JPH08208671A - アルカンホスホン酸無水物の製造方法 - Google Patents
アルカンホスホン酸無水物の製造方法Info
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- JPH08208671A JPH08208671A JP7286022A JP28602295A JPH08208671A JP H08208671 A JPH08208671 A JP H08208671A JP 7286022 A JP7286022 A JP 7286022A JP 28602295 A JP28602295 A JP 28602295A JP H08208671 A JPH08208671 A JP H08208671A
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07F—ACYCLIC, CARBOCYCLIC OR HETEROCYCLIC COMPOUNDS CONTAINING ELEMENTS OTHER THAN CARBON, HYDROGEN, HALOGEN, OXYGEN, NITROGEN, SULFUR, SELENIUM OR TELLURIUM
- C07F9/00—Compounds containing elements of Groups 5 or 15 of the Periodic Table
- C07F9/02—Phosphorus compounds
- C07F9/28—Phosphorus compounds with one or more P—C bonds
- C07F9/38—Phosphonic acids [RP(=O)(OH)2]; Thiophosphonic acids ; [RP(=X1)(X2H)2(X1, X2 are each independently O, S or Se)]
- C07F9/3895—Pyrophosphonic acids; phosphonic acid anhydrides
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 下記一般式（I ）
【化１】
（式中、R は、直鎖又は分岐の置換されていないC1-C6-
アルキルを示し、n ≧3を示す）で表されるアルカンホ
スホン酸無水物を製造する方法を提供する。 【解決手段】 【化２】 （式中、R は、直鎖又は分岐のC1-C6-アルキルを示す）
で表される一般式（II）のアルカンホスホン酸又は一般
式（III ）のピロアルカンホスホン酸を熱分解的に脱水
して一般式（I ）のアルカンホスホン酸無水物を製造す
る際に、溶剤を添加しないで、不活性ガス流を用いて反
応混合物から水を除去する。
アルキルを示し、n ≧3を示す）で表されるアルカンホ
スホン酸無水物を製造する方法を提供する。 【解決手段】 【化２】 （式中、R は、直鎖又は分岐のC1-C6-アルキルを示す）
で表される一般式（II）のアルカンホスホン酸又は一般
式（III ）のピロアルカンホスホン酸を熱分解的に脱水
して一般式（I ）のアルカンホスホン酸無水物を製造す
る際に、溶剤を添加しないで、不活性ガス流を用いて反
応混合物から水を除去する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、縮合剤及び中間
体、例えばこの目的のために必要である対応するアルカ
ンホスホン酸ジクロリドを用いないで、対応する酸を脱
水してアルカンホスホン酸無水物を直接製造する方法に
関する。
体、例えばこの目的のために必要である対応するアルカ
ンホスホン酸ジクロリドを用いないで、対応する酸を脱
水してアルカンホスホン酸無水物を直接製造する方法に
関する。
【０００２】
【従来の技術】アルカンホスホン酸無水物を製造する多
様な方法が知られている。これらは、一般的に対応する
アルカンホスホン酸から出発する。例えば三塩化リン、
塩化チオニル又はホスゲンを使用することによって、こ
れらをアルカンホスホン酸ジクロリドに変換することが
できる（ドイツ特許出願公開第2225545 号明細書参
照）。次いで、異なる合成方法によって、このアルカン
ホスホン酸ジクロリドからアルカンホスホン酸無水物を
得ることができる：アルカンホスホン酸ジクロリドをア
ルカンホスホン酸又は化学量論的量の水と反応させて、
同時に形成される塩化水素とともにアルカンホスホン酸
無水物を得ることができる（ヨーロッパ特許第15483 号
参照）。もう一つの公知の方法は、例えば無水酢酸を用
いたアルカンホスホン酸のトランス無水物化（trans-an
hydridation ）である（ドイツ特許出願公開第2758580
号明細書参照）。この工程では、アルカンホスホン酸と
無水酢酸との混合物を加熱して還流し、形成される酢酸
を連続的に留去する。その他の方法では、アルカンホス
ホン酸ジクロリドを化学量論的量のアルカンホスホン酸
ジメチルと反応させるが、この際同時に塩化メチルが形
成される（D. Grant, J. R. Van Wazer, C. H. Dungan,
J. Polym. Science, A-15, 1967, 57参照）。単純な熱
分解によるアルカンホスホン酸の直接縮合反応は、ドイ
ツ特許出願公開第2811628 号明細書中に開示されてい
る。この文献と比較してみると、D. Grant, J. R. Van
Wazer, C. H. Dungan （J. Polym.Science, A-15, 196
7, 57 ）は、例えば単純な熱分解によってメタンホスホ
ン酸から水を熱的に除去することは実施不可能であるこ
とを示している。
様な方法が知られている。これらは、一般的に対応する
アルカンホスホン酸から出発する。例えば三塩化リン、
塩化チオニル又はホスゲンを使用することによって、こ
れらをアルカンホスホン酸ジクロリドに変換することが
できる（ドイツ特許出願公開第2225545 号明細書参
照）。次いで、異なる合成方法によって、このアルカン
ホスホン酸ジクロリドからアルカンホスホン酸無水物を
得ることができる：アルカンホスホン酸ジクロリドをア
ルカンホスホン酸又は化学量論的量の水と反応させて、
同時に形成される塩化水素とともにアルカンホスホン酸
無水物を得ることができる（ヨーロッパ特許第15483 号
参照）。もう一つの公知の方法は、例えば無水酢酸を用
いたアルカンホスホン酸のトランス無水物化（trans-an
hydridation ）である（ドイツ特許出願公開第2758580
号明細書参照）。この工程では、アルカンホスホン酸と
無水酢酸との混合物を加熱して還流し、形成される酢酸
を連続的に留去する。その他の方法では、アルカンホス
ホン酸ジクロリドを化学量論的量のアルカンホスホン酸
ジメチルと反応させるが、この際同時に塩化メチルが形
成される（D. Grant, J. R. Van Wazer, C. H. Dungan,
J. Polym. Science, A-15, 1967, 57参照）。単純な熱
分解によるアルカンホスホン酸の直接縮合反応は、ドイ
ツ特許出願公開第2811628 号明細書中に開示されてい
る。この文献と比較してみると、D. Grant, J. R. Van
Wazer, C. H. Dungan （J. Polym.Science, A-15, 196
7, 57 ）は、例えば単純な熱分解によってメタンホスホ
ン酸から水を熱的に除去することは実施不可能であるこ
とを示している。
【０００３】D. Grant, J. R. Van Wazer, C. H. Dunga
n （J. Polym. Science, A-15, 1967, 57 ）の研究に一
致した比較例では、縮合生成水とすでに形成された無水
物との逆反応を避けられないので、熱分解では非常に不
十分な無水物含有量しか得られないことが示されてい
る。従って、ドイツ特許出願公開第4126235 号明細書に
すでに述べられているようなドイツ特許出願公開第2811
628 号明細書中で提案された方法は、アルカンホスホン
酸無水物を製造するための経済的な方法として示されて
いない。しかしながら、他方でアルカンホスホン酸ジク
ロリドを使用することにより、大量の毒性又は腐食性ガ
スが形成される。さらに、例えば無水酢酸又はジシクロ
ヘキシルカルボジイミド（DCC ）のような水を取り込む
助剤を大量に縮合物中に使用しなければならない。
n （J. Polym. Science, A-15, 1967, 57 ）の研究に一
致した比較例では、縮合生成水とすでに形成された無水
物との逆反応を避けられないので、熱分解では非常に不
十分な無水物含有量しか得られないことが示されてい
る。従って、ドイツ特許出願公開第4126235 号明細書に
すでに述べられているようなドイツ特許出願公開第2811
628 号明細書中で提案された方法は、アルカンホスホン
酸無水物を製造するための経済的な方法として示されて
いない。しかしながら、他方でアルカンホスホン酸ジク
ロリドを使用することにより、大量の毒性又は腐食性ガ
スが形成される。さらに、例えば無水酢酸又はジシクロ
ヘキシルカルボジイミド（DCC ）のような水を取り込む
助剤を大量に縮合物中に使用しなければならない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の課題
は、毒性又は腐食性ガスの形成、すなわち中間体として
アルカンホスホン酸ジクロリドの形成を避け、縮合剤を
使用しないで、高収量、高純度でアルカンホスホン酸無
水物を製造する方法を開発することにある。さらに、こ
の方法は、アルカンホスホン酸の熱縮合において形成さ
れた水を、すでに形成されたアルカンホスホン酸無水物
との逆反応から避けられるものでなければならない。
は、毒性又は腐食性ガスの形成、すなわち中間体として
アルカンホスホン酸ジクロリドの形成を避け、縮合剤を
使用しないで、高収量、高純度でアルカンホスホン酸無
水物を製造する方法を開発することにある。さらに、こ
の方法は、アルカンホスホン酸の熱縮合において形成さ
れた水を、すでに形成されたアルカンホスホン酸無水物
との逆反応から避けられるものでなければならない。
【０００５】
【課題を解決する手段】この課題は、下記一般式（I ）
【０００６】
【化３】
【０００７】（式中、R は、直鎖又は分岐の置換されて
いないC1-C6-アルキルを示し、n ≧3を示す）で表され
るアルカンホスホン酸無水物を製造する方法において、
溶剤を添加しないで、不活性ガス流を用いて反応混合物
から水を除去することによって、
いないC1-C6-アルキルを示し、n ≧3を示す）で表され
るアルカンホスホン酸無水物を製造する方法において、
溶剤を添加しないで、不活性ガス流を用いて反応混合物
から水を除去することによって、
【０００８】
【化４】
【０００９】（式中、R は、直鎖又は分岐のC1-C6-アル
キルを示す）で表される一般式（II）のアルカンホスホ
ン酸又は一般式（III ）のピロアルカンホスホン酸から
熱分解的に水を除去する上記方法によって達成される。
メタンホスホン酸−、エタンホスホン酸−及びプロパン
ホスホン酸無水物を製造するためにこの方法を使用する
ことが有利であり、この際n は少なくとも3 であり、一
般的には3 〜150 、好ましくは5 〜100 である。
キルを示す）で表される一般式（II）のアルカンホスホ
ン酸又は一般式（III ）のピロアルカンホスホン酸から
熱分解的に水を除去する上記方法によって達成される。
メタンホスホン酸−、エタンホスホン酸−及びプロパン
ホスホン酸無水物を製造するためにこの方法を使用する
ことが有利であり、この際n は少なくとも3 であり、一
般的には3 〜150 、好ましくは5 〜100 である。
【００１０】この方法の長所は、熱縮合において形成さ
れた水を不活性ガス流を用いて平衡状態から完全に除去
することができ、従って逆反応を避けることができる点
にある。不活性ガス流を流すような単純な技術的方法に
よって無水物の収量及び純度が著しく上昇することは驚
くべきことである（例１／比較例を参照）。さらに、本
発明の方法によって、腐食及びエネルギー消費の低減し
た長所を有する著しく低い温度が可能となる。さらに、
生成物に含まれる濁り度の原因となる分解生成物の量が
著しく減少する。
れた水を不活性ガス流を用いて平衡状態から完全に除去
することができ、従って逆反応を避けることができる点
にある。不活性ガス流を流すような単純な技術的方法に
よって無水物の収量及び純度が著しく上昇することは驚
くべきことである（例１／比較例を参照）。さらに、本
発明の方法によって、腐食及びエネルギー消費の低減し
た長所を有する著しく低い温度が可能となる。さらに、
生成物に含まれる濁り度の原因となる分解生成物の量が
著しく減少する。
【００１１】さらに、DCC 、無水酢酸のような水を取り
込む助剤の使用は省略することができる。さらに、出発
物質としてアルカンホスホン酸ジクロリドを使用しない
ことによって、無水物の合成において腐食性及び毒性ガ
スの形成を避けることができる。この工程を実施するた
めに、不活性雰囲気下においてアルカンホスホン酸又は
ピロアルカンホスホン酸を200 〜350 ℃、好ましくは25
0 〜300 ℃に加熱する。200 ℃に達した際に、反応槽を
排気し、それと同時に不活性ガス流を溶融物中に導入
し、2 〜10mbar、好ましくは3 〜4mbar の減圧を達成す
る。
込む助剤の使用は省略することができる。さらに、出発
物質としてアルカンホスホン酸ジクロリドを使用しない
ことによって、無水物の合成において腐食性及び毒性ガ
スの形成を避けることができる。この工程を実施するた
めに、不活性雰囲気下においてアルカンホスホン酸又は
ピロアルカンホスホン酸を200 〜350 ℃、好ましくは25
0 〜300 ℃に加熱する。200 ℃に達した際に、反応槽を
排気し、それと同時に不活性ガス流を溶融物中に導入
し、2 〜10mbar、好ましくは3 〜4mbar の減圧を達成す
る。
【００１２】選択された減圧に従い、温度が選択され、
この温度は30〜70℃、好ましくは40〜60℃であり、対応
するアルカンホスホン酸又はピロアルカンホスホン酸の
沸点又は昇華点を下回る温度である。この温度で縮合反
応において形成される水は、不活性ガス流によって反応
槽から除去され、間に接続されたコールドトラップに収
集される。
この温度は30〜70℃、好ましくは40〜60℃であり、対応
するアルカンホスホン酸又はピロアルカンホスホン酸の
沸点又は昇華点を下回る温度である。この温度で縮合反
応において形成される水は、不活性ガス流によって反応
槽から除去され、間に接続されたコールドトラップに収
集される。
【００１３】熱分解時間は、アルカンホスホン酸の種類
及び設定温度によるが、10〜20時間である。熱分解が終
了した後に、形成される無水物を反応槽から直接留去す
ることができる（ドイツ特許出願公開第4126235 号参
照）。この目的のために、不活性ガスの導入を止め、ア
ルカンホスホン酸無水物が留去されるまで、従って純粋
な形で単離されるまで減圧度及び／又は温度を上昇させ
る。
及び設定温度によるが、10〜20時間である。熱分解が終
了した後に、形成される無水物を反応槽から直接留去す
ることができる（ドイツ特許出願公開第4126235 号参
照）。この目的のために、不活性ガスの導入を止め、ア
ルカンホスホン酸無水物が留去されるまで、従って純粋
な形で単離されるまで減圧度及び／又は温度を上昇させ
る。
【００１４】アルカンホスホン酸無水物を水と反応さ
せ、対応するアルカンホスホン酸を得ることによって、
生成物純度を測定する。ここで、１モルのアルカンホス
ホン酸当たり１モルの水が消費される。特定の量（例え
ば１モル）のアルカンホスホン酸無水物を一定量の水と
反応させ、反応後に残留した水の含有量を（例えば、カ
ールフィッシャー法によって）測定し、実際の水の消費
量と理論上の水の消費量を比較することによって、生成
物に含まれた無水物含有量を測定する。水解物の 31P-NM
R により、実際に無水物中のモノマー単位が、もっぱら
対応するアルカンホスホン酸基からなっているかどうか
をさらにチェックすることができる。
せ、対応するアルカンホスホン酸を得ることによって、
生成物純度を測定する。ここで、１モルのアルカンホス
ホン酸当たり１モルの水が消費される。特定の量（例え
ば１モル）のアルカンホスホン酸無水物を一定量の水と
反応させ、反応後に残留した水の含有量を（例えば、カ
ールフィッシャー法によって）測定し、実際の水の消費
量と理論上の水の消費量を比較することによって、生成
物に含まれた無水物含有量を測定する。水解物の 31P-NM
R により、実際に無水物中のモノマー単位が、もっぱら
対応するアルカンホスホン酸基からなっているかどうか
をさらにチェックすることができる。
【００１５】アルカンホスホン酸無水物は、有機リン生
成物の製造において、縮合助剤又は中間体として使用さ
れ得る。さらに、これらは難燃剤、金属抽出剤又は防食
剤の製造剤として使用され得る。
成物の製造において、縮合助剤又は中間体として使用さ
れ得る。さらに、これらは難燃剤、金属抽出剤又は防食
剤の製造剤として使用され得る。
【００１６】
【実施例】以下の例は、本発明を説明するものであり、
限定するものではない。 ドイツ特許出願公開第2811628 号明細書の例と類似した
方法による比較例 220gのメタンホスホン酸をドイツ特許出願公開第281162
8 号明細書中に示された装置に導入し、0.1 〜0.3mbar
の圧力で300 〜320 ℃に加熱する。3 時間後に、形成さ
れるメタンホスホン酸無水物の一部を留去し始める。こ
こで水の除去が完全ではないので、装置の底部で熱縮合
により水が連続して形成され、留去されるメタンホスホ
ン酸無水物と逆反応し、ピロメタンホスホン酸を形成す
る。従って、得られる留出物の無水物含有量は約60％で
しかない。 例１ 内部温度計、ガス導入キャピラリー及び短い蒸留ブリッ
ジを備えた丸底フラスコ中で、400gのメタンホスホン酸
を窒素雰囲気下で200 ℃に加熱する。200 ℃に達した際
に、装置を排気し、次いで3mbar の減圧となるように窒
素を溶融物中に流す。その後、温度を290 ℃に上昇させ
る。10時間の熱分解の後に窒素の導入を止める。これに
よって、減圧は0.5mbar に改善され、同時に形成される
無水物を留去し始める（頂部温度250 ℃、底部温度300
℃、0.5mbar ）。無色溶融物としてメタンホスホン酸無
水物を受槽中に収集する。無水物含有量は90％であり、
収量は82％である。 例２ 例１と類似した方法を用いて、400gのピロメタンホスホ
ン酸を270 ℃で15時間熱分解した。
限定するものではない。 ドイツ特許出願公開第2811628 号明細書の例と類似した
方法による比較例 220gのメタンホスホン酸をドイツ特許出願公開第281162
8 号明細書中に示された装置に導入し、0.1 〜0.3mbar
の圧力で300 〜320 ℃に加熱する。3 時間後に、形成さ
れるメタンホスホン酸無水物の一部を留去し始める。こ
こで水の除去が完全ではないので、装置の底部で熱縮合
により水が連続して形成され、留去されるメタンホスホ
ン酸無水物と逆反応し、ピロメタンホスホン酸を形成す
る。従って、得られる留出物の無水物含有量は約60％で
しかない。 例１ 内部温度計、ガス導入キャピラリー及び短い蒸留ブリッ
ジを備えた丸底フラスコ中で、400gのメタンホスホン酸
を窒素雰囲気下で200 ℃に加熱する。200 ℃に達した際
に、装置を排気し、次いで3mbar の減圧となるように窒
素を溶融物中に流す。その後、温度を290 ℃に上昇させ
る。10時間の熱分解の後に窒素の導入を止める。これに
よって、減圧は0.5mbar に改善され、同時に形成される
無水物を留去し始める（頂部温度250 ℃、底部温度300
℃、0.5mbar ）。無色溶融物としてメタンホスホン酸無
水物を受槽中に収集する。無水物含有量は90％であり、
収量は82％である。 例２ 例１と類似した方法を用いて、400gのピロメタンホスホ
ン酸を270 ℃で15時間熱分解した。
【００１７】底部温度を300 ℃、圧力を0.5mbar 、頂部
温度を250 ℃として留去し、無水物含有量が92％である
メタンホスホン酸の無水物を収量86％で得る。 例３ 例１と類似した装置を用いて、500gのプロパンホスホン
酸をアルゴン雰囲気下で200 ℃に加熱し、次いで装置を
排気する。4mbar の減圧となるようにフリットとともに
取り付けられた導入チューブを通して、アルゴンを溶融
物に流す。その後、温度を270 ℃に上昇し、溶融物を18
時間熱分解する。次いで、プロパンホスホン酸の無水物
を底部温度270 ℃、2mbar で留去する。これによって、
無水物含有量が80％である粘性油を収量87％で得る。
温度を250 ℃として留去し、無水物含有量が92％である
メタンホスホン酸の無水物を収量86％で得る。 例３ 例１と類似した装置を用いて、500gのプロパンホスホン
酸をアルゴン雰囲気下で200 ℃に加熱し、次いで装置を
排気する。4mbar の減圧となるようにフリットとともに
取り付けられた導入チューブを通して、アルゴンを溶融
物に流す。その後、温度を270 ℃に上昇し、溶融物を18
時間熱分解する。次いで、プロパンホスホン酸の無水物
を底部温度270 ℃、2mbar で留去する。これによって、
無水物含有量が80％である粘性油を収量87％で得る。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ギユンター・ロッシエル ドイツ連邦共和国、65779 ケルクハイム、 ヘルデルリンストラーセ、64
Claims (4)
- 【請求項１】 下記一般式（I ） 【化１】 （式中、R は、直鎖又は分岐の置換されていないC1-C6-
アルキルを示し、n ≧3を示す）で表されるアルカンホ
スホン酸無水物を製造する方法において、溶剤を添加し
ないで、不活性ガス流を用いて反応混合物から水を除去
することによって、 【化２】 （式中、R は、直鎖又は分岐のC1-C6-アルキルを示す）
で表される一般式（II）のアルカンホスホン酸又は一般
式（III ）のピロアルカンホスホン酸から熱分解的に水
を除去することを特徴とする上記方法。 - 【請求項２】 R がメチル、エチル、プロピル、特にメ
チルであり、n が3〜150 、特に5 〜100 である請求項
１に記載の方法。 - 【請求項３】 熱分解を220 〜350 ℃、特に250 〜300
℃で行う請求項１に記載の方法。 - 【請求項４】 反応の際に不活性ガス流を溶融物中に導
入するのと同時に、2 〜10mbar、特に3 〜4mbar となる
ように排気する請求項１に記載の方法。
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