Реакция диметилфосфита

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

1. Получение эфиров из хлорангидридов. Карбонаты и эфиры кислот фосфора

1.1 Синтез хлоркарбонатов и карбонатов

1.2 Эфиры кислот фосфора

2. Применение. Условия хранения и производство

3. Способ получения диметилфосфтита

Заключение

Список литературы

Введение

Процессы гидролиза, гидратации, дегидратации, этерификации и амидирования имеют очень важное значение в промышленности основного органического и нефтехимического синтеза. Гидролизом жиров, целлюлозы и углеводов давно получают мыло, глицерин, этанол и другие ценные продукты. В области органического синтеза рассматриваемые процессы используют главным образом для производства спиртов C2-C5, фенолов, простых эфиров, -оксидов, многих ненасыщенных соединений, карбоновых кислот и их производных (сложных эфиров, ангидридов, нитрилов, амидов) и других соединений.

Перечисленные вещества имеют очень важное применение в качестве промежуточных продуктов органического синтеза (спирты, кислоты и их производные, альдегиды, -оксиды), мономеров и исходных веществ для синтеза полимерных материалов (фенол, эфиры акриловой и метакриловой кислот, меламин, хлоролефины), пластификаторов и смазочных материалов (сложные эфиры), растворителей (спирты, простые и сложные эфиры, хлоролефины), пестицидов (эфиры карбаминовой и тиокарбаминовой кислот). Очень часто рассматриваемые реакции являются промежуточным этапом в многостадийных синтезах других продуктов целевого назначения.

Производство перечисленных веществ имеет большие масштабы. Так, в США синтезируют по 500 тыс. т этанола и изопропанола, 900 тыс. т пропиленоксида, 200 тыс. т эпихлоргидрина, свыше 4 млн. т сложных эфиров, около 300 тыс. т изоцианатов.

1. Получение эфиров из хлорангидридов. Карбонаты и эфиры кислот фосфора

Эфиры карбоновых кислот очень редко получают из хлорангидридов, так как последние являются дорогостоящими веществами. В отличие от этого эфиры угольной кислоты (карбонаты) и эфиры кислот фосфора синтезируют главным образом из хлорангидридов, поскольку соответствующие кислоты не способны к этерификации.

1.1 Синтез хлоркарбонатов и карбонатов

Эти эфиры получают из фосгена COCI2, являющегося хлорангидридом угольной кислоты (при обычных условиях - это газ, конденсирующийся в жидкость при +80С). Реакция протекает путем замещения атомов хлора на алокси-группу в отсутствие катализаторов. При этом способны замещаться оба атома хлора, но первый из них быстро, а второй значительно медленнее. Это позволяет при более низкой температуре и мольном соотношении реагентов 1 : 1 получать с высоким выходом эфиры хлоругольной кислоты (хлоркарбонаты), которые по другой классификации также называют хлорформиатами, т. е. эфирами муравьиной кислоты:

COCI2 + ROH > CICOOR + HCI

Кроме температуры и соотношения реагентов, высокому выходу хлоркарбонатов благоприятствует порядок загрузки реагентов: надо к избытку фосгена добавить спирт. Таким образом, в периодических условиях синтез хлоркарбонатов ведут при охлаждении (до 00С) и перемешивании, постепенно добавляя к жидкому фосгену необходимое количество спирта. Продукт отдувают от растворенного HCI и перегоняют, а выделившийся HCI очищают от фосгена и утилизируют в виде соляной кислоты. Хлоркарбонаты имеют большое практическое значение для производства пестицидов - эфиров карбаминовой кислоты (карбаматы) RNHCOOR.

Диэфиры угольной кислоты (карбонаты) получают из фосгена при 70 - 1000С и небольшом избытке спирта:

COCI2 + 2ROH > CO(OR)2 + 2HCI

Побочная реакция состоит в образовании хлоралкана из спирта и HCI. Если ее роль существенна, то образующийся HCI можно связывать сухой содой, карбонатом кальция или третичным амином.

При получении эфиров фенолов, менее реакционно-способных, чем спирты, проводят реакцию с водными растворами фенолятов:

COCI2 + 2ArONa > CO(OAr)2 + 2NaCI

В этом случае во избежание побочного гидролиза фосгена ведут процесс с достаточно концентрированным раствором фенолята и при наличии свободного фенола (чтобы снизить концентрацию гидроксильных ионов).

Из диэфиров угольной кислоты главный интерес представляют циклические карбонаты гликолей

Являющиеся ценными растворителями, и поликарбонаты, получаемые из фосгена и щелочного раствора некоторых бисфенолов, особенно дифенилолпропана:

Заслуживаю внимания эфиры дитиоугольной кислоты (ксатогенаты). Соли алкилксантогенатов получают из спиртовой щелочи и сероуглерода (ангидрид дитиоугольной кислоты). Изопрпилксантогенат натрия используют как эффективный гербицид; таковыми являются и некоторые ксантогенатдисульфиды, получаемые окислением алкилсантогенатов:

1.2 Эфиры кислот фосфора

Эфиры кислот фосфора получают из трихлорида фосфора PCI3, хлороксида фосфора POCI3 и тиотрихлорида фосфора PSCI3. Реакционная способность этих хлорангидридов по отношению к спиртам и фенолам изменяется в ряду: PCI3 > POCI3 > PSCI3, причем, как и в случае фосгена замещение каждого последующего атома хлора все более замедляется. Это позволяет синтезировать неполные, полные и смешанные (с разными спиртами) эфиры.

Реакции PCI3 со спиртами протекают уже при низких температурах очень энергично с большим выделением тепла. Замещение сопровождается прергруппировкой Арбузова, причем образуются диалкилфосфит и алкилхлорид:

PCI3 + 3ROH > (RO)2HP=O + RCI + 2HCI

Чаще всего этим путем получают диметилфосфит HPO(OCH3)2. Его синтез осуществляют (периодически или непрерывно) в растворе жидкого хлорметана при -240С. Тепло реакции снимают за счет испарения растворителя, часть которого отводят на очистку и выпускают товарный продукт. Образующийся хлорид водорода улавливают в виде 20-30% соляной кислоты. Очистку диметилфосфита проводят в пленочном испарителе перегонкой в вакууме.

Диметилфосфит является промежуточным продуктом при синтезе других фосфорсодержащих веществ. Так, из него получают известный инсектицид хлорофос, являющийся производным алкилфосфоновой кислоты. Для этого диметилфосфит конденсируют с хлоралем при охлаждении:

Существует и одностадийный процесс, в котором совмещены синтез диметилфосфита из CH3OH и PCI3 и синтез хлорофоса из диметилфосфита и хлораля.

Реакции POCI3 со спиртами и фенолами имеют значение главным образом для синтеза экстрагентов (трибутилфосфат), пластификаторов (трикрезилфосфат и др.) и антипиренов.

Взаимодействие хлороксида фосфора со спиртами протекает без катализаторов и щелочей при охлаждении, и только для замещения последнего атома хлора требуется нагревание:

POCI3 + 3 ROH > PO(OR)3 + 3HCI

Во избежание побочного образования алкилхлоридов

Необходимо отдувать образующийся HCI в токе инертного газа.

Менее реакционно-способные фенолы реагируют с хлороксидом фосфора при нагревании и в присутствии катализаторов - безводного ZnCI2 или CaCI2:

POCI3 + 3ArOH > PO(OAr)3 + 3HCI

Хлориду водорода дают улетучиться из реакционной смеси и улавливают его в виде концентрированной соляной кислоты. Этим путем в крупном масштабе (периодически или непрерывно) производят трикрезилфосфат - пластификатор полимерных материалов.

Реакции PSCI3 со спиртами и фенолами применяют исключительно для синтеза пестицидов. Первый атом хлора замещается при действии спиртов при 20-300С, для замещения второго атома требуется спиртовой раствор щелочи, для третьего - взаимодействие с алкоголятом или фенолятом. При синтезе большинства пестицидов этого ряда первым этапом является получение диалкилхлортиофосфатов с одинаковыми или разными алкильными группами (обычно с метильной и этильной):

Пестициды метафос и тиофос получают затем соответсвенно из диметил- и диэтилхлортиофосфатов и n-нитрофенолята натрия:

(RO)2PSCI + NaOC6H4NO2 + NaCI

Лучшие результаты получаются при проведении реакции в среде ацетона или метилэтилкетона, когда оба реагента хорошо гомогенизированы. Однако процесс можно вести и с водным раствором нитрофенолята, добавляя к нему при 50 - 1000С диалкилхлортиофосфат. Во избежание побочной реакции гидролиза надо регулировать pH среды так, чтобы имелся избыток свободного фенола.

Аналогичным образом из диметилхлортиофосфата и -оксидиэтилсульфида получают инсектицид метилмеркаптофорс, который частично изомеризуется в тиольное производное и является смесью двух веществ:

Имеется много других пестицидов данного класс, находящих применение в народном хозяйстве страны.

2. Применение, условия хранения и производство

Диметилфосфит используется для получения антипиренов, хлорофоса, дихлофоса, ниторфоса, при выработке пестицидов, в фармакологической отрасли, в производстве фосфорорганических препаратов в том числе пировотекса и инсектицидов.

Хлорофос он же дилокс, ткувон, рицифон - отностся к инсектицидам. Используется при поражении крупного рогатого скота кожным оводом, так же широко применяется в борьбе с клопами, клещами, трипсами, с вредителями в растеневодческой отрасли, легко растворим в воде и практически безопасен для теплокровных существ.

Условия хранения.

Диметилфосфит хранят в крытой посуде сделанной из стойкой к коррозии марки стали, сплавов алюминия, или пластиковых ёмкостях. Место хранения должно быть защищено от солнечных лучей с температурой не выше 21 С с использованием инертного газа уменьшающего реакциспособность

Срок гарантийного хранения составляет при температуре 5 С - шесть месяцев, а при температуре 20 С - три месяца.

Производство диметилфосфита.

Диметилфосфит ситезируют при конденсии хлорана и диметилфосфата.

Сведения о сертификации.

Диметилфосфит получил государственное регистрационное свидетельство в РПОХВБ.

Упаковка.

Налив диметилфосфита производится в ёмкости (ж/д цистерны, контейнеры из нержавейки, в двухсотлитровые бочки из нержавеющей стали, пластиковую тару, в пластиковые кубы, пластиковые контейнеры), или же в тару предоставляемою потребителем.

Транспортировка.

Транспортировка осуществляется всеми видами транспорта кроме водного и воздушного. При железнодорожных перевозках используются цистерны из нержавеющей стали. При автомобильных перевозках применяются ёмкости меньшего тоннажа (кубы, контейнеры, бочки).

кислота фосфор хранение диметилфосфит

3. Способ получения диметилфосфита

Изобретение относится к области технологии органических соединений, а именно к усовершенствованному способу получения диметилфосфита. Описывается способ получения диметилфосфита, включающий взаимодействие треххлористого фосфора с метанолом в среде испаряющегося хлористого метила, при пониженном давлении, отпаркой легколетучих компонентов и последующей очисткой полученного продукта вакуумной дистилляцией, при этом процесс ведут при мольном соотношении метанола к треххлористому фосфору 3,02-3,3:1, при их объемном соотношении соответственно 1,43-1,53:1 и остаточном давлении 0,02-0,04 мПа. Технический результат - повышение технологичности и безопасности процесса. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.

Изобретение относится к химии фосфорорганических соединений, а именно к получению диметилфосфита, используемого в качестве промежуточного продукта в органической химии при производстве инсектицидов, гербицидов, антипиренов и др.

Классический способ получения низших диалкилфосфитов взаимодействием треххлористого фосфора и спирта при мольном соотношении реагентов 1:3, процесс ведут при постепенном прибавлении треххлористого фосфора к спирту, в среде растворителя и при охлаждении реакционной смеси. Охлаждение осуществляют использованием растворителя с низкой температурой кипения, который, испаряясь в ходе реакции, отводит выделяющееся тепло. Хлористый водород и галоидный алкил, оставшиеся в смеси, удаляют пропусканием тока сухого газа, следы хлористого водорода нейтрализуют аммиаком, а целевой продукт очищают дистилляцией при пониженном давлении (Д.Пурдела, Р.Вылчану. Химия органических соединений фосфора, М.: Химия, 1972, с.183).

В реакции взаимодействия треххлористого фосфора с метанолом скорость протекания и теплота реакции относительно высокие, появляется вторая фаза и система жидкость - газ. При контакте с хлористым водородом в условиях пониженной температуры диметилфосфит разлагается с образованием монометилфосфита и в дальнейшем - фосфористой кислоты (при повышенном содержании хлористого водорода в реакционной массе). При недостатке метанола образуются неустойчивые, склонные к разложению с выделением большого количества энергии (взрывоопасные), хлорсодержащие квазифосфониевые соединения. Наличие указанных примесей как во время синтеза, так и в выделенном диметилфосфите-сырце снижает безопасность технологического процесса и усложняет дальнейшую очистку продукта дистилляцией. Требуется соблюдение многих условий для безопасного и в то же время технологичного проведения процесса.

Известен способ получения диалкилфосфитов путем взаимодействия треххлористого фосфора с низшим алифатическим спиртом в среде органического растворителя и удалением образующегося хлористого водорода, в котором с целью упрощения технологии, процесс получения диметилфосфита ведут в предварительно разогретой колонне при температуре в зоне реакции 45-110°С (Патент SU №910123, кл. C 07 F 9/142, опубл. 28.02.82). В способе использован возникающий градиент температуры кипения в ряду реагентов: спирт, треххлористый фосфор, растворитель, образующиеся продукты и побочные продукты реакции (алкилхлориды и хлористый водород). Указанным способом получают продукт, содержащий 96 мас.% диметилфосфита и до 0,6 мас.% монометилфосфита.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ получения низших диалкилфосфитов, заключающийся в том, что смесь треххлористого фосфора и метанола и низкокипящего растворителя, например хлористого метила, при температуре от минус 30°С до плюс 10°С под давлением струей подают в реакционную колонну, где происходит испарение растворителя, увлекающего за собой образующийся хлористый водород. Диметилфосфит, собирающийся в нижней части колонны, направляется во вторую колонну с пониженным давлением для удаления растворенных в нем остатков хлористого водорода и растворителя (отпарка), а затем проводят очистку диметилфосфита дистилляцией под вакуумом (US №2631161, кл. 260-461, 1953).

Изобретение решает задачу повышения технологичности и безопасности процесса за счет оптимизации состава реакционной массы и получаемого диметилфосфита-сырца для дальнейшей очистки вакуумной дистилляцией, в частности снижения в реакционной массе и диметилфосфите-сырце количества примесей: монометилфосфита, фосфористой кислоты, а также неидентифицируемых примесей.

Указанная задача решается тем, что в известном способе получения диметилфосфита взаимодействием треххлористого фосфора с метанолом в среде испаряющегося хлористого метила при пониженном давлении, отпаркой легколетучих компонентов и последующей очисткой полученного продукта вакуумной дистилляцией, согласно изобретению взаимодействие ведут при мольном соотношении метанола к треххлористому фосфору 3,02-3,3:1, при их объемном соотношении соответственно 1,43-1,53:1 и остаточном давлении 0,02-0,04 мПа. Кроме того, взаимодействие ведут преимущественно при температуре 0-30°С.

Синтез диметилфосфита согласно предложенному способу проводят в реакторе, представляющем собой вертикальный цилиндрический полый аппарат с коническим днищем, изготовленный из коррозионностойкой стали, снабженный распределителем для подачи хлористого метила, встроенным в днище реактора, и двумя сифонами для подачи треххлористого фосфора и метанола, вмонтированными диаметрально в коническую часть реактора. Содержание хлористого метила в реакционной массе постоянно и поддерживается на уровне 4,8-5,2 мас.%.

Температура синтеза 0-30°С в реакторе поддерживается автоматически за счет испарения жидкого хлористого метила, подаваемого в зону реакции, а необходимый вакуум в реакторе поддерживается вакуум-насосом для удаления из зоны реакции легколетучих - хлористого водорода, хлористого метила и избытка метанола. Не полностью освобожденный от легколетучих продуктов диметилфосфит-сырец из реактора через гидрозатвор поступает в отпарную колонну для полного освобождения от остатков легколетучих продуктов, а затем проводится очистка диметилфосфита дистилляцией под вакуумом.

Использование предложенного способа позволяет получать диметилфосфит-сырец стабильно постоянного состава с пониженным содержанием нежелательных примесей, что, в свою очередь, позволяет выделить целевой продукт более высокого качества и повысить безопасность процесса.

Уменьшение мольного соотношения метанола к треххлористому фосфору ниже 3,02, объемного соотношения метанола к треххлористому фосфору ниже 1,43 и остаточного давления ниже 0,02 мПа, кроме увеличения содержания реакционной массе и диметилфосфите-сырце монометилфосфита и фосфористой кислоты, приводит к наработке промежуточных продуктов метилдихлорфосфита и диметилхлорфосфита, которые являются очень реакционноспособными соединениями, способными вызвать взрыв, а увеличение мольного соотношения метанола к треххлористому фосфору выше 3,3:1, объемного соотношения метанола к треххлористому фосфору выше 1,53 и остаточного давления выше 0,04 мПа приводит к увеличению содержания в целевом продукте неидентифицируемых примесей и снижению выхода.

Пример 1.

Процесс ведут при мольном соотношении компонентов метанола к треххлористому фосфору 3,24:1 и при их объемном соотношении компонентов 1,50:1.

Непрерывный объемный расход реагентов и хлористого метила (хладоагента) составляет:

- треххлористого фосфора - 0,3-0,8 м3/ч;

- метанола - 0,4-1,2 м3/ч;

- хлористого метила - 0,5-2,5 м3/ч.

Диметилфосфит - сырец из реактора синтеза через гидрозатвор непрерывно поступает в отпарную колонну для полного отделения остатков легколетучих продуктов. Отпарная колонна состоит цилиндрической, насадочной части, заполненной кольцами Рашига и полой кубовой части, выполненной в виде конуса и снабженной рубашкой для обогрева паром. Отпарка легколетучих продуктов ведется в непрерывном пленочном режиме при температуре куба колонны 70-90°С и остаточном давлении 0,093 мПа.

Легколетучие компоненты (хлористый метил, хлористый водород, метанол) конденсируются в теплообменнике и возвращаются в реактор, а диметилфосфит-сырец, освобожденный от легколетучих компонентов, непрерывно поступает на дистилляцию в два последовательно расположенных роторно-пленочных испарителя (РПИ).

Процесс вели в режиме:

- объемный расход диметилфосфита-сырца на питание РПИ не более 0,6 м3;

- температура в паровой фазе не более 90°С;

- остаточное давление не менее 0,093 мПа.

Полученный таким образом целевой продукт содержит 99,35% диметилфосфита.

Примеры 2-10. Процесс вели аналогично примеру 1, изменяя мольное и объемное соотношение реагентов, температурный режим и давление.

Результаты представлены в таблице.

Таблица

Заключение

Широкое применение на производстве и в быту фосфорорганических соединений (хлорофос, тиофос, карбофос и др.) обусловило возросшую частоту отравлений ими.

Современные взгляды на принципы лечения отравлений ФОС основаны на положениях доказательной медицины (EBM). Выбор средств купирования основных синдромов с позиций EBM должен быть основан на представлениях о механизме и патогенезе интоксикации (принцип обоснованности) и современных сведениях фармакопеи (принцип эффективности). Принципиальное значение должно уделяться антидотной терапии. Поскольку ведущие патологические процессы происходят в синапсах, то и антидотная терапия направлена на нормализацию проведения нервных импульсов в них.

Важная роль принадлежит мерам профилактики отравлений фосфорорганическими соединениями.

Список литературы

1. Габриэлян О. С., Остроумов И. Г. Химия. М., Дрофа, 2008;

2. Чичибабин А. Е. Основные начала органической химии. М., Госхимиздат, 1963. - 922 с.;

3. Лебедев Н. Н. Химия и технология основного органического и нефтехимического синтеза. М., Химия. 1988. - 592 с.;

4. Паушкин Я. М., Адельсон С. В., Вишнякова Т. П. Технология нефтехимического синтеза. М., 1973. - 448 с.;

5. Юкельсон И. И. Технология основного органического синтеза. М., «Химия», 1968.

Размещено на Allbest.ur