使用しホ
スフィニルカルボン酸を製造すると、得られる製品は黄
リン等の不純物が残存して着色し、著しく商品価値を低
減する。また、反応終了後の反応容器内に付着する黄リ
ン等によって発火する危険がある。
【0004】本発明者らは、上記事実に鑑み、黄リンや
リンの低級酸化物等の不純物を含まない、高純度ホスフ
ィニルカルボン酸を得る製造方法を鋭意研究した結果、
工業的に入手できる有機ジクロロホスフィンと(メタ)
アクリル酸とを反応させ、次いで、加水分解した後の工
程において酸化処理を施すか、または加水分解を酸化剤
の存在下に行うことにより、リン分等が少なく、無着色
で高純度のホスフィニルカルボン酸を得られることを知
見し、本発明を完成した。従って、本発明の目的は、黄
リン等の不純物が殆ど残らない無着色性のホスフィニル
カルボン酸の製造方法を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は、一
般式(1)
【0006】
【化4】 R1−PCl (式中、R1はアルキル基、またはフェニル基、o−メ
チルフェニル基、m−メチルフェニル基、p−メチルフ
ェニル基、p−エチルフェニル基、p−プロピルフェニ
ル基、p−ブチルフェニル基、p−オクチルフェニル
基、p−ドデシルフェニル基およびp−オクタデシルフ
ェニル基からなる群より選択される置換または未置換の
アリール基を表す)の有機ジクロロホスフィンと一般式
(2)
【0007】
【化5】
【0008】(式中、R2は水素原子、メチル基を表
す)の(メタ)アクリル酸とを反応させてホスホニルカ
ルボニルクロライドとし、次いでこれをを加水分解する
ことによる一般式(3)
【0009】
【化6】
【0010】で表されるホスフィニルカルボン酸の製造
方法において、該加水分解を酸化剤の存在下で行うか、
あるいは該加水分解の後に酸化処理を行うことを特徴と
する、ホスフィニルカルボン酸の製造方法を提供するも
のである。
【0011】以下、本発明を詳細に説明する。本願発明
の製造方法は、始めに第1段反応として上記一般式
(1)の有機ジクロロホスフィンと(メタ)アクリル酸
とを反応させ、次いで第2段反応として加水分解反応を
行い、この加水分解を酸化剤の存在下に行うか、あるい
は加水分解を行った後に酸化剤処理を行うものである。
第1段反応の原料である一般式(1)で表される有機ジ
クロロホスフィンは、工業的に入手できるものであれば
いずれでもよい。このジクロロホスフィンとしては、例
えばジクロロ(フェニル)ホスフィン、ジクロロ(o−
メチルフェニル)ホスフィン、ジクロロ(m−メチルフ
ェニル)ホスフィン、ジクロロ(p−メチルフェニル)
ホスフィン、ジクロロ(p−エチルフェニル)ホスフィ
ン、ジクロロ(p−プロピルフェニル)ホスフィン、ジ
クロロ(p−ブチルフェニル)ホスフィン、ジクロロ
(p−オクチルフェニル)ホスフィン、ジクロロ(p−
ドデシルフェニル)ホスフィン、ジクロロ(p−オクタ
デシルフェニル)ホスフィン、ジクロロ(メチル)ホス
フィン、ジクロロ(エチル)ホスフィン、ジクロロ(プ
ロピル)ホスフィン、ジクロロ(ブチル)ホスフィン、
ジクロロ(オクチル)ホスフィン、ジクロロ(デシル)
ホスフィン、ジクロロ(オクタデシル)ホスフィンなど
が挙げられる。また、他の原料である一般式(2)の化
合物としては、アクリル酸、メタアクリル酸が挙げられ
る。
【0012】反応は、不活性雰囲気下で行われ、通常有
機ジクロロホスフィンの撹拌下に(メタ)アクリル酸を
滴下するが、必ずしもこれに限定する必要はない。有機
ジクロロホスフィン1モルに対する(メタ)アクリル酸
のモル比は1.0〜2.0モル、好ましくは1.0〜1.5
モルである。反応条件は、使用する原料によって異なる
が反応は、通常温度10〜150℃、好ましくは50〜
120℃、時間0.5〜10時間、好ましくは2〜5時
間である。滴下反応終了後、熟成処理を温度60〜15
0℃、好ましくは90〜130℃、時間0.5〜10時
間、好ましくは1〜5時間を行う。反応は、通常無溶媒
で行われるが、必要に応じて溶媒を使用してもよい。そ
の溶媒は、例えば、トルエン、キシレン、クロルベンゼ
ン等である。
【0013】本発明に係る製造方法の特徴は、第1段反
応で得られた反応生成物を次いで加水分解する第2段反
応において、加水分解工程において酸化剤を存在させる
か、または加水分解が終わった後に酸化剤処理を施すこ
とにある。このことにより、原料である有機ジクロロホ
スフィン中に微量に存在する不純物である黄リン及びリ
ンの低級酸化物が、酸化剤の存在下で反応させることに
より、亜燐酸、燐酸等の水溶性のオキソリン酸に転換す
るので、これを容易に除去することができる。
【0014】このような加水分解反応と酸化剤処理を行
うには、次の3つの態様が考えられる。 1. 加水分解に使用する水に、第1段反応で得られた
該反応液を酸化剤の存在下に添加する; 2. 加水分解に使用する水に第1反応で得られた該反
応液を添加後、酸化剤を添加して反応させる; 3. 加水分解反応で得られた製品を再溶解させ、酸化
剤を添加して反応させる;等の方法であるが、1、2の
方法が好ましく適用できる。
【0015】また、1の方法において酸化剤の添加の態
様は、さらに、 酸化剤一部を予め加水分解用の水に溶解させてお
き、残りを該反応液と同時に添加する; 該反応液と過剰量の酸化剤全量を同時に、加水分解
用の水に添加する; 過剰量の酸化剤を全量加水分解用の水に溶解させて
おき、該反応液を添加する;等の態様が挙げられるが、
が好ましく適用できる。また、第2段反応終了後、
必要に応じて熟成処理を行ってもよい。なお、有機ジク
ロロホスフィンと(メタ)アクリル酸との第1段反応に
おいて酸化剤を添加することは、有機ジクロロホスフィ
ンを一部酸化あるいは加水分解して、収率や純度を低下
させるので避けるべきである。
【0016】使用する酸化剤は、過酸化水素、過塩素
酸、次亜塩素酸ソーダ、硝酸、硫酸、塩素等が挙げられ
るが、好ましくは過酸化水素である。酸化剤の添加量
は、有機ジクロロホスフィン1モルに対して0.01〜
1.50モル、好ましくは0.05〜0.50モルであ
る。加水分解反応に使用する水は、第1反応で得られた
反応生成物1モルに対して2.01〜50倍モル、好ま
しくは10〜30倍モルである。
【0017】第2段の加水分解反応は、前工程と同様に
不活性雰囲気下で行うのがよく、反応温度0〜100
℃、好ましくは40〜90℃、反応時間0.5〜24時
間、好ましくは2〜10時間である。加水分解反応終了
後、撹拌しながら冷却すると、結晶が析出してくる。析
出物を常法により濾過後、水で洗浄して乾燥後、本発明
の最終製品である一般式(3)のホスフィニルカルボン
酸を得る。
【0018】本発明の最終製品である一般式(3)のホ
スフィニルカルボン酸は、例えば、3−〔ヒドロキシ
(フェニル)ホスフィニル〕プロピオン酸、3−〔ヒド
ロキシ(p−メチルフェニル)ホスフィニル〕プロピオ
ン酸、3−〔ヒドロキシ(p−エチルフェニル)ホスフ
ィニル〕プロピオン酸、3−〔ヒドロキシ(p−プロピ
ルフェニル)ホスフィニル〕プロピオン酸、3−〔ヒド
ロキシ(p−ブチルフェニル)ホスフィニル〕プロピオ
ン酸、3−〔ヒドロキシ(p−オクチルフェニル)ホス
フィニル〕プロピオン酸、3−〔ヒドロキシ(p−ドデ
シルフェニル)ホスフィニル〕プロピオン酸、3−〔ヒ
ドロキシ(p−オクタデシルフェニル)ホスフィニル〕
プロピオン酸、3−〔ヒドロキシ(フェニル)ホスフィ
ニル〕−2−メチルプロピオン酸、3−〔ヒドロキシ
(p−メチルフェニル)ホスフィニル〕−2−メチルプ
ロピオン酸、3−〔ヒドロキシ(p−エチルフェニル)
ホスフィニル〕−2−メチルプロピオン酸、3−〔ヒド
ロキシ(p−プロピルフェニル)ホスフィニル〕−2−
メチルプロピオン酸、3−〔ヒドロキシ(p−ブチルフ
ェニル)ホスフィニル〕−2−メチルプロピオン酸、3
−〔ヒドロキシ(p−オクチルフェニル)ホスフィニ
ル〕−2−メチルプロピオン酸、3−〔ヒドロキシ(p
−ドデシルフェニル)ホスフィニル〕−2−メチルプロ
ピオン酸、3−〔ヒドロキシ(p−オクタデシルフェニ
ル)ホスフィニル〕−2−メチルプロピオン酸、3−
〔ヒドロキシ(m−メチルフェニル)ホスフィニル〕−
2−メチルプロピオン酸、3−〔ヒドロキシ(o−メチ
ルフェニル)ホスフィニル〕−2−メチルプロピオン
酸、3−〔ヒドロキシ(メチル)ホスフィニル〕メチル
プロピオン酸、3−〔ヒドロキシ(エチル)ホスフィニ
ル〕メチルプロピオン酸、3−〔ヒドロキシ(ブチル)
ホスフィニル〕メチルプロピオン酸、3−〔ヒドロキシ
(ドデシル)ホスフィニル〕メチルプロピオン酸、3−
〔ヒドロキシ(テトラデシル)ホスフィニル〕メチルプ
ロピオン酸、3−〔ヒドロキシ(オクタデシル)ホスフ
ィニル〕メチルプロピオン酸等が挙げられるが、これに
限定されるものではない。
【0019】
【作用】前記のとおり、有機ジクロロホスフィンと(メ
タ)アクリル酸とを反応させてホスフィニルカルボニル
クロライドを生成させ、次いで、該生成物を加水分解し
てホスフィニルカルボン酸を得る。この場合、加水分解
工程中にまたはその後に酸化剤を存在させると、有機ジ
クロロホスフィン中に随伴してくる黄リン等の低級リン
化合物が目的中間物又は最終生成物の反応性を何ら阻害
することなく、酸化されて、リン酸などのリンのオキソ
酸に転換し容易に分離が可能となり、高純度、無着色の
ホスフィニルカルボン酸を得ることができる。
【0020】
【実施例】以下、実施例によって本発明をさらに具体的
に説明する。実施例 1 窒素置換された撹拌付フラスコにジクロロ(フェニル)
ホスフィン(BPD)179.0g(1.00モル)を仕
込み、容器100℃に加熱する。アクリル酸93.7g
(1.30モル)を撹拌下に約2時間で滴下反応させ
た。滴下終了後、同温度で1時間熟成反応を行った。熟
成反応終了後、反応液を約80℃まで冷却する。次い
で、水500mlに酸化剤として35%過酸化水素7.
1gを溶解させた溶液を80℃に加熱し、それに第1段
反応液と35%過酸化水素7.1gを同時に約2時間で
滴下させた。滴下終了後、約30分間、80℃で熟成反
応を行った後、冷却した。反応液が70〜75℃付近で
白色の結晶が析出した。さらに10℃まで冷却し、目的
物を得た。得られた目的物を濾過した後、水で十分洗浄
し、100℃で5時間乾燥を行った結果、白色の結晶を
192.1gを得た。収率はBPD基準で89.7%であ
った。1H−NMR、マススペクトルで分析した結果、
3−〔ヒドロキシ(フェニル)ホスフィニル〕プロピオ
ン酸であることを確認した。純度は99.2%であっ
た。
【0021】実施例 2 酸化剤として硝酸5.0gを使用した他は、実施例1と
同様に行った結果、白色結晶191.2gを得た。収率
はBPD基準で89.3%であった。実施例1と同様に1
H−NMR、マススペクトルで分析した結果、3−〔ヒ
ドロキシ(フェニル)ホスフィニル〕プロピオン酸であ
ることを確認した。純度は99.0%であった。
【0022】実施例 3 窒素置換された撹拌付フラスコにジクロロ(フェニル)
ホスフィン(BPD)179.0g(1.00モル)を仕
込み、容器100℃に加熱する。アクリル酸93.7g
(1.30モル)を撹拌下に約2時間で滴下反応させ
た。滴下終了後同温度で1時間熟成反応を行った。熟成
反応終了後、反応液を約80℃にする。次いで、第1段
反応液を約2時間で滴下させた。滴下終了後、酸化剤と
して35%過酸化水素14.3gを同温度で約10分間
で滴下させた。滴下後、黄色に着色していた該反応液が
無色透明になり、また反応容器の上部に付着していた黄
リンおよびリンの低級酸化物は消失した。以後、実施例
1と同様におこなった結果、白色の結晶を192.4g
を得た。収率はBPD基準で89.8%であった。1H−
NMR、マススペクトルで分析した結果、3−〔ヒドロ
キシ(フェニル)ホスフィニル〕プロピオン酸であるこ
とを確認した。純度は99.0%であった。
【0023】実施例 4 窒素置換された撹拌付フラスコに黄色に着色している3
−〔ヒドロキシ(フェニル)ホスフィニル〕プロピオン
酸500g(純度97.0%、2.26モル)と水10.
00gに仕込み、容器を80℃に加熱する。加熱後、3
5%過酸化水素14.3gを同温度で約30分間で滴下
させた。滴下終了後、同温度で30分間熟成した結果、
反応液の着色が消失した。反応液を冷却し、該反応液が
70〜75℃付近で白色の結晶が析出した。さらに10
℃まで冷却し、目的物を得た。得られた目的物を濾過し
た後、水で十分洗浄し、100℃で5時間乾燥を行った
結果、白色の結晶を456.0gを得た。純度は99.0
%であった。
【0024】比較例 1 酸化剤を使用しない他は、実施例1と同様に行った結
果、加水分解反応後の反応容器の上部に黄色や橙色の昇
華性付着物と透明な液滴の黄リンが認められた。反応容
器内を空気にさらすと、黄リンが白炎を上げて燃焼し
た。また、最終製品として臭気のある淡黄色結晶19
1.9gを得た。収率はBPD基準で89.6%であっ
た。実施例1と同様に1H−NMR、マススペクトルで
分析した結果、3−〔ヒドロキシ(フェニル)ホスフィ
ニル〕プロピオン酸であることを確認した。純度は9
7.3%であった。
【0025】
【発明の効果】本発明に係る方法によれば、高純度、無
着色性のホスフィニルカルボン酸を工業的に有利に製造
することができる。この化合物は、有機リン化合物の工
業用中間体、反応性難燃剤などの極めて有用な原料とな
る。特にポリエステルの合成において使用できる二官能
の反応性難燃剤として有用である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平5−194562(JP,A) 特開 昭53−82757(JP,A) 米国特許4769182(US,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C07F 9/30

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 一般式(1) 【化1】 R−PCl (式中、Rはアルキル基、またはフェニル基、o−メ
    チルフェニル基、m−メチルフェニル基、p−メチルフ
    ェニル基、p−エチルフェニル基、p−プロピルフェニ
    ル基、p−ブチルフェニル基、p−オクチルフェニル
    基、p−ドデシルフェニル基およびp−オクタデシルフ
    ェニル基からなる群より選択される置換または未置換の
    アリール基を表す)の有機ジクロロホスフィンと一般式
    (2) 【化2】 (式中、Rは水素原子、メチル基を表す)の(メタ)
    アクリル酸とを反応させてホスホニルカルボニルクロラ
    イドとし、次いでこれを加水分解することによる一般式
    (3) 【化3】 で表されるホスフィニルカルボン酸の製造方法におい
    て、該加水分解を酸化剤の存在下で行うか、あるいは該
    加水分解の後に酸化処理を行うことを特徴とする、ホス
    フィニルカルボン酸の製造方法。
  2. 【請求項2】 ホスフィニルカルボン酸誘導体が3−(ヒドロキシフェ
    ニルホスフィニル)プロパン酸である、請求項1記載の
    ホスフィニルカルボン酸の製造方法。
  3. 【請求項3】 酸化剤は過酸化水素である請求項1乃至請求項2のホス
    フィニルカルボン酸の製造方法。
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DE102006010362A1 (de) * 2006-03-07 2007-09-13 Clariant International Limited Mischungen aus Mono-Carboxylfunktionalisierten Dialkylphosphinsäuren, ein Verfahren zu ihrer Herstellung und ihre Verwendung
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