JPS5915920B2 - 第3級アルキルホスフインの酸化方法 - Google Patents

第3級アルキルホスフインの酸化方法

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JPS5915920B2
JPS5915920B2 JP57016468A JP1646882A JPS5915920B2 JP S5915920 B2 JPS5915920 B2 JP S5915920B2 JP 57016468 A JP57016468 A JP 57016468A JP 1646882 A JP1646882 A JP 1646882A JP S5915920 B2 JPS5915920 B2 JP S5915920B2
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phosphine
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    • C07F—ACYCLIC, CARBOCYCLIC OR HETEROCYCLIC COMPOUNDS CONTAINING ELEMENTS OTHER THAN CARBON, HYDROGEN, HALOGEN, OXYGEN, NITROGEN, SULFUR, SELENIUM OR TELLURIUM
    • C07F9/00—Compounds containing elements of Groups 5 or 15 of the Periodic Table
    • C07F9/02—Phosphorus compounds
    • C07F9/28—Phosphorus compounds with one or more P—C bonds
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    • C07F9/53—Organo-phosphine oxides; Organo-phosphine thioxides
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は第3級アルキルホスフィンを対応する第3級ア
ルキルホスフィンオキサイドに酸化する方法に関する。
5 トリス−アルキルホスフィンオキサイドは現在プラ
スチック用難燃剤として潤滑油添加剤として、および水
圧流体用難燃剤として使用されている。
新しく発見された用途がその工業的需要を増大させるに
つれて、第3級アルキルボスフィンオキサ0 イドの製
造コストの低減が重要性を増してきている。ホスフィン
類が空気により(開始剤を使用し又は使用せずに)、ア
ルカリ性水溶液により、そして最も有効には過酸化水素
により酸化されて対応5 するホスフィンオキサイドに
なることは周知である。
たとえば、トリス(ヒドロキシメチル)ホスフィンは5
0℃において5時間空気で処理すると完全に酸化されて
対応するホスフインオキサイドになると報告されている
。フアルプウエルケヘキストアクチエンゲゼルシャフト
に付与された1959年3月19日発行のオランダ国特
許第1040549号を参照されたい。然しながら、
こほとんどの場合、空気酸化はホスフインオキサイド、
ホスフアイトおよびボスフィネートからなる複雑な混合
物である生成物を与える傾向がある。M.B.FlOy
dandC.E.BOOzerlJ.Arn.Chem
.SOc.、炊5、984(1963)を参照 1され
たい。水溶液中の水溶性第3級アルキルホスフインの空
気中での処理を含む酸化法はランバートおよび共同研究
者によりChemicalCOmmUniCatiOr
lSl87O(1970)、米国特許第3852362
1号に報告されている。
この方法は大過剰の2規定の水酸化ナトリウム溶液(塩
基対ホスフインのモル比は20対1)を使用し、従つて
生成物をあとで水および塩基から分離することが必要で
ある。更に、この方法からのホスフインオキサイドの収
2率は低い(38〜75%の範囲である)。過酸化水
素がホスフイン類の酸化のための最も有効な酸化剤であ
ることは知られている。
この過酸化水素酸化法は清純な生成物を高収率で与え、
且つ反応時間を短縮するという利点をもつ。然しながら
、過酸化水素酸化は高度に発熱性であり且つ以下に述べ
る本発明の方法よりも高価である。本発明によれば、水
溶性トリスーアルキルホスフィンを水および触媒量の酸
触媒の存在下で約100′C以上の温度において加熱す
ることによつて該ホスフインを対応するトリスーアルキ
ルホスフィンオキサィドにする簡単な酸化方法が提供さ
れる。触媒の量は酸化させるホスフインの重量の約0.
1%〜約10%の範囲でありうる。好ましい触媒量は約
3%またはそれ以下である。本発明により酸化させる水
溶性ホスフインは次式をもつものでありうる。〔式中の
A1、A2およびA3は水素、ヒドロキシ、ヒドロキシ
アルキル、ハロアルキルおよびアルキルからなる群から
えらばれた同種または異種の基であり、Rは1〜8個の
炭素原子のアルキル基であり、mはゼロまたは小さい整
数(たとえば1〜8)であり、nは011または2であ
る。
〕本発明によるトリス−3−ヒドロキシプロピルホスフ
ィンからトリス一(3−ヒドロキシプロピル)ホスフイ
ンオキサイドへの酸化は次の反応式によつて示される。
酸化工程中の反応混合物中に存在させる水の量は1当量
程度の少量から大過剰たとえば5当量またはそれ以上ま
で変化しうる。
然し、反応混合物中に残存する所望のホスフインオキサ
イドを分離することが不必要になるという理由で、少量
たとえば1当量の水が好ましい。有機酸および無機酸の
いずれもがこの酸化反応中で触媒としての機能を果す。
好適な酸は塩酸、酢酸、硝酸、リン酸、硫酸、メタンス
ルホン酸および硝酸である。強酸が好ましい。強酸は弱
酸触媒についてえられるよりも高い収率をもたらすから
である。氷酢酸は好適な触媒ではあるが不快な臭いを残
す。低い酸化温度10『C〜130℃においては、硫酸
が最も活性な触媒である。
然しそれより高温の酸化温度150℃〜180℃におい
ては、触媒効率の相違が減少し、硫酸は他の酸類よりも
ごくわずかだけより有効であるにすぎない。特に好まし
いものはリン酸である。
それはリン酸が臭いの少ない、良好な色の、酸い酸性の
ホスフインオキサイドをもたらし、このものは容易に除
去しうるからである。その上、ホスフインオキサイド生
成物中に残るかも知れない残存リン酸はホスフインオキ
サイドの加わつた製品に最小の効果をもつ。有効な酸化
温度は約100゜c〜約200℃およびそれ以上の範囲
にあり、酸化を完了させるに必要な時間は反応温度に反
比例する。
好ましい温度範囲は約150′C〜約180′Cであり
、これらの高温においては反応はオートクレーブ中で行
なうのが好ましい。トリスーアルキルホスフインオキサ
イドの従来の製造法と比べて、本発明は―連の利点をも
たらす。
本発明の方法は発熱囲ではなく、それ故に反応試剤の容
量を考慮することなく容易に制御しうる。冷却により反
応熱を消散せせるための設備は必要としない。その上、
本発明の方法は過酸化水素を使用する方法よりも安価で
あり、且つ溶媒の不存在下で実施しうる。これは溶媒を
除去するに必要な蒸留を短くするか又はなくすことさえ
可能にする。本発明を更に次の実施例によつて説明する
。これらの実施例において、反応量は他に特別の記載の
ない限り重量部で示してある。実施例 1 トリス(3−ヒドロキシプロピル)ホスフイン(10.
4t..0.05モル)と濃塩酸(36%水溶液0.8
m1)との混合物を窒素でパージした。
この反応混合物を窒素雰囲気下で120℃に4時間加熱
した。加熱をこの温度で合計27時間続けた。トリス(
3−ヒドロキシプロピル)ホスフインの徐々の消滅が二
硫化炭素による試1験によつて定量的に示された。赤色
はホスフイン化合物の存在を示す。21時間後において
僅かな桃色のみが観察され、27時間には着色は観察さ
れなかつた。
反応混合物を操作して103〜106℃で溶融する無色
固体生成物(2.1y)をえた。この生成物はスペクト
ル分析によりトリス(3−ヒドロキシプロピル)ホスフ
インオキサイド(文献での融点108゜c)であると同
定された。種々の条件下での異なつた酸触媒の一般的比
較を第1表に示した。実施例 2 トリス(3−ヒドロキシプロピル)ホスフイン(10.
47、0.05モル)、濃硫酸(1m1)および水1m
1からなる混合物を窒素でパージした。
この反応混合物を窒素雰囲気下で110′Cにおいて6
時間加熱した。この時間の終りに、残存ホスフインであ
るトリス(3−ヒドロキシプロピル)ホスフインを過剰
の過酸化水素(3%過酸化水素)の添加および0.1N
の硫酸第2セリウム溶液による残存未反応過酸化水素の
滴定によつて測定した。出発原料トリス(3−ヒドロキ
シプロピル)ホスフインの52%が対応するホスフイン
オキサイドに酸化された。種々の条件下での他の触媒と
の一般的比較を第1表に示した。実施例 3 トリス(3−ヒドロキシプロピル)ホスフィン(10.
47、0.05モル)、濃硝酸(70%水溶液0.8m
1)および水1m1を110℃で反応させることによつ
て上記実施例2の方法をくりかえした。
32時間後の収率(3%過酸化水素溶液の過剰添加およ
び0.1N硫酸第2セリウムによる逆滴定により測定)
は64%であつた。
種々の条件下での硝酸触媒の効果の他の触媒との比較を
第1表に示した。実施例 4 トリス(3−ヒドロキシプロピル)ホスフイン(10.
4t、0.05モル)、濃リン酸(86%水溶液0.6
m1)および水1m1を120℃で反応させることによ
つて上記実施例2の方法をくりかえした。
5時間後の収率(過酸化水素溶液の過剰添加および0.
1N硫酸第2セリウムによる逆滴定により測定)は75
%であつた。
種々の条件下でのリン酸触媒の効果の他の触媒との比較
を第1表に示した。実施例 5囚 上記実施例2をくり
かえし且つ濃硫酸の量をトリス(3−ヒドロキシプロピ
ル)ホスフインの5重量%に減少させることによつて低
温における濃硫酸触媒の効果を実証した。
110℃で6時間後の収率(3%過酸化水素溶液の過剰
添加および0.1N硫酸第2セリウムによる逆滴定によ
り測定)は95.7%であつた。
(B)濃硫酸0。
267〔トリス(3−ヒドロキシプロピル)ホスフイン
の2,5%〕を用いて実施例5(A)をくりかえした。
濃硫酸の濃度を2.5%に減少させ、反応温度を120
゜Cに上昇させると、5時間30分後の収率は74%で
あることがわかつた。(C)実施例5(B)を同量の濃
硫酸〔0.26y;トリス(3−ヒドロキシプロピル)
ホスフインの2.5%〕を用いてくりかえしたが、反応
はオートクレーブ沖で行ない温度を140′Cまで上昇
させた。
5時間後の収率(3%過酸化水素溶液の過剰添加および
0.1N硫酸第2セリウムによる逆滴定により測定)は
99%であつた。
トリス(3−ヒドロキシプロピル)ホスフインオキサイ
ドは自由流動性固体であつた。
実施例 6 1〜2.5重量%の量の濃リン酸の効果をトリス(3−
ヒドロキシプロピル)ホスフイン(10.4y、0.0
5モル)、濃リン酸(86%水溶液0.15m1,.0
.14m1および0.06m1)、および水1m1のオ
ートクレーブ沖の反応によつて求めた。
150℃〜180゜Cの温度における4.5〜5時間後
のトリス(3−ヒドロキシプロピル)ホスフインオキサ
イドの収率を第3表にまとめて示した。
180℃〔実施例6(0〕で製造したトリス(3−ヒド
ロキシプロピル)ホスフインオキサイドは無色無臭の自
由流動性固体であつた。
実施例 7 第2級ブチル−ビス(3−ヒドロキシプロピル)ホスフ
インオキサイド1ガロンのステンレス鋼製圧力反応器中
に224t(4モル)の混合2−ブテン、600m1の
トルエン、204t(6.0モル;50%過剰)のホス
フインおよびトルエン100m1中アゾビスイソブチロ
ニトリル47の溶液25m1を入れた。
反応器を85℃〜90℃に1時間加熱および攪拌し、残
余のアゾビスイソブチロニトリル溶液を触媒溶液100
m1が使用しつくされるまで30分毎に25m1づつの
割合で添加した。触媒溶液の最後の添加が終つた後に反
応混合物を90゜Cにおいて4時間加熱および攪拌し、
次いで一夜放冷した。ホスフインを反応器から排出し、
487t(8.4モル、5%過剰)のアリルアルコール
をトルエン200獅アゾビスイソブチロニトリル8tの
溶液50m1と共に加えた。
触媒溶液200m1のす※炙べてが添加されてしまう迄
、30分毎に50m1のアゾビスイソブチロニトリル触
媒溶液を加えながら、反応混合物を攪拌しつつ90゜C
に加熱した。加熱および攪拌を90゜Cで4時間つづけ
、次いで反応器を室温に冷却させた。反応器からの液を
130′C/1.5muに加熱して揮発性成分を除去し
た。残渣生成物である第2級ブチル−ビス(3ヒドロキ
シプロピルホスフインは緑色液であり、その重量は51
9.3tであつた。第2級ブチル−ビス(3−ヒドロキ
シプロピル)ホスフイン(1037、0,5モル)、1
tの濃(86%)リン酸および10.87(0.55モ
ル)の水からなる混合物をオートクレーブ中で180℃
において5時間加熱した。
えられた生成物を分析したところ、第2級ブチル−ビス
(3−ヒドロキシプロピル)ホスフインオキサイドを9
3重量%含んでいることがわかつた。実施例 8 メチルホスフインはワグナ一らのJ.Am.Chem.
SOc.、75、3869(1953)の方法により製
造することができる。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 下記の一般式で表わされる水溶性トリス−アルキル
    ホスフィンを水および触媒量の酸の存在下で加熱するこ
    とを特徴とする水溶性トリス−アルキルホスフィンを対
    応するトリス−アルキルホスフィンオキサイドに酸化す
    る方法。 ▲数式、化学式、表等があります▼ 〔式中のA_1、A_2およびA_3は水素、ヒドロキ
    シ、ヒドロキシアルキル、ハロアルキルおよびアルキル
    からなる群からえらばれた同種または異種の基 であり
    、Rは1〜8個の炭素原子のアルキル基であり、mはゼ
    ロまたは小さい整数であり、nは0、1または2である
    〕。 2 トリス−アルキルホスフィンが第2級ブチル−ビス
    (3−ヒドロキシプロピル)ホスフィンである特許請求
    の範囲第1項記載の方法。 3 トリス−アルキルホスフィンがトリス(3−ヒドロ
    キシ−2−メチルプロピル)ホスフィンである特許請求
    の範囲第1項記載の方法。 4 トリス−アルキルホスフィンがトリス(3−ヒドロ
    キシプロピル)ホスフィンである特許請求の範囲第1項
    記載の方法。 5 触媒が塩酸である特許請求の範囲第1項記載の方法
    。 6 触媒が硫酸である特許請求の範囲第1項記載の方法
    。 7 触媒がリン酸である特許請求の範囲第1項記載の方
    法。 8 酸がメタンスルホン酸である特許請求の範囲第1項
    記載の方法。 9 酸が氷酢酸である特許請求の範囲第1項記載の方法
    。
JP57016468A 1981-02-09 1982-02-05 第3級アルキルホスフインの酸化方法 Expired JPS5915920B2 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

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US06/232,770 US4346236A (en) 1981-02-09 1981-02-09 Method of oxidizing tertiary-alkyl phosphines

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JPS57149296A JPS57149296A (en) 1982-09-14
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JP (1) JPS5915920B2 (ja)
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DE (1) DE3263060D1 (ja)
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CA1169880A (en) 1984-06-26
DE3263060D1 (en) 1985-05-23
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