JPH10504301A - エステル交換方法 - Google Patents

エステル交換方法

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JPH10504301A JP8507115A JP50711596A JPH10504301A JP H10504301 A JPH10504301 A JP H10504301A JP 8507115 A JP8507115 A JP 8507115A JP 50711596 A JP50711596 A JP 50711596A JP H10504301 A JPH10504301 A JP H10504301A
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Abstract

(57)【要約】 5価のりんのオキシ酸のエステルをアルコールもしくはフェノールでエステル交換することによる該エステルの製造を(11)以下の塩基強度を有する塩基性触媒を用いて実施する。この触媒によれば、さらに強塩基性の触媒に比べて、変換率が改善される。好ましい方法は、中程度の強度の硬い塩基例えば炭酸カリウムもしくはフッ化カリウムの存在下に脂肪族アルコールを反応させることにより、トリフェニルホスフェートをアルキル/フェニルホスホネートに変換することからなる。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の名称〕 エステル交換方法 〔技術分野〕 本発明は5価のりんのオキシ酸のエステルをアルコールもしくはフェノールに よるエステル交換反応によって該りんのオキシ酸のエステルを製造する新規な方 法に関する。第一の好ましい態様では、本発明により、トリフェニルホスフェー トの脂肪族アルコールによるエステル交換反応によりトリアルキル、ジアルキル フェニルおよびアルキルジフェニルホスフェートの製法が提供される。第二の好 ましい態様では、トリフェニルホスフェートのアルキル化フェノールによるエス テル交換反応によりトリス(アルカリール)(alkaryl)ホスフェートの 製法が提供される。 多数の5価のりんのオキシ酸エステルが商業上の物品、例えばホスフェート、 チオホスフェートおよびホスホネートとして製造されている。これらの商品の大 部分はアルコールもしくはフェノールと塩化ホスホリルもしくはクロリデートと の反応により製造されている。この反応は塩素またはその誘導体の取扱いを必要 とする限りで本来有利なものではない。 本発明はホスフェートエステルの製法に特に適用される。トリアリールホスフ ェートはフェノールもしくはアルキル置換フェノールまたはこのようなフェノー ルの混合物と塩化ホスホリルとの反応によって大量に製造される。モノアルキル ジアリールホスフェートは、塩化ホスホリルと1モル割合のアルコールとの反応 、次いで生成したジクロリデートとフェネートアニオンとの反応により製造され る。 〔背景技術〕 例えばトリフェニルホスフェートのようなトリアリールホスフェートの脂肪族 アルコールによるエステル交換反応によって混合アルキル/アリールホスフェー トエステルを製造する提案がされている。米国特許第4443384号には、初 めにアルコールに水酸化ナトリウム水溶液を加えてアルコキシドを形成させ、次 に該アルコキシドとトリアリールホスフェートとを反応させることによるこのよ うなエステル交換反応の実施が開示されている。米国特許第4481506号に は、フェノキシド触媒の存在下にこのようなエステル交換反応を実施することが 開示されている。フェノキシドはアルコールとの相互作用によって作用を示して アルコキシドを発生すると記載され、反応は当初フェノキシドとアルコールとを 反応させ、次にトリアリールホスフェートを加えることによって行われる。これ らの提案ではいずれも高収率でアルキルアリールホスフェート(すなわち、未反 応のトリアリールホスフェートをごく少量含有する生成物)を製造することに完 全に成功してなく、またすべての提案では、副生成物の形成および付随した触媒 の失活の傾向を有している。ホスフェートエステルの製造は、それに伴う不利な 点にも拘らず、原料として塩化ホスホリルもしくはクロリデートを用いて大規模 な実施が続いている。 〔発明の開示〕 本発明者等は、5価のりんのオキシ酸エステルのアルコールもしくはフェノー ルによるエステル交換反応が11以下の塩基強度(共役酸BH+のpKaとして 表される)を有する塩基Bの触媒量の存在下で効率よく実施し得ることを見い出 した。 本明細書において、塩基Bの塩基強度は平衡 B + H+= BH+ に関して定義され、ここで塩基強度は共役酸BH+の−log10Kaと定義され 、この場合 であり、そしてこれらの濃度は25℃で水溶液で測定される。 11より大きい塩基強度を有する塩基(例えば約14の塩基強度を有するアル コキシド)は、競争反応を促進する傾向がある限り、左程有効ではないことがわ かった。これは所望の生成物の収量を低下させるだけではなく、これらの競争反 応の酸性生成物による塩基性触媒の触媒毒ともなる。11以下の塩基強度を有す るより一層緩和な塩基は、エステル交換反応に有利に働く上でさらに活性であり 、また少なくとも部分的にはこれらの緩和な塩基の存在下に発生する酸性副生成 物 の量が減少することに因って明らかにさらに活性であることが見出された。より 一層緩和な塩基例えばフェノキシドを反応触媒として使用する従来の試み、例え ば米国特許第4482506号に記載の如くトリフェニルホスフェートと脂肪族 アルコール例えば2−ブトキシエタノールとの反応を包括する試みでは、当初の 工程としてフェノキシドとアルコールとを反応させることが必要であった。本発 明の方法は米国特許第4482506号の方法とは、方法がトリフェニルホスフ ェートと2−ブトキシエタノールとの反応によりモノアルキルジフェニルホスフ ェートの製法であり、かつ触媒がフェノキシドである場合、フェノキシドは当初 2−ブトキシエタノールとは反応しないとする要件で、区別されるものである。 本発明の特徴によれは、5価のりんのオキシ酸の第二エステルのアルコールも しくはフェノールによるエステル交換反応によって5価のりんのオキシ酸の第一 エステルを製造する方法において、11以下の塩基強度を有する塩基の触媒量の 存在下において反応を実施することを特徴とし、但し、第二エステルがトリフェ ニルホスフェートであり、アルコールもしくはフェノールが2−ブトキシエタノ ールてあり、そして触媒がフェノキシドアニオンである場合、フェノキシドは当 初2−ブトキシエタノールと反応しないことを特徴とする上記方法が提供される 。 エステル交換反応では、第二エステルから交換される脱離基はアルコールもし くはフェノールから誘導される求核種よりもさらによい脱離基であること(もし くは、脱離基が反応媒質からの連続除去を可能とするのに十分な揮発性を有する こと)が必要である。いずれのエステル交換反応が有用な量の生成物を生成する ように進行し得るかに関する知識は当業者の範囲内にあり、通常の実験で定める ことができる。 本発明の方法に有用な触媒は、11以下の塩基強度(前文に定義したとおり) を有する触媒から選択することができる。好ましくは、触媒は2〜11の範囲の 塩基強度を有し、最も好ましくは3〜8の範囲の塩基強度を有している。例えば 、ある種のアミン、アセテート、フェノキシド、カーボネート、ホスファイト、 ハイポホスファイト、ビカーボネート、ホスフェート、タングステート、オキサ イドおよびフルオライドがあげられる。これらの有用な触媒の多くのものは、所 謂「硬い塩基(hard bases)」であり、ここで「硬い塩基」なる用語 は、 Journal of the American Chemical Soc iety、85巻、3533頁、1963年にR.G.Pearsonが記載し 、また他にはR.G.Pearsonによる研究論文「Hard and So ft Acids and Bases」、Dowden Hutchinso n and Ross Stroudsbury PA 1973年発行、に明 白に詳述している意味で使用されるものとする。これらの塩基は特性が陰イオン 性であり、対カチオンの性状がエステル交換反応の触媒として塩基の活性に基づ いて効果を発揮することができる。本発明者等は、硬い塩基である触媒は本発明 の方法においてさらに有効な触媒であり、そして硬い塩基を使用する方法は本発 明の好ましい態様であることを見出した。本発明の方法は、本質的に均一な反応 を包含することが見出され、特別な反応での特別な触媒の有効性は反応媒体での その溶解度によって変化する。特別なエステル交換を触媒する特別な物質の有用 性は実験によって定めることができる。 そのうちのある種のものが本発明の方法に有用である触媒の例には、アルカリ 金属フッ化物、殊にフッ化カリウム、フッ化ルビジウムおよびフッ化セシウム; アルカリ土類金属フッ化物および遷移金属フッ化物;アルカリ金属炭酸塩殊に炭 酸カリウム、炭酸セシウムおよび炭酸アンモニウム;アルカリ土類金属炭酸塩殊 に炭酸バリウム、および炭酸ストロンチウム;希土類金属炭酸塩殊に炭酸ランタ ンおよび炭酸セリウム;酢酸金属塩、殊に酢酸カリウム、酢酸亜鉛、酢酸銅およ び酢酸第一鈴;次亜リン酸アルカリ金属塩殊に次亜リン酸ナトリウムおよび次亜 リン酸カリウム;リン酸金属塩殊にリン酸カルシウム;固体酸化物例えば酸化カ ルシウム、酸化マグネシウム;酸化ニッケル、酸化ストロンチウムおよびヒドロ キシアパタイト;有機塩基例えばアルキルアミン殊にエチルアミン、ジエチルア ミン、ジメチルアミン、ピリジン、ピロリジン、ピペリジン、モルホリン、キノ リン、イミダゾール、キヌクリジン、DABCO、DUBおよびDBNがあげら れる。 本発明の好ましい方法は、一般式(II) を有する化合物を式HOR1を有するアルコールもしくはフェノールと11以下 の塩基強度を有する塩基の触媒量の存在下に反応させることによる一般式(I) を有する化合物の製法と記載することができる。式中、Xは酸素原子または硫黄 原子を示し;基Rは同一または異なって、1〜24個の炭素原子を有するアルキ ルもしくはアルケニル基、アリール基もしくはアルキル置換分が1〜18個の炭 素原子を有するアルキル置換アリール基または基−OR(Rは先の定義のとおり である)を示し、そしてR1およびR2は同一ではあり得ないし、また水素原子を 示すものではあり得ず、そしてその他の場合基Rのいずれかの基を表すことがで きる。 基Rは置換されていてもよいし、または置換されていなくてもよい。若干の好 ましい態様では、基Rは置換されている。他の好ましい態様では、基Rは、ヒド ロキシ基、式−OR4(R4は1〜24個の炭素原子を有するアルキルもしくはア ルケニル基を示す)を有するアルコキシ基、ハロゲン原子または式−P(X)R R(Rは先の定義のとおりである)を有する基からなる群から選択される置換分 1種もしくは2種以上を包含することができる。 本発明の方法で使用し得る一般式(II)を有する5価のりんのオキシ酸のエス テルの好適なクラスには、次の一般式(III)、(IV)、(V)および(VI)を 有する化合物があげられる。 (式中、RおよびR2は先の定義のとおりである) 出発物質として使用するのに好ましいエステルのグループは、基Rがいずれも アリール基特にベンジル基および(または)アルキル置換ベンジル基(アルキル 置換分が3もしくは4個の炭素原子を有する)である式(III)を有するホスフ ェートエステルである。本発明の方法で使用し得る一般式(II)のエステルの特 別な例には、トリフェニルホスフェート、トリクレジルホスフェート、クレジル ジフェニルホスフェート、トリキシリルホスフェート、トリス(イソプロピルフ ェニル)ホスフェート、トリス(t−ブチルフェニル)ホスフェート、塩化ホス ホリルとフェノールおよびアルキル化フェノールの混合物との反応によって生成 されたトリアリールホスフェートエステルの混合物およびトリス(2,4−ジブ ロモフェニル)ホスフェートがあげられる。 本発明の方法で出発物質として使用するのに好ましい第二のエステルグループ は、基Rがいずれも1〜18個の炭素原子を有するアルキル基である式(III) を有するホスフェートエステルであり、具体的な例にはトリス(トリクロロエチ ル)ホスフェート、トリエチルホスフェート、トリブチルホスフェート、トリス (ブトキシエチル)ホスフェートおよびトリオクチルホスフェートがあげられる 。 本発明の方法で出発物質として有用である式(V)または(VI)のエステルの 特別な例には、ジフェニルメタンホスホネート、ジフェニルフェニルホスホネー ト、ジクレジルメチルホスホネート、ジメチルメタンホスホネート、ジエチルエ タンホスホネート、フェニルジメタンホスフィネートおよびメチルジメタンホス フィネートがあげられる。 本発明の方法では、その分子構造の一部にりん原子1個または2個以上を包含 する5価のりん酸のオキシ酸エステルも出発物質として使用し得る。このような エステルの好ましいグループは基Rの少なくとも1個がP(O)RR基で置換さ れている式(II)のホスフェートである。このようなエステルは式(VII) を有するエステルを包含する。この式で、Aは2価の有機基、殊にベンジル基、 1〜4個の炭素原子を有するアルキレン基もしくはスルホニル基−SO2−を示 す。このようなエステルの具体的な例には、レゾルシノールテトラキシリルジホ スフェート、レゾルシノールテトラフェニルジホスフェート、ヒドロキノンテト ラフェニルジホスフェート、レゾルシノールテトラクレジルジホスフェート、ヒ ドロキノンテトラキシリルジホスフェートおよびビスフェノールAテトラフェニ ルジホスフェートおよびビスフェノールSテトラフェニルジホスフェートおよび ビスフェノールFテトラフェニルジホスフェートがあげられる。 基Rの少なくとも一つが基−ORを示す一般式(II)を有するこれらのエステ ル(一般式(III)、(IV)、(V)、(VI)または(VII)を有する化合物をす べて包含する)はアルコールもしくはフェノールの1モル比を超えるモル比と反 応する能力を有している。本発明のエステル交換方法は一般式−OR2を有する これらの基をすべて置換するように実施することができるし、または該方法はこ れらの基−OR2の一部分のみを基−OR1で置換するように実施することができ る。このような部分エステル交換は、例えば、反応を停止させることにより、ま たは反応に使用する一般式HOR1を有するアルコールもしくはフェノールの量 を制限することにより容易に達成される。本発明の方法の生成物は、OR2基の すべてがOR1基に交換された生成物エステルもしくは該エステルとOR2基の一 部(全部ではない)がOR1基に交換されたエステルおよび多分に式(II)を有 する若干の未反応のエステルとの混合物からなることができる。場合によっては 、許容し得る時間内に完全なエステル交換を達成するのが難しいこともある。触 媒の選択は特別な条件下で実施される特別な反応で得られるエステル交換の程度 に基づいて効果を発揮することもある。エステル交換の程度を最大限とすること が所望される場合、本発明者等はフッ化物殊にフッ化カリウムを触媒として使用 するのが好ましいことを見出した。 これらのエステルと反応する化合物はいずれの一価アルコールもしくは多価ア ルコールまたはフェノール、ナフトールもしくは芳香環もしくは複素環に直接結 合しているヒドロキシ基を有するいずれのその他の芳香族もしくは複素環化合物 またはその混合物であってよい。 好ましいアルコールの一つのグループは1〜24個/分子の炭素原子を有する 第一脂肪族アルコールである。このようなアルコールの特別な例には、メタノー ル、エタノール、プロパン−1−オール、n、isoもしくはtertブタノー ル、2−メチルペンタノール、3−メチルペンタノール、2−エチルヘキサノー ル、オクタノール、ノナノール、1−デカノール、イソデカノール、1−ドデカ ノール、ステリルアルコール、2−エトキシエタノール、トリデカノール、テト ラデカノール、ブトキシエタノール、トリブロモネオペンチルアルコール、クロ ロエタノールおよびクロロプロパノールがあげられる。使用し得るその他のアル コールには、ベンジルアルコール、フルフリルアルコール、アリルアルコール、 ジエチレングリコールモノブチルエーテルおよびトリエチレングリコールモノブ チルエーテルがあげられる。 アルコールの別の好ましいグループは脂肪族ジオールおよびポリオールである 。このようなポリオールの具体的な例には、エチレングリコール、プロピレング リコール、ネオペンチルグリコール、トリメチロールプロパン、ペンタエリトリ トール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコールおよびポリテトラ ヒドロフランがあげられる。 本発明の方法に有用な第三のグループの求核試薬は1価および多価フェノール 、ナフトールおよび芳香環に直接結合したヒドロキシ基を有するその他の芳香族 化合物およびそのハロゲン化誘導体である。有用である特別な例には、レゾルシ ノール、カテコール、ビスフェノールA、テトラブロモビスフェノールA、テト ラクロロビスフェノールA、ビスフェノールF、ビスフェノールS、1−ナフト ール、2−ナフトールおよびヒドロキノン、フロログルシノール、1,4−ジヒ ドロキシナフタレン、tert−ブチルフェノール殊に2,4−ジ−tert− ブチルフェノール、イソプロピル化フェノール、ブチル化フェノール、キシレノ ール、クレゾールおよび植物系フェノール体例えばヒドロキシフラボノイドがあ げ られる。 ポリオールもしくは多価フェノールを用いる方法によると、ホスフェートエス テルの複合混合物からなる生成物が生成される結果となることがある。この方法 では、未反応のヒドロキシ基からなるエステルが生成されることがある。あるい はまた、これらのポリオールはりんエステルの2種以上と反応することにより複 合生成物混合物を生成することもできる。 本発明の別の好ましい態様は、反応剤としてアルコールもしくはフェノールH OR1の2種以上の混合物を使用するエステル交換方法を包含する。この方法の 生成物は、アルコールもしくはフェノールの性状および使用したアルコールもし くはフェノールの相対割合によって変化する組成を有するホスフェートエステル の混合物からなる。アルコールもしくはフェノールは同時にもしくは引き続いて 反応し得る。これらの方法は、特別な適用例に殊に適合した性質を有するホスフ ェートエステルの特別な混合物の製造に適用し得る。一般に、アルコールもしく はフェノールが引き続いてホスフェートと反応させるのが、好ましい。その理由 はかかる反応はコントロールするのが一層容易だからである。 本発明のエステル交換方法は、所望の反応程度が生じるまで、反応剤を上昇し た温度通常60〜140℃の範囲の温度に加熱することにより好都合に実施する ことができる。反応温度の上昇は副生成物をより多い量で形成することになる場 合もある。特別なエステル交換を実施する温度は、反応温度の上昇により反応速 度の増大させる願望と副生成物形成を低減させる願望とを均衡させるように選定 することができる。反応は適当な量の触媒の存在下で実施される。 触媒を反応媒質に分散させる場合、アルコールもしくはフェノール1モル当た り0.05モル%の量で使用すると普通有効であり、さらに通常には0.1〜5 .0モル%の量である。一般に、アルコールもしくはフェノール1モル当たり0 .5〜2.0モル%の量の触媒を使用するのが好ましい。さらに多い量の触媒も 使用てきるが、これでは方法のコストか増大し、また触媒を反応生成物から分離 するのが難しいこともある限り、不利なものである。 上述の如く、触媒の有効量は反応媒質に対する溶解度によって制限される。好 ましい態様では、適当な溶媒を反応媒質に加える。このような溶媒は、エステル 交換反応に対して最小限に可能な範囲で影響するように選択される。このような 溶媒は通常比較的少量で必要とされ、結果として、触媒の可溶化の結果として達 成される利点に鑑み、エステル交換に対する若干の効果は許容し得るものである 。フェノールは反応過程で発生し、またホスフェート生成物からフェノールを分 離するための手段が備えられているので、かかるフェノールを溶媒として使用す るのが本発明の好適な特徴である。それはさらにそれ以上の分離工程の導入を必 要としないからである。 触媒が固体担体上に保持され、そして反応媒質を該担体と接触させる場合、触 媒量はより大量となる。触媒が固定されている担体の例は、アルミナ、シリカ、 シリカ−アルミナ、フッ化カルシウム、セライトおよびクレーである。 しかしながら、有効量は触媒を反応媒質全体にわたって分散した場合の有効量 と同じ程度である。固体担体に固定されている触媒を用いる反応系のデザインは 当業者の知識内にある。かかる方法は、商業ベースで生成物を製造するのに用い る場合に有利であり、これらの方法はそれ自体で本発明の好適な特徴を表すもの である。 触媒はいずれも反応開始時に反応容器に導入することができるし、または触媒 を反応の過程でアリコートで加えることができる。反応は好ましくは不活性雰囲 気通常窒素下に副生成物の形成量を減少させるように実施される。反応は無水条 件下で実施するのが好ましい。 好ましい態様において、本発明の方法は助触媒としてルイス酸を用いることも できる。有用であることが見出された該助触媒の例には、塩化マグネシウム、塩 化アルミニウム、ジブチル錫オキシド、テトラブチルチタネート、テトラアルキ ルシリケート例えばシリコンテトラオキシド、およびシリコンテトラクロライド があげられる。 いずれかの特別の反応のための触媒系の選択は多くの要因例えば触媒の活性、 生成物からの分離の容易さ、および回収し、再使用のために再生する容易さによ り影響を受ける。これらの要因はいずれも触媒分野の当業者の知識内にあり、通 例の実験で定めることができる。 特に所望の反応の程度に基づいて、反応剤は広い範囲の割合で混合させること ができる。一般に、アルコールもしくはフェノールの第二エステルに対するモル 量の比は0.5:1〜1:1の範囲にある。アルコールもしくはフェノールの割 合を増加させると、所定のセットの条件下では反応の程度が増大する傾向がある 。アルコールもしくはフェノールの2種以上を連続して添加することを特別な生 成物を合成するのに使用することができる。反応はりんエステルを実質的に完全 にそのエステル交換された誘導体に変換するように進行する。りんエステルが、 例えば該エステルがホスフェート、チオホスフェート、ホスホネートもしくはホ スホルアミデートである場合の如く、P−OR基を2種以上含有している場合、 これらのP−OR基はすべて反応を受け得るものであり、また反応はこれらの基 をそれらのエステル交換誘導体に完全に変換する結果となる。アルコールもしく はフェノールの量は所要のエステル交換の程度に比例して増加させなければなら ない。 りんエステルのそのエステル交換誘導体への完全な変換は必ずしも必要でも所 望されるものでもない。りんエステルのある種のものの部分エステル交換により 、そのままで有用であるエステル混合物からなる生成物が製造される。本発明の エステル交換方法の生成物は種々の適用例に用いられる有機りん化合物である。 これらの化合物はプラスチックおよび樹脂のための可塑剤および難燃剤として、 燃料および潤滑剤のための添加剤として、潤滑油として、機能液として、抗酸化 剤として、熱安定剤として、また農薬および医薬品製造に有用な化学中間体とし て有用である。 本発明の方法はホスフェートエステルのエステル交換に特に適用される。トリ アリールホスフェート、モノアルキルジアリールホスフェート、ジアルキルモノ アリールホスフェートおよびトリアルキルホスフェートの混合物からなる生成物 は市販の物品であり、例えば重合体性材料のための難燃剤添加剤として、また機 能液として使用するのに市販されている。 本発明のエステル交換方法の進行は、所望のエステル混合物からなる生成物を 生成するようにモニターし、コントロールすることができる。反応は触媒の性状 、反応剤の量もしくは反応期間を変えることによりコントロールできる。最も好 都合には、反応の進行をモニターし、そして所望の生成物が生成したときに反応 を 停止させる。反応は触媒を除去することにより、もしくは反応剤の温度を低下さ せることにより停止させることができる。 好ましい操作では、いずれの未反応のアルコールもしくはフェノールを反応の 末期で残留する副生成物アルコールもしくはフェノールと一緒に蒸留することに よって除去する。触媒もしくはその少なくとも一部分はこの蒸留工程の前後に濾 過もしくは洗い出しによって分離することができる。 好ましい態様では、本発明によって、トリアリールホスフェートと脂肪族アル コールとを反応させてトリアルキルホスフェート、ジアルキルモノアリールホス フェート、モノアルキルジアリールホスフェート(またはこれらの物質の2種以 上の混合物からなる生成物)を製造する方法が提供され、この方法は、これらの 反応を11以下の塩基強度を有する塩基の触媒量の存在下に実施することを特徴 とし、但しアルコールが2−ブトキシエタノールであり、かつ触媒がフェノキシ ドである場合は該フェノキシドは当初にアルコールと反応しないことを特徴とす る。かかる方法は好ましくはトリアルキルホスフェート0〜0.5モル比、ジア ルキルモノアリールホスフェート10〜50モル比およびモノアルキルジアリー ルホスフェート40〜80モル比からなる生成物を生成するように実施される。 ホスフェートエステル原料は好ましくはトリアリルホスフェート、最も好まし くはトリフェニルホスフェート、トリス(イソプロピルフェニル)ホスフェート 、トリス(t−ブチルフェニル)ホスフェートまたは混合フェニル/イソプロピ ルもしくはフェニル/t−ブチルフェニルホスフェート、またはトリクレジルホ スフェートもしくはトリキシリルホスフェートである。これらの様々なエステル の混合物も有用である。 好ましいクラスの反応剤は脂肪族アルコールである。最も好ましくは、アルコ ール反応剤はイソデカノール、2−エチルヘキサノール、1−ドデカノール、ブ トキシエタノール、ペンタノール、イソペンタノール、ブタノール、イソブタノ ールもしくはエタノールである。 別の好ましい態様では、本発明によって、アルキル化フェノールとの反応によ りトリアリールホスフェートの全エステル交換もしくは部分エステル交換の方法 が提供され、この方法は11以下の塩基強度を有する塩基の触媒量の存在下で反 応を実施することを特徴とする。ホスフェートエステル出発物質はトリフェニル ホスフェート、トリス(イソプロピルフェニル)ホスフェート、トリス(ter t−ブチルフェニル)ホスフェート、混合フェニル/イソプロピルフェニルホス フェート、混合フェニル/t−ブチルフェニルホスフェート、トリクレジルホス フェートもしくはトリキシリルホスフェートである。これらのホスフェートを反 応させるアルキル化フェノールはアルキル化フェノール殊にイソプロピルフェノ ール、t−ブチルフェノール、クレゾール、キシレノール、レゾルシノールもし くはヒドロキノンである(但し、フェノール性反応剤はエステル交換反応によっ て製造されるフェノールとは同一ではない)。 本発明の方法で使用するのに好ましい触媒としては、フッ化カリウム、フッ化 セシウム、炭酸カリウム、炭酸セシウム、フッ化第一錫、酢酸亜鉛、重炭酸カリ ウムおよびヘキサン酸カリウムがあげられる。 〔発明を実施するための最良の形態〕 以下の実施例において、生成物の組成はりんNMRおよびGCを用いて測定し た。 表で用いた略号は次のとおりである: TPP − トリフェニルホスフェート ADP − アルキルジフェニルルホスフェート DAPP − ジアルキルフェニルホスフェート TAP − トリアルキルホスフェート t/h − 反応時間/時 実施例1 トリフェニルホスフェート(600g、1.84モル)、イソデカノール(7 27.0g、4.60モル)およびフッ化カリウム(2.67g、0.046モ ル)を窒素下に9時間100℃に加熱した。この時点で、過剰のイソデカノール およびフェノールを減圧で留去した。この点で固体が沈澱し、濾去した。残留軽 質物、主としてイソデカノールおよびフェノールを除去し、そして最終生成物を フィルム塗布蒸留器を用いて0.02〜0.03mbar圧、100℃および1 40℃の温度で蒸留した。生成物(無色液体)の668.5g(83.4%)が ここで得られ、その組成(重量%)は、トリフェニルホスフェート(0.4%) 、イソデシルジフェニルホスフェート(33.8%)、ジイソデシルフェニルポ スフェート(60.1%)およびトリデシルホスフェート(5.8%)であった 。残り16.6%収率の大部分は濾過時の触媒と一緒になっている。 実施例2 2−エチルヘキサノール(956.4g、7.36モル)およびフッ化カリウ ム(4.32g、0.074モル)を用い、また12時間加熱する以外は実施例 1の如くして、647.0g(93.7%)の生成物が得られ、その組成(重量 %)はトリフェニルホスフェート(2.3%)、2−エチルヘキシルジフェニル ホスフェート(61.9%)、ジ−2−エチルヘキシルフェニルホスフェート( 33.6%)およびトリ−2−エチルヘキシルホスフェート(2.2%)であっ た。 実施例3 トリフェニルホスホネート(300g、0.92モル)、1−ドデカノール( 429g、2.3モル)およびフッ化カリウム(1.34g、0.023モル) を用い、また16時間加熱する以外は実施例1の如くして、346.4g(85 %)の生成物(無色液体)が得られ、その組成(重量%)はトリフェニルホスフ ェート(1.6%)、ドデシルジフェニルホスフェート(62.3%)、ジドデ シルフェニルホスフェート(35.1%)およびトリドデシルホスフェート(0 .9%)であった。 実施例4−9 トリフェニルホスフェート(50g、0.153モル)、2−エチルヘキサノ ール(50g、0.384モル)およびフッ化物触媒(2−エチルヘキサノール について1.0モル%)をN2下に100℃に加熱した。 表1に生成物の収率を列挙する。 実施例10−11 トリフェニルホスフェート(50g、0.153モル)、2−エチルヘキサノ ール(50g、0.384モル)およびフッ化カリウム(0.22g、4ミリモ ル)を窒素下に75、100および125℃に加熱した。表2に生成物の収率を 列挙する。 実施例12−13 トリフェニルホスフェート(50g、0.153モル)、2−エチルヘキサノ ール(50g、0.384モル)およびフッ化カリウム(0.055g、1ミリ モル;0.88g、16ミリモル)を窒素下に100℃に加熱した。 実施例14−15 トリフェニルホスフェート(50g、0.153モル)、2−エチルヘキサノ ール(30g、0.23モル;80g、0.61モル)およびフッ化カリウム( 2−エチルヘキサノールに関して10モル%)を窒素下に100℃に加熱した。 表4に生成物の収率を列挙した。 実施例16−18 これらの実施例を反応条件を含めて表5に揚げる。(アルコールROHはイソ デカノールである) 実施例19 Reofos 50(登録商標)(50g、0.136モル)、1−ドデカノ ール(63.5g、0.34モル)およびフッ化カリウム(0.20g、0.0 034モル)を250mlの容器に仕込み、窒素下に100℃で10時間加熱し た。この時に31Pnmrは、生成物混合物がトリアリールホスフェート(6.8 モル%)、ドデシルジアリールホスフェート(52.7%)、ジドデシルアリー ルホスフェート(37.4%)およびトリドデシルホスフェート(3.0%)か らなることを指示した。 Reofos 50は、種々のフェニルおよびイソプロピル化フェニルホスフ ェートの混合物である。 実施例20 Reofos 50(50g、0.136モル)、イソデカノール(53.7 g、0.34モル)およびフッ化カリウム(0.20g、0.0034モル)を 250mlの容器に仕込み、窒素下に100℃で10時間加熱した。この時に31 Pnmrは、生成物混合物がトリアリールホスフェート(8.3モル%)、イソ デシルアリールホスフェート(55.8%)、ジイソデシルアリールホスフェー ト(32.5%)およびトリイソデシルホスフェート(3.3%)からなること を指示した。 実施例21 Reofos 50(50g、0.136モル)、2−エチルヘキサノール( 71.0g、0.55モル)およびフッ化カリウム(0.32g、0.0055 モル)を250mlの容器に仕込み、窒素下に100℃で10時間加熱した。こ の時に31Pnmrは、生成物混合物がトリアリールホスフェート(8.5モル% )、2−エチルヘキシルジアリールホスフェート(62.6%)、ジ−2−エチ ルヘキシルアリールホスフェート(28.8%)およびトリ−2−エチルヘキシ ルホスフェート(1.6%)からなることを指示した。 実施例22 トリフェニルホスフェート(50g、0.15モル)、エチレングリコール( 47.6g、0.77モル)およびフッ化カリウム(0.46g、0.007 7モル)を250mlの容器に仕込み、窒素下に100℃で1時間加熱した。こ の時に31Pnmrは、生成物混合物が5員環環状ホスホネート(7モル%)、ト リアルキルホスフェート(88%)、アリールアルキルホスフェート(2%)お よびトリフェニルホスホネート(3%)からなることを指示した。 実施例23 トリフェニルホスフェート(50g、0.15モル)、ネオペンチルグリコー ル(47.6g、0.77モル)およびフッ化カリウム(0.22g、3.8ミ リモル)を250mlの容器に仕込み、窒素下に100℃で5時間加熱した。こ の時に31Pnmrは、生成物混合物がトリフェニルホスフェート(4.3モル% )、フェニルネオペンチルグリシルホスフェート(89.2%)および3−ヒド ロキシ−2,2−ジメチルプロピルネオペンチルグリシルホスフェート(6.4 %)からなることを指示した。 実施例24 トリス(2,4−ジブロモフェニル)ホスフェート(101.3g、0.13 モル)、イソデカノール(50g、0.32モル)およびフッ化カリウム(0. 36g、64ミリモル)を窒素下に12時間120℃に加熱した。この時に31P nmrは、生成物混合物がトリス(2,4−ジブロモフェニル)ホスフェート6 .4モル%;イソデシルビス(2,4−ジブロモフェニル)ホスフェート53. 6%、ジイソデシル2,4−ジブロモフェニルホスフェート(33.6%)およ びトリイソデシルホスフェート(6.4%)からなることを指示した。 実施例25 トリフェニルホスフェート(400g、1.23モル)、レゾルシノール(6 7.7g、0.62モル)およびフッ化ナトリウム(0.35g、62ミリモル )を5mmHg圧下に、4時間フェノールを定常蒸留しながら、140℃に加熱 すると留出物(フェノール)128.4gおよび生成物325gが得られ、この 生成物はトリフェニルホスフェート(45.5%)、レゾルシノールテトラフェ ノールジホスフェート(29.5%)、レゾルシノールジフェニルホスフェート (6.2%)、ジレゾルシノールペンタフェニルジホスフェート(2.1%)、 ジレゾルシノールトリフェニルジホスフェート(4.1%)、トリレゾルシノー ルヘキサフェニルテトラホスフェート(12.3%)、トリレゾルシノールテト ラフェニルトリホスフェート(0.3%)からなることを指示した。 実施例26 トリフェニルホスフェート(12.4g、38.2ミリモル)、ブトキシエタ ノール(45.1g、0.38モル)およびフッ化カリウム(0.22g、3. 8ミリモル)を250mlの容器に仕込み、7時間125℃に加熱し、ここで31 Pnmrはトリブトキシエチルホスフェートへの98%の変換率を指示した。 実施例27 トリフェニルホスフェート(100g、0.31モル)、1−ブタノール(2 26.8g、3.06モル)およびフッ化カリウム(3.55g、30.6ミリ モル)を窒素下に1lのフラスコに仕込み、4.5時間加熱還流した。この時に31 Pnmrはトリブチルホスフェートおよびジブチルフェニルホスフェートに約 50:50の比で変換されることを指示した。 実施例28 トリフェニルホスフェート(12.4g、38.2ミリモル)、無水エタノー ル(18.0g、0.38モル)およびフッ化カリウム(0.22g、3.8ミ リモル)を窒素下に250mlのフラスコに仕込み、8時間窒素下に加熱還流し た。この時で31Pnmrは、トリフェニルホスフェート、ジエチルフェニルホス フェートおよびエチルジフェニルホスフェートを1.2:6.8:1の比で含む 生成物混合物を指示した。 実施例29 トリフェニルホスフェート(500g、1.53モル)、2−エチルヘキサノ ール(1798g、13.8モル)およびフッ化カリウム(8.0g、0.13 8モル)を窒素下に5lの容器に仕込み、10時間100℃で加熱した。過剰の 2−エチルヘキサノールおよびフェノールを70〜90℃および0.1mbar てストリップすると592gの生成物が得られた。この生成物は、トリフェニル ホスフェート(0.5モル%)、2−エチルヘキシルジフェニルホスフェート( 48.8%)、ジ−2−エチルヘキシルフェニルホスフェート(46.1%)お よびトリ−2−エチルヘキシルホスフェート(4.4%)の組成を有していた。 このものにブトキシエタノール(1675g、14.0モル)を仕込み、そして 反応混合物を窒素下で更に6時間100℃に加熱し、そして最後に更に6時間1 25℃に加熱した。過剰のブトキシエタノールおよびフェノールを80℃および 0.08mbarでストリップし、触媒を濾去すると90%混合トリアルキルホ スフェートを含む無色液体577gが残った。 実施例30 トリフェニルホスフェート(50g、0.16モル)、イソデカノール(63 .7g、0.4モル)およびフッ化カリウム(0.023g、4ミリモル)を窒 素下に1時間100℃に加熱した。この時に31Pnmrはイソデシルジフェニル ホスフェート、ジイソデシルフェニルホスフェートおよびトリイソデシルホスフ ェートの1:5.5:5.3の比の形成を指示した。 実施例31 トリフェニルホスフェート(50g、0.16モル)、イソデカノール(36 .3g、0.23モル)およびフッ化カリウム(0.74g、0.0023モル )を窒素下に4時間100℃に加熱した。この時点で31PnmrはTPP(11 モル%)、ADP(74%)およびDAPP(10%)を含む混合物の形成を指 示した。 実施例32 トリフェニルホスフェート(50g、0.16モル)、イソデカノール(36 .3g、0.23モル)および酢酸亜鉛二水和物(1.28g、0.0023モ ル)を窒素下に4時間100℃に加熱した。この時点で31PnmrはTPP(4 1モル%)、ADP(56%)およびDAPP(3%)を含む混合物の形成を指 示した。 実施例33 トリフェニルホスフェート(50g、0.16モル)、イソデカノール(36 .3g、0.23モル)および炭酸セシウム(0.75g、0.0023モル) を窒素下に2時間100℃に加熱した。この時点で31PnmrはTPP(62モ ル%)、ADP(36%)およびDAPP(1%)を含む混合物の形成を指示し た。 実施例33−41 トリフェニルホスフェート(50g、0.153モル)、イソデカノール(4 9.0g、0.31モル)をN2下に100℃で種々の触媒および触媒組み合わ せの存在下に一緒に加熱した。結果と共に触媒の詳細を表6に示す。 実施例42〜48 トリフェニルホスフェート(200g、0.61モル)およびレゾルシノール (67.1g、0.61モル)および炭酸カリウムを蒸留ヘッドを用いる蒸留の ために、温度計および100ml受け器フラスコに装着したリービッヒ冷却器( 水循環器に取り付け)を装着した500ml 4つ口フラスコに仕込んだ。 実施例42−43は表7に示し、そこでは反応混合物をそれぞれ110℃およ び140℃に加熱した。1.0モル%(レゾルシノールについて)炭酸カリウム を使用した。 実施例44−46は表8に示し、そこでは種々のレベルの炭酸カリウム触媒を 用い、反応混合物を250cm3/分の窒素気流と共に10mmHgの真空下に 110℃に加熱した。 実施例47−48は表9に示し、そこでは炭酸ナトリウムおよび炭酸ルビジウ ム(1重量%、レゾルシノールについて)を触媒として用い、反応混合物を常圧 で110℃に加熱した。 実施例49 トリフェニルホスフェート(50g、0.51モル)、2−イソプロピルフェ ノール(62.5g、0.45モル)および炭酸カリウム(0.5g)を窒素下 に2時間120℃に加熱すると、トリフェニルホスフェート(10重量%)、ジ フェニル2−イソプロピルフェニルホスフェート(43%)、フェニルジ(2− イソプロピルフェニル)ホスフェート(41%)およびトリス(イソプロピルフ ェニル)ホスフェート(6%)からなる混合物が得られた。 実施例50 トリフェニルホスフェート(50g、0.51モル)、4−tert−ブチル フェノール(68.5g、0.45モル)および炭酸カリウム(0.5g)を窒 素下に1時間120℃に加熱すると、トリフェニルホスフェート(11重量%) 、ジフェニル4−t−ブチルフェニルホスフェート(38%)およびトリ(4− t−ブチルフェニル)ホスフェート(19%)からなる混合物が得られた。 実施例51 フッ化カリウム(0.5g)を用い、また窒素下に2時間100℃に加熱して 実施例50に従うと、トリフェニルホスフェート(14重量%)、ジフェニル4 −t−ブチルフェニルホスフェート(28%)、フェニルジ(4−t−ブチルフ ェニル)ホスフェート(40%)およびトリ(4−t−ブチルフェニル)ホスフ ェート(18%)からなる混合物が得られた。 実施例52 トリフェニルホスフェート(300g、0.92モル)、n−ブタノール(6 8g、9.19モル)およびフッ化カリウム(5.3g)を3lのフラスコに仕 込み、窒素下に110℃に12時間加熱した。過剰のブタノールおよびフェノー ルを減圧留去した。得られた物質を濾過し、ショートパス蒸留により精製すると 全収率で90%を超えるトリフェニルホスフェート(43モル%)およびジブチ ルフェニルホスフェート(57モル%)を含む生成物混合物が得られた。 実施例53 トリフェニルホスフェート(200g、0.61モル)、イソブタノール(3 63g、4.9モル)およびフッ化カリウム(2.85g)を2lのフラスコに 仕込み、19時間加熱還流させた。過剰のイソブタノールおよびフェノールを減 圧留去した。得られた物質を濾過し、ショートパス蒸留により精製すると90% より高い全収率でトリイソブチルホスフェート(56モル%)およびジイソブチ ルフェニルホスフェート(44モル%)を含む生成物が得られた。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1.5価のりんのオキシ酸の第二エステルをアルコールもしくはフェノールによ りエステル交換することにより5価のりんのオキシ酸の第一エステルを製造する 方法において、反応を11以下の塩基強度を有する塩基の触媒量の存在下に実施 することを特徴とし、但し、第二エステルがトリフェニルホスフェートであり、 アルコールもしくはフェノールが2−ブトキシエタノールであり、そして触媒が フェノキシドアニオンである場合には、該フェノキシドを初めには2−ブトキシ エタノールと反応させないことを特徴とする上記製法。 2.触媒が硬い塩基である請求の範囲1項記載の方法。 3.触媒がアミン、アセテート、フェノキシド、炭酸塩、重炭酸塩、亜リン酸塩 、次亜リン酸塩、リン酸塩、タングステン酸塩、フッ化物もしくは酸化物である 請求の範囲1または2項記載の方法。 4.触媒がフッ化カリウム、フッ化ルビジウム、フッ化セシウム、炭酸カリウム 、炭酸セシウム、炭酸アンモニウム、炭酸バリウム、炭酸ストロンチウム、炭酸 ランタン、炭酸セリウム、酢酸カリウム、ヘキサン酸カリウム、酸化亜鉛、酸化 銅、酢酸第一錫、次亜リン酸ナトリウム、次亜リン酸カリウム、リン酸カルシウ ム、酸化カルシウム、酸化マグネシウム、酸化ニッケル、酸化ストロンチウム、 ヒドロキシアパタイト、エチルアミン、ジエチルアミン、ジメチルアミン、ピリ ジン、ピロリジン、ピペリジン、モルホリン、キノリン、キヌクリジン、DAB CO、DBUおよびDBNからなる群から選択される請求の範囲3項記載の方法 。 5.触媒がフッ化カリウム、フッ化セシウム、炭酸カリウム、重炭酸カリウム、 炭酸セシウム、フッ化第一錫、酢酸亜鉛およびヘキサン酸カリウムからなる群か ら選択される請求の範囲4項記載の方法。 6.触媒がアルコールもしくはフェノール1モル当り0.05〜5.0モル%の 量で存在する請求の範囲1〜5項のいずれか1項記載の方法。 7.方法をルイス酸助触媒の存在下に実施する請求の範囲1〜6項のいずれか1 項記載の方法。 8.助触媒が塩化マグネシウム、塩化アルミニウム、ジブチル錫オキシド、テト ラブチルチタネート、テトラアルキルシリケートおよびシリコンテトラクロライ ドからなる群から選択される請求の範囲7項記載の方法。 9.エステル交換反応を60℃〜140℃の範囲の温度で実施する請求の範囲1 〜8項のいずれか1項記載の方法。 10.前記第一エステルが一般式(I) を有する化合物であり、前記第二エステルが一般式(II) を有する化合物であり、式中Xは酸素原子または硫黄原子であり、基Rは同一ま たは異なっていてよく、1〜24個の炭素原子を有するアルキルもしくはアルケ ニル基;アリール基もしくはアルキル置換分が1〜18個の炭素原子を有するア ルキル置換アリール基または基−ORであり、そして同一ではなく、水素原子を 示さないR1およびR2は基Rのいずれの他の基を示し、そして前記第二エステル が式HOR1を有するアルコールもしくはフェノールとの反応により前記第一エ ステルに変換される請求の範囲1〜9項のいずれか1項記載の方法。 11.前記第二エステルが基Rの各々が基−ORを表わす式(II)を有するホス フェートエステルである請求の範囲1〜10項のいずれか1項記載の方法。 12.基Rの各々が基−OR2を表わす請求の範囲11項記載の方法。 13.基RおよびR2が同一である請求の範囲10〜12項のいずれか1項記載の 方法。 14.基Rがフェノキシ基もしくはアルキル置換分が1〜18個の炭素原子を有す るアルキル置換フェノキシ基を示す請求の範囲10〜13項のいずれか1項記載 の方法。 15.ホスフェートエステルが、トリフェニルホスフェート、トリクレジルホスフ ェート、クレジルジフェニルホスフェート、トリキシリルホスフェート、トリス (イソプロピルフェニル)ホスフェート、トリス(t−ブチルフェニル)ホスフ ェート、塩化ホスホリルとフェノールおよびアルキル化フェノールの混合物との 反応によって製造されたトリアリールホスフェートの混合物、トリス(トリクロ ロエチル)ホスフェート、トリエチルホスフェート、トリブチルホスフェートお よびトリス(2,4−ジブロモフェニル)ホスフェートからなる群から選択され る請求の範囲10〜14項のいずれか1項記載の方法。 16.前記第二エステルを1〜24個の炭素原子を有する脂肪族アルコールと反応 させる請求の範囲1〜15項のいずれか1項記載の方法。 17.前記アルコールが、メタノール、エタノール、プロパノール、n、isoも しくはtert−ブタノール、2−メチルペンタノール、3−メチルペンタノー ル、2−エチルヘキサノール、オクタノール、ノナノール、1−デカノール、イ ソデカノール、1−ドデカノール、ステアリルアルコール、2−エトキシエタノ ール、トリデカノール、テトラデカノール、ブトキシエタノール、トリブロモネ オペンチルアルコール、クロロエタノール、クロロプロパノール、ベンジルアル コール、フルフリルアルコール、アリルアルコール、ジエチレングリコールモノ ブチルエーテルおよびトリエチレングリコールモノブチルエーテルからなる群か ら選択される請求の範囲16項記載の方法。 18.化合物HOR1が芳香環に直接結合しているヒドロキシ基少なくとも1個を 有する芳香族化合物である請求の範囲1〜15項のいずれか1項記載の方法。 19.芳香族化合物が、レゾルシノール、カテコール、ビスフェノールA、ビスフ ェノールF、ビスフェノールS、テトラクロロビスフェノールA、テトラブロモ ビスフェノールA、1−ナフトール、2−ナフトール、ヒドロキノン、フロログ ルシノール、1,4−ジヒドロキシ−ナフタレン、t−ブチルフェノール、イソ プロピル化フェノール、キシレノールおよびクレゾールからなる群から選択され る請求の範囲18項記載の方法。 20.芳香族化合物がレゾルシノールである請求の範囲19項記載の方法。 21.トリアリールホスフェートの脂肪族アルコールによるエステル交換によって 、トリアルキルホスフェート、ジアルキルモノアリールホスフェートおよびモノ アルキルジアリールホスフェートからなるホスフェートエステル生成物を製造す る ための請求の範囲1〜17項のいずれか1項記載の方法において、反応を11以 下の塩基強度を有する塩基Bの触媒量の存在下に実施することを特徴とする上記 製法。 22.生成物が、トリアルキルホスフェート0〜50モル%、ジアルキルモノアリ ールホスフェート10〜50モル%およびモノアルキルジアリールホスフェート 40〜80モル%からなる請求の範囲21項記載の方法。 23.トリアリールホスフェートがトリフェニルホスフェートである請求の範囲2 0〜22項のいずれか1項記載の方法。 24.アルコールが6〜18個の炭素原子を有する脂肪族アルコールである請求の 範囲20〜23項のいずれか1項記載の方法。 25.脂肪族アルコールが2−エチルヘキサノール、イソデカノールおよびドデカ ノールからなる群から選択される請求の範囲24項記載の方法。
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