Способ получения нитрилотриметилфосфоновой кислоты

Способ получения нитрилотриметилфосфоновой кислоты

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

M. И. Кабачкин, Т. Я. Медведь, H. N. Дятлова, М. В. Рудомино, H. В. Чурилина, И. А. Абрамов и E. К. Колова (72) Авторы нзобретеиия (71) Заявитель (84 ) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ НИТРИЛОТРИМЕТИЛФОСФОНОВОЙ

КИСЛОТЫ

Изобретение относится к области химии фосфорорганических соединений с С-Р-связью, а именно к усовершенствованному способу получения нитрилотриметилфосфоновой кислоты формулы

I S 2 03 14

Этб соединение является эффективным комплексообразователем, отличаюшимся. высокой металлоемкостью и широким диа« назоном рН комплексообразования. в водных средах, что обусловило его применение в различных областях науки и техники.

Известен способ получения нитрилотриметилфосфоновой кислоты взаимодействиl5 ем фосфористой кислоты с аммиаком или его производными и формалином (1). Применение этого способа в промышленном масштабе затруднено из-за отсутствия в соответствуюших количествах и высокой стоимости фосфорнстой кислоты, а также необходимости введения стадии длительного упаривания реакционной массы с целью получения кристаллического продукта.

Наиболее близким к описываемому изобретению по технической сушности и достигаемому результату является способ получения нитрилотриметилфосфоновой кислоты путем взаимодействия производных аммиака и формалина с треххлористым фосфором при температуре 60-120 С (21.

Этот способ имеет ряд недостатков, в числе которых большая экэотермичность реакции, часто приводяшая к выбросам реакционной массы, и выделение в качестве побочного продукта болыцих количеств га зообразного хлористого водорода, причем последний при поглошении водной реакционной средой еше более усиливает экзотермичность npouecca, a также требует утилизации.

Целью изобретения является упрошение процесса.

Поставленная цель достигается описываемым способом получения нитрилотриметилфосфоновой кислоты, который заключается в том, что производное аммиака подвергают взаимодействию с формалином и

3 684038 фосфорсодержашим реагентом — диметилфосфитом - при повышенной температуре с в присутствии соляной кислоты или треххлористого фосфора.

Ц

Процесс желательно вести при темпера- 5 з туре 70-90 С. Отличительным признаком способа является использование в качест- и ве фосфорсодержашего реагента диметил- ш фосфита и проведение процесса в присут- к ствии соляной кислоты или треххлористого 0 л фосфора. и

Для предотвращения окисления образуюшейся в качестве промежуточного продук- и та фосфористой кислоты фосфорную реак-, з цию проводят таким образом, что в смесь 15 д исходных продуктов добавляют концентрированную соляную кислоту, либо использу б ют смесь диметилфосфита с треххлористым к фосфором в мольном соотношении от 2:1 до 2,5:0,5. Обраэуюшийся в процессе реакции хлористый водород почти полностью а поглошается водной реакционной смесью. (В этом случае, если в реакционную н смесь вводят концентрированную соляную кислоту, то ее количество колеблется в б

25 весовом отношении к диметилфосфиту от

4,5;1 до 1,8:1 в зависимости от содержания хлорид-ионов s исходном производ- 7 ном аммиака. В качестве производного ц аммиака могут быть использованы, напри30 мер, хлористый аммоний, гексаметилентет- в рамии или мочевина. п

Ио всех указанных случаях реакция сла- с бо экзотермичная, заданный температурный и

35 режим легко поддерживается при достаточно большой скорости прибавления диметил- s фосфита или его смеси с треххлористым т фосфором, время прибавления фосфорной и компоненты сокрашается в 3 3,5 раза. т

Для окончательного завершения реакции о требуется лишь кратковременный прогрев ( реакционной массы при 70-90 С вместо о полуторачасового прогрева при 100-1 20 С в способе с использованием треххлорис.того фосфора.

И случае использования хлористого аммония и гексаметилентетрамина удается постичь непосредственной кристаллизации и нитрилотриметилфосфоновой кислоты из ре50 акционной массы при постепенном ее охлаждении; в случае мочевины для получения кристаллического продукта требуется н кратковременное упаривание реакционной ( массы.

Обший выход нитрилотриметилфосфоновой кислоты с использованием в качестве исходного продукта диметилфосфита или го смеси с треххлористым фосфором сотавляет 58-66%.

Описываемый способ проведения реакии позволяет упростить процесс за счет начительного снижения экзотермичности реакции, уменьшения времени прибавления сходных реагентов - стадии, лимитируюей время проведения всего процесса, ислючения необходимости поглощения и утиизации больших количеств агрессивного обочного продукта - хлористого водорода.

Образуюшиеся в реакции метиловый спирт метилаль могут быть отогнаны и испольованы при получении диметилфосфита и ля других целей.

Пример 1. В четырехгорлую колу емкостью 0,2 л, снабженную механичесой мешалкой, обратным холодильником, капельной воронкой и термометром, помешают 7 г (О, 05 моля) гексаметилентетрмина, 25 г 377-ного водного формалина, 0,3 моля CH О) и 34 мл концентрированой соляной кислоты, нагревают до температуры 70-75 С и при перемешивании приавляют 66 г (0,6 моля) диметилфосфита такой скоростью, чтобы температура реакционной смеси не поднималась выше 705 С. По окончании прибавления от реакионной смеси отгоняют ниэкокипяшую фракцию, содержашую в основном метилоый спирт и метилаль, образовавшиеся в . роцессе реакции, затем реакционную масу прогревают в течение 30 мин при темературе 85-90©С. Выкристаллизовываюшийся при охлаждении осадок отфильтровыают, и получают 38,5 r влажного продука. После промывки метиловым спиртом высушивания на воздухе выход нитрилориметилфосфоновой кислоты 36,0 г (62% т теоретического), т.пл. 194-195ОС разл. ).

Найдено, %: С 12,51; 12,41; Н 4,13;

4,18; М 4,75; 4,70; Р 31,03; 30,83;

С Н„МООРГ, Вычислено, %: С 3 2,04; Н 4,01;

М 4,68; Р 31,10.

Пример 2. Аналогичным образом э 10,7 r (0,2 моля) хлористого аммония, 49 r 37%-ного формалина (0,6 моля CH Î) и 66 г (0,6 моля) диметилфосфита в присутствии 15 мл концентрированой соляной кислоты получают 37,7 г

657 от теоретического) нитрилотриметилфосфоновой кислоты, т.пл. 193-195©С (разл.).

Пример 3. B четырехгорлую колбу емкостью 0,25 л, снабженную механической мешалкой, обратным холодильником, 684038

e- ce реакции метиловый спирт и метилаль, мо остаток прогревают при 100-105 С в течение 1,5 ч, затем упаривают в вакууме т до двух третей объема и вносят затравку.

Выпавший осадок отфильтровывают, промывают метиловым спиртом и сушат на вози духе. Выход нитрилотриметилфосфоновой .кислоты 33,6 r (58% от теоретического), т.пл. 194-196 С (разл.). капельной воронкой и термометром, пом шают 26,8 г (0,5 моля) хлористого ам ния и 125 г 37%-ного водного формали на (1,5 моля СН20). После полного рас ворения хлористого аммония прибавляют при перемешивании примерно за 20 мин смесь 110 г (1 моль) диметилфосфита

68,8 г (0,5 моля) треххлористого фосфо ра. После отгонки легколетучей фракции и достижения реакционной смесью температуры 70-75 С указанный температурный режим поддерживают. применением охлаждения водой. По окончании прибавления реакционную массу нагревают с обратным холодильником в течение 1 ч при тем-5 пературе 80-90 С. Выкристаллизовав- . шийся при охлаждении осадок отфильтровывеют и после промывки метиловым спиртом и высушивания на воздухе получают

99-100 г (66% от теоретического) нитрилотриметилфосфоновой кислоты, т.пл.

194-195 С (разл.).

Пример 4. К раствору 6 г (0,1 моля) мочевины в 35 мл концентрированной соляной кислоты, нагретому до 70 С, прибавляют при перемешивании одновременно из двух воронок 49 г 37%ного формалина (0,6 моля СНБО) и 66 r (0.,6моля) диметилфосфита с такой скоростью, чтобы температура реакционной смеси не .поднималась выше 70-75 С. По окончании прибавления реагентов от реакционной массы отгоняют образовавшийся в процесФормула изобретения

1. Способ получения нитрилотриметилфосфоновоЛ кислоты взаимодействием производного аммиака с формалином и фосфорсодержащим реагентом при нагревании, отличающийся тем,что,сцелью упрощения процесса, в качестве фосфорсодержашего реагента используют диметилфосфит и процесс ведут в присутствии соляной кислоты или треххлористого фосфора.

2. Способпоп. 1,отл ичаюшийся тем, что нагревание ведут до температуры 70-90 С.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

3.МоейН1хег K.ÀÕàñiáå method %or

Ие ргерагсЖои î f, МтеоИвеСИМепedipbosphonic acid.-"üì . пог . Мста(-ог . сМю.," 97З, Ъ |(, р.М- Ва.

2. Патент Швейцарии № 488742, кл. С 07 Р 9/38, 1970.

Составитель II. Карунина

Редактор В. Минасбекова Техрвд М. Петко Корректор А. Гриценко

Заказ 5221/15 Гираж 513 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4