专利名称：三(羧烷基)膦类化合物的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种三(羧烷基)膦类化合物的制备方法。
背景技术：
已知三(羧垸基)膦类化合物，例如三(2-羧乙基)膦盐酸盐及其中性物，具有较强的 还原性，其中有一些还具有良好的水溶性，在蛋白质的分离、转移和重组过程中有重要的作 用。同时，在生物化工及生物制药领域也有潜在的应用前景。"此外，该类化合物在阻燃高聚 物的领域中也可能获得应用。因此，有关其批量产品的制备技术受到越来越多的关注。以三 (2-羧乙基)膦盐酸盐或中性物为例，己报道的制备方法是由其前驱物三(2-氰乙基)膦进 行水解反应而得到。例如.①文献J. Am. Chem. Soc., 1959， 81: 1103~1107中曾报道了碱性水 解方法。该方法过程很繁琐，不适于制备大量的产品。②文献U.S.S.R. Pat. No. 484221或Journal of General Chemistry of the U.S.S.R., 1976， 46 : 278-280中采用强酸性阳离子交换树脂进行水 解来制备该化合物。但是，据美国专利US 4328163中的重复试验结果表明，其收率不足10%， 从而使该方法失去实用价值。③文献J. Org. Chem., 1991， 56: 2648 2650中报道了一种酸性水 解方法。这种方法的优点是可以制备较大量的产品。但是，重复该方法的试验结果表明，由 于反应时间较短(2~3小时)，使得水解反应不完全，部分原料只水解至中间状态；而且，产 物中还含有难以分离的铵盐而降低了产品的纯度。

发明内容
本发明的目的就是针对以三(2-羧乙基)膦盐酸盐及中性物为代表的化合物制备技术中 存在的问题，而提供一种三(羧垸基)膦类化合物的制备方法，该制备工艺简单，反应过程 充分，可以简化分离步骤，得到纯度较高的产品。
为了达到上述目的，本发明的技术方案为三(羧烷基)膦类化合物的制备方法，其特 征在于在本发明的制备方法中，
1、在通入惰性气氛下，于四口反应瓶中，在搅拌下加入一定质量的原料、水解试剂和反 应溶剂进行反应，所述的原料为三(n-氰烷基)膦，P(R广CN)3 (其中^为d Cs的直链或带 支链的烃基，其中以C2为优选;CN可以连在烃基的任意部位，优选的位置在烃基的端基位置)， 原料与水解试剂的摩尔比l: l至l: 20，反应温度从60~15(TC,反应时间从3小时至20小
时；
3200910070401.3 一步精制即得目标产物。 上述水解试剂可以是无机酸、有机酸、固体超强酸，包括盐酸、硝酸、硫酸、高氯酸以
及各种磺酸；甲酸、乙酸、丙酸、有机磺酸和氯磺酸等；以及以强酸性阳离子树脂为代表的
各种固体超强酸。也可以是各种碱类，包括碱金属和碱土金属的氢氧化物，如氢氧化钾、氢
氧化钠、各种醇钾、各种醇钠的强碱性试剂等。
上述所用的反应溶剂可以是水、甲醇、乙醇、丙醇、醇类混合物、水与醇的混合物。 上述粗产物可以用重结晶的方法精制。所用的重结晶溶剂为各种酸，如盐酸、硫酸、高
氯酸、冰醋酸等；还可以使用各种醇类，如甲醇、乙醇、丙醇和异丙醇等；此外也可以使用
丙酮、四氢呋喃等；推荐使用盐酸、冰醋酸、异丙醇和丙酮。 本发明的有益效果
① 该制备工艺简单，反应过程充分，可以简化分离步骤，得到纯度较高的产品。
② 经过精制步骤，能够有效地除去制备过程中产生的副产物，产品的纯度可以进一步提高。
③ 适于批量产品的制备。'
具体实施例方式
本发明的制备方法为
1、 在通入惰性气氛下，于四口反应瓶中，在搅拌下加入一定质量的原料、水解试剂和反 应溶剂进行反应，所述的原料为三(n-氰烷基)膦，P(R,--CN)3 ，原料与水解试剂的摩尔比1: l至l: 20，优选范围是l: (7~9),反应温度从60 15(TC，优选范围是90~110°C，反应时间 从3小时至20小时，优选范围是5 7小时；
2、 待反应放热完毕，必要时可以用冰水冷却，加热升高至一定温度，并于此温度下搅拌 反应一段时间；
3、 反应结束后分出溶剂得到粗产物，经进一步精制即得目标产物。 在本发明中所用的主要原料为三(n-氰垸基)膦(n为氰基在烃基中的位置序号)，其分
子通式如式(1)所示
P(R「-CN)3 (1)
其中R,为C, C5的直链或带支链的烃基，其中以C2为优选；CN可以连在烃基的任意部位， 优选的位置在烃基的端基位置。水解试剂可以是无机酸、有机酸、固体超强酸；也可以是各种碱类。 所用的反应溶剂可以是水、甲醇、乙醇、丙醇、醇类混合物、水与醇的混合物。 粗产物可以用重结晶的方法精制。所用的重结晶溶剂为各种酸，如盐酸、硫酸、高氯酸、
冰醋酸等；还可以使用各种醇类，如甲醇、乙醇、丙醇和异丙醇等；此外也可以使用丙酮、
四氢呋喃等；推荐使用冰醋酸、异丙醇和丙酮。
以下是按照本发明的方法，以制备三(2-羧乙基)膦盐酸盐为例进行详细说明。
1 、在通N2获得惰性气氛下，于四口反应瓶中加入200g (约lmol)三(2-氰乙基)膦(96%)，
开启搅拌，用冰水水浴冷却。
2、 缓慢加入640mL浓盐酸，由于三(2-氰乙基)膦溶解过程中有明显放热现象，注意用 冰水浴控制温度避免冲料，然后小心地撤去水浴，使其慢慢升温至8(TC左右，待温度有下降 趋势时再进行加热。
3、 缓慢加热升温至ll(TC，并保持温度为106-114°0之间搅拌反应6小时。反应过程中 可以观察到，开始加热时出现固体物质，当温度升至ll(TC左右，固体物消失，反应液变为 澄清透明。
4、 反应6小时后停止加热，冷却至室温,注意应尽量避免与空气接触。取出反应液进行 冷冻，使其析出固体。
5、 抽滤并洗涤该固体后得粗产物，再经重结晶后自然干燥，称重计算产率(一般为 85-90%)。如需进一步除去溶剂，可以放入真空干燥箱内干燥。
6、 产物作"P-NMR分析得到J为15.891的单峰，表明产物为三(2-羧乙基)膦盐酸盐， 且不含其他含磷杂质，具有较高的纯度。
产物的质谱数据m/z为251为分子离子峰(由于氯离子在质谱中没有信号，故相对分 子质量不显示286);其余离子峰的位置为177. 0、 159. 0、 121. 0、 104. 0、 55. 0、 36. 0和27. 0。
本发明中提出的制备方法不仅限于三(2-羧乙基)膦盐酸盐及中性物，本行业的技术人 员稍经修改即可以用于制备本发明所述的该类化合物。
权利要求
1、三(羧烷基)膦类化合物的制备方法，其特征在于在通入惰性气氛下，于四口反应瓶中，在搅拌下加入一定质量的原料、水解试剂和反应溶剂进行反应，所述的原料为三(n-氰烷基)膦，P(R1--CN)3(其中R1为C1～C5的直链或带支链的烃基，其中以C2为优选；CN可以连在烃基的任意部位，优选的位置在烃基的端基位置)；所述的原料与水解试剂的摩尔比1∶1至1∶20，反应温度从60～150℃，反应时间从3小时至20小时；待反应放热完毕，必要时可以用冰水冷却，加热升高至100～120℃，并于此温度下搅拌反应5至8小时；反应结束后分出溶剂得到粗产物，经重结晶方法进一步精制即得目标产物。
2、 根据权利要求1所述的三(羧垸基)膦类化合物的制备方法，其特征在于所述的水 解试剂可以是无机酸、有机酸、固体超强酸，包括盐酸、硝酸、硫酸、高氯酸以及各种磺酸; 甲酸、乙酸、丙酸、有机磺酸和氯磺酸；以及以强酸性阳离子树脂为代表的各种固体超强酸; 也可以是各种碱类，包括碱金属和碱土金属的氢氧化物，氢氧化钾、氢氧化钠、各种醇钾、 各种醇钠的强碱性试剂。
3、 根据权利要求l所述的三(羧烷基)膦类化合物的制备方法，其特征在于所述的反 应溶剂可以是水、甲醇、乙醇、丙醇、醇类混合物、水与醇的混合物。
4、 根据权利要求l所述的三(羧垸基)膦类化合物的制备方法，其特征在于所述的粗 产物可以用重结晶的方法精制，所用的重结晶溶剂为各种酸，可以是盐酸、硫酸、高氯酸、 冰醋酸；还可以使用各种醇类，如甲醇、乙醇、丙醇和异丙醇；也可以使用丙酮、四氢呋喃 等；推荐使用盐酸、冰醋酸、异丙醇和丙酮。
全文摘要
本发明涉及三(羧烷基)膦类化合物的制备方法，在通入惰性气氛下，在搅拌下加入一定质量的原料、水解试剂和反应溶剂进行反应，所述的原料为三(n-氰烷基)膦，P(R₁-CN)₃，原料与水解试剂的摩尔比1∶1至1∶20，反应温度从60～150℃，反应时间从3至20小时；待反应放热完毕，用冰水冷却，加热升高至100～120℃，并于此温度下搅拌反应5至8小时；反应结束后分出溶剂得到粗产物，经重结晶方法进一步精制即得目标产物。本发明的有益效果为该制备工艺简单，反应过程充分，可以简化分离步骤，得到纯度较高的产品；经过精制步骤，能够有效地除去制备过程中产生的副产物，产品的纯度可以进一步提高；适于批量产品的制备。
文档编号C07F9/00GK101659674SQ20091007040
公开日2010年3月3日 申请日期2009年9月10日 优先权日2009年9月10日
发明者姚小丽, 曹丽雯, 杨忆平, 翔 陈, 鲁金芝 申请人:天津市朝日科贸有限公司