Способ совместного получения и разделения о-изобутилметилфосфоната и о, о'-диизобутилметилфосфоната

Изобретение относится к способу получения и разделения O-изобутилметил-фосфоната и O,O'-диизобутилметилфосфоната, который может быть использован для метрологического контроля. Способ заключается в проведении реакции дихлорангидрида метилфосфоновой кислоты с изобутиловым спиртом в мольных соотношениях (дихлорангидрид метилфосфоновой кислоты : изобутиловый спирт) = 1 : (1,1-1,9) без акцептора хлористого водорода в среде хлороформа при температуре не более 25°С с последующим водным гидролизом полученной смеси; обработке хлороформенного слоя в условиях межфазового катализа раствором гидроксида калия; отделении хлороформенного раствора, содержащего O,O'-диизобутилметилфосфонат; обработке концентрированной соляной кислотой водно-солевого слоя и экстракции из него хлороформом O-изобутилметилфосфоната; очистке продуктов путем фракционирования в вакууме остатков после отпаривания растворителей из соответствующих хлороформенных растворов. Предложен новый безопасный способ, позволяющий получить с высоким выходом O-изобутилметилфосфонат и O,O'-диизобутилметилфосфонат, пригодные для изготовления стандартных образцов, применяемых для метрологического контроля и надзора при уничтожении запасов химического оружия. 5 пр.

 

Изобретение относится к способам получения моноалкиловых и диалкиловых эфиров метилфосфоновой кислоты, которые используются для изготовления государственных стандартных образцов состава продуктов деструкции фосфорорганических отравляющих веществ, применяемых для государственного метрологического контроля и надзора; контроля за условиями и безопасностью труда; состоянием окружающей среды; ведением технологического процесса на предприятиях, задействованных в реализации федеральной целевой программы «Уничтожение запасов химического оружия в Российской Федерации».

Целью изобретения является совместное получение О-изобутилметилфосфоната и О,О'-диизобутилметилфосфоната и выделение их из смеси продуктов взаимодействия дихлорангидрида метилфосфоновой кислоты с изобутиловым спиртом в среде хлороформа.

О-изобутилметилфосфонат и О,О'-диизобутилметилфосфонат являются продуктами деструкции, образующимися в процессе уничтожения отравляющего вещества типа Vx (О-изобутил-S,β-(диэтиламино)этилметилтиофосфоната).

Для изготовления государственных стандартных образцов состава О-изобутилметилфосфоната и состава О,О'-диизобутилметилфосфоната используются утвержденные методики синтеза целевых веществ.

Метод синтеза О-изобутилметилфосфоната заключается в последовательном замещении атомов хлора в дихлорангидриде метилфосфоновой кислоты и включает две стадии (С.Н. Кобцов «Разработка и метрологическое обоснование потенциометрического способа определения основного вещества в алкилметилфосфонатах». Диссертация к.х.н., Саратов, 2012. - С. 87-89).

На первой стадии в среде абсолютированного диэтилового эфира осуществляют взаимодействие дихлорангидрида метилфосфоновой кислоты с изобутиловым спиртом в присутствии триэтиламина в качестве акцептора хлористого водорода с образованием О-изобутилметилхлорфосфоната с последующим его выделением и фракционированием в вакууме (схема 1).

На второй стадии О-изобутилметилхлорфосфонат гидролизуется раствором 80% муравьиной кислоты до О-изобутилметилфосфоната (схема 2).

В завершении процесса продукт подвергается очистке путем фракционирования в вакууме, Ткип. (135-137)°С/1 мм.

Синтез Ο,Ο'-диизобутилметилфосфоната осуществляют в среде абсолютированного диэтилового эфира взаимодействием дихлорангидрида метилфосфоновой кислоты с эквимолярной смесью изобутилового спирта и триэтиламина, взятых в соотношении 1:2 по отношению к дихлорангидриду метилфосфоновой кислоты (схема 3).

В завершении процесса продукт отмывают водой, органический слой сушат сульфатом натрия, растворитель упаривают, остаток перегоняют в вакууме, Ткип. (85-87)°С/1 мм.

Следует заметить, что процесс синтеза О-изобутилметилфосфоната по утвержденной методике небезопасный, поскольку требует выделения достаточно чистого промежуточного высокотоксичного О-изобутилметилхлорфосфоната.

По данным хромато-масс-спектрометрии в конечных продуктах наблюдается значительное количество примесей, в О-изобутилметилфосфонате, в основном, Ο,Ο'-диизобутилметилфосфонат, метилфосфоновая кислота и Ο,Ο'-диизобутилдиметилпирофосфонат, а в Ο,Ο'-диизобутилметилфосфонате, в основном, О-изобутилметилфосфонат и метилфосфоновая кислота.

Таким образом, процессы изготовления государственных стандартных образцов состава О-изобутилметилфосфоната и состава Ο,Ο'-диизобутилметилфосфоната являются многостадийными, требующими тщательной очистки промежуточных продуктов и исходного дорогостоящего дихлорангидрида метилфосфоновой кислоты, что приводит к дополнительным трудозатратам. Кроме того, из-за использования значительного количества акцептора хлористого водорода - триэтиламина и легковоспламеняющегося растворителя - диэтилового эфира оба синтеза небезопасны в пожарном отношении.

Задачей изобретения является совместное получение О-изобутилметилфосфоната и Ο,Ο'-диизобутилметилфосфоната максимально экономичным и безопасным для персонала способом.

Это достигается проведением взаимодействия технического дихлорангидрида метилфосфоновой кислоты с изобутиловым спиртом без акцептора хлористого водорода в среде негорючего растворителя хлороформа (схема 4).

Взаимодействие дихлорангидрида метилфосфоновой кислоты с изобутиловым спиртом проводят в мольных соотношениях (дихлорангидрид метилфосфоновой кислоты : изобутиловый спирт) = 1:(1,1-1,9) без акцептора хлористого водорода в среде хлороформа при температуре не более 25°С. Далее реакционную массу подвергают водному гидролизу и отделяют хлороформенный раствор, содержащий в основном О-изобутилметилфосфонат и Ο,Ο'-диизобутилметилфосфонат и значительные количества О-изобутилметилхлорфосфоната и Ο,Ο'-диизобутилдиметилпирофосфоната в различных соотношениях в зависимости от взятого количества изобутилового спирта.

В дальнейшем полученную смесь обрабатывают раствором гидроксида калия в присутствии катализатора межфазового переноса, что приводит к окончательному гидролизу O-изобутилметилхлорфосфоната и O,O'-диизобутилдиметилпирофосфоната и, практически, к количественному переводу гидролитического и ранее образовавшегося O-изобутилметилфосфоната в виде калиевой соли в водно-солевой слой, от которого отделяют хлороформенный раствор O,O'-диизобутилметилфосфоната.

После добавления чистого хлороформа в водно-солевой слой и его обработки избытком соляной кислоты отделяют хлороформенный раствор О-изобутилметилфосфоната.

Из полученных двух органических растворов после отпарки растворителя и фракционирования остатков в вакууме выделяют практически чистые О-изобутилметилфосфонат и Ο,Ο'-диизобутилметилфосфонат с высоким суммарным выходом.

О-изобутилметилфосфонат, брутто-формула - С5Н13РО3, молекулярная масса - 152,13 а.е.м., структурная формула:

О-изобутилметилфосфонат в чистом виде представляет собой бесцветную прозрачную жидкость без запаха. Ткип. (135-137)°С/1 мм. Плотность - d418=1,041 г/см3. Показатель преломления - nd17=1,4274. Хорошо растворяется в воде и органических растворителях. («Техническая документация и методики синтеза ГСО, СОП токсичных химикатов и продуктов их деструкции…», Саратов 2009 - 54 с.).

Ο,Ο'-диизобутилметилфосфонат, брутто-формула - С9Н21РО3, молекулярная масса - 208,24 а.е.м., структурная формула:

Ο,Ο'-диизобутилметилфосфонат в чистом виде представляет собой бесцветную прозрачную жидкость без запаха. Ткип. (85-87)°С/1 мм. Плотность - d420=0,9645 г/см3. Показатель преломления - nd20=1,424. Хорошо растворяется в органических растворителях («Техническая документация и методики синтеза ГСО, СОП токсичных химикатов и продуктов их деструкции…», Саратов 2009 - 136 с.).

МЕТОДИКА СОВМЕСТНОГО СИНТЕЗА О-ИЗОБУТИЛМЕТИЛФОСФОНАТА И Ο,Ο'-ДИИЗОБУТИЛМЕТИЛФОСФОНАТА И ИХ РАЗДЕЛЕНИЯ

Реактивы и материалы: технический дихлорангидрид метилфосфоновой кислоты, изобутиловый спирт, хлороформ, бензилтриэтиламмонийхлорид.

ПРИМЕР 1. (Внимание! Все операции проводят в вытяжном шкафу).

В реакторе, снабженном мешалкой, обратным холодильником с хлоркальциевой трубкой, капельной воронкой, в 100 мл хлороформа растворяют 13,30 г (0,10 моль) дихлорангидрида метилфосфоновой кислоты и из капельной воронки, поддерживая скоростью прикапывания температуру не более 25°С, постепенно добавляют 11,12 г (0,11 моль) изобутилового спирта, после чего выдерживают смесь 1 час.

Далее, при перемешивании из капельной воронки, поддерживая скоростью прикапывания температуру не более 30°С, добавляют 10 мл (0,55 моль) дистиллированной воды. Смесь перемешивают 1 час при комнатной температуре.

Затем отделяют органический слой, помещают его обратно в реактор, добавляют 0,12 г (0,0005 моль) бензилтриэтиламмонийхлорида (катализатор межфазового переноса) и постепенно из капельной воронки при перемешивании приливают 70 мл (0,125 моль) предварительно приготовленного и охлажденного 10% водного раствора КОН. Вновь отделяют органический слой, хлороформ упаривают, остаток фракционируют в вакууме, получают 2 г (13%) Ο,Ο'-диизобутилметилфосфоната, Ткип. 85°С/1 мм.

Водный слой помещают в реактор, добавляют 80 мл чистого хлороформа и постепенно из капельной воронки при интенсивном перемешивании приливают 12 мл (0,125 моль) концентрированной (ρ=1,19 г/см3) HCl. Далее отделяют органический слой, хлороформ упаривают, остаток фракционируют в вакууме, получают 13 г (82%) О-изобутилметилфосфоната, Ткип. 135°С/1 мм.

Суммарный выход составляет 95%.

ПРИМЕР 2. Проводят в условиях примера 1. Из 13,30 г (0,10 моль) дихлорангидрида метилфосфоновой кислоты и 9,26 г (0,125 моль) изобутилового спирта, получают 5 г (30%) Ο,Ο'-диизобутилметилфосфоната и 11 г (66%) О-изобутилметилфосфоната. Суммарный выход составляет 96%.

ПРИМЕР 3. Проводят в условиях примера 1. Из 13,30 г (0,10 моль) дихлорангидрида метилфосфоновой кислоты и 11,12 г (0,15 моль) изобутилового спирта получают 10,2 г (56%) Ο,Ο'-диизобутилметилфосфоната и 7,2 г (40%) О-изобутилметилфосфоната. Суммарный выход составляет 96%.

ПРИМЕР 4. Проводят в условиях примера 1. Из 13,30 г (0,10 моль) дихлорангидрида метилфосфоновой кислоты и 12,97 г (0,175 моль) изобутилового спирта получают 15,2 г (78%) Ο,Ο'-диизобутилметилфосфоната и 3,5 г (18%) О-изобутилметилфосфоната. Суммарный выход составляет 96%.

ПРИМЕР 5. Проводят в условиях примера 1. Из 13,30 г (0,10 моль) дихлорангидрида метилфосфоновой кислоты и 14,08 г (0,19 моль) изобутилового спирта получают 18,5 г (91%) Ο,Ο'-диизобутилметилфосфоната и 1,2 г (6%) О-изобутилметилфосфоната. Суммарный выход составляет 97%.

Способ совместного получения и разделения O-изобутилметил-фосфоната и O,O'-диизобутилметилфосфоната, заключающийся в проведении реакции дихлорангидрида метилфосфоновой кислоты с изобутиловым спиртом в мольных соотношениях (дихлорангидрид метилфосфоновой кислоты : изобутиловый спирт) = 1 : (1,1-1,9) без акцептора хлористого водорода в среде хлороформа при температуре не более 25°С с последующим водным гидролизом полученной смеси; обработке хлороформенного слоя в условиях межфазового катализа раствором гидроксида калия; отделении хлороформенного раствора, содержащего O,O'-диизобутилметилфосфонат; обработке концентрированной соляной кислотой водно-солевого слоя и экстракции из него хлороформом O-изобутилметилфосфоната; очистке продуктов путем фракционирования в вакууме остатков после отпаривания растворителей из соответствующих хлороформенных растворов.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к безопасному способу получения O-пинаколилметилфосфоната, который может использоваться в химической промышленности. В предложенном способе О-пинаколилметилфосфонат получают со значением массовой доли основного вещества в продукте не менее 96% масс.

Изобретение относится к усовершенствованному способу получения ди-(метакрилокси-3-хлорпропокси-2)метилфосфоната, используемого в химической промышленности в качестве сомономера в составе связующих на основе непредельных полиэфирных смол при производстве полимерных композиционных материалов пониженной горючести, формулы: Предложен способ получения ди-(метакрилокси-3-хлорпропокси-2)метилфосфоната, заключающийся во взаимодействии дихлорангидрида метилфосфоновой кислоты с глицидилметакрилатом при нагреве и перемешивании в присутствии катализатора, отличающийся тем, что в качестве катализатора используют метилфосфоновую кислоту или ее производные, взятые в количестве 0,1-3,0% от массы исходных реагентов, а способ реализуют при температуре 65-70°С.
Изобретение относится к способу получения этилиден-диамидо-диизопропилиден-O,O′-динатрий-дифосфоната формулы [(NaO)2P(O)CH2-CH(CH3)C(O)NH-(CH2)]2, который может использоваться в качестве адсорбента солей кальция и магния при водоподготовке в системах теплоснабжения.

Изобретение относится к применимым в качестве антипиренов оксиалкилированным эфирам трис-этиленгликоль-тетра-метоксиметил (I) и пентаэритрит-тетра-метоксиметил (II) фосфоновых кислот формул Предложены новые экологически безопасные антипирены и эффективный способ их получения.

Настоящее изобретение относится к разлагаемому сшивающему средству, которое применимо при производстве полимеров, формул: (а) (b) (с) где Photo1 и Photo2 представляют собой фотореактивную группу, n является целым числом между 1 и 10; и R1-R4 в формуле (а) независимо обозначают бензофеноновую группу, гидроксильную группу или ее натриевую, калиевую или литиевую соль, R обозначает фотореактивную, гидроксильную группу или ее натриевую, калиевую или литиевую соль; Y представляет собой линкер, который отсутствует, или является амином, простым эфиром, линейным или разветвленным C1-C10алкилом, или их комбинацией; и R1 и R2 в формуле (с) являются независимо фотореактивной группой, алкилом, гидроксильной группой или ее натриевой, калиевой или литиевой солью, фотореактивная группа выбрана из остатка бензофенона, или остатка 3 гидроксибензофенона, или остатка 4 гидроксибензофенона.

Изобретение относится к новой форме [[(S)-2-(4-амино-2-оксо-1(2Н)-пиримидинил)-1-(гидроксиметил)этокси]метил]моно[3-(гексадецилокси)пропилового]эфира фосфоновой кислоты, характеризующейся картиной дифракции рентгеновских лучей, включающей пики при углах 2θ примерно 5,5, 19,3, 20,8 и 21,3 градуса и чистотой более 91%, которая может быть использована в фармацевтической промышленности, а также к способу ее получения.

Изобретение относится к области химической технологии утилизации высокорадиоактивных растворов, получаемых при переработке облученного ядерного топлива, а именно к составам экстракционно-хроматографических материалов импрегнированного типа для селективного выделения и очистки прометия-147 от сопутствующих РЗЭ из азотнокислых растворов, которые состоят из двух компонентов при следующем содержании: 1-50 мас.% фосфорилподанда - производного 1,5-бис[2-(оксиалкоксифосфорил)-4-(этил)]фенокси-3-оксапентана формулы , где R представляет собой алкил C3-C12, и 99-50 мас.% макропористого сферически гранулированного сополимера стирола с дивинилбензолом с размером гранул 40-400 мкм.

Изобретение относится к способу получения используемых в химической промышленности фосфонатов формулы где R1=Me, Et, i-Pr; R2=H, Me, CH2CO2Me; X=CO2Me, CN, CONH2. В предложенном способе указанные фосфонаты получают из диалкилфосфитов и производных непредельных карбоновых кислот с использованием три-н-бутилфосфина в качестве катализатора при температуре 15-20°C в растворе ацетонитрила, причем концентрация три-н-бутилфосфина в реакционной смеси варьируется в пределах от 5 до 70 мол.%, добавление производного непредельного карбоновой кислоты в виде раствора с концентрацией 5 моль/л ведется по каплям к перемешиваемой смеси диалкилфосфита и три-н-бутилфосфина, время выдерживания реакционной смеси составляет от 0.5 до 3 ч, с последующим удалением ацетонитрила отгонкой при пониженном давлении и выделением целевых фосфонатов из реакционной смеси.

Изобретение относится к способу получения диглицидилового эфира метилфосфоновой кислоты формулы (I), являющегося действующей основой лекарственного антибластомного препарата «Глицифон». Способ включает переэтерификацию O,O-диалкилметилфосфоната глицидилацетатом путем прибавления каталитических количеств алкоголята щелочного металла в подходящем растворителе (тетрагидрофуран, диэтиловый эфир, 1,4-диоксан) к перемешиваемой смеси O,O-диалкилметилфосфоната и глицидилацетата (молярное соотношение реагентов 1:(2,5-3,5) соответственно) при постоянном удалении из реакционной смеси образующегося алкилацетата отгонкой в вакууме, последующее экстрагирование целевого продукта и перегонку его в вакууме.
Наверх