二苯基氯化膦(Diphenyl phosphine chloride,簡稱CDPP)是合成光引發劑TPO、不對稱催化劑有膦配體、反應型阻燃劑的關鍵原料,年需求量達5000噸。
CDPP合成傳統方法有三種,一是苯基二氯化膦歧化法;另一是由苯、三氯化磷經過量三氯化鋁催化法後再由氯化鈉解絡合法。這兩種方法的主要問題是產率低,生產過程反應溫度高,產品遊離磷含量高,產品外觀黃,含量隻能達到96-98%。第二種是“離子液體催化法合成二苯基氯化膦技術采用苯基二氯化膦合成技術中的離子液體催化體系,生產過程環保,產品品質高(純度高),實現也比較困難,第三種方法是高溫高壓格式試劑方法。
二苯基氯化膦是一種重要的有機磷化工產品,工業上可用於生產光弓I發劑ΤΡ0、二苯基氧化膦、催化劑等。目前工業合成方法是由苯和三氯化磷為原料,在無水三氯化鋁催化下反應,生成的二苯基氯化磷與三氯化鋁絡合,通過加入三氯氧磷、二氧六環、粉碎的氯化鈉或氯化鉀與三氯鋁反應將二苯基氯化解離。這類方法缺點是解絡合過程麻煩,生成大量與水敏感的固體廢棄物,由於產物為固液分離,不能徹底分離,因此所得的產品收率低,成本高,環保問題嚴重,導致產品不能大規模生產。另有報道通過苯基二氯化膦在三氯化鋁催化作用下高溫歧化可生成二苯基氯化膦,該方法需要耐鹽酸高溫設備,此外由於采用苯基 二氯化膦作原料,原料成本高導致產品成本高。為克服現有二苯基氯化膦合成中存在的產品收率低、成本高、環保問題嚴重、且不能大規模生產技術缺陷,本發明提供一種合成工藝路線簡單、操作方便、生產成本低、環污染小的二苯基氯化膦合成方法。本發明通過下列技術方案實現其特征在於,它是用路易斯酸室溫離子液體催化苯與三氯化磷反應合成二苯基氯化膦,具體工藝步驟如下第一步路易斯酸室溫離子液體的合成其合成步驟為在幹燥氮氣保護下按摩爾比I :1 I :4將季胺鹽與無水三氯化鋁分批混和,得到路易斯酸室溫離子液體;其中季胺鹽可為三乙胺鹽酸鹽、氯化N-烷基吡啶或I-甲基-3-烷基咪唑。第二步二苯基氯化膦的合成(I)按三氯化磷苯離子液體中的三氯化鋁=(O. 8-1. 5): (I. 5 2. 5): (O. 01 I)摩爾比,將三氯化磷、苯和第一步方法所制得的離子液體混和,加熱升溫進行回流反應;(2)將反應混和物降溫、靜置分層,得到離子液體層和產品混物層,用萃取劑萃取離子液體層,萃取液與產品混物層合並,經過常壓蒸餾和低真空蒸餾回收三氯化磷和苯,高真空蒸餾得到副產苯基二氯化膦和主要產物二苯基氯化膦。為瞭離子液體能夠重復利用,本發明還包括第三步離子液體的回收將萃取出來的離子液體儲罐中的離子液體升溫常壓蒸餾,收集回收三氯化磷、苯和萃取劑,當無三氯化磷、苯和萃取劑蒸出時,進行減壓蒸餾,當無低沸點組分餾出時,降溫即得到離子液體。回收的離子液體可代替第一步所制備的離子液體,重復使用次數為I 8次。本發明詳細步驟如下第一步路易斯酸室溫離子液體的合成其合成步驟為在幹燥氮氣保護下按摩爾比I :1 I :4將季胺鹽與無水三氯化鋁分批混和,混和過程控制溫度40 160° C之間,並於40 160° C保持3小時,得路易斯酸室溫離子液體。其中季胺鹽可為三乙胺鹽酸鹽、氯化N-烷基吡啶或I-甲基-3-烷基咪唑等。第二步二苯基氯化膦的合成(I)按三氯化磷苯離子液體中的三氯化鋁=0. 8-1. 5 :1. 5 2. 5 :0. 01 I摩爾t匕,將三氯化磷、苯和第一步方法所制得的離子液體混和,加熱升溫到回流,並保持回流反應6 24小時(2)、將反應混和物降溫後,靜置30 12分鐘,反應物分層。·(3)上述反應物分液,得到兩層,其中離子液層打入萃取釜,三氯化磷層打入產品粗蒸釜。(4)按體積比離子液體層萃取劑=1 3 :1,往萃取釜中加入萃取劑,萃取三次,最後將離子液體層打入離子液體儲罐,將每一次萃取液打入產品粗蒸釜。萃取劑可為石油醚、三氯化磷或三氯化磷與石油醚以任意配比組成的混和物。(5)將粗蒸釜中的液體進行常壓蒸餾,蒸出三氯化磷、萃取劑和苯,溫度升至90° C無三氯化磷、苯和萃取劑蒸出時,得到常壓蒸餾後的二苯基氯化膦粗品。(6)將上述二苯基氯化膦粗品進行減壓蒸餾,蒸餾出殘餘的蒸出三氯化磷、萃取劑和苯,在真空450mmHg,液相溫度升至90-120° C無低沸點組分餾出時,將真空度提高到600 720mmHg,在液相溫度90-120° C收集餾分得到苯基二氯化膦,在液相溫度140 100° C收集餾分得精制二苯基氯化膦。第三步離子液體的回收其步驟為將離子液體儲罐中的離子液體升溫常壓蒸餾,收集回收三氯化磷、苯和萃取劑,在溫度升至90° C無三氯化磷、苯、石油醚蒸出時,進行減壓蒸餾,在真空450 600mmHg,液相溫度升至100 130° C無低沸點組分餾出時,降溫,得到的離子液體。回收的離子液體代替第一步所制備的離子液體,重復進行第二步和第二步步聚,用於制備二苯基氯化膦;離子液體重復使用次數為I 8次。本發明與現有技術相比具有下列優點和效果本發明反應條件溫和,產品分離過程無需解絡和過程,操作簡便;催化劑用量少,反應和分離過程不破壞催化劑活性,催化劑可以重復利用,並完全回收未反應的苯和三氯化磷原料,降低瞭生產成本。具體地講I、提供瞭一種合成二苯基氯化膦的新工藝,提供瞭該工藝的完整方案、技術、原料配比,控制指標。2、使用新型環保的離子液體作催化劑,使反應條件溫和,與現在工業化技術相比不需解絡合過程,產品可直接分離,操作簡單。3、該發明方法中的工藝催化劑用量少,催化劑可重復使用,分離不需用到大量解絡合劑,因此該方法具有明顯的環保性,符合當前化工工藝發展要求。4、該發明方法中的工藝催化劑用量少,未反應的原料完全回收利用,具有生產成本低的特點。5、該發明方法中的工藝所得產品副產物少,產品易於提純,產品純度高。6、該發明方法中的工藝詳細說明瞭產品蒸餾過程的壓力和溫度控制要求。7、該發明方法中的工藝易於實現工業化。8、該發明方法中提供瞭離子液體催化劑的合成方法及催化劑回收利用方案。9、本發明合成得到的副產物苯基二氯化膦可以作為產品出售,也可以套用到反應液中作為後面反應原料進一步轉化成二苯基氯化膦。具體實施例方式下面結合實施例對本發明作進一步描述,但實施例並不限制本發明的保護范圍。實施例I 以[BuPy] Cl-AlCl3 (BuPy=N-丁基卩比唳陽離子)作為離子液體,具體步驟如下第一步離子液體[BuPy]Cl-AlCl3(BuPy=N-丁基卩比唳陽離子)的制備在反應釜上裝置攪拌器,在氮氣保護下加入26. 67g (O. 2摩爾)無水AlCl3,分批加入17. Ig (O. I摩爾)氯化正丁基吡啶。加完季胺鹽後保持在60°C左右攪拌3h確保反應完成,制得透明淺棕色[BuPy] Cl-AlCl3離子液體。第二步二苯基氯化膦的制備(I)在反應釜上裝置攪拌器和氯化氫吸收系統,加入上述制得的離子液體、234g(l摩爾)苯、136. 5(1摩爾)三氯化磷,加熱到回流,並保持回流反應24小時反應。(2)反應結束後,冷卻到室溫,靜置,溶液分兩層,下層棕色液體為離子液體層,上層為無色清液,主要是二基氯化膦、苯基二氯化膦、未反應的苯和三氯化磷的混合物;(3)分液,下層離子液體層用IOOmL三氯化磷萃取三次,合並上層萃取液,保存萃取後的離子液體層。將萃取液與原來上層清液合並,進行常壓蒸餾,蒸出三氯化磷、苯,溫度升至90° C無三氯化磷、苯時,得到常壓蒸餾後的二苯基氯化膦和苯基二氯化膦混和物;接著進行減壓蒸懼,蒸懼出殘餘的三氯化磷、苯,在真空450mmHg,液相溫度升至130° C無低沸點組分餾出時,將真空度提高到740mmHg,液相溫度92 100° C收集餾分得苯基二氯化膦,液相溫度120-140° C收集餾分得到二苯基氯化膦。以三氯化磷計二苯基氯化膦收率57 %,苯基二氯化膦收率24 %。第三步離子液體的回收將離子液體升溫,常壓蒸餾,收集回收三氯化磷、苯,在溫度升至90° C無三氯化磷、苯、蒸出時,進行減壓蒸餾,在真空450mmHg,液相溫度升至130° C無低沸點組分餾出時,降溫即得到離子液體。實施例2將實施例I所述回收的離子液體代替實施例I中所用催化劑,按實施例I中方法所得產物以三氯化磷計二苯基氯化膦收率51%,苯基二氯化膦收率18%。實施例3實施例三以[Et3NH]Cl-AlCl3(Et3NH=氫化三乙胺陽離子)離子液體為例。第一步離子液體的制備在反應釜上裝置攪拌器,在氮氣保護下加入26. 67g(0. 2mole)無水AlCl3,分批加入13. 8g(0. ImoIe)三乙胺鹽酸鹽。加完季胺鹽後保持在120°C左右攪拌2h確保反應完成,制得透明無色[Et3NH]C1-A1C13離子液體。第二步二苯基氯化膦的制備(I)在反應釜上裝置攪拌器和氯化氫吸收系統,加入上述制得的離子液體、234g(l摩爾)苯、136. 5g(3摩爾)三氯化磷,加熱到回流,並保持回流反應24小時反應。(2)反應結束後,冷卻到室溫,靜置,溶液分兩層,下層為無色透明液體,主要含有未反應的苯、三氯化磷和產物DCPP,上層為淺黃色離子液體層。(3)分液,上層離子液體層用IOOmL三氯化磷萃取三次,合並萃取液,保存萃取後的離子液體層。將萃取液與原來上層清液合並,進行常壓蒸餾,蒸出三氯化磷、苯,溫度升至90° C無三氯化磷、苯時,得到常壓蒸餾後的苯基二氯化膦粗品。接著進行減壓蒸餾,蒸餾出殘餘的三氯化磷、苯,在真空450mmHg,液相溫度升至130° C無低沸點組分餾出時,將真空度提高到740mmHg,液相溫度92 100° C收集餾分得苯基二氯化膦,液相溫度120-140° C收集餾分得到二苯基氯化膦。以三氯化磷計二苯基氯化膦收率61%,苯基二氯化膦收率18%。 第三步離子液體的回收將離子液體升溫,常壓蒸餾,收集回收三氯化磷、苯,溫度升至90° C無三氯化磷、苯、蒸出時,進行減壓蒸餾,在真空450mmHg,液相溫度升至130° C無低沸點組分餾出時,降溫即得到回收的離子液體。實施例4將實施例3回收的離子液體代替實施例3中所用催化劑,按實施例3中方法所得產物,以三氯化計收率53%,苯基二氯化膦收率18%。權利要求1.一種二苯基氯化膦的合成方法,它是用路易斯酸室溫離子液體催化苯與三氯化磷反應合成二苯基氯化膦,具體工藝步驟如下 第一步路易斯酸室溫離子液體的合成 其合成步驟為在幹燥氮氣保護下按摩爾比I :1 I :4將季胺鹽與無水三氯化鋁分批混和,得到路易斯酸室溫離子液體;其中季胺鹽為三乙胺鹽酸鹽、氯化N-烷基吡啶或I-甲基-3-烷基咪唑; 第二步二苯基氯化膦的合成 (1)按三氯化磷苯離子液體中的三氯化鋁=(O.8-1.5) :(1. 5 2. 5) :(0. Ol I)摩爾比,將三氯化磷、苯和第一步方法所制得的離子液體混和,加熱升溫進行回流反應; (2)將反應混和物降溫、靜置分層,得到離子液體層和產品混物層,用萃取劑萃取離子液體層,萃取液與產品混物層合並,經過常壓蒸餾和低真空蒸餾回收三氯化磷和苯,高真空蒸餾得到副產苯基二氯化膦和主要產物二苯基氯化膦。2.如權利要求I所述的二苯基氯化膦的合成方法,其特征在於,還包括 第三步尚子液體的回收 將萃取出來的離子液體儲罐中的離子液體升溫常壓蒸餾,收集回收三氯化磷、苯和萃取劑,當無三氯化磷、苯和萃取劑蒸出時,進行減壓蒸餾,當無低沸點組分餾出時,降溫即得到離子液體。3.如權利要求2所述的二苯基氯化膦的合成方法,其特征在於,詳細步驟如下 第一步路易斯酸室溫離子液體的合成 其合成步驟為在幹燥氮氣保護下按摩爾比I :1 I :4將季胺鹽與無水三氯化鋁分批混和,混和過程控制溫度40 160 ° C之間,並於40 160 ° C保持3小時,得路易斯酸室溫離子液體;其中季胺鹽為三乙胺鹽酸鹽、氯化N-烷基吡啶或I-甲基-3-烷基咪唑; 第二步二苯基氯化膦的合成 (1)按三氯化磷苯離子液體中的三氯化鋁=(O.8-1. 5) : (I. 5 2. 5) : (O. 01 I)摩爾比,將三氯化磷、苯和第一步方法所制得的離子液體混和,加熱升溫到回流,並保持回流反應6 24小時; (2)將反應混和物降溫後,靜置30 12分鐘,反應物分層; (3)上述反應物分液,得到兩層,其中離子液層打入萃取釜,三氯化磷層打入產品粗蒸釜; (4)按體積比離子液體層萃取劑=(I 3):1,往萃取釜中加入萃取劑,萃取三次,最後將離子液體層打入離子液體儲罐,將每一次萃取液打入產品粗蒸釜;萃取劑可為石油醚、三氯化磷或三氯化磷與石油醚以任意配比組成的混和物; (5)將粗蒸釜中的液體進行常壓蒸餾,蒸出三氯化磷、萃取劑和苯,溫度升至90°C無三氯化磷、苯、石油醚蒸出時,得到常壓蒸餾後的二苯基氯化膦粗品; (6)將上述二苯基氯化膦粗品進行減壓蒸餾,蒸餾出殘餘的蒸出三氯化磷、萃取劑和苯,在真空450mmHg,液相溫度升至90-120° C無低沸點組分餾出時,將真空度提高到600 720mmHg,在液相溫度90-120° C收集餾分得到苯基二氯化膦,在液相溫度140 100° C收集餾分得精制二苯基氯化膦; 第三步尚子液體的回收其步驟為將離子液體儲罐中的離子液體升溫常壓蒸餾,收集回收三氯化磷、苯和萃取劑 ,在溫度升至90 ° C無三氯化磷、苯和萃取劑蒸出時,進行減壓蒸餾,在真空450 600mmHg,液相溫度升至100 130° C無低沸點組分餾出時,降溫,得到的離子液體。全文摘要本發明公開瞭一種二苯基氯化膦的合成方法,其過程為以三氯化磷和過量苯為原料,在路易斯酸離子液體催化作用下反應,反應結束後反應液分兩層,一層為離子液體層,一層為混和液層。經直接分液,離子液體層經萃取,萃取液與混和液層合並,分別經常壓蒸餾、減壓蒸餾得目標物二苯基氯化膦和副產物苯基二氯化膦。離子液體經常壓和減壓蒸除雜質後得到回收。該工藝與現有工業化工藝相比具有催化劑用量少,不需解絡和步驟,催化劑可回收,易操作控制,不產生大量廢渣,生產成本低,生產過程環保等特點。
喜嘉化工 020-82180286
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