JP6490717B2 - ジメチルアミノブタン、トリエチルアミン又はトリエタノールアミンを使用した有機モノホスファイトの塩素含有量の低減方法 - Google Patents

ジメチルアミノブタン、トリエチルアミン又はトリエタノールアミンを使用した有機モノホスファイトの塩素含有量の低減方法 Download PDF

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Description

本発明は、ジメチルアミノブタン又はトリエチルアミンを使用して有機モノホスファイトの塩素含有量を低減するための一般に有用な方法に関する。
有機リン化合物は用途が広範であるため、かなりの産業的重要性を獲得している。有機リン化合物は可塑剤、難燃剤、紫外線安定剤または抗酸化剤として直接使用される。加えて、これは殺菌剤、除草剤、殺虫剤及び医薬品を製造する際の重要な中間体である。
有機リン化合物の具体的な使用分野は触媒である。例えば、特にホスフィン、ホスファイト及びホスホラミダイトは、触媒錯体の配位子として使用されており、更にこれは工業規模で操作される均一系触媒プロセスに使用される。特に、一酸化炭素及び水素による不飽和化合物のヒドロホルミル化について言及しておく必要がある。これは一般に、金属と配位子として少なくとも1つの有機リン化合物を有する均一触媒系の存在下で行われる。
均一系触媒によるヒドロホルミル化の概要については、B.CORNILS,W.A.HERRMANN:Applied Homogeneous Catalysis with Organometallic Compounds.Vol.1 & 2,VCH,Weinheim,New York,1996、R.Franke,D.Selent,A.Borner:Applied Hydroformylation.Chem.Rev.,2012,DOI:10.1021/cr3001803に記載されている。
リン配位子の合成は、度々文献に記載されている。役立つ概要が、Paul C.J.Kamer及びPiet W.N.M.van Leeuwenによる「Phosphorous(III)Ligands in Homogeneous Catalysis−Design and Synthesis」(John Wiley and Sons,2012)に記載されている。
これらのリガンドの合成には、塩素含有試薬が多用される。例えば、ホスファイト配位子の合成には通常、三塩化リン(PCl)が使用される。有機リン化合物の調製に使用する塩素化合物は、有機リン化合物の適正使用又は更なる処理において多くの問題を呈する。
例えば、所望の有機リン化合物は直に純粋形態で得られることはなく、常に所望の有機リン化合物と共に汚染物質も含む汚染形態の有機リン生成物として得られる。汚染物質とは、未変換の又は変換の不完全な試薬、助剤又は副反応による生成物である。本文脈中、塩素化合物の形態の汚染物質は特に次のような問題を呈する。
配位子として使用される有機リン化合物と共に塩素含有汚染物質がスチール圧力反応器に入ると、圧力反応器は塩化物による腐食の増加を受ける。これは特に、反応過程にわたって有機リン化合物が計量供給される連続法の場合に当てはまる。これは、例えば工業規模のヒドロホルミル化において有機リン化合物を配位子として使用する場合である。計量供給された添加物は、必然的に反応器に副次的成分の蓄積を生じさせる結果となる。これは、塩化物が副次的成分の1つであるとき、特に重大となる。なぜなら、塩化物はステンレススチールをも腐食させるからである(Merkblatt 893「Edelstahl rostfrei fur die Wasserwirtschaft」[Information Sheet 893「Corrosion−Free Stainless Steel for Water Management」],第1版2007,出版元:Informationsstelle Edelstahl Rostfrei,Dusseldorfを参照)。
有機リン化合物の重要な種類の1つが、有機モノホスファイト又は略してモノホスファイトの化合物である。
ヒドロホルミル化において、これらの化合物は、顕著な役割を果たす(R.Franke,D.Selent,A.Borner:Applied Hydroformylation.Chem.Rev.,2012,DOI:10.1021/cr3001803)。
塩化物含有量は、簡単な方法、例えば水溶液滴定によって分析的に決定することができる。より包括的な判定には、塩化物のみならず、他の形態で結合した塩素を含む、総塩素含有量を分析する。他の形態で結合した塩素も反応器に損傷を与える可能性を排除できないため、材料適合性でも総塩素含有量は重視される。しかしながら、総塩素の上限を判定するにあたって、塩化物の分留は依然として困難である。
特許文献は、実際の合成後の有機リン配位子の総塩素含有量を低減するため各種の方法を開示している。
WO2013/098368A1は、除去する不純物が塩化物イオンだけではなく、特にジオール、塩基性不純物、一酸化物及び二酸化物、並びに副次的有機ホスファイトをも含む、有機ジホスファイトの精製について記載している。モノホスファイトとジホスファイトとの間の構造組成の相違及び溶解度などの化学的及び物理的特性に関連する相違のため、この以前の明細書に記載されている精製方法は、有機モノホスファイトの精製に転用することはできない。
DE102011002640A1は、ビフェホス、ビスホスファイト、(6,6’−[(3,3’−ジ−tert−ブチル−5,5’−ジメトキシ−1,1’−ビフェニル−2,2’−ジイル)ビス(オキシ)]ビス(ジベンゾ[d,f][1,3,2]ジオキサホスフェピン))を精製する方法を開示している。同明細書に記載されている方法は、ビフェホスの塩素含有量の低減を目的とする。これは、酢酸エチル、アニソール、オルト−キシレン、トルエン、アセトン、2−プロパノール及びC−C10アルカンから選択される溶媒でのビフェホスの洗浄、またはこのような溶媒からの再結晶化により行われる。しかしながら、これに関しては、生成物の沈殿または結晶化に長時間を要するため、改善が必要である。配位子の沈殿には、一晩、すなわち8時間以上を必要とする。さらに、沈殿を完全にするには一晩の沈殿後に別の溶媒の添加が必要であることを実施例で指摘している(DE102011002640A1の実施例2)。このような長い反応時間は、長い滞留時間及びそれによる最終的な配位子の長い生成時間が影響し、そのコストを上昇させるため工業規模合成において問題となる。
文献EP0285136は、合成の副生成物及び三級有機ホスファイトの減炭物又は加水分解物として形成される五価の有機リン化合物の三級有機ホスファイトを精製するための方法を主張している。この方法は、ルイス塩基の存在下で高温にて水に溶解された不純な有機ホスファイトの処理を想定している。使用するルイス塩基は、無機塩(炭酸塩、水酸化物、酸化物)、三級アミン及びアミン基を有するポリマーである。EP0285136に記載された方法の難点の1つは、水を有する処理にある。指定条件下では、除去される不純物だけでなく三級有機ホスファイト自体も反応するため、価値のある生成物の部分が有機ホスファイトの加水分解安定性により失われる。ここでは水で洗浄が行われる、すなわち高濃度が使用されるため、これは特に重要となる。
文献DE102004049339は、極性抽媒を使用した抽出によってリンのキレート配位子を精製するための方法について記載している。粗配位子は、ここでは極性溶媒にて6回抽出された。更にこれは100ppm未満の含有量のアミン塩基、塩酸アミン又はそれらの混合物を有した。しかしながら、この精製方法では、膨大な溶媒量が必要であり、これは経済的及び環境保護の観点から改善を必要とする。
したがって、本方法では上記の不利な点を有さずに、塩素含有量を低減する有機モノホスファイトの精製方法を開発することが本発明の目的であった。
特に、有機モノホスファイト中、1000ppm〜100000ppm及び特には5000ppm〜100000ppmの塩素含有量を有する有機モノホスファイトを、有機モノホスファイト中、1000ppm未満の塩素含有量まで精製する方法を目的とした。好ましくは、塩素含有量を、有機モノホスファイト中、500ppm未満まで低減させ、より好ましくは有機モノホスファイト中、200ppm未満まで低減させることであった。報告する塩素含有量は、総塩素含有量を意味する。
総塩素含有量は、Wickbold法:DIN51408によるサンプル調製及びDIN EN ISO10304によるイオンクロマトグラフィーによる測定値によって判定する。
汚染された有機モノホスファイトは、有機塩化物及び/又は無機塩化物を含み得る。有機塩化物は少なくとも1つの炭素原子を含むが、無機塩化物は炭素を一切含まない。以下の塩化物による有機リン生成物の汚染には特に有望である。なぜなら、これらの塩素含有化合物は有機リン化合物の合成過程で必要とされ、また副生成物として不可避に生成されるためである:三塩化リン、クロロホスファイト、ジクロロホスファイト、アミンの塩酸塩、アルカリ金属の塩酸塩、アルカリ土類金属の塩化物、三塩化リンの加水分解から得られる塩素含有酸。したがって、汚染された有機モノホスファイトは一般に、列挙された塩化物の少なくとも1つを含む。
この目的は、請求項1による方法によって達成される。
一般式I、II、III、IV、V、VI、VII、VIII、IX及びXのうち1つの有機モノホスファイト中の塩素含有量を低減する方法であって、
式中、ラジカルR、R、R、R、R、R、R、R、R21、R22、R23、R24、R25、R31、R32、R33、R34、R35、R41、R42、R43、R44、R45はそれぞれ独立して、−H、−(C−C12)−アルキル、−O−(C−C12)−アルキル、−O−(C−C20)−アリール、−(C−C20)−アリールから選択され、
及びR10は、−(C−C12)アルキルである。
及びTは、−CH、−CF、−CHから選択され、
及びQは、−(C−C12)−アルキル、−C(CHから選択され、
及びVは、−CHCHCOCH、−C(CH、−Cから選択され、
及びWは、−Me、−CHCH、−CHCHCH、−CH−シクロ−C、−CH(CH、−シクロ−C11、−C(CH、−CH、−CH−2,4−(CHから選択され、
及びX及びYはそれぞれ独立して、−(C−C12)−アルキル、−(C−C20)−アリール、−(C−C20)−アリール−(C−C12)−アルキル、−(C−C12)−アルキル−O−(C−C20)−アリールから選択される。
及びZは、−(C−C12)−アルキル−、−(C−C20)−アリール−、−(C−C20)−アリール−(C−C20)−アリール−から選択され、
ならびに記載のアルキル、シクロアルキル及びアリール基は、置換されてもよく、
該方法は、
a)芳香族化合物、アルコール類、アセトン、酢酸エチル、アセトニトリル、エーテル、水から選択される第1の溶媒を含む第1の溶液中に、部分的にまたは完全に有機モノホスファイトを溶解する工程であって、
ここでの該第1の溶液がジメチルアミノブタン又はトリエチルアミン又はトリエタノールアミンを含む工程と、
c)精製された有機モノホスファイトを沈殿させる工程とを含む。
ジメチルアミノブタン、トリエチルアミン及び/又はトリエタノールアミンは、不要な副反応、例えばアルコーリシス又はエステル交換反応などを抑制する。もうひとつの利点は、モノホスファイト中に元々存在する結合塩素が、溶液中に存在するジメチルアミノブタンによって溶液により効率的に溶解するということである。
(C−C12)−アルキル及びO−(C−C12)−アルキルは、それぞれ非置換であっても、または(C−C12)−シクロアルキル、(C−C12)−ヘテロシクロアルキル、(C−C20)−アリール、フッ素、塩素、シアノ、ホルミル、アシル及びアルコキシカルボニルから選択される1つ以上の同一または異なるラジカルによって置換されていてもよい。
(C−C12)−シクロアルキル及び(C−C12)−ヘテロシクロアルキルはそれぞれ非置換であっても、または(C−C12)−アルキル、(C−C12)−アルコキシ、(C−C12)−シクロアルキル、(C−C12)−ヘテロシクロアルキル、(C−C20)−アリール、フッ素、塩素、シアノ、ホルミル、アシル及びアルコキシカルボニルから選択される1つ以上の同一または異なるラジカルによって置換されてもよい。
(C−C20)−アリールは、それぞれ非置換であっても、または(C−C12)−アルキル、(C−C12)−アルコキシ、(C−C12)−シクロアルキル、(C−C12)−ヘテロシクロアルキル、(C−C20)−アリール、フッ素、塩素、シアノ、ホルミル、アシル及びアルコキシカルボニルから選択される1つ以上の同一または異なるラジカルによって置換されてもよい。
本発明に関連して、「−(C−C12)−アルキル」という表現は、直鎖及び分枝鎖のアルキル基を包含する。好ましくはこれらの基は非置換である直鎖または分枝鎖の−(C−C)−アルキル基、及び最も好ましくは−(C−C)−アルキル基である。−(C−C12)−アルキル基の例は、特にメチル、エチル、プロピル、イソプロピル、n−ブチル、イソブチル、sec−ブチル、tert−ブチル、n−ペンチル、2−ペンチル、2−メチルブチル−、3−メチルブチル−、1,2−ジメチルプロピル−、1,1−ジメチルプロピル、2,2−ジメチルプロピル−、1−エチルプロピル−、n−ヘキシル−、2−ヘキシル−、2−メチルペンチル−、3−メチルペンチル−、4−メチルペンチル−、1,1−ジメチルブチル−、1,2−ジメチルブチル−、2,2−ジメチルブチル−、1,3−ジメチルブチル−、2,3−ジメチルブチル−、3,3−ジメチルブチル−、1,1,2−トリメチルプロピル−、1,2,2−トリメチルプロピル−、1−エチルブチル−、1−エチル−2−メチルプロピル−、n−ヘプチル−、2−ヘプチル−、3−ヘプチル−、2−エチルペンチル−、1−プロピルブチル−、n−オクチル−、2−エチルヘキシル−、2−プロピルヘプチル−、ノニル−、デシルである。
「−(C−C12)−アルキル」という表現に関する説明は、−O−(C−C12)−アルキル、すなわち−(C−C12)−アルコキシのアルキル基にも該当する。好ましくはこれらの基は、非置換である直鎖または分枝鎖の−(C−C)−アルコキシ基である。
置換された−(C−C12)−アルキル基及び置換された−(C−C12)−アルコキシ基は、その鎖長に応じて1つ以上の置換基を有し得る。置換基は、好ましくはそれぞれ独立して、−(C−C12)−シクロアルキル、−(C−C12)−ヘテロシクロアルキル、−(C−C20)−アリール、フッ素、塩素、シアノ、ホルミル、アシル及びアルコキシカルボニルから選択される。
「−(C−C12)−シクロアルキル」という表現は、本発明に関連して、3〜12、特に5〜12の炭素原子を有する単環式、二環式又は三環式ヒドロカルビルラジカルを包含する。これらは、シクロプロピル−、シクロブチル−、シクロペンチル−、シクロヘキシル−、シクロヘプチル−、シクロオクチル−、シクロドデシル−、シクロペンタデシル−、ノルボニル−及びアダマンチルを含む。
「−(C−C12)−ヘテロシクロアルキル基」という表現は、本発明に関して、3〜12、特に5〜12の炭素原子を有する非芳香族飽和基または部分的不飽和脂環式基を含む。−(C−C12)−ヘテロシクロアルキル基は、好ましくは3〜8、より好ましくは5又は6の環原子を有する。ヘテロシクロアルキル基において、1、2、3または4個の環炭素原子は、シクロアルキル基とは対照的に、ヘテロ原子又はヘテロ原子を含む基で置換される。ヘテロ原子又はヘテロ原子を含む基は、好ましくは−O−、−S−、−N−、−N(=O)−、−C(=O)−及び−S(=O)−から選択される。−(C−C12)−ヘテロシクロアルキル基の例は、テトラヒドロチオフェニル、テトラヒドロフリル、テトラヒドロピラニル及びジオキサニルである。
置換された−(C−C12)−シクロアルキル基及び置換された−(C−C12)−ヘテロシクロアルキル基は、その環サイズに応じて1つ以上(例えば1、2、3、4又は5)の置換基を更に有し得る。これらの置換基は、好ましくはそれぞれ独立して、−(C−C12)−アルキル、−(C−C12)−アルコキシ、−(C−C12)−シクロアルキル、−(C−C12)−ヘテロシクロアルキル、−(C−C20)−アリール、フッ素、塩素、シアノ、ホルミル、アシル及びアルコキシカルボニルから選択される。置換された−(C−C12)−シクロアルキル基は、好ましくは1つ以上の−(C−C)−アルキル基を持つ。置換された−(C−C12)−ヘテロシクロアルキル基は、好ましくは1つ以上の−(C−C)−アルキル基を持つ。
本発明に関して、「−(C−C20)−アリール」という表現は、単環式又は多環式芳香族ヒドロカルビルラジカルを包含する。これらは、6〜20の環原子、より好ましくは6〜14環原子、特に6〜10の環原子を有する。アリールは好ましくは(C−C10)−アリールである。アリールは、特にフェニル、ナフチル、インデニル、フルオレニル、アントラセニル、フェナントレニル、ナフタセニル、クリセニル、ピレニル、コロネニルである。特に、アリールはフェニル、ナフチル及びアントラセニルである。
置換された−(C−C20)−アリール基は、環サイズに応じて1つ以上(例えば1、2、3、4又は5)の置換基を有し得る。これらの置換基は、好ましくはそれぞれ独立して、−(C−C12)−アルキル、−(C−C12)−アルコキシ、−(C−C12)−シクロアルキル、−(C−C12)−ヘテロシクロアルキル、−(C−C20)−アリール、フッ素、塩素、シアノ、ホルミル、アシル及びアルコキシカルボニルから選択される。
置換された−(C−C20)−アリール基は、好ましくは置換された−(C−C10)−アリール基、特に置換フェニル又は置換ナフチル又は置換アントラセニルである。置換された−(C−C20)−アリール基は好ましくは、−(C−C12)−アルキル基、−(C−C12)−アルコキシ基から選択される1つ以上、例えば1、2、3、4または5の置換基を持つ。
本方法の一変形例では、付加的なプロセス工程である、
b)芳香族化合物、C−C10−アルカン、アルコール類、アセトン、酢酸エチル、アセトニトリル、エーテル、水から選択される第2の溶媒を含む第2の溶液に第1の溶液を導入する工程を含む。
本方法の一変形例では、第1の溶液はジメチルアミノブタンを含む。
本方法の一変形例では、第1の溶媒は酢酸エチル、アニソール、オルト−キシレン、トルエン、アセトン、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、アセトニトリル、水から選択される。
好ましくは第1の溶媒は、酢酸エチル、アニソール、オルト−キシレン、トルエン、水から選択される。
より好ましくは、第1の溶媒はトルエンである。
本方法の一変形例では、第2の溶媒は、酢酸エチル、アニソール、オルト−キシレン、トルエン、アセトン、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、アセトニトリル、テトラヒドロフラン、ジエチルエーテル、グリコール、C−C10−アルカン、水から選択される。
好ましくは第2の溶媒は、酢酸エチル、アセトン、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、アセトニトリル、C−C10−アルカンから選択される。
より好ましくは、第2の溶媒はアセトニトリルである。
本方法の一変形例では、第2の溶液はジメチルアミノブタン又はトリエチルアミンを含む。
本方法の一変形例では、第2の溶液はジメチルアミノブタンを含む。
本方法の一変形例では、プロセス工程a)において有機モノホスファイトは第1の溶液に完全に溶解される。
本方法の一変形例では、プロセス工程b)における導入は、滴下添加により行われる。
本方法の別の変形例では、プロセス工程b)における導入は、計量添加により行われる。
本方法の一変形例では、精製された有機モノホスファイトは<1000ppmの塩素含有量を有する。
本方法の一変形例では、精製された有機モノホスファイトは<100ppmの塩素含有量を有する。
本方法の一変形例では、有機モノホスファイトは、プロセス工程b)における導入時、1500ppm〜100000ppmまでの塩素含有量を有する。
好ましくは、有機モノホスファイトは、プロセス工程b)の導入時、5000ppm〜100000ppmまでの塩素含有量を有する。
報告する塩素含有量は、総塩素含有量を意味する。
総塩素含有量は、Wickbold法:DIN51408に準拠したサンプル調製及びDIN EN ISO10304に準拠したイオンクロマトグラフィーによる測定値によって判定する。
本方法の一変形例では、第1の溶液をプロセス工程b)において第2の溶液に導入する前に第2の溶液を−20℃〜120℃の範囲の温度まで加熱する。ここでは溶媒が沸騰しない温度を選択しなければならない。したがって温度は、溶媒の選択に依存する。
好ましくは第2の溶液は、第1の溶液がプロセス工程b)において第2の溶液に導入される前に、−10℃〜80℃の範囲の温度になる。
本方法の一変形例では、有機モノホスファイトは、一般式I、II、III及びIV:
のいずれかを有する。
本方法の一変形例では、R、R、R、R、R、R、R、Rは、それぞれ独立して、−H、−(C−C12)−アルキル、−O−(C−C12)−アルキル、−O−(C−C20)−アリール、−(C−C20)−アリールから選択される。
及びWは−CHであり、
及びQは−C(CHである。
本方法の一変形例では、Zは以下である。
本方法の一変形例では、Zは以下である。
式中、R11、R12、R13、R14、R15、R16、R17、R18はそれぞれ独立して以下から選択される:−H、−(C−C12)−アルキル、−O−(C−C12)−アルキル、−O−(C−C20)−アリール、−(C−C20)−アリール、−ハロゲン(例えばCl、F、Br、I)、−COO−(C−C12)−アルキル、−CONH−(C−C12)−アルキル、−(C−C20)−アリール−CON[(C−C12)−アルキル]2、−CO−(C−C12)−アルキル、−CO−(C−C20)−アリール、−COOH、−OH、−SOH、−SONa、−NO、−CN、−NH、−N[(C−C12)−アルキル]
本方法の一変形例では、ラジカルR11、R12、R13、R14、R15、R16、R17、R18はそれぞれ独立して、以下から選択される:−H、−(C−C12)−アルキル、−O−(C−C12)−アルキル、−O−(C−C20)−アリール、−(C−C20)−アリール、−ハロゲン(例えばCl、F、Br、I)。
本方法の一変形例では、R11、R12、R13、R14、R15、R16、R17、R18はそれぞれ独立して、以下から選択される:−H、−(C−C12)−アルキル、−O−(C−C12)−アルキル。
本発明の方法は、構造式XI、XII、XIII、XIV、XV及びXVIのいずれかのモノホスファイトの精製において特に優位性をもたらす。
請求される方法は、上流のプロセス工程、例えば配位子の合成を有する場合もある。その場合、このプロセス工程は、プロセス工程a)の前に行われる。
配位子がプロセス工程a)の上流で合成される場合、有機モノホスファイトは結晶化が行われた後に、分離され得る。分離は通常、有機モノホスファイトを濾過し、更に場合により、濾過した有機モノホスファイトを乾燥させることにより実施する。
特に有利な点は、配位子合成から生じる特定の溶媒の組合せ(アセトニトリル(ACN)、N,N’−ジメチルアミノブタン(DMAB)又はトリエチルアミン(NEt))を、単独蒸留後の再結晶化のために使用できることである。
これは合成に使用された混合物の再利用を可能にするため、環境保護及び経済的観点から有利である。更にまた、濾過助剤の添加を省くことも可能である。
このように、これは極めて単純かつ効率的な方法である。この点に関して、本方法は非常に迅速に実行可能であることも特に有利である。このことは、短時間の反応後に、精製された有機モノホスファイトが沈殿または再結晶化することを意味し、したがって本方法は良好な空時収量を有する。長時間にわたる反応は化合物のコストに直接影響を及ぼすため、これは特に工業規模での合成に有利である。発生する調製の複雑度及び関連するコストが高すぎると、プロセス全体の実現可能性が保証されないため、工業規模用途としての実現性に優れることは重要な基準となる。
本方法と並び、ヒドロホルミル化反応において本方法によって得られた生成物の使用も特許請求の範囲内である。本明細書の生成物は、少なくとも1つの中心金属原子又はイオンで構成される触媒錯体の配位子として機能する。この触媒錯体は、ヒドロホルミル化反応の触媒に使用される。
上記の方法によって精製された一般式I、II、III、IV、V、VI、VII、VIII、IX及びXのうちいずれかの有機モノホスファイトを、ヒドロホルミル化反応を触媒する触媒錯体の配位子として使用する。
以下、実施例によって本発明の詳細を示す。
一般的な操作手順
本発明に関連して報告する総塩素含有量は、Wickbold法:DIN51408に準拠したサンプル調製及びDIN EN ISO10304に準拠したイオンクロマトグラフィーによる測定値によって判定される。
以下の調製は全て、保護ガス下で標準シュレンク容器操作法により実施された。溶媒は、使用前に好適な乾燥剤により乾燥させた(Purification of Laboratory Chemicals,W.L.F.Armarego(著者),Christina Chai(著者),Butterworth Heinemann(Elsevier),6版,Oxford 2009)。
生成物をNMR分光法にて同定した。化学シフトはppmで示す。
31P NMR信号は以下を参照した:SR31P=SR1H (BF31P/BF1H)=SR1H 0.4048.(Robin K.Harris,Edwin D.Becker,Sonia M.Cabral de Menezes,Robin Goodfellow,及びPierre Granger,Pure Appl.Chem.,2001,73,1795−1818、Robin K.Harris,Edwin D.Becker,Sonia M.Cabral de Menezes,Pierre Granger,Roy E.Hoffman及びKurt W.Zilm,Pure Appl.Chem.,2008,80,59−84)。Wickbold法;DIN51408に準拠したサンプル調製及びDIN EN ISO10304に準拠したイオンクロマトグラフィーによる分析に基づいて燃焼形態での塩素判定を行った。
実施例1:(XI)の合成
反応スキーム:
BOC基の導入:
2Lのシュレンクフラスコ中で、400mmol(143.8g)の3,3’−ジ−tert−ブチル−5,5’−ジメトキシ−[1,1’−ビフェニル]−2,2’−ジオール及び40mmol(4.8g)のN,N−ジメチルアミノピリジン(DMAP)を900mLのCHClに溶解させた。続いて、400mmol(88g)のジ−tert−ブチルジカーボネートを280mLのCHClに室温にて溶解させ、500mLの滴下漏斗に移し、32℃で1時間以内にビフェノール/DMAP溶液へ滴下添加した。溶液を室温で一晩撹拌した。翌朝、溶媒を減圧下で除去した。わずかにワックス状の、赤みがかった残留物を800mLのn−ヘプタンと混合し、一晩撹拌した。撹拌後に得た白い残留物を濾過し、50mLのn−ヘプタンで2回洗浄した後、乾燥させた。目的生成物を白色固体として得た(161.6g、84%)。H NMR(トルエン−d):95%及び更なる不純物。
tert−ブチル(3,3’−ジ−tert−ブチル−2’−ヒドロキシ−5,5’−ジメトキシ−[1,1’−ビフェニル]−2−イル)カーボネートの三塩化リンとの反応:
排気と不活性ガスの充填を繰り返した250mLのシュレンクフラスコ中で、12g(0.026mol)のtert−ブチル(3,3’−ジ−tert−ブチル−2’−ヒドロキシ−5,5’−ジメトキシ−[1,1’−ビフェニル]−2−イル)カーボネートを、120mLの乾燥トルエン及び12.8mL(0.091mol)のトリエチルアミンに撹拌することにより溶解させた。
第2の500mLのシュレンクフラスコ中で、最初に100mLの乾燥トルエンを8.1mL(0.091mol)の三塩化リンと共に撹拌させた。続いて、三塩化リン−トルエン溶液を、事前に調製したカーボネート−アミン−トルエン溶液に室温にて30分以内に滴下添加した。添加完了後、混合物を30分間で80℃まで加熱し、一晩かけて室温まで冷却した。
翌朝、混合物を濾過し、固体を50mLの乾燥トルエンにて洗浄し、濾過物を濃縮して乾燥状態にした。目的生成物を白色固体として得た(13.1g、89%)。31P NMR(202.4MHz、トルエン−d):203.2及び203.3ppm(100%)。
tert−ブチル(3,3’−ジ−tert−ブチル−2’−((ジクロロホスフィノ)オキシ)−5,5’−ジメトキシ−[1,1’−ビフェニル]−2−イル)カーボネートの3,3’,5,5’−テトラメチル−(1,1’−ビフェニル)−2,2’−ジオールとの反応
排気と不活性ガスの充填を繰り返した1Lのシュレンクフラスコ中で、24.7g(0.044mol)のtert−ブチル(3,3’−ジ−tert−ブチル−2’−((ジクロロホスフィノ)オキシ)−5,5’−ジメトキシ−[1,1’−ビフェニル]−2−イル)カーボネートを400mLのアセトニトリルに溶解させた。
排気と不活性ガスの充填を繰り返した第2のシュレンクフラスコ(1L)中で、10.8g(0.044mol)の3,3’,5,5’−テトラメチル−(1,1’−ビフェニル)−2,2’−ジオールを、200mLのアセトニトリル及び13.1mL(0.011mol)の乾燥トリエチルアミンに撹拌することにより溶解させた。続いて、クロロホスファイト溶液をビフェノール−トリエチルアミン溶液に徐々に滴下添加し、混合物を一晩撹拌させた。
次に、反応混合物を濾過し、残留物を15mLのアセトニトリルで2回洗浄した。
固体が沈殿するまで、濾過物を減圧下にて濃縮した。固体を濾過して、乾燥させた。目的生成物(XI)を白色固体として得た(28.5g、87%)。31P NMR(202.4MHz、トルエン−d):139.4ppm(98.5%)。
実施例2:(XII)の合成
tert−ブチル(3,3’−ジ−tert−ブチル−2’−ヒドロキシ−5,5’−ジメトキシ−[1,1’−ビフェニル]−2−イル)カーボネートの2−クロロ−4,4,5,5−テトラフェニル−1,3,2−ジオキサホスホランとの反応
排気と不活性ガスの充填を繰り返した250mLのシュレンクフラスコ中で、9.1g(0.021mol)の2−クロロ−4,4,5,5−テトラフェニル−1,3,2−ジオキサホスホランを75mLの乾燥トルエンに溶解させた。
第2のシュレンクフラスコ(250mL)中で、9.2g(0.02mol)のtert−ブチル(3,3’−ジ−tert−ブチル−2’−ヒドロキシ−5,5’−ジメトキシ−[1,1’−ビフェニル]−2−イル)カーボネートと2.3g(0.02mol)のカリウムtert−ブトキシドを撹拌しながら75mLの乾燥トルエンに溶解させた。
続いて、カーボネート/カリウムtert−ブトキシド/トルエン混合物をクロロホスファイト溶液に室温にて徐々に滴下添加し、この混合物を室温で一晩撹拌した。
その後、溶媒を減圧下で除去した。得られた残留物を75mLの乾燥アセトニトリル中で5時間撹拌した。固体を濾過して乾燥アセトニトリルにて洗浄し、乾燥させた。目的生成物(XII)を白色固体として得た(15.3g、90%)。31P NMR(202.4MHz、トルエン−d):147.0ppm(99%)。
実施例3:(XIII)の合成
tert−ブチル(3,3’−ジ−tert−ブチル−2’−((ジクロロホスフィノ)オキシ)−5,5’−ジメトキシ−[1,1’−ビフェニル]−2−イル)カーボネートの2,2’−ビフェノールとの反応
排気と不活性ガスの充填を繰り返した250mLのシュレンクフラスコ中で、10.5g(0.019mol)のtert−ブチル(3,3’−ジ−tert−ブチル−2’−((ジクロロホスフィノ)オキシ)−5,5’−ジメトキシ−[1,1’−ビフェニル]−2−イル)カーボネートを50mLの脱気したアセトニトリルに撹拌しながら溶解させた。
排気と不活性ガスの充填を繰り返した第2のシュレンクフラスコ(250mL)中に、3.6g(0.019mol)の2,2’−ビフェノールを40mlの脱気したアセトニトリル及び6.3mL(0.045mol)の乾燥トリエチルアミンに撹拌しながら溶解させた。続いて、クロロホスファイト混合物をビフェノール/トリエチルアミン溶液に室温にて徐々に滴下添加し、この混合物を室温で一晩撹拌した。得られた固体を濾過して、乾燥させた。目的生成物を白色固体として得た(11.5g、90%)。31P NMR(202.4MHz、トルエン−d):146.2ppm(100%)。
実施例4:(XIV)の合成
tert−ブチル(3,3’−ジ−tert−ブチル−2’−((ジクロロホスフィノ)オキシ)−5,5’−ジメトキシ−[1,1’−ビフェニル]−2−イル)カーボネートの3,3,5,5−テトラ−tert−ブチルビフェノールとの反応
排気と不活性ガスの充填を繰り返した250mLのシュレンクフラスコ中で、7.0g(0.0125mol)のtert−ブチル(3,3’−ジ−tert−ブチル−2’−((ジクロロホスフィノ)オキシ)−5,5’−ジメトキシ−[1,1'−ビフェニル]−2−イル)カーボネートを100mlの乾燥アセトニトリルに溶解させた。
排気と不活性ガスの充填を繰り返した第2のシュレンクフラスコ(100mL)中で、5.1g(0.0125mol)の3,3’,5,5’−テトラ−tert−ブチルビフェノールを60mLの乾燥アセトニトリル及び4.2mL(0.03mol)の乾燥トリエチルアミンに撹拌しながら溶解させた。続いて、ビフェノール−トリエチルアミン溶液をクロロホスファイト溶液に室温にて徐々に滴下添加し、混合物を一晩撹拌した。溶媒の一部を減圧下で除去した。析出固体を濾過して乾燥させた。目的生成物(XIV)を白色固体として得た(10.2g、91%)。31P NMR(202.4MHz、トルエン−d):142.7ppm(100%)。
実施例5:(XV)の合成
tert−ブチル(3,3’−ジ−tert−ブチル−2’−((ジクロロホスフィノ)オキシ)−5,5’−ジメトキシ−[1,1’−ビフェニル]−2−イル)カーボネートの3,3−ジ−tert−ブチル−5,5−ジメトキシビフェノールとの反応
排気と不活性ガスの充填を繰り返した250mLのシュレンクフラスコ中で、7g(0.0125mol)のtert−ブチル(3,3’−ジ−tert−ブチル−2’−((ジクロロホスフィノ)オキシ)−5,5’−ジメトキシ−[1,1’−ビフェニル]−2−イル)カーボネートを100mLの乾燥アセトニトリルに溶解させた。
排気と不活性ガスの充填を繰り返した第2のシュレンクフラスコ(100mL)中に、4.5g(0.0125mol)の3,3−ジ−tert−ブチル−5,5−ジメトキシビフェノールを、60mLの乾燥アセトニトリル及び4.2mL(0.03mol)の脱気したトリエチルアミンに溶解させた。続いて、ビフェノール−トリエチルアミン溶液をクロロホスファイト溶液に40℃で徐々に滴下添加し、反応混合物を80℃まで加熱し、この温度で6時間撹拌した。この処理に続いて加熱濾過した。
溶媒の一部を減圧下で除去した。析出固体を濾過して乾燥させた。目的生成物(XV)を白色固体として得た(10.5g、96%)。31P NMR(202.4MHz、トルエン−d):140.9ppm(95.2%)及び更なる不純物(更なる不純物=P−H化合物、酸化化合物、まだ変換が不完全なクロロホスファイト)。
実施例6:(XVI)の合成
tert−ブチル(3,3’−ジ−tert−ブチル−2’−((ジクロロホスフィノ)オキシ)−5,5’−ジメトキシ−[1,1’−ビフェニル]−2−イル)カーボネートの2,4−ジメチルフェノールとの反応
排気と不活性ガスの充填を繰り返した 500mLのシュレンクフラスコ中で、6.8g(0.012mol)のtert−ブチル(3,3’−ジ−tert−ブチル−2’−((ジクロロホスフィノ)オキシ)−5,5’−ジメトキシ−[1,1’−ビフェニル]−2−イル)カーボネートを100mLの乾燥アセトニトリルに溶解させた。
排気と不活性ガスの充填を繰り返した 第2のシュレンクフラスコ(250mL)中で、6g(6mL;0.048mol)の2,4−ジメチルフェノールを100mLの乾燥アセトニトリル及び5g(7mL;0.059mol)の脱気したトリエチルアミンに溶解させた。続いて、ビフェノール−トリエチルアミン溶液をクロロホスファイト溶液に室温にて徐々に滴下添加し、この混合物を室温で一晩撹拌して翌朝氷浴にて冷却した。
溶媒の一部を減圧下で除去した。生成された粘液様の溶液を長時間の乾燥後、凝固させた。目的生成物(XVI)を白色固体として得た(11.8g、62%)。31P NMR(202.4MHz、トルエン−d):139.1ppm(92.8%)及び更なる不純物(更なる不純物=P−H化合物、酸化化合物、まだ変換が不完全なクロロホスファイト)。
実施例7:ビス(2,4−ジ−tert−ブチル−6−メチルフェニル)エチルホスフェートの合成
磁気撹拌器、アタッチメント、滴下漏斗及び還流冷却器を有する250mLのシュレンクフラスコに、22.5g(0.1mol)の2,4−ジ−tert−ブチル−6−メチルフェノール(4,6−ジ−tert−ブチル−オルト−クレゾール)を最初に充填し、55℃に加熱してフェノールを溶解させた。0.13mL(0.0015mol)の乾燥脱気したジメチルホルムアミドを溶解物に添加した。続いて、5.7mL(0.065mol)の三塩化リンを2時間以内に滴下添加した。添加が終わった後、反応混合物を3時間以内に140℃まで加熱して、この温度で1時間撹拌した。次に、混合物を130℃で減圧下にて1時間撹拌した。その後、得られた透明な黄橙色の溶解物(=ビス(2,4−ジ−tert−ブチル−6−メチル)ホスホクロリダイト)を一晩で80℃まで冷却し、75mLの脱気した石油(80〜110℃)で希釈した。溶液を−5℃に冷却した後、9.1mL(0.0665mol)の脱気したトリエチルアミンを15分以内に添加した。その後、2時間以内に、4.4mL(0.075mol)の乾燥脱気したエタノールを滴下した。その過程で温度が5℃以上に上昇しないようにした。この混合物を撹拌しながら段階的に一晩かけて室温まで温めた。
翌朝、沈殿したトリエチルアミン塩酸塩を濾過して、濾過物を減圧下にて濃縮した。これにより得た白い残留物を60mLの脱気したエタノール中で再結晶させた。その結果、生成物が収率73.9%(19.03g)、LC−MS測定による純度98%の白色固体として得られた。
塩素の減量
実施例8:(XI)の塩素還元
a)トルエン−DMAB/アセトニトリル−DMAB
排気と不活性ガスの充填を繰り返した 500mLのシュレンクフラスコ中で、当初5.7重量%の塩素濃度を有する10gの粗配位子(XI)を40mLの脱気したトルエン及び10mLのN,N’−ジメチルアミノブタン中で撹拌しながら105℃まで加熱した。
最初に、排気と不活性ガスの充填を繰り返した 第2の500mLのシュレンクフラスコ中に、90mLの脱気したアセトニトリル及び10mLのN,N’−ジメチルアミノブタンを撹拌しながら充填した。その後、配位子/トルエン/アミン溶液をアセトニトリル−アミン溶液に室温で撹拌しながら数分以内で滴下添加した。不溶性の固体留分を回収除去するために、滴下添加はフリットを通して行った。
透明溶液を12時間撹拌した後、溶媒を減圧下で除去した。その後、得られた固体を40mLの脱気したアセトニトリルと混合し、室温で12時間撹拌した。次いで混合物を濾過して乾燥させた。67%の収率(5.9g)で生成物を得た。
NMRの結果:100%P 139.3ppm(トルエン−d8)。
二重のWickbold法による塩素決定の結果:65/65mg/kg(ppm)
正確性のため、塩素濃度は二重反復測定にて分析した。
b)トルエン−DMAB/アセトニトリル
排気と不活性ガスの充填を繰り返した 2mLのシュレンクフラスコ中で、当初5.7重量%の塩素濃度を有する115.6gの粗配位子(XI)を460mLの脱気したトルエン及び100mLのN,N’−ジメチルアミノブタン中で撹拌しながら105℃まで加熱した。撹拌中の約10分間、この温度を維持した。
更なる精製作業のため、混合物を室温まで冷却してフリットに通して濾過した。
次に、得られた濾過物を減圧下で乾燥状態まで濃縮した。その後、得られた固体を290mLの脱気したアセトニトリルと混合し、78℃で15分間撹拌し、室温まで再冷却し、室温で一晩撹拌した。翌朝、固体を濾過して50mLの脱気したアセトニトリルですすぎ、乾燥させた。61.8%の収率で生成物を得た。
NMRの結果:100%P 139.3ppm(トルエン−d8)。
二重のWickbold法による塩素決定の結果:75/80mg/kg(ppm)
c)トルエン−DMAB/アセトニトリル
排気と不活性ガスの充填を繰り返した 2Lのシュレンクフラスコ中で、当初1.1重量%の塩素濃度を有する189.6gの粗配位子(XI)を760mLの脱気したトルエン及び165mLのN,N’−ジメチルアミノブタン中で撹拌しながら105℃まで加熱した。撹拌中の約10分間、この温度を維持した。
更なる精製作業のため、混合物を室温まで冷却してフリットに通して濾過した。
次に、得られた濾過物を減圧下で乾燥状態まで濃縮し、475mLの脱気したアセトニトリルと混合し、75℃で15分間撹拌した後、一晩撹拌しながら室温に戻した。翌朝、固体を濾過して50mLの脱気したアセトニトリルですすぎ、乾燥させた。
86%の収率(160g)で生成物を得た。
NMRの結果:100%P 139.3ppm(トルエン−d8)。
Wickbold法による塩素結果:<10mg/kg(ppm)
d)トルエン/メタノール/トリエタノールアミンを使用した精製作業(比較実施例)
排気と不活性ガスの充填を繰り返した 100mLのシュレンクフラスコ中で、当初1.1重量%の塩素濃度を有する10.06gの(XI)を計量し、45mLの脱気したトルエンと混合した。この懸濁液を102℃まで加熱し、撹拌しながら20分間放置した。この過程で主要な留分は溶解した。ごく少量の粒子だけが溶け残った。その後、わずかに濁った溶液に加熱濾過を施し、透明な濾過物を室温で減圧下にて乾燥状態まで濃縮した。
翌朝、150mLの脱気したメタノール及び15mLの脱気したトリエタノールアミンを濃縮濾過物からの固体残留物に添加して、3時間撹拌を実施した。撹拌により、白い懸濁物を得た。この固体を引き続き濾過によって分離し、乾燥させた。
98%の収率(9.8g)で生成物を得た。
NMRの結果:100%P 139.3ppm(トルエン−d8)。
Wickbold法による塩素結果:120mg/kg(ppm)
実施例9:(XV)の塩素還元
a)0℃の脱気したエタノール+1%の脱気した水+5%の脱気したDMABを使用した精製作業
精製作業のため、最初に、300mLの脱気したエタノール及び15mLの脱気したN,N’−ジメチルアミノブタンを当初1.3%の塩素濃度を有する粗配位子(XV)に撹拌しながら添加して、混合物を2時間撹拌した。その後、3mLの脱気したDI水を添加して、混合物を0℃まで冷却し、2時間撹拌した。次に、固体を濾過によって分離し、40mLの脱気した冷エタノールで2回洗浄して乾燥させた。
二重のWickbold法による塩素決定の結果:20/20mg/kg(ppm)
収量:68.9%に相当する68.01g。
b)水/アセトニトリル/N,N’−ジメチルアミノブタン(10:10:1)を使用した精製作業
更なる精製作業のため、当初1.3重量%の塩素濃度を有する粗配位子(XV)を40mLの脱気したACN及び4mLの脱気したN,N’−ジメチルアミノブタン(5%)に撹拌しながら溶解させた。その後室温にて一晩撹拌した。最初の沈殿は、約1時間後に観察された。翌朝、40mLの脱気したDI水を混合物に添加した。混合物を30分間撹拌した。次に、この固体を濾過によって分離し、少し脱気した水で洗浄し乾燥させた。
二重のWickbold法による塩素決定の結果:50/55mg/kg(ppm)
収量:64.02%に相当する16.6g。
比較実施例
DMAB:ジメチルアミノブタン
上記の実施例は、ジメチルアミノブタンの使用によって、100ppm未満の値まで塩素濃度を低減できたことを示す。

Claims (12)

  1. 一般式I、II、III及びIVのうち1つの有機モノホスファイト中の塩素含有量を低減する方法であって、
    式中、ラジカルR、R、R、R、R、R、R、R それぞれ独立して、−H、−(C−C12)−アルキル、−O−(C−C12)−アルキル、−O−(C−C20)−アリール、−(C−C20)−アリールから選択され、
    及びQは、−(C−C12)−アルキル、−C(CHから選択され、
    びWは、−Me、−CHCH、−CHCHCH、−CH−シクロ−C、−CH(CH、−シクロ−C11、−C(CH、−CH、−CH−2,4−(CHから選択され、
    及びX及びYはそれぞれ独立して、−(C−C12)−アルキル、−(C−C20)−アリール、−(C−C20)−アリール−(C−C12)−アルキル、−(C−C12)−アルキル−(C−C20)−アリールから選択され、
    及びZは、−(C−C12)−アルキル−、−(C−C20)−アリール−、−(C−C20)−アリール−(C−C20)−アリールから選択され、
    ならびに記載のアルキル、シクロアルキル及びアリール基は、置換されてもよく、
    該方法は、
    a)芳香族化合物、アルコール類、アセトン、酢酸エチル、アセトニトリル、エーテル、水から選択される第1の溶媒を含む第1の溶液中に、部分的にまたは完全に有機モノホスファイトを溶解する工程であって、
    ここで前記第1の溶液はジメチルアミノブタン又はトリエチルアミン又はトリエタノールアミンを含む工程と、
    b)芳香族化合物、C −C 10 −アルカン、アルコール類、アセトン、酢酸エチル、アセトニトリル、エーテル、水から選択される第2の溶媒を含む第2の溶液に、前記a)工程で得られた部分的にまたは完全に有機モノホスファイトを溶解した溶液を導入する工程と、
    c)精製された有機モノホスファイトを沈殿させる工程とを含む、方法。
  2. 前記第1の溶液はジメチルアミノブタンを含む、請求項1記載の方法。
  3. 前記第1の溶媒は酢酸エチル、アニソール、オルト−キシレン、トルエン、アセトン、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、アセトニトリル、水から選択される、請求項1又は2に記載の方法。
  4. 前記第1の溶媒はトルエンである、請求項1〜のいずれか一項に記載の方法。
  5. 前記第2の溶媒は酢酸エチル、アニソール、オルト−キシレン、トルエン、アセトン、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、アセトニトリル、テトラヒドロフラン、ジエチルエーテル、グリコール、C−C10−アルカン、水から選択される、請求項1〜4のいずれか一項に記載の方法。
  6. 前記第2の溶媒はアセトニトリルである、請求項1〜5のいずれか一項に記載の方法。
  7. 前記第2の溶液はジメチルアミノブタン又はトリエチルアミンを含む、請求項1〜6のいずれか一項に記載の方法。
  8. 前記有機モノホスファイトはプロセス工程a)において前記第1の溶液に完全に溶解される、請求項1〜のいずれか一項に記載の方法。
  9. 前記精製された有機モノホスファイトは<200ppmの塩素含有量を有する、請求項1〜のいずれか一項に記載の方法。
  10. 前記プロセス工程a)で得られた溶液がプロセス工程b)において前記第2の溶液に導入される前に、前記第2の溶液を−10℃〜80℃の範囲の温度にする、請求項1〜9のいずれか一項に記載の方法。
  11. 式中、
    、R、R、R、R、R、R、及びRはそれぞれ独立して、−H、−(C−C12)−アルキル、−O−(C−C12)−アルキル、−O−(C−C20)−アリール、−(C−C20)−アリールから選択され、
    及びWは−CHであり、
    及びQは−C(CHである、請求項1〜10のいずれか一項に記載の方法。
  12. 式中、Zは次式であり、
    及び
    式中、R11、R12、R13、R14、R15、R16、R17、R18はそれぞれ独立して、−H、−(C−C12)−アルキル、−O−(C−C12)−アルキル、−O−(C−C20)−アリール、−(C−C20)−アリール、−ハロゲン、−COO−(C−C12)−アルキル、−CONH−(C−C12)−アルキル、−(C−C20)−アリール−CON[(C−C12)−アルキル]2、−CO−(C−C12)−アルキル、−CO−(C−C20)−アリール、−COOH、−OH、−SOH、−SONa、−NO、−CN、−NH、−N[(C−C12)−アルキル]から選択される、請求項1〜11のいずれか一項に記載の方法。
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