DE2338006A1 - Verfahren zur herstellung von tris(2-halogenalkyl)-phosphiten und ihre verwendung - Google Patents
Verfahren zur herstellung von tris(2-halogenalkyl)-phosphiten und ihre verwendungInfo
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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Description
"'Verfahren zur Herstellung von Tris-(2-halogenalkyl)-phO3phiten
und ihre Verwendung "
Priorität: 25. August 1972, V.St.A.,.Nr. 283 974
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Tris-(2-halogenalkyl)-phosphiten
der allgemeinen Formel (i)
(XCHCH2O)xP
(D
in der X ein Halogenatom und R ein Wasserstoffatom oder ein Alkylrest
ist, durch katalytische Umsetzung eines Phosphortrihalogenids
mit einem Alkylenoxid.
Tris-(2-halogenalkyl)-phosphite finden als flamnihemmende Zusätze
Verwendung. Besonders geeignet sind sie jedoch als Zwischenprodukte bei der Herstellung von als flammhemmende Zusätze hochwirksamen halogenierten Phosphorsäureestern, wie Tetrakis-(2-halogenalkyl)-alkylendiphosphate.
Durch Umsetzung eines Tris-(2-ha-logenalkyl)-phosphits der allgemeinen Formel (I) mit einem Halo- ■
40981Ό/1156
gen erhält man Bis-(2-halogenalkyl)-phosphoroxyhalogenid, dr.s mit
einem Alkylenglykol zu Tetrakis-(2-halogenalkyl)-alkylendiphorphaten
umgesetzt v/er den kann.
Die katalytisehe Umsetzung eines Phosphortrihalogenids mit einem
Alkylenoxid zu Tris-'(2-halogenalkyl)-phosphiten ist ar: sich bekannt'.
Wegen der stark exothermen Reaktion und um Kebenreaktior.en,
v/ie die 3ildung von größeren Mengen unerwünschter Nebenprodukte,
zu vermeiden, muß die Reaktion bei niedrigen, in einem sehr engen Bereich gehaltenen Temperaturen durchgeführt v/erden.
Die derart hergestellten Tris-(2-halogenalkyl)-phosphite enthalten
jedoch einen relativ hohen Anteil ar. Phosphonic en c-1ü Verunreinigungen.
Diese Phosphonate der Formel (II)
R . ■ . R *
I ORO
XCHCH9O \ υ ι
XCHCH9O \ υ ι
P-CH2CHOP^
XCHCH2O/ X0CH
R
R
in der- X und R wie in Formel (I) definiert sind, entstehen v;ahrscheinlich
im Verlauf der Reaktion des Phosphortrihalogenida mit dem Alkylenoxid durch Kupplung von 2 Phosphit-Molekülen.
Diese Phosphonate sind als Verunreinigungen höchst unerwünscht,
da es sehr schwer ist, wenn nicht unmöglich," sie vom Kauptprodukt Tris-(2-halogenalkyl)-phosphit abzutrennen. Deshalb v/erden diese
Nebenprodukte bei den folgenden Reaktionendes Phosphits mitgeführt,
wodurch dann die aus den Phosphiten hergestellten flammhemmenden halogenierten Phosphorsäureester ebenfalls verunreinigt
sind. Diese Nebenprodukte sind vor allem bei der Herstellung
2CHX
409810/1150 B*D ordinal
— "5 —
von flammhemmenden Zusätzen in Polyurethanschaumstoff höchst unerwünscht,
da sie die physikalischen Eigenschaften des Schaumstoffs,
z.B. die Alterung durch trockene Hitze, nachteilig beeinflussen.
Aufgabe der Erfindung war es daher, ein Verfahren zur Herstellung von Tris-(2-halogenalkyl)-phosphiten zur Verfügung zu stellen,
bei dem die Bildung von Phosphonaten als Nebenprodukte vermieden wird.
Gegenstand der Erfindung ist somit ein Verfahren zur.Herstellung
von Tris-(2-halogenalkyl)-phosphiten durch katalytische Umsetzung,
eines Phosphortrihalogenids mit einem einen 1,2-Epoxidring aufweisenden
Alkylenoxid, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man die Umsetzung in Gegenwart eines tertiären Amin-hydroh-alogenids
und/oder eines quartaren Tetraalkylammonium-helogenids als Kataly
sator durchführt.
Die Verwendung dieser Katalysatoren unterdrückt nicht nur die Bildung von Phosphonat-Nebenprodukten, sondern erlei.htert und
beschleunigt die Umsetzung. Die Nachteile der bekannten Verfahren werden somit überwunden.
Die Tris-(2-halogenalkyl)-phosphite werden im erfindungsgemäßen Verfahren gemäß der folgenden Gleichung (III) hergestellt
A R
3CH2CH2R
in der X und R wie in Formel (i) definiert sind.
409810/1156
In dieser Reaktion kann jedes Phosphortrihalogenid verwendet werden, z.B. Phosphortrichlorid, -bromid, -jodid oder -fluorid. Bevorzugt
werden jedoch. Phosphortrihalogenide, in denen das Ilalogen Chlor und/oder Brom ist. Phosphortrichlorid und Phosphortribroir.id
sind besonders bevorzugt.
Als Alkylenoxid im .erfindungsgeir.äßen Verfahren geeignet sind
Xthylenoxid, Propylenoxid, Butylenoxid, Pentylenoxid, Epichlorhydrin,
Trichlorbutylenoxid, Hexylenoxid und Octylenoxid. Im all-. gemeinen enthalten diese Oxide 2 bis 8, vorzugsweise 2 bis 4,
Kohlenstoffatome. Besonders bevorzugt ist Äthylenoxid, das bei
der Umsetzung mit Phosphortrihalogenid TrIs-(2-halogenäthyl)-phosphit
liefert.
Im erfindungsgemäßen Verfahren kann Jedes molare Verhältnis von Phosphortrihalogenid zu Alkylenoxid verwendet werden. Bevorzugt sind
jedoch stöchiometrische Mengen, z.B. etwa 3 Mol Alkylenoxid
Je Mol Phosphortrihalogenid. Dadurch wird eine vollständige Umsetzung des Phosphortrihalogenids gewährleistet und die Bildung
von unerwünschten Nebenprodukten verhindert. Gelegentlich ist jedoch ein schwacher stöchiometrischer Überschuß an Alkylenoxid
günstig.
Als Katalysator im erfindungsgemäßen Verfahren bevorzugt ist ein tertiäres Amin-hydr©halogenid.
Jede Verbindung, die ein tertiäres Stickstoffatom und ein Halogenatotn
enthält, ist als Katalysator geeignet, z.B. ein heterocyclisches tertiäres Amin-hydrohalogenld,wie N-Methylmorpholin-hydro-
4098 10/1156 BAD OBSOiNAL
Chlorid, ein heteroaromatisches tertiäres Amin-hydrohalogenid, wie
Pyridin-hydrocKbridjOder eine Verbindung der Formel (IV)
in der R1, R2 und R, je ein Kohlenwasserstoffrest und X ein Kalogenatom,
vorzugsweise ein Chlor-, Brom- oder Jodatom, ist.
FUr R1, R2 und R, in Formel (IV) geeignet sind aliphatische,
cycloaliphatische, mono- und diolefinisch-aliphatische, aromatische und aliphatisch-aromatische Reste. Im allgemeinen enthalten die
aliphatischen, cycloaliphatischen, mono- und diolefinisch-aliphatischen Reste 1 bis 12, vorzugsweise 1 bis 8, Kohlenstoff-
atome. Die aromatischen Reste enthalten 6 bis 14, vorzugsvreise :
6 bis 10, Kohlenstoffatome, die aliphatisch-aromatischen Reste
im allgemeinen 7 bis 22, vorzugsweise 7 bis 14, Kohlenstoffatome.
Außerdem können diese Reste gegebenenfalls einen oder mehrere Substituenten tragen, z.B. Halogenatome, Nitro-, Carboxyl- öder
Carbonylgruppen oder Alkoxy- oder Carbalkoxyreste.
Im erfindungsgemäßen Verfahren sind jedoch tertiäre Amin-hydrohalogenide bevorzugt, deren an das tertiäre Stickstoffatom gebundene Reste nicht substituiert sind, d.h. die nur Kohlenstoff- :
und Wasserstoffatome enthalten,und-deren Hydrohalogenid ein
Hydrochlorid oder Hydrobromid ist.·
Für R,, Rp und R, geeignete aliphatische Reste sind gegebenenfalls substituierte Methyl-, Äthyl-, Propyl-, Isopropyl-, Butyl-,
Pentyl-, Isopentyl-, Hexyl-, Heptyl-, Octyl- und Dodecylgruppen.
A 0 9 8 1 0 / 1 1 5 6
Geeignete cycloaliphatische Reste sind gegebenenfalls einen oder mehrere Substituenten tragende Cyclopentyl-, Cyclohexyl-, Cyclooctyl-
und Cyclododecylgruppen.
Spezielle Beispiele für monoolefinisch-aliphatlsche Reste sind
gegebenenfalls einen oder mehrere Substituenten tragende Vinyl-, Propenyl-, Butenyl-, Pentenyl-, Äthinyl-, Propinyl-, Butinyl-,
Pentinyl- und Hexinylgruppen.
Spezielle Beispiele für diolefinisch-aliphatische Reste sind gegebenenfalls
substituierte 1,3- oder 1,2-Butadienyl-, 1,5-Hexcdienyl-
und 1,11-Dodecadienylgruppen.
Als aromatische Reste für R,, R2 und R, geeignet sind gegebenenfalls
substituierte Phenyl-, Naphthyl-, Anthranyl- und Phenanthrylreste.
Als aliphatisch-aromaticche Reste geeignet sind gegebenenfalls
substituierte Tolyl-, Xylyl-, !^,^-Trimethylphen.yl-, 1,2-Diäthylphenyl-,
1,2,3-Tripropylphenyl-, 9-Methylanthranyl-, Isotutylphenyl-,
tert.-Butylphenyl-, tert.-Octylphenyl- und Nonylphenylgruppen.
Als Katalysator im erfindungsgemä'ßen Verfahren geeignete tertiäre
Axnin-Jrydrohalogenide sind:
Pyridin-hydrohalogenide
Trimethylamin-hydrohalogenide
Triäthylamin-hydrohalogenide
Trimethylamin-hydrohalogenide
Triäthylamin-hydrohalogenide
409810/1156 bad
2-, 3- und 4-Picolin-hydrohalogenide
Tributylamin-hydrohalogenide N-Methylmbrpholin-hydrohalogenide
Trioctylamin-hydrohalogenide
Tridodecylamin-hydrohalogenide Ν,Ν-DimethylanIlin-hydrohalogenide
N,N- Dläthylanilin-hydrohalogenide
Chinolin-hydrohalogenide Isochinolin-hydrohalogenide
Chinuclidin-hydrohalogenide N-Alkyl-N-methylanilin-hydrohalogenide
N-Benzyl-N-äthylanilin-hydrohalogenide
N-Benzyl-N-äthyl-m-toluidin-hydrohalogenide
J-Cailor-NjN-diäthylanilin-hydrohalogenide
S-Chlor-N^-diäthyl-^-nitroanilin-hydrohalogenide
J-Chlor-NiN-dlmethylanilin-hydrohalogenide
N-(2-ChloräthyI)-N-(2-methoxyäthyl)-benzylamin-hydrohalogenide
N-(2-Chlöräthyl)-N-methylbenzylamin-hydrohalogenide
N-C^-ChlorpropylJ-N-methylbenzylamin-hydrohalogenide
Ν,Ν-Dibenzylanilin-hydrohalogenIde
Ν,Ν-Diäthyl-p-anisidin-hydrohalogenide
NjN-Diäthylcyclohexylamin-hydrohalogenide
N-(2-Chloräthyl)-diisopropylamin-hydrohalogenide
Ν,Ν-Diisopropyläthylamln-hydrohalogenide
Dimethylaminoacetaldehyd-diäthylacetal-hydrohalogenide
Dimethylamlnoaceton-hydrohalogenide
p-Dimethylaminobenzaldehyd-hydrohalogenide
A09810/1156
2-, 3- und 4-Dimethylarninobenzoesäure-hydrohalogenide
4-Dimethylbenzoin-hydrohalogenide
k- (Dimethylaxnino)-benzonitril-hydrohalogenide
^-Dimethylaminocinnainaldehyd-hydrohalogenide
2-DImethylaMnocyclohexanon-hydrohalogenide
^-Dimethylamino-^iS-dinitrobenzoesäure-hydrohalogenide
3-Diπlethylamino-l,·2-diphenyl-2-propen-l-on-hydrohalogenide
2-Dlmethylaminoisopropylchlorid-hydrohalogenide
4-DimethylaInino-2-methylazobenzol-hydrohalogenide
NjN-Dimethylaminoäthylferrocen-hydrohalogenide
j5-(N,N-Dimethylaminomethyl)-2-norbornanon-hydrohalogenide
3-Dimethylamino-l-phenyl-2-pΓopen-l-on-hydrohalogenide
l-Dimethylamino-2-propyn-hydrohalogenide
Ν,Ν-DimethylbenzylamIn-hydrohalogenide
N,N-Diraethyl-2,2^-dinitίΌstyΓylaInin-hydrohalogenide
NiN-Dimethyl-J-nitroanilin-hydrohalogenide
NiN-Dimethyl-^-nitrosoanilin-hydrohalogenide
Ν,Ν-Dimethyl-l-phenylcyclohexylaniin-hydrohalogenide
Ν,Ν-Dimethyl-p-toluidin-hydrohalogenide
2,2'-Oxybis-(N,N-dimethyläthylarain)-hydrohalogenide
Ν,Ν,Ν1 ,N1-Tetraäthyläthylendiarain-hydrohalogenlde
Tribenzylamin-hydrohalogenide Tripropargylamin-hydrogenide
Tris-(2-chloräthyl)-amin-hydrohalogenide
Ν,Ν,Ν',N1-Tetramethylbenzidin-hydrohalogenide
Ν,Ν,Ν' ,N'-Tetramethyl-1,4-butandiamin-hydrohalogenide
Ν,Ν,Ν' ,N' -Tetramethyl^-buten-l^-diamin-hydrohalogenide
Ν,Ν,Ν' ,N'-Tetramethyl-2-butyn-l.,4-diamin-hydrohalogenide
409810/1156
^-Acetoxypyrldin-hydrohalogenide 2-Acetylpyridin-hydrohalogenide
3-Acetylpyridin-hydrohalogenide
4-Acetylpyridin-hydrohalogenide 2-Benzqrlpyridin-hydrohalogenide
3-Benztylpyridin-hydrohalogenide
h- Benzoylpyridin-hydrohalogenide
2-Benzylpyridin-hydrohalogenide 4-Benzylpyridin-hydrohaiogenide
Benzyl-2-pyridylketon-hydrohalogenide
l,2-Bis-(2-pyridyl)-äthylen-hydrohalogenide l,2-Bis-(4-pyridyl)-äthylen-hydrohalogenide
2,3-Bis-(2-pyridyl)-chinoxalin-hydrohalogenide
2,5-Bis-C4-pyridyl)-l,3,4-thiadiazol-hydrohalogenide
2-Brompyridin -hydrohalogenide 3-Bronipyridin-r-hydrohalogenide
4-Brompyridin —hydrohalogenide ^-tert.-Butylpyridin-hydrohalogenide
2-(p-Chlorbenzoyl)-pyridin-hydrohalogenide 3-(p-Chlorbenzoyl)-pyrldin-hydrohalogenide
4-(p_Chlorbenzoyl)-pyridin-hydrohalogenide
2-Chlor-6-äthoxypyridin-hydrohalogenide
N-(2-Chloräthyl)-piperidin-hydrohalogenide J-Chlor-N-äthylpiperidin-hydrohalogenide
2-Chlor-6-πlethoxy-5-nitropyridin-hydrohalogenide
4-Chlor-N-methylpiperidin-hydrohalogenide
409810/1156
• - ίο -
2-Chlor-3-nitropyridin-hydrohalogeni.de 2-Chlor-5-nitropyridin-hydrohalogenide
2-Chlor-4-picolin-hydrohalog£nide o-Chlor-S-picolin-hydrohalogenide
2-Chlorpyridin-hydrbhalogenide ^-Chlorpyridin-hydrohalogenide
^-Chlorpyridin-hydrohalogenide 2,j5,6-Collidin-hydrohalogenide
Collidin-hydrohalogenide Conyrin-hydrohalogenide 2-Cyano-6-methylpyridin-hydrohalogenide
^-Cyano-S-methylpyridin-hydrohalogenide
4-Cyano-4-phenylpiperidin-hydrohalogenide
2-Cyanopyridin-hydrohalogenide ^-Cyanopyridin-hydrohalogenide
4-Cyanopyridin-hydrohalogenide 2,6-Diacetylpyridin-hydrohalogenide
2 f 5-Dibrorapyridin-hydr©halogenide
3,5-Dibrompyridin-hydrohalogenide
2,j5-Dichlorpyridin-hydrohalogenide
3,5-Dichlorpyridin-hydrohalogenide
aiö-Dimethyl-J.S-pyridindicarbonsäure-diäthylester-hydr.ohalogenide
N.N-Diäthylnicotinamid-hydrohalogenide
Ν,Ν-Diäthylnipecotainid-hydrohalogenide
2,6-Dimethoxypyridin-hydrohalogenide
2-Dimethylamino-5-nitropyridin-hydΓohalogenide
2-rDimethylaminopyridin-hydrohalogenide
409810/1156
4-Dimethylaminopyridin-hydrohalogenide
6,7-Dimethyl-2,5-di-(2-pyridyl)-chinoxalin-hydrohalogenide
N,N-Dimethy!nicotinamid-hydrohalogenlde
2,6-Dimethylpiperidln-hydrohalogenide
j5-(2,4-Dlnitrophenoxy)-pyridin-hydrohalogenide
Diphenyl-2-pyridylmethan-hydrohalogenide
Diphenyl-2-pyridylmethan-hydrohalogenide
Diphenyl-4-pyridylmethan-hydrohalogenide *
2,2'-Dipyridylamin-hydrohalogenide *
Di-(2-pyridyl)-keton-hydrohalogenide
^-Kthoxy^-nitropyridin-hydrohalogenide
2-Äthoxypyridin-hydrohalogenide
Isonicotinsäure-äthylester-hydrohalogenide Tsonipecotinsäure-äthylester-hydrohalogenide
4-Äthyl-3-methylpyridin-hydrohalogenide
5-Äthyl-2-Inethylpyridin-hydrohalogenide
o-Methyl-^-pyridyloxyessigsäure-äthyleeter-hydrohalogenide
N-Äthylnipotinamid-hydrohalogenide
Nicotinsäure-äthylester-hydrohalogenide
Picolinsäure-äthylester-hydrohalogenide
2-Äthylpyridin-hydrohalbgenide 3-Äthylpyridin-hydrohalogenide
4-Äthylpyridin-hydrohalogenide 2-Pyridylessigsäure-äthylester-hydrohalogenide
3-Pyridylessigsäure-äthylester-hydrohalogenide
2-Fluorpyridin-hydrohalogenide
3-Jodpyridin —nydrohalogenide
409810/1156
2,4-Lutidin-hydrohalogenide
2,6-Lutidin-hydrohalogenide 3,4-Lutidin-hydrohalogenide"
3,5-Lutidin-hydrohalogenide
2-(ß-Methoxyäthyl)-pyridin-hydrohalogenide
2-Methoxy-3~nitropyridin-hydrohalogenide 2-Methoxy-5-nitropyfidin-hydrohalogenide
2-Methcxypyridin-hydrohalogenide
Isonicotinsäure-methylester-hydrohalogenide . ·
N-Methylnicotinamid-hydrohalogenide
Nicotinsäure-methylester-hydrohalogenide
N-Methyl-il-phenyl-l,2,3i6-tetrahydropyrldin-hydrohalogenide
N-Methylpiperidin-hydrohalogenide
l-Methyl-4-piperidon-hydrohalogenide
6-Methyl-2-pyridincarboxyaldehyd-hy,drohalogenide
2-Pyridylessigsäure-methylester-hydrohalogenide
l-Methyl-2-styrylpyridiniumjodid-hydrohalogenide
2-Methyl-5-vinylpyridin-hydrohalogenide
2-(Morpholinomethyl)-pyridin-hydrohalogenide
2-Morpholino-5-nitropyridin-hydrohalogenide
Niöotinamid-hydrohalogenide
Nicotinsäure-hydrohalogenide
Nipeootamid-hydrohalogenide 4-(p-Nitrobenzyl)-pyridin-hydrohalogenide
3-Pentyloxypyridin-hydrohalogenide
4-(3-Phenylpropyl)-pyridin-hydrohalogenide
2-Phenylpyridin^-hydrohalogenide
4-Phenylpyridin-hydrohalogenide.
409810/1156
Picolinsäure-hydrohalogenide 2-Picolylehlorid-hydrohalogenide
5-PicolyichlorId-hydrohalogenide
4-Picolylchlorid-hydrohalogenide
2-Pyridincarboxyaldehyd-hydrohalogenide 3-Pyridincarboxyaldehyd-hydrohalogenide
4-Pyridincarboxyaldehyd-hydrohalogenide
2,3-Pyridindicarbonsäure-hydrohalogenide
2,4-Pyr-idindicarbonsäure-hydrohalogenide
2,5-Pyridindicarbonsäure-hydrohalogenide
2,6-Pyridindicarbonsäure-hydrohalogenide
3,4-Pyridindicarbonsäure-hydrohalogenide
~5» 5-Pyridindicarbonsäure-hydrohalogenide
2,3-Pyridindicarbonsäureanhydrid-hydrbhalogenIde
2-Pyridylessigsäure-hydrohalogenide
3-Pyridylessigsä.ure-hydrohalogenide
4-Pyridylessigsäure-hydrohalogenide ^-Pyridylacetonitril-hydrohalogenide
ß-(3-Pyridyl)-acrylsäurer-hydrohalogenide
2-Stilbazol-hydrohalogenide
2-Vinylpyridin-hydrohalogenide
4-Vinylpyridin-h3^dΓohalogenide. ' ·
Als Katalysator im erfindungsgem&ßen Verfahren besonders bevorzugte
tertiäre Amin-hydrohalogenide sind: Pyridiri-hydrochlorid und -hydrobromid
Trimethylamin-hydrochlorid und -hydrobromid
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Triäthylamin-hydrochlorid und -hydrobromid
Picolin-hydrochlorid und -hydrobromid N-MethylpIperidin-hydrochlorid und -hydrobromid
Tributylamin-hydrochlorid und -hydrobromid N-Methylpiperidin-hydrochlorid und -hydrobromid
N-Methylmorpholin-hydrochlorid und -hydrobromid
Trioctylamin-hydrochlorld und -hydrobromid Tridodecylamin-hydrochlorid und -hydrobromid
Ν,Ν-Dimethylanilin-hydrochlorid und -hydrobromid
Chinolin-hydrochlorid und -hydrobromid
Isochinolin-hydrochlorid und -hydrobromid Chinuclidin-hydrochlorid und -hydrcbromid.
Im erfindungsgemäßen Verfahren kann man das tertiäre Amin-hydro- ·
halogenid entweder als solches zusetzen oder im Reaktionsgemisch
erzeugen. Pyridin-hydrochlorid z.B. kann man als solches
zu dem Reaktionsgemisch zugeben oder in situ durch Zugabe von Pyridin und Kthylenchlorhydrin im Reaktionsgemisdi bilden.
Als Katalysator im erfindungsgem'lßen Verfahren sind femer quertäre
Tetraalkylammonium-halogenide der allgemeinen Formel (V) geeignet
in der R1^, R^, Rg und R7. je ein gegebenenfalls substituierter
Alkylrest und X ein Kalogenatom, vorzugsweise ein Chlor-, Brom
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oder Jodatom, ist.
PUr Rjj, R5, .Rg und FU in Formel (V) sind Methyl-, Äthyl-, Propyl-,
Isopropyl-, Butyl-, Pentyl-, Hexyl-, Heptyl-, Octyi- und Dodecylgruppen
geeignet. Diese Gruppen können einen oder mehrere wie in Formel (IV) definierte Substituenten tragen.
Besonders bevorzugt sind quartäre Tetraalkylammonium-halogenide,
in denen das Halogenatom ein Chlor- oder Bromatom ist und alle Alkylreste unsubstituiert sind und 1 bis 12 Kohlenstoffatome
haben, insbesondere:
Tetramethylammonium-halogenide
Tetrapropylammonium-halogenide
Allyltriäthylammonium-halogenide
Allyltrimethylammonium-halogenide
N-Benzyltrimethylammonium-halogenide
2-Bromäthyl-trimethylammonium-halogenide
Dibenzyldime thy lammonium-halogenide ·. ·
2,2-Diäthoxyäthyltrimethylammonium-halogenide
Tetraäthylammonium-halogenide
Tetrabutylammonium-halogenide
Diäthyldimethylammonium-halogenide
Methyltriäthylammonium-halogenide.
Im erfihdungsgemäßen Verfahren können auch andere Tetraalkyl-
ammonium-halogenide verwendet werden, z.B. die in der US-PS 3 377 382 beschriebenen Verbindungen.
Im erfindungsgemäßen Verfahren ist Jede Menge an Katalysator,
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die die Umsetzung des Phosphortrlhalogenids mit dem Alkylenoxid beschleunigt, geeignet. Im allgemeinen wird der Katalysator
Jedoch in Mengen von etwa 0,01 bis etwa 6 Gewichtsprozent, vorzugsweise
von etwa 0,2 bis etwa 2 Gewichtsprozent, bezogen auf das Phosphortrihalogenid, verwendet.
Obwohl die Umsetzung auch ohne Lösungsmittel durchgeführt werden kann, wird vorzugsweise ein Lösungsmittel verwendet, da dadurch
der Katalysator im Reaktionssystem leichter gelöst und somit wirksamer
wird. Außerdem wird durch das Lösungsmittel die lokal bei der exothermen Reaktion freiwerdende Wärme besser verteilt. Jedes
inerte anorganische Lösungsmittel, das sowohl den Katalysator als auch das Phosphortrihalogenid löst, ist geeignet, z.B. Äthylenchlorid.
Vorzugsweise wird die Reaktion unter Feuchtigkeitsausschluß, z.B. unter dem Schutz von Stickstoff, durchgeführt.
Die Reagentien und der Katalysator können beliebig vermischt werden.
Z.B. werden alle Reagentien, gegebenenfalls das Lösungsmittel und der Katalysator, gleichzeitig in ein Reaktionsgefäß eingebracht.
Das Reaktionsgemisch wird dann bewegt und so lange bei der entsprechenden Temperatur umgesetzt, bis der gewünschte Umsetzungsgrad
erreicht ist. Diese Methode , wird bei einem kontinuierlichen Verfahren bevorzugt. Bei einem diskontinuierlichen
Verfahren werden vorzugsweise zuerst das Phosphortrihalogenid, entweder als solches oder in einem Lösungsmittel gelöst, und der
Katalysator in das Reaktionsgefäß eingebracht und miteinander vermischt. Dann wird das in dem Lösungsmittel gelöste Alkylenoxid
portionsweise zugesetzt.
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Um den Katalysator im erfindungsgemäßen Verfahren voll zu nutzen, ist es im allgemeinen wünschenswert, den Katalysator im Reaktionsmedium zu lösen. Wird jedoch ein tertiäres Amin-hydrohalogenid
verwendet, so ist es nicht notwendig, bei Beginn der Reaktion den Katalysator vollständig zu lösen, da festgestellt wurde, daß
mit fortschreitender Reaktion die Bildung des Phosphits das
vollständige Lösen des Katalysators im Reaktionsgemisch begünstigt.
Nach dem Einbringen der Reagentien und des Katalysators in den Reaktor setzt im allgemeinen die Reaktion spontan ein. Gegebenenfalls
kann man die Reagentien am Anfang erhitzen. Das Reaktionsgemisch wird dann auf de-r Temperatur oder In dem Temperaturbereich,
die (der) für den vollständigen Ablauf der Reaktion geeignet ist, gehalten, im allgemeinen etwa -10.bis etwa 15O0C, vorzugsweise
etwa 0 bis etwa IJO C. Optimale Reaktionsbedingungen lie- :
gen bei einer Temperatur von etwa 40 bis etwa 115°C. Das Reaktionsgemisch
kann in herkömmlicher V/eise gekühlt oder vorzugsweise unter Rückflußbedingungen gehalten werden, wodurch der Temperaturbereich
zwischen etwa hO und 115°C leicht gehalten werden ■
kann. Wegen der hohen Aktivität des Katalysators ist e^s im allgemeinen nicht notwendig, die Reaktionstemperatur in einem engen
Bereich zu halten. Solange die Temperatur innerhalb des bevorzugten Bereiches liegt, erfolgt die Reaktion im allgemeinen
schnell, d.h. mit einer minimalen Induktionszeit, und praktisch
ohne Bildung von unerwünschten Nebenprodukten oder Auftreten von unerwünschten Nebenreaktionen.
Nach Beenden der Umsetzung, im allgemeinen nach etwa 1 Minute bis etwa 12 Stunden, erhält man Tris-(2-halogenalkyl)-phosphit als
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einziges Reaktionsprodukt. Wird die Umsetzung in Gegenwart eines
Lösungsmittels durchgeführt, so erhält man das Produkt als Lösung in diesem Lösungsmittel. Das Lösungsmittel wird in herkömmlicher
V/eise, z.B. durch Eindampfen, entfernt. Wird das Reaktionsprodukt in reinster Form erwünscht, so kann es geeigneten Reinieungsmai?-
nahmen unterworfen werden. Zur Herstellung von Tetrakis- (2-h?.lo£p>
alkyl)-alkylendiphosphat ist Jedoch eine weitere Reinigung oder die Entfernung des Lösungsmittels nicht erforderlich.
Die im erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Tris-(2-halogenalkyl)-phosphite
finden als flammhemmende Zusätze Verwendung. Besonders geeignet sind sie als Ausgangsverbindungen für ein
2-Stufen-Verfahren zur Herstellung von flammhemmenden halogenierten
Phosphorsäure-Polyestern. Die im erfindungsgemäßen Verfahren
hergestellten Tris-(2-halogenalkyl)-phosphite werden mit gasförmigem
Halogen zu Bis-(2-halogenalkyl)-phosphoroxyhalogenid und
dieses mit einem Alkylenglykol zu Tetrakis-(2-halogenalkyl)-alkylendiphosphat umgesetzt. Diese Verbindung ist ein hochwirksemar
flammhemmend^ Zusatz in Polyurethanschaumstoffen. Die Herstellung und die Verwendung von Tetrakis-(2-halogenalkyl)-alkylendisphosphaten
ist Gegenstand einer gleichzeitig hinterlegten Anmeldung (unser Zeichen: H 440 C).
Durch Umsetzung des Phosphortrihalogenids und des Alkylenoxids in Gegenwart eines Katalysators gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren
erhält man Tris-(2-halogenalkyl)-phosphite, die praktisch
frei von Phosphonat-Verunreinigungen sind. Außerdem verläuft die
Umsetzung schneller, da nur eine minimale oder keine Induktionszeit
notwendig ist. Schließlich werden die Reaktlonsgeschwindig-
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keit und das Reaktionsprodukt durch geringe Temperaturänderungen nicht beeinflußt, wodurch eine strenge Kontrolle der Reaktionstemperatur entfällt.
Die Beispiele erläutern die Erfindung. Falls nicht anders angegeben,
beziehen sich alle Teile und Prozente auf das Gewicht.
In einem mit Thermometer ausgerüsteten Reaktionsgefäß werden
137^ 6 (1 Mol) Phosphortrichlorid in 275 g Äthylenchlorid gelöst
und mit 1 g Pyridin-hydrochlorid versetzt. Bei einer Temperatur von 5 bis 14°C wird die Lösung portionsweise im Verlauf von
5 Stunden mit einer Lösung von 152 g (3 Mol) Äthylenoxid in
264 g Äthylenchlorid versetzt» Diese Zugabe erfolgt durch einen Einlaufstutzen über der Oberfläche der Phosphortrichloridlosung.
Nach weiteren 5 Minuten ist die Reaktion beendet, das in dem Äthylenchlorid gelöste Tris-(2-ehloräthyl)-phosphit wird dem
,Reaktionsgefäß entnommen. Die NMR-Analyse zeigt, daß mindestens 99 # des Phosphors in der Lösung als Phosphit vorliegen und daß
die Lösung keine Phosphonat-Verunreinigungen enthält.
Verglcichsversuch 1 .
Es wird gemäß Beispiel 1 verfahren, mit dem Unterschied, daß dem
Reaktiohsgemisch kein Pyridin-hydrochlorid zugesetzt wird. Die Umsetzung beginnt erst nach einer Induktionsperiode. Bei der
NMR-Analyse enthält das Produkt 5 % Phosphonat-Verunreinigungen.
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Es wird gemäß Beispiel 1 verfahren, mit dem Unterschied, daß das
Reaktionsgemisch bei einer Temperatur von J58 bis 42°C anstelle
von 5 bis l4°C umgesetzt wird. Wie in Beispiel 1 enthält das
Produkt gemäß der NMR-Analyse keine Phosphonat-Verunreinigungen.
Es wird gemäß Beispiel 1 verfahren, mit dem Unterschied, daß das Reaktionsgemisch bei einer Temperatur von 20 bis j50°C 8 Stunden
lang umgesetzt wird. Wie in Beispiel 1 enthält das Produkt gemäß der NMR-Analyse keine Phosphonat-Verunreinigungen.
Es wird gemäß Beispiel 1 verfahren, mit dem Unterschied, daß das Äthylenoxid als solches und nicht als Lösung verwendet und die
Reaktion unter RUckflußbedingungen bei einer Temperatur von 1020C durchgeführt wird. Wie in Beispiel 1 enthält das Produkt
gemäß der NMR-Analyse keine Phosphonat-Verunreinigungen.
Es wird gemäß Beispiel 1 verfahren, mit dem Unterschied, daß das Pyridin-hydrochlorid in situ gebildet wird. Anstelle von 1 g
Pyridin-hydrochlorid werden 2 g Pyridin und 2 g Ä'thylenchlorhydrin
verwendet. Das Produkt enthält gemäß der NMR-Analyse keine Phosphonat-Verunreinigungen.
Es wird gemäß Beispiel 5 verfahren, mit dem Unterschied, daß an-
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stelle von Pyridin-hydroohlorid Ν,Ν-Dimethylanilin-hydrochlorid
verwendet wird, das in situ aus 2 g N,N-Dimethylanilin und 2 g Äthylenchlorhydrin gebildet wird. Gemäß der NMR-Analyse enthält
das Produkt kaine Phosphonat-Verunreinlgungen.
In einem mit Thermometer ausgerüsteten Reaktionsgefäß wird ein
Gemisch von 1-57^ ß Phosphor tr ichlor id, 2750 g Äthylenchlorid
und 10 g Pyridin-hydrochlorid mit einer Lösung von 1320 g Äthylenoxid
in 2640 g Äthylenchlorid portionsweise durch einen
Einlaufstutzen unter der Oberfläche der Phosphortrichlöridlösung versetzt. Die Zugabe der Äthylenoxidlösung erfolgt im Verlauf
von 10 Stunden bei einer Temperatur von 20 bis JO0C. Am Ende der
Reaktion enthält das Produkt gemäß der- NMR-Analyse keine Phosphonat-Verunreinigungen.
Es wird gemäß Beispiel 1 verfahren, mit dem Unterschied, daß 275 g PhosphortriChlorid, 2,0 g Pyridinhydrochlorid, 264 g
Äthylenoxid verwendetwercten und die Reaktion bei einer Temperatur
von 50 bis 700C durchgeführt wird. Es wird jedoch kein Lösungsmittel
verwendet. Das Reaktionsprodukt enthält gemäß der . NMR-Analyse keine Phosphonat-Verunreinigungen.
Es wird gemäß Beispiel 1 verfahren, mit dem Unterschied, daß das Äthylenoxid als solches und nicht als Lösung in Äthylenchlorid
verwendet wird. Das Reaktionsprodukt enthält gemäß der
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NMR-Analyse keine Phosphonat-Verunreinigungen.
Es wird gemäß Beispiel 1 verfahren, mit dem Unterschied, daß anstelle
von 1 g Pyridin-hydrochlorid 0,50 g (Beispiel 10) und
0,25 g (Beispiel 11) Pyridin-hydrochlorid verwendet werden. Die Jeweiligen Reaktionsprodukte enthalten gemäß der NMR-Analyse
keine Phosphonat-Verunreinigungen.
Es wird gemäß Beispiel 1 verfahren, mit dem Unterschied, daß anstelle
von 1 g Pyridin-hydrochlorid 2 g Triäthylamin-hydrochlorid (Beispiel 12) und 2 g Tetraäthylanunonium-bromid (Beispiel 1J>) verwendet
werden. Die jeweiligen Reaktionsprodukte enthalten gemäß
der NMR-Analyse keine Phosphonat-Verunreinigungen.
Diese Versuche zeigen, daß bei Verwendung anderer Katalysatoren als der erfindungsgemäßen die Reaktionsprodukte mit Phosphonat
verunreinigt sind. Es wird gemäß Beispiel 10 verfahren, mit dem Unterschied, daß im Vergleichsversuch 2 anstelle von Triäthylamin-hydrochlorid
Dimethylamin-hydrochlorid, im Vergleichsversuch
5 Eisen(lII^chlorid, im Vergleichsversuch 4 Methylamin-hydrochlorid,
im Vergleichsversuch 5 2-Chloräthanol, im Vergleichsversuch 6 Zinkbromid und im Vergleichsversuch 7 Ammoniumchlorid
verwendet werden. Bei der NMR-Analyse sind die jeweiligen Reaktionsprodukte
mit Phosphonat verunreinigt. Die Ergebnisse sind in Tabelle I zusammengefaßt.
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Vergleichsversuch 1
Vergleichsversuch 2
Vergleichsversuch 3
Vergleichs versuch 4
Vergleichsversuch 5
Vergleichsversuch 6
Vergleichsversuch. 7
Tabelle Katalysator
Pyridin-hydrochlorid
N,N-Dimethylanilinhydrochlorid
Triäthylamin-hydrochlorid Te traäthylammonium-bromid
Phosphonat 3
Dirne thj lan.in-hydrochlorid
Eisen(IIl)-chlorid
Methylamin-hydrochlorid
2-Chloräthanol
Zinkbromid
Ammoniumchlorid
7 .
Gewichtsprozent, bezogen auf das Hauptprodukt
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Claims (1)
- Patentans prüche1. Verfahren zur Herstellung von Tris-(2-halogenalkyl)-phosphi~ durch katalytische Umsetzung eines Phosphortrihalogenids miteinem einen 1,2-Epoxidring aufweisenden Alkylenoxid, d a d u r c h gekennzeichnet, daß man die Umsetzung in Gegen- . wart eines tertiären Amin-hydrohalogenids und/oder eines quartären Tetraalkylammonium-halogenlds als Katalysator durchführt.2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als Katalysator ein tertiäres Amin-hydrohalogenid verwendet, dessen an das tertiäre Stickstoffatom gebundene Reste nur Kohlenstoff- und Wasεerstoffatome enthalten und dessen Hydrohalogenid ein Hydrochlorid oder Hydrobromid ist.5· Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als Katalysator ein quartäres Tetraalkylammonium-halogenid verwendet, in dem alle Reste nicht substituiert sind und 1 bis 12in dem
Kohlenstoffatome enthalten und/das Halogenatom ein Chlor- oderBroraatom ist.4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man als Alkylenoxid ein Alkylenoxid mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen verwendet.5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß man als Phosphortrihalogenid Phosphortrichlorid oder -bromid verwendet .4 09810/11566. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß man die Umsetzung in Gegenwart eines inerten organischen Lösungsmittels durchführt.7. Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß man die Umsetzung bei einer Temperatur von etwa O bis etwa lj50°C unter Feuchtigkeitsausschluß durchführt.8. Verfahren nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß man die Umsetzung bei einer Temperatur von etwa 40 bis etwa 115°C unter Rückflußbedingungen durchführt.9. Verfahren nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß man als Alkylenoxid Ethylenoxid und als Phosphortrihalogenid Phosphortrichlorld verwendet.10. Verfahren nach Anspruch I1 2, 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß man als tertiäres Amin-hydrohalogenid Pyridin-hydrochlorid, Pyridin-hydrobromid, Trimethylamin-hydroehlorid, Trimethylamin-hydrobromid, Triäthylamin-hydrochlorid, Triäthylaminhydrobromid, Picolin-hydrochlorid, Picolin-hydrobromid, N-Methylpiperidin-hydrochlorid, N-Methylpiperidin-hydrobromid, Tributylamin-hydrochlorid, Tributylamin-hydrobromid, N-Methylmorpholinhydrochlorid, N-Methylmorpholin-hydrobromid, Trioctylamin-hydrochlorid, Trioctylamin-hydrobromid, Tridodecylamin-hydrochlorid, Tridodecylamin-hydrobromid, Ν,Ν-Dimethylanilin-hydrochlorid, Ν,Ν-Dimdhylanilin-hydrobromid, Chinolin-hydrochlorid, Chinolinhydrobromid, Isochinolin-hydrochlorid, Isochinolin-hydrobromid,4Q981Q/1.156- 26 - 2338D08" /oder
Chinuclidin-hydrochlorid und/Chinuclidin-hydrobromid verwendet.11. Verfahren nach Anspruch 1, 2, 4 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß man als tertiäres Amin-hydrohalogenid Pyridin-, Triäthylamin- oder Ν,Ν-Dimethylanilin-hydrochlorid verwendet.12. Verfahren nach Anspruch 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß man je Mol Phosphortrihalogenid 2 Mol Alkylenoxid verwendet.13. Verfahren nach Anspruch 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß man als Lösungsmittel Äthylenchlorid verwendet.14. Verwendung der nach Anspruch 1 bis IJ hergestellten Tris-(2-halogenalkyl)-phosphite als flammhemmende Zusätze.409810/1 156
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