[发明专利]一种三羟甲基氧化膦的合成方法

说明书

本发明公开了一种三羟甲基氧化膦的合成方法，以四羟甲基氯化磷为原料，加入碱溶液并加热进行反应，再通过使用有机溶剂对产物进行脱盐和提纯后得到精制的三羟甲基氧化膦。该反应合成工艺简单，反应条件温和，产率较高。在反应体系中无催化剂和氧化剂的使用，副产物是氯化钠和甲醇，且精制过程所使用的溶剂可以回收，全过程绿色环保无污染。三羟甲基氧化膦是具有阻燃、杀菌一类不含卤素的化合物，目前可作为溶剂、合成聚醚多元醇的原料，药物中间体，并应用于聚氨酯硬泡保温板阻燃、聚氨酯胶黏剂阻燃等各个领域。

技术领域

本发明属于化学合成技术领域，具体涉及一种三羟甲基氧化膦的合成方法。

背景技术

阻燃剂应用于生产生活中的各个方面。目前，我国生产的阻燃剂仍有一部分是含卤阻燃剂。虽然其阻燃效果显著，对材料的性能影响较小，但容易释放腐蚀性卤化氢气体，产生的大量卤化氢对环境和人类带来了严重的威胁。为此，安全和环保是影响阻燃剂发展的重要因素。目前发现有机磷系的阻燃剂具有添加量少、对环境危害小、低毒、低烟、低卤、低污染等优点。三羟甲基氧化膦属于有机磷系阻燃剂，广泛的应用于外墙聚氨酯硬泡保温板阻燃、聚氨酯胶黏剂阻燃。该化合物不含有卤素，且含磷量较一般磷系阻燃剂高，其结构不含有磷酸酯键而是以磷碳键相结合，具有热稳定性好、耐水解、无毒等优点。不仅可以作为阻燃剂使用，还可作为聚醚多元醇合成的中间体。目前，三羟甲基氧化膦是以磷化氢气体为原料或是以季磷盐为原料进行合成。例如，CN104230989B的发明公开了一种三羟甲基氧化膦的合成工艺，该工艺使用磷化氢气体和甲醛进行反应然而磷化氢气体和甲醛都对人体和环境有一定的危害性。该反应是先生成三羟甲基膦，并通过加入氧化剂进行氧化反应最终得到了三羟甲基氧化膦。CN103980313A的发明公开了一种使用季磷盐为原料合成三羟甲基氧化膦的方案，但此反应也需要氧化剂进行氧化才能得到最终产物，同时也增加分离提纯过程中的难度。

发明内容

本发明解决的技术问题是提供了一种简便、安全、高效率且环保的三羟甲基氧化膦的合成方法，该方法选择以四羟甲基氯化磷为原料，设计、合成、分离提纯得到精制的三羟甲基氧化膦。该方案只需要使用一步合成就能得到三羟甲基氧化膦，不需要再次进行氧化反应就能得到最终产物，使反应合成工艺更加的简便且产率和纯度都相对较高。

本发明为解决上述技术问题采用如下技术方案，一种三羟甲基氧化膦的合成方法，其特征在于具体步骤为：

步骤S1：以四羟甲基氯化磷为原料，再加入碱溶液并加热至60~98℃进行反应，反应完成后冷却至室温并加入盐酸溶液将混合体系的pH调至2~3，浓缩析出盐，过滤，再加入有机溶剂使盐二次析出并过滤得到粗制的三羟甲基氧化膦；

步骤S2：将步骤S1得到粗制的三羟甲基氧化膦加入有机溶剂进行萃取，萃取液减压蒸馏得到精制的三羟甲基氧化膦。

进一步限定，步骤S1中所述碱溶液中的碱为氢氧化钠、氢氧化钾或氢氧化钙，所述四羟甲基氯化磷与碱的摩尔比为1:1~2，碱溶液的浓度为10wt%~30wt%。

进一步限定，步骤S1中的反应时间为8~10h。

进一步限定，步骤S1中所述盐酸溶液的浓度为6mol/L。

进一步限定，步骤S1中所述有机溶剂为甲醇或乙醇，步骤S2中所述有机溶剂对应为体积比1:1~3的甲醇和乙酸乙酯混合溶剂或体积比1:2~3的乙醇和乙酸乙酯混合溶剂。

本发明与现有技术相比具有以下有益效果：本发明的合成过程中使用了季磷酸盐作为原料，通过对反应条件的控制能够一步反应无需使用催化剂和氧化剂即可得到三羟甲基氧化膦，使合成工艺更加简单且不需要再次进行氧化处理且产率高杂质少。在分离提纯的过程中所使用的有机溶剂可以循环使用，安全高效对环境友好无污染，且更加的经济环保。本合成工艺的合成机理是碱溶液加入到反应体系后生成四羟甲基氢氧化磷，随着反应体系中OH^-浓度的增大，在弱碱的条件下OH^-离子进攻磷使羟甲基负离子离去，故产生三羟基氧化膦同时离去的羟甲基负离子形成甲醇。

附图说明