RU2811397C1 - Способ получения нитрилотриметиленфосфоновой кислоты - Google Patents

Способ получения нитрилотриметиленфосфоновой кислоты Download PDF

Info

Publication number
RU2811397C1
RU2811397C1 RU2023108170A RU2023108170A RU2811397C1 RU 2811397 C1 RU2811397 C1 RU 2811397C1 RU 2023108170 A RU2023108170 A RU 2023108170A RU 2023108170 A RU2023108170 A RU 2023108170A RU 2811397 C1 RU2811397 C1 RU 2811397C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
acid
mol
reaction
aminotrimethylenephosphonic
phenylpropane
Prior art date
Application number
RU2023108170A
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 RU2811397C1 publication Critical patent/RU2811397C1/ru

Links

Abstract

Изобретение относится к области органической химии и предназначено для получения аминотриметиленфосфоновой (нитрилотриметиленфосфоновой) кислоты. Представлен способ получения нитрилотриметиленфосфоновой кислоты, отличающийся тем, что получают обработкой реакционной смеси 2-фенилпропаном, в интервале температур 81-90°С, при следующих соотношениях компонентов, масс. %: хлорид аммония 11,08 - 9,14, фосфористая кислота 44,18 - 44,81, параформальдегид 16,16 - 16,40, хлороводород 4,92 - 5,19, вода 11,19 - 11,36, 2-фенилпропан 12,45 - 13,11. Использование изобретения обеспечивает простой, экономичный, регулируемый способ получения целевой аминотриметиленфосфоновой кислоты. 2 табл., 4 пр.

Description

Изобретение относится к органической химии, конкретно к улучшенному способу получения аминотриметиленфосфоновой (нитрилотриметиленфосфоновой) кислоты, 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. С07F 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. Бюл. № 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 перемешивании 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; перекачка 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°C, 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 2-фенилпропаном (2-ФП). При этом берут следующие соотношения компонентов, масс. %:
Хлорид аммония 11,08 ÷ 9,14
Фосфористая кислота 44,18 ÷ 44,81
Параформальдегид 16,16 ÷ 16,40
Хлороводород 4,92 ÷ 5,19
Вода 11,19 ÷ 11,36
2-фенилпропан 12,45 ÷ 13,11
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 21,4 г хлорида аммония (0,4 моль), 85,28 г (1,04 моль) фосфористой кислоты, 31,2 г (1,04 моль) параформальдегида, 9,5 г (0,26 моль) хлороводорода в виде 37%-ного раствора, 21,6 г (1,2 моль) воды. Включают подачу воды на обратный холодильник, и реакционную смесь нагревают до 80°С, добавляют в течение 30 минут 24,04 г (0,2 моль) 2-фенилпропана. Температура реакционной массы держится в интервале 81-90°С. Реакционную смесь выдерживают 1 час. Нагревают до 95°С и выдерживают 1 час, убирают обратный холодильник. Температуру поднимают до 118-120°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 92,1 г твердого, белого продукта реакции - 77% от теоретического. Температура плавления продукта реакции составляет 184-186°С.
Пример 2. Нитрилотриметиленфосфоновую кислоту получают по примеру 1, только количества исходных веществ следующие: 21,4 г хлорида аммония (0,4 моль), 91,84 г (1,12 моль) фосфористой кислоты, 33,6 г (1,12 моль) параформальдегида, 10,22 г (0,28 моль) хлороводорода в виде 37%-ного раствора, 23,3 г (1,292 моль) воды, 25,9 г (0,215 моль) 2-фенилпропана. Получают 103,5 г твердого, белого продукта реакции - 86,5% от теоретического. Температура плавления продукта реакции составляет 190-193°С.
Пример 3. Нитрилотриметиленфосфоновую кислоту получают по примеру 1, только количества исходных веществ следующие: 21,4 г хлорида аммония (0,4 моль), 98,4 г (1,2 моль) фосфористой кислоты, 36 г (1,2 моль) параформальдегида, 11 г (0,3 моль) хлороводорода в виде 37%-ного раствора, 24,9 г (1,383 моль) воды, 27,7 г (0,23 моль) 2-фенилпропана. Получают 108,3 г твердого, белого продукта реакции - 90,5% от теоретического. Температура плавления продукта реакции составляет 192-194°С.
Пример 4. Нитрилотриметиленфосфоновую кислоту получают по примеру 1, только количества исходных веществ следующие: 21,4 г хлорида аммония (0,4 моль), 104,96 г (1,28 моль) фосфористой кислоты, 38,4 г (1,28 моль) параформальдегида, 12,05 г (0,33 моль) хлороводорода в виде 37%-ного раствора, 26,6 г (1,477 моль) воды, 30,77 г (0,256 моль) 2-фенилпропана. Получают 111,9 г твердого, белого продукта реакции - 93,5% от теоретического. Температура плавления продукта реакции составляет 192-195°С.
Получение НТМФК, 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
12,05/12,11 4,04/3,88 31,1/30,81
* - наверху вычислено, внизу - найдено.
В ИК-спектрах полученных образцов присутствуют все характерные полосы колебаний эталона - аминотриметиленфосфоновой кислоты производства Китая (рис. 1) и полученного образца (рис. 2). ИК-спектры полученных 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 81-90°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., С07F 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. 05.09.1979. Бюл. № 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 нитрилотриметиленфосфоновой кислоты, отличающийся тем, что получают обработкой реакционной смеси 2-фенилпропаном, в интервале температур 81-90°С при следующих соотношениях компонентов, масс. %:
  2. хлорид аммония 11,08 - 9,14 фосфористая кислота 44,18 - 44,81 параформальдегид 16,16 - 16,40 хлороводород 4,92 - 5,19 вода 11,19 - 11,36 2-фенилпропан 12,45 - 13,11
RU2023108170A 2023-04-03 Способ получения нитрилотриметиленфосфоновой кислоты RU2811397C1 (ru)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2811397C1 true RU2811397C1 (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
JP5419327B2 (ja) アニリンの製造方法
US2826601A (en) System for producing cyanohydrins
RU2404175C2 (ru) Двухкомпонентный поглотитель сероводорода и способ его получения
RU2811397C1 (ru) Способ получения нитрилотриметиленфосфоновой кислоты
RU2811389C1 (ru) Способ получения аминотриметиленфосфоновой кислоты
RU2816424C1 (ru) Способ получения аминотриметиленфосфоновой кислоты
RU2818916C1 (ru) Способ получения нитрилотриметиленфосфоновой кислоты
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
RU2778338C1 (ru) Способ получения аминоуксусной кислоты
US10906868B2 (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
EP0013554B1 (en) Process for production of 1,17-diamino-9-azaheptadecane
SU887563A1 (ru) Способ получени третичных аминов
SU684038A1 (ru) Способ получени нитрилотриметилфосфоновой кислоты
KR20110138288A (ko) 아미날 단계를 통한 메틸렌 디페닐 디아민(mda)의 제조 방법
SU232282A1 (ru) Способ получения монохелатов алюминия
RU2233263C2 (ru) Способ получения формалина
RU2317975C1 (ru) Способ получения n-метилформамида
JPH0215057A (ja) アジリジン化合物の捕集方法
RU2342371C2 (ru) Способ получения 5-ацетилсалицилоил-1,3,5-дитиазинана
RU2571086C1 (ru) Двухстадийный способ получения концентрата 1,3,5-триметилгексагидро-1,3,5-триазина
JPH0665260A (ja) ナトリウムビストリメチルシリルアミド溶液の製造方法
SU245098A1 (ru) Способ получения диметилолфосфиновой кислоты
US4098819A (en) Process for the production of phosphoric acid-dimethylamide-dichloride or phosphoric acid-bis-(dimethylamide)-chloride