TW201731856A - 減少有機四亞磷酸酯之氯含量的方法 - Google Patents
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Abstract
本發明關於減少有機四亞磷酸酯之氯含量的普遍可用的方法。
Description
本發明關於減少有機四亞磷酸酯之氯含量的普遍可用的方法。
有機磷化合物因為其廣泛的應用範圍而有顯著的工業重要性。它們係直接用作為塑化劑、阻燃劑、UV穩定劑或抗氧化劑。另外,它們也是製造殺真菌劑、除草劑、殺昆蟲劑及藥物的重要中間物。
有機磷化合物的一個具體應用領域為觸媒:例如膦、亞磷酸酯和亞磷醯胺尤其被用作為觸媒錯合物中的配體,該等觸媒錯合物進而用於工業規模操作程序的均相催化。應特別提及的是不飽和化合物與一氧化碳及氫的加氫甲醯化反應,其通常在均相觸媒系統存在下發生,該觸媒具有金屬及至少一種有機磷化合物作為配體。
均相催化之加氫甲醯化反應的介紹於下列中提出:B.CORNILS,W.A.HERRMANN,Applied Homogeneous Catalysis with Organometallic Compounds,vol.1 & 2,
VCH,Weinheim,New York,1996;R.Franke,D.Selent,A.Börner,Applied Hydroformylation,Chem.Rev.,2012,DOI:10.1021/cr3001803。
磷配體的合成重複地說明於文獻中。有用的綜述可發現於:"Phosphorus(III)Ligands in Homogeneous Catalysis-Design and Synthesis" by Paul C.J.Kamer and Piet W.N.M.van Leeuwen;John Wiley and Sons,2012。
含氯試劑常用於該等配體的合成中。例如,三氯化磷(PCl3)經常用於亞磷酸酯配體的合成中。用於製備有機磷化合物之氯化合物在有機磷化合物的適當使用或進一步加工中出現許多困難:例如,所欲有機磷化合物從未直接以純形式獲得,且總是以有機磷產物的受污染形式獲得,該產物既含有所欲有機磷化合物,亦含有污染物。污染物為未轉化或不完全轉化之試劑、輔助劑或來自副反應之產物。在此上下文中,以氯化合物形式之污染物出現特別的困難:若含氯污染物與用作為配體的有機磷化合物一起進入鋼製壓力反應器中,則壓力反應器由於氯化物而受到增加的腐蝕。這在其中有機磷化合物在整個反應過程期間計量添加之連續方法尤其如此。這為例如當有機磷化合物被用作為工業規模的加氫甲醯化反應中之配體時的情況。計量添加亦必然造成二次組份累積於反應器中。當氯化物為二次組份之一時,這尤其具有關鍵性,因為氯化物甚至攻擊不鏽鋼(參見Merkblatt 893 "Edelstahl rostfrei für die
Wasserwirtschaft" [Information Sheet 893 "Corrosion-Free Stainless Steel for Water Management"],1st edition 2007,publisher:Informationsstelle Edelstahl Rostfrei,Düsseldorf)。
在氯化物離子的存在下有應力-破裂腐蝕的特殊風險,其可導致製程提早關閉及反應器檢修的較有利情況,但是導致甚至反應器破裂的較不利情況。因此,防止經由有機磷觸媒系統夾帶含氯化合物具有優先的重要性。
有機磷化合物的重要類別為有機四亞磷酸酯或簡稱之四亞磷酸酯的類別,其為工業規模關注的配體類別。
WO 2014/177355 A1說明製備具有Hostanox O3先導結構(雙[3,3-雙-(4’-羥基-3’-三級丁基苯基)丁酸]乙二醇酯或亞乙基雙[3,3-雙(3-三級丁基-4-羥基苯基)丁酸酯])的有機四亞磷酸酯之方法及該等配體在加氫甲醯化反應中的用途。
然而,前述文件未說明減少有機四亞磷酸酯之氯含量的方法。
因此,重要的是開發有機四亞磷酸酯的生產及純化方法,其提供具有低的氯化物含量之相應配體,然後彼等可於工業規模製程中使用。
此方法應適用於最多數的有機四亞磷酸酯,因為氯問題對可於工業規模工廠中使用之前的任何配體扮演十分重要的角色。
氯化物含量可以簡單的方式分析測定,例如以水性滴定。更廣度的測定為既包含氯化物,亦包含以其他形式結
合之氯的總氯含量測定。強調總氯含量亦具有材料相關性,因為無法排除以其他形式結合之氯亦能夠損害反應器。然而,在判斷總氯限度時,氯化物部分仍至關重要。
適合於測定總氯含量之方法為根據Wickbold之燃燒法,根據DIN 51408製備樣品且根據DIN EN ISO 10304之離子層析術分析。
專利文獻揭示在實際合成之後用於減少有機磷配體的總氯含量之各種方法:WO 2013/098368 A1說明有機二亞磷酸酯之純化,其中欲移出的雜質不僅包括氯化物離子,且特別包括二元醇、鹼性雜質、單-和二氧化物及二級有機亞磷酸酯。由於四亞磷酸酯與二亞磷酸酯不同的結構及不同的相關化學特徵,使此先前文件中所述之純化方法不適用於有機四亞磷酸酯之純化。
DE 10 2011 002 640 A1揭示純化聯非弗司(biphephos)(6,6’-[(3,3’-二-三級丁基-5,5’-二甲氧基-1,1’-聯苯-2,2’-二基)雙(氧)]雙(二苯並[d,f][1,3,2]二氧雜磷呯(dioxaphosphepine)))之方法。其中所述之方法意欲減少聯非弗司之氯含量。這係藉由以選自乙酸乙酯、苯甲醚、鄰-二甲苯、甲苯、丙酮、2-丙醇和C5-C10-烷烴之溶劑清洗聯非弗司或自此等溶劑再結晶來做到。然而,在此上下文中,必須改進產物沉澱或結晶所需要的長時間。配體經隔夜沉澱,意指需要>8小時。而且,提出在經隔夜沉澱之後必須添加另一溶劑以便充份沉澱的實施例(DE 10 2011
002 640 A1的實施例2)。該等長的反應時間成為工業規模合成的問題,因為長的滯留時間及由此配體最終的長生產時間之影響是使其成本增加。
文件EP 0 285 136主張純化三級有機亞磷酸酯而使彼等釋出二級有機亞磷酸酯的方法。此方法設想將含有三級及二級有機亞磷酸酯二者的組成物在升溫下於路易士鹼(Lewis base)的存在下以水處理。所使用的路易士鹼為無機鹽(碳酸鹽、氫氧化物、氧化物)、三級胺及攜有胺基團之聚合物。所使用的水量及所使用的路易士鹼量係以二級有機亞磷酸酯的量為基準計尤其分別為至少0.5至1當量。
在此所主張之方法的顯著缺點為不只是使用微量的水,而是比前述更多的量。這是因為不僅欲移出污染物,且亦使三級有機亞磷酸酯本身反應,所以使得一部份有價值的產物取決於有機亞磷酸鹽之水解穩定性而損失。
文件DE 10 2004 049 339說明藉助於使用極性萃取劑萃取以純化磷螯合配體的方法。粗製配體在此係以極性溶劑萃取6次,且於是具有少於100ppm的胺鹼、胺氫氯酸鹽或其混合物含量。然而,在此純化方法中需要極大量的溶劑,其從經濟及生態觀點來看有必要改進。
US 3,980,739揭示使用NH3及/或NH2-NH2純化三芳基亞磷酸酯。純化在此係於從20℃至120℃之溫度範圍內完成。在此所使用的鹼為氨及肼。該兩種化合物在全球統一的化學品分類及標示系統下被分類為特別毒且致癌的。
因此希望以較低的有害化合物取代。而且,氨係以氣體形式使用,其在工業規模使用的情況下需要特殊的安全措施,且使其優選使用液體試劑。
DE 10 2014 206 520 A1揭示可相比的結構,但是未提出任何其純化方式的指示。
由本發明解決的問題因此在於發展用於有機四亞磷酸酯的純化方法,其中使氯含量減少,不使此方法具有前述缺點。
所解決的特別問題在於使用使有機四亞磷酸酯中具有氯含量超過1000ppm至100000ppm,及尤其超過2000ppm至100000ppm的有機四亞磷酸酯純化至有機四亞磷酸酯中之氯含量少於1000ppm的方法。較佳地使有機四亞磷酸酯中之氯含量減少至少於500ppm,且更佳地使有機四亞磷酸酯中之氯含量減少至少於250ppm。所記述的氯含量意指總氯含量。
這是因為受污染的有機四亞磷酸酯可含有有機氯化物及/或無機氯化物。有機氯化物含有至少一個碳原子,而無機氯化物卻不包括任何碳。有機磷產物特別有可能受到下列的氯化物污染,因為該等含氯化合物為合成有機磷化合物過程所必要的或不可避免地以副產物產生:三氯化磷、氯亞磷酸酯、二氯亞磷酸酯、胺之氫氯酸鹽、鹼金屬之氫氯酸鹽、鹼土金屬之氯化物、自三氯化磷水解可獲得的含氯酸。
因此,受污染的有機四亞磷酸酯通常包括所列舉的氯
化物中之至少一者。
此目的係由根據申請專利範圍第1項之方法達成。
減少在通式I和II之一的有機四亞磷酸酯中之氯含量的方法:
在其中X及/或Y亦為N的情況中,出於本發明的目的之具有根據I或II之化合物亦被稱為有機四亞磷酸酯,即使當彼等因為P-N鍵而被更正確地稱為有機四亞磷醯胺
時。
在方法步驟a)中與有機四亞磷酸酯接觸的溶液隨意地含有至少一種溶劑及至少一種鹼,亦含有微量水(以溶劑含量為基準計最多5%),及/或至少一種溶劑及/或至少一種鹼含有水。在溶液含有微量水的情況中,以溶劑含量為基準計的水含量較佳為至多5%,尤其為1%至2%,或<1%。
亦可另選擇不添加前述隨意的微量水,直到有機四亞磷酸酯與含有鹼及溶劑的溶液在步驟a)中接觸期間或之後。在此情況中,在方法步驟a)中與有機四亞磷酸酯接觸的溶液首先不含有任何水,意指在溶液中的存在的至少一種鹼及至少一種溶劑為無水的。然而,在此實施態樣中,隨後將少量的水(亦即以溶劑含量為基準計至多5%,尤其為1%至2%,或<1%)添加至含有有機四亞磷酸酯之溶液中。
當溶劑僅包括微量水時(<50ppm),在此將溶劑視為無水的。
在溶液中的存在的至少一種鹼抑制會在例如水或醇的存在下發生而不想要的副反應,例如醇解或轉酯化。至少一種鹼較佳地另外具有使原存在於有機四亞磷酸酯中的氯溶解於其中的優點。
在本發明的上下文中,烷基代表非支鏈或支鏈脂族基團。(C1-C12)-烷基及O-(C1-C12)-烷基分別可未經取代或經一或多個選自(C3-C12)-環烷基、(C3-C12)-雜環烷基、(C6-
C20)-芳基、氟、氯、氰基、甲醯基、醯基和烷氧基羰基之相同或不同的基團取代。
(C3-C12)-環烷基及(C3-C12)-雜環烷基分別可未經取代或經一或多個選自(C1-C12)-烷基、(C1-C12)-烷氧基、(C3-C12)-環烷基、(C3-C12)-雜環烷基、(C6-C20)-芳基、氟、氯、氰基、甲醯基、醯基和烷氧基羰基之相同或不同的基團取代。
(C4-C20)-芳基分別可未經取代或經一或多個選自(C1-C12)-烷基、(C1-C12)-烷氧基、(C3-C12)-環烷基、(C3-C12)-雜環烷基、(C6-C20)-芳基、氟、氯、氰基、甲醯基、醯基和烷氧基羰基之相同或不同的基團取代。
在本發明的上下文中,語詞〝-(C1-C12)-烷基〞包含直鏈及支鏈烷基。該等基團較佳為未經取代之直鏈或支鏈-(C1-C8)-烷基,且最佳為-(C1-C6)-烷基。-(C1-C12)-烷基的實例尤其為甲基、乙基、丙基、異丙基、正丁基、異丁基、二級丁基、三級丁基、正戊基、2-戊基、2-甲基丁基、3-甲基丁基、1,2-二甲基丙基、1,1-二甲基丙基、2,2-二甲基丙基、1-乙基丙基、正己基、2-己基、2-甲基戊基、3-甲基戊基、4-甲基戊基、1,1-二甲基丁基、1,2-二甲基丁基、2,2-二甲基丁基、1,3-二甲基丁基、2,3-二甲基丁基、3,3-二甲基丁基、1,1,2-三甲基丙基、1,2,2-三甲基丙基、1-乙基丁基、1-乙基-2-甲基丙基、正庚基、2-庚基、3-庚基、2-乙基戊基、1-丙基丁基、正辛基、2-乙基己基、2-丙基庚基、壬基、癸基。
與語詞〝-(C1-C12)-烷基〞相關的闡釋亦適用於-O-(C1-C12)-烷基(即-(C1-C12)-烷氧基)中的烷基。該等基團較佳為未經取代之直鏈或支鏈-(C1-C6)-烷氧基。
經取代之-(C1-C12)-烷基及經取代之-(C1-C12)-烷氧基可取決彼等的鏈長度而具有一或多個取代基。取代基較佳地獨立選自-(C3-C12)-環烷基、-(C3-C12)-雜環烷基、-(C6-C20)-芳基、氟、氯、氰基、甲醯基、醯基和烷氧基羰基。
在本發明的上下文中,語詞〝-(C3-C12)-環烷基〞包含具有3至12個(尤其為5至12個)碳原子的單-、二-或三環烴基。該等包括環丙基、環丁基、環戊基、環己基、環庚基、環辛基、環十二烷基、環十五烷基、降莰基或金剛烷基。
在本發明的上下文中,語詞〝-(C3-C12)-雜環烷基〞包含具有3至12個(尤其為5至12個)碳原子的非芳族飽和或部分不飽和環脂族基團。-(C3-C12)-雜環烷基較佳地具有3至8個,更佳為5或6個環原子。在相對於環烷基的雜環烷基中,將1、2、3或4個環碳原子以雜原子或含雜原子的基團置換。雜原子或含雜原子的基團較佳地選自-O-、-S-、-N-、-N(=O)-、-C(=O)-和-S(=O)-。-(C3-C12)-雜環烷基的實例為四氫噻吩基、四氫呋喃基、四氫吡喃基和二噁烷基。
經取代之-(C3-C12)-環烷基及經取代之-(C3-C12)-雜環烷基可取決於彼等的環大小而具有一或多個(例如1、2、3、4或5個)另外的取代基。該等取代基較佳地各自獨立
地選自-(C1-C12)-烷基、-(C1-C12)-烷氧基、-(C3-C12)-環烷基、-(C3-C12)-雜環烷基、-(C6-C20)-芳基、氟、氯、氰基、甲醯基、醯基和烷氧基羰基。經取代之-(C3-C12)-環烷基較佳地攜有一或多個-(C1-C6)-烷基。經取代之-(C3-C12)-雜環烷基較佳地攜有一或多個-(C1-C6)-烷基。
在本發明的上下文中,語詞〝-(C4-C20)-芳基〞包含單-或多環芳族烴基。該等具有4至20個環原子,更佳為6至14個環原子,尤其為6至10個環原子。芳基較佳為-(C6-C10)-芳基。芳基尤其為苯基、萘基、茚基、茀基、蒽基、菲基、稠四苯基、基、芘基、蔻基(coronenyl)、聯苯基。芳基更特別為苯基、聯苯基、萘基和蒽基。
經取代之-(C4-C20)-芳基可取決於環大小而具有一或多個(例如1、2、3、4或5個)取代基。該等取代基較佳地各自獨立地選自-(C1-C12)-烷基、-(C1-C12)-烷氧基、-(C3-C12)-環烷基、-(C3-C12)-雜環烷基、-(C6-C20)-芳基、氟、氯、氰基、甲醯基、醯基和烷氧基羰基。
經取代之-(C4-C20)-芳基較佳為經取代之-(C6-C10)-芳基,尤其為經取代之苯基、經取代之聯苯、經取代之萘基或經取代之蒽基。經取代之-(C4-C20)-芳基較佳地攜有一或多個(例如1、2、3、4或5個)選自-(C1-C12)-烷基、-(C1-C12)-烷氧基之取代基。
在根據本發明的方法之一個實施態樣中,V和W各自獨立地選自:-H、-(C1-C12)-烷基、-O-(C1-C12)-烷基、-(C1-C12)-雜
烷基、-(C4-C20)-芳基、-(C4-C20)-芳基-(C1-C12)-烷基、-(C4-C20)-芳基-O-(C1-C12)-烷基、-(C1-C12)-烷基-(C4-C20)-芳基、-(C4-C20)-芳基-COO-(C1-C12)-烷基、-(C4-C20)-雜芳基、-(C3-C12)-環烷基、-(C3-C12)-雜環烷基、-(C3-C12)-雜環烷基-(C1-C12)-烷基、-CO-(C1-C12)-烷基、-CO-(C4-C20)-芳基、-CO-(C4-C20)-雜烷基、-(C4-C20)-芳基-CO-(C1-C12)-烷基、-(C4-C20)-芳基-CO-(C4-C20)-芳基。
在一個實施態樣中,V和W各自獨立地選自:-H、-(C1-C12)-烷基、-O-(C1-C12)-烷基、-(C4-C20)-芳基、-(C4-C20)-芳基-(C1-C12)-烷基、-(C4-C20)-芳基-O-(C1-C12)-烷基、-(C1-C12)-烷基-(C4-C20)-芳基、-(C4-C20)-芳基-COO-(C1-C12)-烷基。
在一個實施態樣中,V和W為,或取代基V和W中僅一者為
其中R5、R6、R7、R8、R9係獨立地選自-H、-(C1-C12)-烷基、-O-(C1-C12)-烷基、-苯基、-COO-(C1-C12)-烷基。
在一個實施態樣中,V和W為相同的基團。
在一個實施態樣中,Z係選自:-(C1-C14)-烷基-、-(C4-C20)-芳基-、-(C4-C20)-芳基-(C1-C12)-烷基-、-(C4-C20)-雜芳基-、-CO-(C4-C14)-雜芳基-、-CO-(C4-C20)-芳基-。
在一個方法變型中,Z係選自:
其中R10、R11、R12、R13、R14、R15、R16、R17各自獨立地選自:-H、-(C1-C12)-烷基、-O-(C1-C12)-烷基、-O-(C6-C20)-芳基、-(C6-C20)-芳基、-鹵素(諸如Cl、F、Br、I)、-COO-(C1-C12)-烷基、-CONH-(C1-C12)-烷基、-(C6-C20)-芳基-CON[(C1-C12)-烷基]2、-CO-(C1-C12)-烷基、-CO-(C6-C20)-芳基、-COOH、-OH、-SO3H、-SO3Na、-NO2、-CN、-NH2、-N[(C1-C12)-烷基]2。
在一個方法變型中,R10、R11、R12、R13、R14、R15、R16、R17各自獨立地選自:-H、-(C1-C12)-烷基、-O-(C1-C12)-烷基。
在一個實施態樣中,R1、R3、R4為-H。
在一個實施態樣中,R2為-(C1-C12)-烷基。
在此優先選擇為三級丁基。
在一個實施態樣中,X和Y為O。
在一個實施態樣中,X和Y為N。
在一個實施態樣中,X和Y為O,其中後者係與苯基鍵結,苯基可依次經取代且亦可為較大的稠合芳族系統之一部分。
在一個方法變型中,至少一種溶劑係選自:乙酸乙
酯、苯甲醚、鄰-二甲苯、甲苯、丙酮、甲醇、乙醇、丙醇、異丙醇、乙腈。
至少一種溶劑較佳地選自:乙腈、乙酸乙酯、乙醇、丙醇、甲苯。
至少一種溶劑更佳為乙醇。
在一個方法變型中,至少一種鹼係選自:三乙胺、二甲基胺基丁烷(DMAB)、戊胺、己胺、二丁胺、N-甲基-2-吡咯啶酮(NMP)、三乙醇胺、甲醇鈉、乙醇鈉、吡啶、二甲基胺基吡啶(DMAP)。
在一個方法變型中,至少一種鹼為胺鹼。
至少一種鹼較佳地選自:三乙胺、二甲基胺基丁烷(DMAB)、甲醇鈉、乙醇鈉、吡啶、二甲基胺基吡啶(DMAP)。
至少一種鹼更佳地選自二甲基胺基丁烷(DMAB)和三乙胺。
在一個方法變型中,在步驟a)中的接觸係藉由添加溶劑及鹼至固體有機四亞磷酸酯中,例如在室溫下,且將所形成的懸浮液攪拌至少1小時而完成。在此過程中,氯化雜質較佳地進入溶液中,而有機四亞磷酸酯以優勢維持不溶解。
在一個方法變型中,在步驟a)之後,但在步驟c)之前,將選自芳烴、醇、丙酮、乙酸乙酯、乙腈和醚之另一溶劑添加至溶液中。
在另一方法變型中,將方法步驟b)中的溫度值設定在
從-20℃至+10℃之範圍,尤其在從-10℃至+10℃之範圍,由於其使任何進入溶液中的有機四亞磷酸酯再沉澱。
在一個方法變型中,經純化之有機四亞磷酸酯係在步驟c)中藉由過濾而與溶液分離。
在一個方法變型中,在步驟a)中與含有至少一種溶劑及至少一種鹼的溶液接觸之有機四亞磷酸酯具有1500ppm至100000ppm的氯含量。
在另一方法變型中,在步驟a)中與含有至少一種溶劑及至少一種鹼的溶液接觸之有機四亞磷酸酯具有5000ppm至100000ppm的氯含量。
所記述的氯含量意指為總氯含量。
總氯含量係根據Wickbold測定:根據DIN 51408製備樣品且根據DIN EN ISO 10304以離子層析術分析。
在一個減少氯含量的方法變型中,將通式I和II之一的有機四亞磷酸酯純化:
根據本發明的方法更佳地適合於製備結構式III、IV、V、VI、VII、VIII、IX、X、XI、XII、XIII、XIV和
XV之一的有機四亞磷酸酯:
所主張的方法亦可具有上游方法步驟,例如有機四亞磷酸酯之合成。在該情況中,該等方法步驟係在方法步驟a)之前。
在方法步驟a)的配體上游合成中,有機四亞磷酸酯可在結晶完成時分離。這通常係藉由過濾且隨意地乾燥經濾出之有機四亞磷酸酯而完成。
本發明係藉由操作實施例而於下文詳細例證。
關於本發明所記述之總氯含量係根據Wickbold測定:根據DIN 51408製備樣品且根據DIN EN ISO 10304以離子層析術分析。
隨後的所有的製法係在保護性氣體下使用標準的Schlenk技術進行。除非另有其他陳述,否則溶劑係在使用前經適合的乾燥劑乾燥(Purification of Laboratory Chemicals,W.L.F.Armarego(Author),Christina Chai(Author),Butterworth Heinemann(Elsevier),6th edition,Oxford 2009)。
三氯化磷(Aldrich)係在使用前在氬氣下蒸餾。所有的製備操作係在烘乾的容器中實施。產物係藉助於NMR光譜法特徵化。化學位移(δ)係以ppm記述。
31P NMR信號參考如下:SR31P=SR1H * (BF31P/BF1H)=SR1H * 0.4048(Robin K.Harris,Edwin D.Becker,Sonia M.Cabral de Menezes,Robin Goodfellow,and 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 and Kurt W.Zilm,Pure Appl.Chem.,2008,80,59-84)。
核磁共振光譜的記錄係在Bruker Avance 300或Bruker Avance 400上實施,氣相層析術分析係在Agilent GC 7890A上實施,元素分析係在Leco TruSpec CHNS及Varian ICP-OES 715上實施,及ESI-TOF質譜分析係在Thermo Electron Finnigan MAT 95-XP及Agilent 6890 N/5973儀器上實施。
Hostanox O3(雙[3,3-雙(4’-羥基-3’-三級丁基苯基)丁酸]乙二醇酯或亞乙基雙[3,3-雙(3-三級丁基-4-羥基苯基)
丁酸酯])係於市場上取得且購自Clariant。
為了補充隨後的合成方法,具有Hostanox O3先導結構(雙[3,3-雙(4’-羥基-3’-三級丁基苯基)丁酸]乙二醇酯或亞乙基雙[3,3-雙(3-三級丁基-4-羥基苯基)丁酸酯])之有機四亞磷酸酯的製備亦詳細說明於WO 2014/177355 A1中。
在實施例3a、4至8及11至13中所述之有機四亞磷酸酯V、VI、VII、VIII、IX、X、XIII、XIV和XV的每一合成中,所使用的反應物為氯亞磷酸酯(10):
氯亞磷酸酯(10)係由如下獲得:將Hostanox 03(亞乙基雙[3,3-雙(3-三級丁基-4-羥基苯基)丁酸酯])(0.796克;1.001毫莫耳)、三乙胺(1.12毫升)與THF(30毫升)之混合物在0℃下逐滴且同時攪拌添加至THF(3毫升)中的三氯化磷(0.66克;4.81毫莫耳)之溶液中。將混合物留置在室溫下攪拌隔夜,將過濾物在減壓下濃縮且將獲得的殘餘物在50℃/0.1毫巴下經2小時乾燥。將產物溶解在甲苯(15毫升)中,且將溶液通過G4濾
片過濾且濃縮至乾燥。
產量:0.935克(0.78毫莫耳;78%)。將因此獲得的產物直接進一步使用。31P-NMR(CD2Cl2):185.8(s)ppm。1H-NMR(CD2Cl2):1.35(36 H);1.89(6 H);3.13(4 H);3.89(4 H),7.08...7.43(12 H)ppm。
將Hostanox 03(亞乙基雙[3,3-雙(3-三級丁基-4-羥基苯基)丁酸酯])(0.395克;0.497毫莫耳)、三乙胺(0.62毫升)與THF(6毫升)之混合物在0℃下逐滴添加至THF(4毫升)中的6-氯二苯並[d,f][1,3,2]二氧雜磷呯(0.548克;2.188毫莫耳)之攪拌溶液中。將混合物留置在室溫下攪拌隔夜且過濾,將過濾物在減壓下濃縮且將獲得的殘餘物在50℃/0.1毫巴下經小2時乾燥。
以管柱層析術純化(己烷/二氯甲烷,1:4,Rf=0.4)給出0.449克(0.272毫莫耳;54%)四亞磷酸酯(III)。
分析(計算之C98H94O16P4=1651.68克/莫耳):C 71.41(71.26)%;H 5.73(5.74)%;P 7.53(7.50)%。
31P-NMR(CD2Cl2):145.4(s)ppm。1H-NMR(CD2Cl2):1.37(36 H);1.92(6 H);3.17(4 H);3.93(4 H);7.07...7.59(44 H)ppm。
ESI-TOF HRMS:m/e 1652.55888(M+H)+。
將Hostanox 03(亞乙基雙[3,3-雙(3-三級丁基-4-羥基苯基)丁酸酯])(1.019克;1.282毫莫耳)、三乙胺(1.6毫升)與THF(12毫升)之混合物在0℃下逐滴添加至THF(12毫升)中的4,8-二-三級丁基-6-氯-2,10-二甲氧基二苯並[d,f][1,3,2]二氧雜磷呯(2.387克;5.644毫莫耳)之攪拌溶液中。將混合物留置在室溫下攪拌隔夜且過濾,將過濾物在減壓下濃縮且將獲得的殘餘物在50℃/0.1毫巴下經小2時乾燥。
以管柱層析術純化(己烷/二氯甲烷,1:8,Rf=0.28)給出1.437克(0.614毫莫耳;48%)四亞磷酸酯(IV)。
分析(計算之C138H174O24P4=2340.74克/莫耳):C 70.82(70.81)%;H 7.57(7.49)%;P 5.19(5.29)%。
31P-NMR(CD2Cl2):139.9(s)ppm。1H-NMR(CD2Cl2):1.27(36 H);1.43(72 H);1.93(6 H);3.16(4 H);3.88(24 H),3.93(4 H),6.83...7.17(28 H)ppm。
ESI-TOF HRMS:m/e 2341.14642(M+H)+。
將Hostanox 03(亞乙基雙[3,3-雙(3-三級丁基-4-羥基苯基)丁酸酯])(1.280克;1.61毫莫耳)、三乙胺(2毫升)與THF(15毫升)之混合物在0℃下逐滴添加至THF(15毫升)中的雙(2,4-二-三級丁基苯基)亞磷醯氯(phosphorochloridite)(3.381克;7.086毫莫耳)之攪拌溶液中。將混合物留置在室溫下攪拌隔夜且過濾,將過濾物在減壓下濃縮且將獲得
的殘餘物在50℃/0.1毫巴下經小2時乾燥。
以管柱層析術純化(己烷/二氯甲烷,1:1,Rf=0.57)給出3.6克(1.41毫莫耳;87%)四亞磷酸酯(V)。
分析(計算之C162H230O16P4=2557.44克/莫耳):C 76.26(76.08)%;H 9.05(9.06)%;P 4.93(4.84)%。
31P-NMR(CD2Cl2):130.7(s)ppm。1H-NMR(CD2Cl2):1.37(72 H);1.39(36 H);1.47(72 H);1.91(6 H);3.16(4 H);3.92(4 H),7.00. 7.47(36 H)ppm。
ESI-TOF HRMS:m/e 518.37751;647.46192;1135.27566。
在250毫升Schlenk燒瓶中,將9.2克(0.044莫耳)2,4-二-三級丁基苯酚與140毫升無水甲苯及7毫升(0.050莫耳)三乙胺混合。
在500毫升Schlenk燒瓶中,將7.2克(0.005莫耳)氯亞磷酸酯(10)溶解在110毫升無水甲苯中且在冰浴中冷卻至0℃。
將2,4-二-三級丁基苯酚/甲苯/Et3N溶液逐滴添加至已事先冷卻至0℃的氯亞磷酸酯/甲苯溶液中。
在加完時,將混合物逐漸溫熱至室溫且同時攪拌隔夜。
將獲得的胺氫氯酸鹽進行過濾整理。將獲得的殘餘物以30毫升無水甲苯清洗。將獲得的母液在減壓下濃縮至
乾燥。
產量:12.5克
氯含量滴定:0.21/0.21重量%
將在甲苯(7毫升)與三乙胺(3.7毫升)之混合物中的2-苯基苯酚(0.5克;2.938毫莫耳)之溶液在0℃下逐滴且同時攪拌添加至甲苯(5毫升)中的氯亞磷酸酯(10)(0.441克;0.367毫莫耳)之溶液中。將混合物留置在室溫下攪拌隔夜且過濾,將過濾物在減壓下濃縮且將獲得的殘餘物在50℃/0.1毫巴下經小2時乾燥。
以管柱層析術純化(二氯甲烷,Rf=0.82)給出0.541克(0.239毫莫耳;65%)四亞磷酸酯(VI)。
分析(計算之C146H134O16P4=2268.54克/莫耳):C 77.34(77.30)%;H 5.98(5.96)%;P 5.85(5.46)%。
31P-NMR(CD2Cl2):129.9(s)ppm。1H-NMR(CD2Cl2):1.16(36 H);1.85(6 H);3.06(4 H);3.89(4 H),6.76...7.44(84 H)ppm。
ESI-TOF HRMS:m/e 2290.8538(M+Na)+。
將在甲苯(12毫升)與三乙胺(5.2毫升)之混合物中的1-萘酚(0.589克;4.084毫莫耳)之溶液在0℃下逐滴且同時攪拌添加至甲苯(5毫升)中的氯亞磷酸酯(10)(0.612
克;0.511毫莫耳)之溶液中。將混合物留置在室溫下攪拌隔夜且過濾,將過濾物在減壓下濃縮且將獲得的殘餘物在50℃/0.1毫巴下經小2時乾燥。
以管柱層析術純化(二氯甲烷,Rf=0.77)給出0.629克(0.305毫莫耳;60%)四亞磷酸酯(VII)。
分析(計算之C130H118O16P4=2060.24克/莫耳):C 75.67(75.79)%;H 5.99(5.77)%;P 6.01(6.01)%。
31P-NMR(CD2Cl2):131.3(s)ppm。1H-NMR(CD2Cl2):1.33(36 H);1.89(6 H);3.11(4 H);3.87(4 H),6.98...8.19(84 H)ppm。
ESI-TOF HRMS:m/e 2082.72565(M+Na)+。
將在甲苯(12毫升)與三乙胺(5.2毫升)之混合物中的1-萘酚(0.589克;4.084毫莫耳)之溶液在0℃下逐滴且同時攪拌添加至甲苯(5毫升)中的氯亞磷酸酯(10)(0.612克;0.511毫莫耳)之溶液中。將混合物留置在室溫下攪拌隔夜且過濾,將過濾物在減壓下濃縮且將獲得的殘餘物在50℃/0.1毫巴下經小2時乾燥。
以管柱層析術純化(二氯甲烷,Rf=0.82)給出0.57克(0.277毫莫耳;54%)四亞磷酸酯(VIII)。
分析(計算之C130H118O16P4=2060.24克/莫耳):C 75.47(75.79)%;H 5.50(5.77)%;P 6.23(6.01)%。
31P-NMR(CD2Cl2):129.5(s)ppm。1H-NMR(CD2Cl2):
1.34(36 H);1.90(6 H);3.13(4 H);3.89(4 H),7.05...7.87(84 H)ppm。
ESI-TOF HRMS:m/e 2082.72637(M+Na)+。
將在甲苯(14毫升)與三乙胺(6.2毫升)之混合物中的4-羥基苯甲酸甲酯(0.746克;4.901毫莫耳)之溶液在0℃下逐滴且同時攪拌添加至甲苯(6毫升)中的氯亞磷酸酯(10)(0.734克;0.613毫莫耳)之溶液中。將混合物留置在室溫下攪拌隔夜且過濾,且將過濾物在減壓下濃縮。將獲得的殘餘物先在50℃/0.1毫巴經2小時乾燥且接著溶解在沸乙腈(10毫升)中。在-23℃下儲存的溶液給出0.847克(0.399毫莫耳;65%)四亞磷酸酯(IX)。
分析(計算之C114H118O32P4=2124.05克/莫耳):C 64.50(64.46)%;H 5.50(5.60)%;P 5.85(5.83)%。
31P-NMR(CD2Cl2):128.4(s)ppm。1H-NMR(CD2Cl2):1.29(36 H);1.88(6 H);3.13(4 H);3.89(4 H),3.91(24 H);6.87...8.06(44 H)ppm。
ESI-TOF HRMS:m/e 2146.64606(M+Na)+。
將在甲苯(12毫升)與三乙胺(5.9毫升)之混合物中的2,6-二苯基苯酚(0.942克;3.826毫莫耳)之溶液在0℃下逐滴且同時攪拌添加至甲苯(4毫升)中的氯亞磷酸酯(10)
(0.573克;0.478毫莫耳)之溶液中。將混合物先在室溫下攪拌隔夜,接著在70℃下攪拌4小時且接著在浴溫100℃下再攪拌2小時。將混合物過濾且將過濾物在減壓下濃縮。將獲得的殘餘物在50℃/0.1毫巴下經2小時乾燥。
以管柱層析術純化(己烷/二氯甲烷(1:1),Rf=0.16)給出0.392克(0.136毫莫耳;28%)四亞磷酸酯(X)。
分析(計算之C194H166O16P4=2877.32克/莫耳):C 80.81(80.98)%;H 5.92(5.81)%;P 4.19(4.31)%。
31P-NMR(CD2Cl2):142.4(s)ppm。1H-NMR(CD2Cl2):1.05(36 H);1.82(6 H);3.04(4 H);4.04(4 H);5.79...7.64(116 H)ppm。
ESI-TOF HRMS:m/e 2900.11232(M+Na)+。
將在三乙胺(0.71毫升)及THF(7毫升)中的Hostanox 03(亞乙基雙[3,3-雙(3-三級丁基-4-羥基苯基)丁酸酯])(0.451克;0.567毫莫耳)之溶液在0℃下逐滴添加至THF(6毫升)中的2-氯-4,4,5,5-四苯基-1,3,2-二氧雜磷(dioxaphospholane)(1.074克;2.493毫莫耳)之攪拌溶液中。將混合物先在室溫下攪拌隔夜,接著在70℃下攪拌10小時且過濾,且將過濾物在減壓下濃縮。將獲得的殘餘物在50℃/0.1毫巴下經2小時乾燥且接著自乙腈結晶。產量:0.66克(0.278毫莫耳;49%)的92%產物(評定:P NMR)。
31P-NMR(CD2Cl2):138.5(s)ppm。1H-NMR(CD2Cl2):1.20(36 H);1.90(6 H);3.15(4 H);3.91(4 H);6.92...7.63(92 H)ppm。
ESI-TOF HRMS:m/e 2393.91863(M+Na)+。
將在三乙胺(0.93毫升)及THF(9毫升)中的Hostanox 03(亞乙基雙[3,3-雙(3-三級丁基-4-羥基苯基)丁酸酯])(0.589克;0.741毫莫耳)之溶液在0℃下逐滴添加至THF(8毫升)中的R-4-氯二萘並[2,1-d:1’,2’-f][1,3,2]二氧雜磷呯(1.143克;3.259毫莫耳)之攪拌溶液中。將混合物在室溫下攪拌隔夜且過濾,且將過濾物在減壓下濃縮。將獲得的殘餘物在50℃/0.1毫巴下經2小時乾燥。以管柱層析術純化(二氯甲烷,Rf=0.71)給出1.128克(0.550毫莫耳;74%)四亞磷酸酯(XII)。
分析(計算之C130H110O16P4=2052.15克/莫耳):C 75.90(76.09)%;H 5.56(5.40)%;P 6.14(6.04)%。
31P-NMR(CD2Cl2):145.6(s)ppm。1H-NMR(CD2Cl2):1.34(36 H);1.91(6 H);3.16(4 H);3.93(4 H);7.07...8.08(60 H)ppm。
將在甲苯(13毫升)及三乙胺(5.6毫升)之混合物中的2-羥基菸鹼酸(0.506克;3.742毫莫耳)之溶液在0℃下逐
滴且同時攪拌添加至甲苯(7毫升)中的氯亞磷酸酯(10)(1.121克;0.936毫莫耳)之溶液中。將混合物在室溫下攪拌隔夜且過濾,且將過濾物在減壓下濃縮。將獲得的殘餘物在50℃/0.1毫巴下經2小時乾燥且以獲得的樣子使用。產量:0.67克(0.458毫莫耳;49%)。
分析(計算之C74H74N4O20P4=1463.30克/莫耳):C 60.92(60.74)%;H 5.02(5.10)%;P 8.57(8.47)%。
31P-NMR(CD2Cl2):115.1(s)ppm。1H-NMR(CD2Cl2):1.18(36 H);1.84(6 H);3.08(4 H);3.85(4 H);7.00...8.63(24 H)ppm。
將1,8-二胺基萘(0.724克;4.577毫莫耳)、甲苯(18毫升)及三乙胺(7.1毫升)之混合物在0℃下逐滴且同時攪拌添加至甲苯(9毫升)中的氯亞磷酸酯(10)(1.356克;1.144毫莫耳)之溶液中。將混合物在室溫下攪拌隔夜且過濾,且將過濾物在減壓下濃縮。將獲得的殘餘物在50℃/0.1毫巴下經2小時乾燥且以獲得的樣子使用。產量:0.500克(0.325毫莫耳;28%)。
分析(計算之C90H94N8O8P4=1539.68克/莫耳):C 70.46(70.21)%;H 6.15(6.15)%;P 7.95(8.05)%。
31P-NMR(CD2Cl2):82.2(s)ppm。1H-NMR(CD2Cl2):1.04(36 H);1.82(6 H);3.08(4 H);3.65(4 H);5.72(m,8 H);6.51...7.25(36 H)ppm。
ESI-TOF HRMS:m/e 1577.57657(M+Na)+。
將在甲苯(17毫升)與三乙胺(13.4毫升)之混合物中的N-苯甲基甲胺(1.282克;10.581毫莫耳)之溶液在0℃下逐滴且同時攪拌添加至甲苯(20毫升)中的氯亞磷酸酯(10)(1.585克;1.323毫莫耳)之溶液中。將混合物在室溫下攪拌隔夜且過濾,且將過濾物在減壓下濃縮。將獲得的殘餘物在50℃/0.1毫巴下經2小時乾燥且接著與二乙醚(10毫升)攪拌。在減壓下過濾且濃縮過濾物得到成為白色固體的產物。產量:1.62克(0.863毫莫耳;65%)。
分析(計算之C114H142N8O8P4=1876.29克/莫耳):C 72.83(72.97)%;H 7.65(7.63)%;N 6.08(5.97)%;P 6.76(6.60)%。
31P-NMR(CD2Cl2):128.9(s)ppm。1H-NMR(CD2Cl2):1.47(36 H);1.97(6 H);2.68(d,3JHP=6.9Hz;24 H),3.21(4 H);3.97(4 H);4.23(dd,3JHP=8.5Hz;2JHH=14.7Hz;8 H);4.40(dd,3JHP=8.5Hz;2JHH=14.7Hz;8 H);7.05...7.39(52 H)ppm。
將用於移出氯的50毫升脫氣乙醇及2.5毫升脫氣
N,N’-二甲基胺基丁烷先添加至10克具有0.2重量%的初始氯值之粗製配體(V)中,同時攪拌,且將混合物攪拌1小時。
隨後添加0.5毫升脫氣水,將混合物冷卻至0℃且將懸浮液攪拌2小時。然後將固體過濾,以40毫升冷的脫氣乙醇清洗兩次且乾燥。
產量:8.2克(82%)
氯含量滴定:230毫克/公斤(ppm)
將用於移出氯的600毫升脫氣乙醇及0.1毫升三乙胺先添加至28.5克具有0.2重量%的初始氯值之粗製配體(V)中,同時攪拌。將混合物攪拌3小時,接著藉助於冰浴冷卻至0℃且再攪拌1小時。將固體過濾,以50毫升冷的脫氣乙醇清洗且乾燥。
產量:20.05克=72%
氯含量(Wickbold):100毫克/公斤(ppm)
將用於移出氯的600毫升脫氣乙醇及0.2毫升三乙胺先添加至28.5克具有0.2重量%的初始氯值之粗製配體(V)中,同時攪拌。將混合物攪拌3小時,接著藉助於冰浴冷卻至0℃且再攪拌1小時。將固體過濾,以50毫升冷的脫氣乙醇清洗且乾燥。
產量:20.05克=72%
氯含量(Wickbold):80毫克/公斤(ppm)
在500毫升Schlenk燒瓶中,將36.9克(0.177莫耳)2,4-二-三級丁基苯酚與300毫升未乾燥之脫氣甲苯及28毫升(0.202莫耳)三乙胺混合。
在2000毫升Schlenk燒瓶中,將28.9克(0.022莫耳)氯亞磷酸酯(10)與300毫升脫氣甲苯混合且在冰浴中冷卻至0℃。
將2,4-二-三級丁基苯酚/甲苯/Et3N溶液逐滴添加至已冷卻至0℃之氯亞磷酸酯/甲苯溶液中。在加完時,使反應混合物來到室溫,同時攪拌隔夜。
翌晨,將混合物經30分鐘以劇烈攪拌加熱至40℃。接著將混合物在80℃下再攪拌45分鐘。
在冷卻至室溫之後,將獲得的胺氫氯酸鹽過濾。將獲得的濾片殘餘物以50毫升脫氣甲苯清洗。將獲得的母液收集在已重複抽氣且以惰性氣體填充的2公升Schlenk燒瓶中且在減壓下濃縮至乾燥。
將獲得的殘餘物進一步粉碎且經隔夜乾燥整理。在乾燥之後,將750毫升脫氣乙醇及1.5毫升三乙胺添加至經粉碎之固體中。
將混合物在室溫下攪拌隔夜,接著藉助於冰浴冷卻至
0℃且再攪拌2小時。將固體過濾,以少量冷卻的脫氣乙醇清洗且乾燥。
產量:36.31克(63%)
氯含量:Wickbold:75毫克/公斤(ppm)
將180毫升無水甲苯添加至1000毫升Schlenk燒瓶中的秤出之43.5克(0.084莫耳)雙(2,4-二-三級丁基苯基)亞磷醯氯中。將溶液冷卻至0℃。
在第二個500毫升Schlenk燒瓶中,將15.1克(0.019莫耳)Hostanox O3(亞乙基雙[3,3-雙(3-三級丁基-4-羥基苯基)丁酸酯])與210毫升無水甲苯及24.78毫升=18克(0.176莫耳)脫氣三乙胺混合,同時攪拌。此反應物混合物在約5分鐘之後完全溶解。獲得透明溶液。隨後將溶液逐滴且同時攪拌添加至已冷卻至0℃的氯亞磷酸酯溶液中。將反應混合物在室溫下攪拌隔夜。
將獲得的胺氫氯酸鹽進一步過濾整理,將過濾物在減壓濃縮至乾燥且接受進一步徹底乾燥。
粗製產物結果:NMR光譜顯示約98%的P化合物(V),另外少量的二次組份。
氯含量:滴定0.12/0.12重量%(=1200/1200毫克/公斤(ppm))
減少氯的比較例:秤出10克粗製產物且與100毫升
脫氣水(Chromasolv material)在氬氣下攪拌30分鐘。隨後將非均相混合物過濾,經10毫升水沖洗三洗且在室溫下經隔夜乾燥。
產量:9克(90%)
31P NMR:88.8%的P化合物(V);3.8%的P亞磷酸酯1;0.2%的P亞磷酸酯;4.3%的P亞磷酸酯;2.4%的P P-H氧化物;0.3%的P亞磷酸酯
氯含量:0.11/0.11重量%(=1100/1200毫克/公斤(ppm))
將結果再次總結於表1中。
上述實施例最先顯示根據本發明的方法可顯著地減少有機四亞磷酸酯之氯含量,例如從約2000ppm的初始氯含量至<250ppm的最終含量或至100ppm的最終含量。
從比較例(實施例16)可看出,使用純水作為溶劑得不到減少氯含量的所欲結果。而且,比較來自此實例的31P NMR數據顯示當使用純水時,由於部分水解而形成約10%以上
的二次組份。
實施例亦顯示根據本發明的方法亦可在微量水的存在下進行(參見實施例14a,其中有可能使氯含量減少至230ppm,具有82%的產率)。因此,亦有可能於此方法中使用含水溶劑,所以不一定需要使其乾燥。在亞磷酸酯的情況中,水可導致分解且由此損失產率或形成二次組份,如以比較例所示。這未於本文使用含水溶劑的情況中觀察到(參見表1)。這意指有可能免除不方便且高成本的溶劑乾燥。這使得工業規模合成更經濟可行,因為沒必要預先使溶劑乾燥且因此使合成步驟縮短。
Claims (14)
- 一種減少在通式I和II之一的有機四亞磷酸酯中之氯含量的方法:
- 根據申請專利範圍第1項之方法,其中該至少一種溶劑係選自乙腈、乙酸乙酯、乙醇、丙醇、甲苯。
- 根據申請專利範圍第1及2項中任一項之方法,其中在步驟a)中與該有機四亞磷酸酯接觸之該溶液不但含有該至少一種溶劑及該至少一種鹼,且亦含有以溶劑含量為基準計最多5%的水。
- 根據申請專利範圍第1至3項中任一項之方法,其中該至少一種鹼係選自三乙胺和二甲基胺基丁烷。
- 根據申請專利範圍第1至4項中任一項之方法,其中X和Y為O。
- 根據申請專利範圍第1至4項中任一項之方法,其中X和Y為N。
- 根據申請專利範圍第1至6項中任一項之方法,其 中V和W各自獨立地選自:-H、-(C1-C12)-烷基、-O-(C1-C12)-烷基、-(C4-C20)-芳基、-(C4-C20)-芳基-(C1-C12)-烷基、-(C4-C20)-芳基-O-(C1-C12)-烷基、-(C1-C12)-烷基-(C4-C20)-芳基、-(C4-C20)-芳基-COO-(C1-C12)-烷基。
- 根據申請專利範圍第1至7項中任一項之方法,其中V和W為,或取代基V和W中僅一者為
- 根據申請專利範圍第1至7項中任一項之方法,其中Z係選自:
- 根據申請專利範圍第1至9項中任一項之方法,其中在方法步驟a)中所使用的該有機四亞磷酸酯具有1500ppm至100000ppm的氯含量。
- 根據申請專利範圍第1至10項中任一項之方法,其中該經純化之有機四亞磷酸酯具有<1000ppm的氯含量。
- 根據申請專利範圍第1至11項中任一項之方法,其中R1、R3、R4為-H。
- 根據申請專利範圍第1至12項中任一項之方法,其中R2為三級丁基。
- 根據申請專利範圍第1至13項中任一項之方法,其中該有機四亞磷酸酯具有結構式III、IV、V、VI、VII、VIII、IX、X、XI、XII、XIII、XIV和XV中之一者:
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