RU2811389C1 - Способ получения аминотриметиленфосфоновой кислоты - Google Patents

Способ получения аминотриметиленфосфоновой кислоты Download PDF

Info

Publication number
RU2811389C1
RU2811389C1 RU2023108196A RU2023108196A RU2811389C1 RU 2811389 C1 RU2811389 C1 RU 2811389C1 RU 2023108196 A RU2023108196 A RU 2023108196A RU 2023108196 A RU2023108196 A RU 2023108196A RU 2811389 C1 RU2811389 C1 RU 2811389C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
acid
mol
aminotrimethylenephosphonic
reaction
aminotrimethylenephosphonic acid
Prior art date
Application number
RU2023108196A
Other languages
English (en)
Inventor
Ауес Ахмедович Беев
Светлана Юрьевна Хаширова
Руслан Юрьевич Даов
Джульетта Анатольевна Беева
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х.М. Бербекова" (КБГУ)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х.М. Бербекова" (КБГУ) filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х.М. Бербекова" (КБГУ)
Application granted granted Critical
Publication of RU2811389C1 publication Critical patent/RU2811389C1/ru

Links

Abstract

Изобретение относится к области органической химии и предназначено для получения аминотриметиленфосфоновой кислоты (АТМФК) (нитрилотриметиленфосфоновой кислоты (НТМФК)). Представлен способ получения аминотриметиленфосфоновой кислоты, отличающийся тем, что получают обработкой реакционной смеси бензолом, в интервале температур 80-92 °С, при следующих соотношениях компонентов, мас. %: хлорид аммония 12,60 ÷ 9,47, фосфористая кислота 46,33 ÷ 46,47, параформальдегид 16,95 ÷ 17,00, хлороводород 3,91 ÷ 4,53, вода 11,87 ÷ 11,48, бензол 8,34 ÷ 11,05. Использование изобретения обеспечивает простой, экономичный, регулируемый способ получения целевой аминотриметиленфосфоновой кислоты. 2 табл., 5 пр.

Description

Изобретение относится к органической химии, конкретно к улучшенному способу получения аминотриметиленфосфоновой кислоты (АТМФК) (нитрилотриметиленфосфоновой кислоты (НТМФК)), имеющей большое практическое значение как продукт, нашедший широкое применение в качестве ингибитора солеотложения при буровых работах, компонента обширного ассортимента синтетических моющих средств и многих других отраслей. В общих чертах получение аминотриметиленфосфоновой кислоты АТМФК описано в: [1, https://ru.wikipedia.org/wiki/ Нитрилотриметилфосфоновая кислота]. Указывается, что аминотриметиленфосфоновую кислоту получают взаимодействием соединений фосфора (трихлорида фосфора, фосфористой кислоты, или алкилфосфита) с метаналем и аммиаком в водной среде согласно реакции:
NH3 + 3CH2O + 3PCl3 + 6H2O = N(CH2PO3H2)3 + 9HCl
К раствору концентрированной хлороводородной кислоты при перемешивании, температуре 40°С, добавляют по каплям смесь хлорида фосфора (III), 37 %-ного раствора формалина и гидроксида аммония, поддерживая заданную температуру скоростью прибавления реагентов и внешним охлаждением. После прибавления смеси реагентов, реакционную массу нагревают до 100°С и выдерживают при этой температуре в течение 1 часа, для более полного удаления выделяющегося хлороводорода. Затем реакционную смесь упаривают, охлаждают, выпавший осадок НТМФК отфильтровывают и сушат. В патенте [2, Пат. Швейцарии № 488742, кл., С 07 F 9/38, 1970] описывается способ получения нитрилотриметиленфосфоновой кислоты путем взаимодействия производных аммиака и формальдегида с фосфора трихлоридом в интервале температур 60-120°С. Использование данного метода имеет ряд недостатков, к которым можно отнести выделение большого количества теплоты при образовании -N-C-P- связей, что является причиной мгновенного закипания реакционной массы с выбросом из реакционного сосуда, что приводит к нарушению стехиометрического соотношения компонентов. Выделение в качестве побочных продуктов больших количеств газообразного хлористого водорода, не успевающих вступить в реакцию формальдегида и аммиака, абсорбция которых водной реакционной средой еще более усиливает экзотермичность процесса, а также требует утилизации. Известен способ получения аминотриметиленфосфоновой кислоты взаимодействием фосфористой кислоты с аммиаком или его производным и формалином [3, Moedritzer k a tacile method for the preparation of imimnodimethylenediphosphonic acid. “Syn Jnorg Metalorg. Chem” 1973, 3/1, р. 75-82]. Недостатком данного способа является возникновение сложностей по производству конечного продукта в промышленных масштабах. В следующей работе [4. Авт. Свид. СССР 684038. Опубл. 05.09.79. Бюлл. № 33.] предложен способ получения аминотриметиленфосфоновой кислоты реакцией производного гексаметилентетрамина, раствора муравьиного альдегида с фосфорсодержащим реагентом - диметилфосфитом. Недостатком данного способа является образование в ходе реакции, в качестве побочного продукта, высокотоксичного метанола. В патенте Китая [5, CN102766158A. Технология производства аминотриметиленфосфоновой кислоты] предложена технология производства аминотриметиленфосфоновой кислоты. Процесс проводят взаимодействием хлорида аммония, водного раствора фосфорной кислоты и воды в реакционном сосуде, нагреванием до 60-70°C, при перемешивани, до полного растворения материалов. Добавление раствора формальдегида проводят по каплям, регулируя температуру до 90-105°C. После добавления формальдегида по каплям и извлечения образовавшейся соляной кислоты с помощью устройства для извлечения кислот, проводят изоляцию на 1,5-3 часа. Затем материал перемещают в дистилляционный сосуд, и медленно нагревают до 110-120°C, удаляя непрореагировавшие хлорид аммония и формальдегид. Добавляют охлаждающую воду и получают светло-желтый прозрачный жидкий готовый продукт. Недостатками предложенной технологии являются добавление раствора формальдегида по каплям, что приводит к увеличению времени и так слишком длительного процесса синтеза НТМФК, а также то, что продукт находится в жидком агрегатном состоянии. Потребителю выгоднее иметь твердый продукт, чтобы самому приготовить раствор требуемой концентрации и в необходимом количестве. В работе [6, CN103275121A,
Непрерывный процесс производства аминотриметиленфосфоновой кислоты] приводится способ непрерывного производства НТМФК, который включает в себя этапы добавления хлорида аммония, фосфорной кислоты и формальдегида в смесительный реактор в соответствии с определенным молярным соотношением; добавление воды обратного осмоса; равномерное перемешивание при температуре 35°C; перекачку в трубчатый реактор с определенной скоростью потока; тщательное реагирование; затем введение в распылительную абсорбционную колонну; и распыление с верхней части колонны для контакта с поднимающимся водяным паром высокой температуры, при этом конденсирующаяся аминотриметиленфосфоновая кислота охлаждается для поступления в колонну непрореагировавших паров хлорида аммония, формальдегида и хлористого водорода, поступающих в ректификационный аппарат для отделения путем ректификации с верхней части колонны. Недостатками предложенного способа являются добавление воды обратного осмоса, слишком усложненная и многостадийная технология получения конечного продукта.
Работа [7, Пат. Китая CN 110804070A. Опубл. 17.09.2021.] - (прототип), посвящена способу получения аминотриметиленфосфоновой кислоты. Предложенный авторами способ включает следующие конкретные операции: (1) последовательное добавление хлорида аммония, фосфорной кислоты и соляной кислоты в реакционный котел, начало нагрева и полное перемешивание до полного растворения материалов, (2) непрерывное нагревание, добавление части водного раствора формальдегида, завершение добавления по каплям, сохранение тепла и концентрирование; (3) добавление соляной кислоты в систему, нагрев до 100-115°С, непрерывное капание остатка водного раствора формальдегида, непрерывное проведение реакции сохранения тепла после окончания капания, а также разбавление, обесцвечивание и охлаждение для получения квалифицированного готового продукта. Как видно, для получения конечного продукта приходится проводить слишком большое количество технологических операций, в том числе двойное добавление водного раствора формальдегида по каплям. Последнее увеличивает длительность получения аминотриметиленфосфоновой кислоты.
Задачей настоящего изобретения является разработка простого, экономичного, регулируемого способа получения целевой аминотриметиленфосфоновой кислоты.
Поставленная задача достигается тем, что нитрилотриметиленфосфоновую кислоту получают обработкой реакционной смеси бензолом. При этом берут следующие соотношения (мас.%) компонентов:
Хлорид аммония 12,60 ÷ 9,47
Фосфористая кислота 46,33 ÷ 46,47
Параформальдегид 16,95 ÷ 17,00
Хлороводород 3,91 ÷ 4,53
Вода 11,87 ÷ 11,48
Бензол 8,34 ÷ 11,05
Ниже представлены примеры, иллюстрирующие способ получения НТМФК.
Пример 1 . В четырехгорловую круглодонную колбу, снабженную мешалкой, приспособлением для ввода газообразного азота, обратным холодильником, термометром и стеклянной трубкой для вывода газообразных продуктов реакции, загружают 2,354 г хлорида аммония (0,044 моль), 8,6592 г (0,1056 моль) фосфористой кислоты, 3,168 г (0,1056 моль) параформальдегида, 0,73 г (0,02 моль) хлороводорода в виде 37%-го раствора, 2,2176 г (0,1232 моль) воды. Включают подачу воды на обратный холодильник и реакционную смесь нагревают до 80°С, добавляют в течение 25 минут 1,56 г (0,02 моль) бензола. Температура реакционной массы держится в интервале 80-92°С. Реакционную смесь выдерживают 1 час. Нагревают до 95°С и выдерживают 1 час, убирают обратный холодильник. Температуру поднимают до 120-123°С, включают подачу газообразного азота, и через стеклянную трубку для вывода газообразных продуктов реакции отгоняют газообразные продукты до тех пор, пока реакция воды в стакане, где поглощаются газы, не станет нейтральной. Выключают обогрев и охлаждают содержимое колбы до комнатной температуры. Осадок на дне реакционной колбы достают, сушат при 90-100°С до постоянной массы. Получают 8,29 г твердого белого продукта реакции - 63 % от теоретического. Температура плавления продукта реакции составляет 178-180°С.
Пример 2. Аминотриметиленфосфоновую кислоту получают по примеру 1, только количества исходных веществ следующие: 2,354 г хлорида аммония (0,044 моль), 9,3808 г (0,1144 моль) фосфористой кислоты, 3,432 г (0,1144 моль) параформальдегида, 0,803 г (0,022 моль) хлороводорода в виде 37%-го раствора, 2,376 г (0,132 моль) воды, 1,716 г (0,022 моль) бензола. Получают 10,3 г твердого белого продукта реакции - 78,4 % от теоретического. Температура плавления продукта реакции составляет 182-183°С.
Пример 3. Аминотриметиленфосфоновую кислоту получают по примеру 1, только количества исходных веществ следующие: 2,354 г хлорида аммония (0,044 моль), 10,1024 г (0,1232 моль) фосфористой кислоты, 3,696 г (0,1232 моль) параформальдегида, 0,8833 г (0,0242 моль) хлороводорода в виде 37%-го раствора, 2,5344 г (0,1408 моль) воды, 2,0592 г (0,0264 моль) бензола. Получают 11 г твердого белого продукта реакции - 83,6 % от теоретического. Температура плавления продукта реакции составляет 184-186°С.
Пример 4. Аминотриметиленфосфоновую кислоту получают по примеру 1, только количества исходных веществ следующие: 2,354 г хлорида аммония (0,044 моль), 10,824 г (0,132 моль) фосфористой кислоты, 3,96 г (0,132 моль) параформальдегида, 0,9636 г (0,0264 моль) хлороводорода в виде 37%-го раствора, 2,6928 г (0,1496 моль) воды, 2,4024 г (0,0308 моль) бензола. Получают 11,6 г твердого белого продукта реакции - 88,2 % от теоретического. Температура плавления продукта реакции составляет 189-191°С.
Пример 5. Аминотриметиленфосфоновую кислоту получают по примеру 1, только количества исходных веществ следующие: 2,354 г хлорида аммония (0,044 моль), 11,5456 г (0,1408 моль) фосфористой кислоты, 4,224 г (0,1408 моль) параформальдегида, 1,1242 г (0,0308 моль) хлороводорода в виде 37%-го раствора, 2,8512 г (0,1584 моль) воды, 2,7456 г (0,0352 моль) бензола. Получают 12,4 г твердого белого продукта реакции - 94,1 % от теоретического. Температура плавления продукта реакции составляет 191-193°С.
Получение АТМФК, кроме температуры плавления, подтверждают результаты кислотно-основного титрования, элементного анализа и данные ИК-спектроскопии. По данным элементного анализа, получены результаты:
Данные элементного анализа НТМФК*
С Н Р
12,05/11,76 4,04/3,91 31,1/30,75
* - наверху вычислено, внизу - найдено.
На ИК-спектрах полученных образцов присутствуют все характерные полосы колебаний эталона - аминотриметиленфосфоновой кислоты производства Китая (рис. 1), и полученного образца (Рис.2). ИК-спектры образцов и эталона практически совпадают.
Как видно из приведенных примеров, разработанный процесс получения аминотриметиленфосфоновой кислоты является простым, экономичным. Реакция синтеза АТМФК протекает «мягко», в интервале температур 80-92°С, не происходит выброса реагирующих веществ из реакционного сосуда. Полученный продукт имеет высокую степень чистоты. Немаловажен и тот факт, что образцы находятся в твердом агрегатном состоянии и удобны для транспортировки и дальнейшей переработки.
Литература
1. https://ru.wikipedia.org/wiki/Нитрилотриметилфосфоновая кислота
2. Патент Швейцарии № 488742, кл., С 07 F 9/38, 1970.
3. Moedritzer K.A. Facile method for the preporation of iminodimethylenediphosphonic acid. - Sun. Inoorg. Metal-org. Chem., 1973, 311, p. 75-82.
4. Авт. Свид. СССР 684038. Опубл. 05.09.79. Бюлл. № 33.
5. CN 102766158A. Опубл. 19.06.2013.
6. CN 103275121A. Опубл. 26.08.2015.
7. CN 110804070A. Опубл. 17.09.2021.

Claims (2)

  1. Способ получения аминотриметиленфосфоновой кислоты, отличающийся тем, что получают обработкой реакционной смеси бензолом, в интервале температур 80-92 °С, при следующих соотношениях компонентов, мас. %:
  2. Хлорид аммония 12,60 ÷ 9,47 Фосфористая кислота 46,33 ÷ 46,47 Параформальдегид 16,95 ÷ 17,00 Хлороводород 3,91 ÷ 4,53 Вода 11,87 ÷ 11,48 Бензол 8,34 ÷ 11,05
RU2023108196A 2023-04-03 Способ получения аминотриметиленфосфоновой кислоты RU2811389C1 (ru)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2811389C1 true RU2811389C1 (ru) 2024-01-11

Family

ID=

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2384584C2 (ru) * 2005-01-17 2010-03-20 Страйтмарк Холдинг Аг Способ получения соединений аминополиалкиленфосфоновой кислоты в присутствии гетерогенного катализатора
RU2402558C2 (ru) * 2005-01-17 2010-10-27 Страйтмарк Холдинг Аг Способ получения соединений аминополиалкиленфосфоновой кислоты
CN102766158B (zh) * 2011-05-06 2013-06-19 江苏大明科技有限公司 一种氨基三甲叉膦酸的生产工艺
CN103724373A (zh) * 2014-01-02 2014-04-16 山东省泰和水处理有限公司 多聚甲醛生产氨基三亚甲基膦酸的方法
RU2525919C2 (ru) * 2008-04-25 2014-08-20 Стрейтмарк Холдинг Аг Способ производства аминоалкиленфосфоновой кислоты
CN103275121B (zh) * 2013-06-06 2015-08-26 山东省泰和水处理有限公司 一种氨基三亚甲基膦酸连续化生产工艺
CN107573377A (zh) * 2017-09-09 2018-01-12 南通意特化工有限公司 可回用甲醛废水的氨基三亚甲基磷酸及其盐的生产工艺
CN110804070B (zh) * 2019-11-08 2021-09-17 山东泰和水处理科技股份有限公司 一种氨基三亚甲基膦酸的生产方法

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2384584C2 (ru) * 2005-01-17 2010-03-20 Страйтмарк Холдинг Аг Способ получения соединений аминополиалкиленфосфоновой кислоты в присутствии гетерогенного катализатора
RU2402558C2 (ru) * 2005-01-17 2010-10-27 Страйтмарк Холдинг Аг Способ получения соединений аминополиалкиленфосфоновой кислоты
RU2525919C2 (ru) * 2008-04-25 2014-08-20 Стрейтмарк Холдинг Аг Способ производства аминоалкиленфосфоновой кислоты
CN102766158B (zh) * 2011-05-06 2013-06-19 江苏大明科技有限公司 一种氨基三甲叉膦酸的生产工艺
CN103275121B (zh) * 2013-06-06 2015-08-26 山东省泰和水处理有限公司 一种氨基三亚甲基膦酸连续化生产工艺
CN103724373A (zh) * 2014-01-02 2014-04-16 山东省泰和水处理有限公司 多聚甲醛生产氨基三亚甲基膦酸的方法
CN107573377A (zh) * 2017-09-09 2018-01-12 南通意特化工有限公司 可回用甲醛废水的氨基三亚甲基磷酸及其盐的生产工艺
CN110804070B (zh) * 2019-11-08 2021-09-17 山东泰和水处理科技股份有限公司 一种氨基三亚甲基膦酸的生产方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA3062417C (en) Processes and systems for recovering methanesulfonic acid in purified form
JP5419327B2 (ja) アニリンの製造方法
US2826601A (en) System for producing cyanohydrins
RU2811389C1 (ru) Способ получения аминотриметиленфосфоновой кислоты
RU2811397C1 (ru) Способ получения нитрилотриметиленфосфоновой кислоты
RU2818916C1 (ru) Способ получения нитрилотриметиленфосфоновой кислоты
RU2816424C1 (ru) Способ получения аминотриметиленфосфоновой кислоты
KR900000889B1 (ko) 이미노디아세토니트릴의 제조방법
RU2291151C1 (ru) Способ получения n-фенил-1,3,5-дитиазин-5-амина
CN102471236A (zh) 2-氨基丁酰胺无机酸盐的制造方法
SU468417A3 (ru) Способ получени 2-оксиметил-3-оксипиридина
RU2778338C1 (ru) Способ получения аминоуксусной кислоты
JPH03169843A (ja) 粗製シアンヒドリンの精製方法
EP0013554B1 (en) Process for production of 1,17-diamino-9-azaheptadecane
US20190241503A1 (en) Method for purifying n-(alpha-alkoxyethyl)formamide, method for producing high-purity n-(alpha-alkoxyethyl)formamide, and device for purifying n-(alpha-alkoxyethyl)formamide
EP4286362A1 (en) Chelating composition
Katritzky et al. Aminal exchange
KR20110138288A (ko) 아미날 단계를 통한 메틸렌 디페닐 디아민(mda)의 제조 방법
EP0234248B1 (en) Process for the removal of nitrogen oxides (nx oy) from waste gases of ammonia oxidation plants
SU887563A1 (ru) Способ получени третичных аминов
SU684038A1 (ru) Способ получени нитрилотриметилфосфоновой кислоты
RU2342371C2 (ru) Способ получения 5-ацетилсалицилоил-1,3,5-дитиазинана
KR100918567B1 (ko) 반도체 및 디스플레이 공정용 초고순도 아산화질소를제조하는 방법
JP4527549B2 (ja) 純粋アクリロニトリルの回収方法
RU2233263C2 (ru) Способ получения формалина