EP0969008A2

Process for the preparation of phosphinic acids esters

Abstract

The present invention relates to a process for the preparation of phosphinic acid esters, which is characterized in thata) elemental yellow phosphorus with alkyl halides in the presence of alkali or alkaline earth metal hydroxide to form a mixture which contains the main constituents of the alkali metal and / or alkaline earth metal salts of alkylphosphonous, phosphorous and hypophosphorous acidb) the alkylphosphonous acid is removed from the mixture obtained in a),c) esterifying the alkylphosphonous acid,d) the ester of alkylphosphonous acid thus obtained is added to a compound having at least one C = C double bond. The invention also relates to the use of the phosphinic acid esters produced by this process, inter alia as a flame retardant and as a precursor for further syntheses.

EP0969008A2, drawing sheet 1
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31 claims: 31 independent, 0 dependent

  1. 1
    Process for the preparation of phosphinic acid esters, characterized in thata) elemental yellow phosphorus with alkyl halides in the presence of alkali or alkaline earth metal hydroxide to form a mixture which contains the main constituents of the alkali metal and / or alkaline earth metal salts of alkylphosphonous, phosphorous and hypophosphorous acidb) the alkylphosphonous acid is removed from the mixture obtained according to a)c) esterifying the alkylphosphonous acidd) the ester of alkylphosphonous acid thus obtained is added to a compound having at least one C = C double bond. Verfahren zur Herstellung von Phosphinsäureestern, dadurch gekennzeichnet, daß man a) elementaren gelben Phosphor mit Alkylhalogeniden in Gegenwart von Alkali- oder Erdalkalihydroxid zu einem Gemisch, welches als Hauptbestandteile die Alkali- und/oder Erdalkalisalze der Alkylphosphonigen, Phosphorigen und Hypophosphorigen Säure enthält, umsetztb) aus dem nach a) erhaltenen Gemisch die Alkylphosphonige Säure entferntc) die Alkylphosphonige Säure verestertd) den so erhaltenen Ester der Alkylphosphonigen Säure an eine Verbindung mit mindesetns einer C=C-Doppelbindung addiert.
  2. 2
    A method according to claim 1, characterized in that methyl chloride or methyl bromide are used as alkyl halides. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Alkylhalogenide Methylchlorid oder Methylbromid eingesetzt werden.
  3. 3
    Process according to Claim 1 or 2, characterized in that the reaction is carried out in an organic solvent. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man in einem organischem Lösungsmittel umsetzt.
  4. 4
    Process according to one or more of claims 1 to 3, characterized in that straight-chain or branched alkanes, alkyl-substituted aromatic solvents, alcohols or ethers which are immiscible or only partially miscible with water, alone or in combination with one another, are used as organic solvents. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als organische Lösungsmittel geradkettige oder verzweigte Alkane, alkylsubstituierte aromatische Lösungsmittel, mit Wasser nicht oder nur teilweise mischbare Alkohole oder Ether, allein oder in Kombination miteinander, verwendet werden.
  5. 5
    Method according to one or more of claims 1 to 4, characterized in that toluene, alone or in combination with alcohols, is used as the organic solvent. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als organisches Lösungsmittel Toluol, allein oder in Kombination mit Alkoholen, verwendet wird.
  6. 6
    Method according to one or more of claims 1 to 5, characterized in that the reaction is carried out in the presence of a phase transfer catalyst. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Reaktion in Anwesenheit eines Phasen-Transfer-Katalysators durchgeführt wird.
  7. 7
    Process according to claim 6, characterized in that the phase transfer catalyst is tetraalkylphosphonium halide, triphenylalkylphosphonium halide or tetraorganylammonium halide. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem Phasen-Transfer-Katalysator um Tetraalkylphosphoniumhalogenide, Triphenylalkylphosphoniumhalogenide oder Tetraorganylammoniumhalogenide handelt.
  8. 8
    Method according to one or more of claims 1 to 7, characterized in that the temperature in the reaction is -20 to +60 ° C. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur bei der Reaktion -20 bis +60 °C beträgt.
  9. 9
    Method according to one or more of claims 1 to 8, characterized in that the temperature is 0 to 30 ° C. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur 0 bis 30 °C beträgt.
  10. 10
    Method according to one or more of claims 1 to 9, characterized in that the reaction is carried out under a pressure of 0 to 10 bar. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Reaktion unter einem Druck von 0 bis 10 bar durchgeführt wird.
  11. 11
    Process according to one or more of claims 1 to 10, characterized in that the yellow phosphorus is suspended in a solvent or a solvent mixture and then with an alkyl halide and a compound of the formula MOH or M '(OH)2 or mixtures thereof, in which M represents an alkali metal and M 'represents an alkaline earth metal. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß man den gelben Phosphor in einem Lösungsmittel oder einem Lösungsmittelgemisch suspendiert und dann mit einem Alkylhalogenid und einer Verbindung der Formel MOH oder M'(OH)2 oder Gemischen davon, in denen M ein Alkalimetall und M' ein Erdalkalimetall bedeutet, umsetzt.
  12. 12
    Process according to one or more of Claims 1 to 11, characterized in that the yellow phosphorus and the alkyl halide are reacted with one another in a molar ratio of 1:1 to 1: 3, the molar ratio of yellow phosphorus to the compound of the formula MOH or M '(OH)2 1: 1 to 1: 5. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der gelbe Phosphor und das Alkylhalogenid im molaren Verhältnis von 1:1 bis 1:3 miteinander umgesetzt werden, wobei das molare Verhältnis von gelbem Phosphor zur Verbindung der Formel MOH oder M'(OH)2 1:1 bis 1:5 beträgt.
  13. 13
    Process according to one or more of claims 1 to 12, characterized in that the alkylphosphonous acid is removed by distillation in step b). Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß im Schritt b) die Alkylphosphonige Säure destillativ entfernt wird.
  14. 14
    Process according to one or more of claims 1 to 13, characterized in that esterification is carried out in step c) by means of oxethylation. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß man im Schritt c) mittels Oxethylierung verestert.
  15. 15
    Process according to one or more of claims 1 to 13, characterized in that esterification in step c) is carried out directly by reaction with alcohols with elimination of water. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß man im Schritt c) direkt durch Umsetzung mit Alkoholen unter Wasserabspaltung verestert.
  16. 16
    Method according to one or more of claims 1 to 15, characterized in that in step d) is added in the presence of catalysts. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß im Schritt d) in Anwesenheit von Katalysatoren addiert.
  17. 17
    A method according to claim 16, characterized in that it is basic catalysts. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß es sich um basische Katalysatoren handelt.
  18. 18
    A method according to claim 16 or 17, characterized in that the basic catalysts are alkali and / or alkaline earth alcoholates. Verfahren nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei den basischen Katalystoren um Alkali- und/oder Erdalkalialkoholate handelt.
  19. 19
    Method according to one or more of claims 1 to 18, characterized in that the compounds having at least one C = C double bond are olefins. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei den Verbindungen mit mindestens einer C=C-Doppelbindung um Olefine handelt.
  20. 20
    A method according to claim 19, characterized in that it is olefins with functional groups. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß es sich um Olefine mit funktionellen Gruppen handelt.
  21. 21
    Process according to Claim 20, characterized in that the olefins with functional groups are α, β-unsaturated carboxylic acid esters, chlorides, amides or nitriles, α, β-unsaturated ketones as well as alkyl vinyl sulfones and carboxylic acid vinyl esters. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei den Olefinen mit funktionellen Gruppen um α,β-ungesättigte Carbonsäureester, -chloride, -amide oder -nitrile, α,β-ungesättigte Ketone sowie Alkyl-vinyl-sulfone und Carbonsäurevinylester handelt.
  22. 22
    Process according to Claim 21, characterized in that the olefins with functional groups are α, β-unsaturated carboxylic acid esters of aliphatic or cycloaliphatic alcohols with 1 to 20 C atoms or carboxylic acid esters of polyhydric alcohols with 2 to 4 hydroxyl groups and 2 to 20 C atoms. Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei den Olefinen mit fünktionellen Gruppen um α,β-ungesättigte Carbonsäureester aliphatischer oder cycloaliphatischer Alkohole mit 1 bis 20 C-Atomen handelt oder um Carbonsäureester mehrwertiger Alkohole mit 2 bis 4 Hydroxylgruppen und 2 bis 20 C-Atomen handelt.
  23. 23
    Process according to one or more of claims 1 to 22, characterized in that the olefins with functional groups are derivatives of acrylic acid according to the general formula (I), where R1 CH3 or H and R2 represents an ester group of mono- or polyhydric alcohols with 1-12 C atoms or an amine group. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei den Olefinen mit funktionellen Gruppen um Derivate der Acrylsäure nach der allgemeinen Formel (I), wobei R1 CH3 oder H und R2 eine Estergruppe ein- oder mehrwertiger Alkohole mit 1-12 C-Atomen oder eine Amingruppe bedeutet, handelt.
  24. 24
    Process according to one or more of claims 1 to 22, characterized in that the olefins with functional groups are acrolein cyanohydrin compounds of the formula (II) with R3 = acetyl or propionyl Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei den Olefinen mit funktionellen Gruppen um Acroleincyanhydrin-Verbindungen nach Formel (II) mit R3 = Acetyl oder Propionyl, handelt
  25. 25
    Process according to one or more of claims 1 to 22, characterized in that the olefins with functional groups are itaconic acid derivatives of the general formula (III) with R '= alkyl group with 1-12 C atoms. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei den Olefinen mit funktionellen Gruppen um Itaconsäurederivate der allgemeinen Formel (III) mit R' = Alkylgruppe mit 1-12 C-Atomen, handelt.
  26. 26
    Process according to one or more of Claims 1 to 25, characterized in that the olefin is hydroxyethyl acrylate, methyl acrylate, ethyl acrylate, hydroxyethyl methacrylate, methyl methacrylate, methyl methacrylate, dimethyl itaconic acid, diethyl itaconate or acrolein cyanohydrin acetate. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem Olefin um Hydroxyethylacrylat, Acrylsäuremethylester, Acrylsäureethylester, Hydroxyethylmethacrylat, Methacrylsäuremethylester, Methacrylsäureethylester, Itaconsäuredimethylester, Itaconsäurediethylester oder Acroleincyanhydrinacetat handelt.
  27. 27
    Process according to one or more of claims 1 to 26, characterized in that the alkylphosphonous acid is methanephosphonous acid. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei der Alkylphosphonigen Säure um Methanphosphonige Säure handelt.
  28. 28
    Use of the phosphinic acid esters produced by the process of claims 1 to 27 as reactive flame retardants for polymers. Verwendung der nach dem Verfahren der Ansprüche 1 bis 27 hergestellten Phosphinsäureester als reaktive Flammschutzmittel für Polymere.
  29. 29
    Use of the phosphinic acid esters produced by the process of claims 1 to 27 as reactive flame retardants for thermoplastic polymers such as polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate or polyamide. Verwendung der nach dem Verfahren der Ansprüche 1 bis 27 hergestellten Phosphinsäureester als reaktive Flammschutzmittel für thermoplastische Polymere wie Polyethylenterephthalat, Polybutylenterephthalat oder Polyamid.
  30. 30
    Use of the phosphinic acid esters produced by the process of claims 1 to 27 as reactive flame retardants for thermosetting resins such as unsaturated polyester resins, epoxy resins, polyurethanes or acrylates. Verwendung der nach dem Verfahren der Ansprüche 1 bis 27 hergestellten Phosphinsäureester als reaktive Flammschutzmittel für duroplastische Harze wie ungesättigte Polyesterharze, Epoxidharze, Polyurethane oder Acrylate.
  31. 31
    Use of the phosphinic acid esters produced by the process of claims 1 to 27 as a precursor for the chemical synthesis of phosphorus-containing compounds. Verwendung der nach dem Verfahren der Ansprüche 1 bis 27 hergestellten Phosphinsäureester als Vorprodukt zur chemischen Synthese von phosphorhaltigen Verbindungen.
Independent claims31