Disykloheksyylikloorifosfiini(DCP-linkki:https://www.bloomtechz.com/synthetic-chemical/organic-intermediates/dicyclohexylchlorophosphine-cas-16523-54-9.html) on organofosforiyhdiste, jolla on erilaisia käyttökohteita. Tässä artikkelissa esitellään erilaisia DCP:n synteesimenetelmiä epoksidaatioreaktion, alkylointireaktion, dehydrokloorausreaktion, pyrofosforylaatioreaktion ja niin edelleen näkökulmista.
1. Epoksidointireaktiomenetelmä:
Epoksidointireaktiomenetelmä on yksi yleisimmistä DCP:n valmistusmenetelmistä. Ensin etyleenioksidi saatetaan reagoimaan triakonin kanssa epoksidoidun tuotteen saamiseksi. Sitten epoksidoitu tuote alkyloitiin trisykloheksyyliketonilla DCP:n saamiseksi. Tämän menetelmän etuna on, että reaktio-olosuhteita voidaan ohjata tehokkaasti erittäin puhtaiden DCP-tuotteiden saamiseksi.
Kokeiluvaiheet:
1.1. Epoksidaatioreaktio:
Laita 100 ml vedetöntä alumiinikloridia valmistettuun jäähauteeseen ja lisää 2,30 g trikeronia sekoitustangon avulla. Sekoita 5-10 asteessa 15 minuuttia, lisää sitten 2,03 g etyleenioksidia ja sekoita reaktiota 0-5 asteessa 2 tuntia. Reaktion jälkeen lisättiin 50 ml vettä pH:n säätämiseksi arvoon 7-8, ja supernatantti jätettiin huoneenlämpötilaan yön yli. Kun sakka oli kertynyt, se kerättiin sentrifugoimalla, pestiin kerran ja kuivattiin sitten eksikkaattorissa valkoisen kiinteän tuotteen saamiseksi tyhjössä.
1.2. Ammoniakkikäsittely:
Sekoita 1 g edellä saatua valkoista kiinteää ainetta 5 ml:aan titaanitetrakloridiliuosta ja sekoita huoneenlämpötilassa, lisää 0,5 ml ammoniakkivettä, kunnes reaktioliuos muuttuu tummanpunaiseksi, ja jatka sekoittamista huoneenlämpötilassa 2 tuntia. Sitten se pestiin kahdesti vedellä ja kuivattiin eksikkaattorissa, jolloin saatiin ruskea kiiltävä tuote vakuumissa.
1.3. Alkylointireaktio:
Edellä saatu ruskeakiiltävä tuote sekoitettiin 20 ml:aan trisykloheksyylimetanolia ja sekoitettiin huoneenlämpötilassa, lisättiin 50 mg rikkihappokatalyyttiä ja sekoitusreaktiota jatkettiin 2 tuntia. Lisää reaktion jälkeen sopiva määrä vettä laimennusta varten, säädä pH arvoon 7-8 natriumhydroksidilla ja uuta sitten n-butanolilla 3 kertaa. Orgaaniset faasit kerättiin, kuivattiin vedettömällä natriumkloridilla ja liuotin poistettiin, jolloin saatiin ruskea nestemäinen tuote.
1.4. Kiteytyserotus:
Nestemäinen tuote asetetaan matalaan lämpötilaan (0 astetta) yön yli, ja valkoinen kiinteä tuote kiteytyy näissä olosuhteissa. Kiteet pestiin kerran suodattimella, kuivattiin eksikaattorissa ja kohdetuote DCP saatiin tyhjöolosuhteissa.
|
|
|
Epoksidointireaktiomenetelmällä valmistetun DCP:n reaktiomekanismi on seuraava:
Ensinnäkin eteenioksidin epoksidaatioreaktio triakonin kanssa tuottaa epoksidoituja tuotteita. Sitten epoksidoitu tuote dehydratoitiin ja kloorattiin titaanitetrakloridiliuoksen ja ammoniakin vaikutuksesta. Lopuksi tuote alkyloitiin alkoholilla kohdetuotteen DCP saamiseksi.
Yhteenvetona voidaan todeta, että epoksidointireaktiomenetelmä on tehokas ja yksinkertainen menetelmä DCP:n valmistamiseksi. Kokeellisessa käytössä tulee kuitenkin kiinnittää huomiota käyttöspesifikaatioihin, jotta vältetään myrkyllisten ja ärsyttävien kaasujen muodostuminen ja suoritettaisiin turvallinen käyttö kokeen aikana.
2. Alkylointireaktiomenetelmä:
Alkylointireaktiomenetelmä on myös yksi tärkeimmistä menetelmistä DCP:n valmistuksessa. Tässä menetelmässä käytetään yleensä raaka-aineina fosforitetrakloridia ja trisykloheksyylimetanolia, joihin lisätään trisykloheksyylimetanolia ylimäärin. Reaktiossa fosforitetrakloridi reagoi ensin trisykloheksyylimetanolin kanssa ja sitten reagoi trisykloheksyylimetanolin kanssa trisykloheksyylimetyylifosfiitin välituotteen läsnä ollessa, jolloin lopulta saadaan DCP-tuote.
Kokeiluvaiheet:
2.1. Alkyloivan aineen ja lähtöaineen sekareaktio:
Liuota 30 g trisykloheksyylifosforihapon vetyoksidia 100 ml:aan eetteriä, lisää 20 ml etyleenioksidia ja aseta se huoneenlämpötilaan 12 tunniksi reagoimaan. Tässä vaiheessa tuote on dimetyylitrisykloheksyyliepoksifosfaatti.
Lisää lyijytetrakloridin vesiliuosta hitaasti trisykloheksyyliepoksidimetyylifosfaattiin, neutraloi pH-arvoon =5, lisää sitten kloroformia ja reagoivat aineet voidaan faasierottaa hitaasti kuivan natriumkloridin avulla. Orgaaninen faasi kerättiin, pestiin kerran ja tislattiin, jolloin saatiin valkoinen läpinäkyvä nestemäinen tuote.
2.2. Ammoniakkikäsittely:
Edellä saatu valkoinen läpinäkyvä nestemäinen tuote sekoitettiin 10 ml:aan ammoniakkivettä, sekoitettiin huoneenlämpötilassa ja annettiin reagoida 2 tuntia. Reaktion jälkeen se pestiin kahdesti vedellä ja kuivattiin sentrifugoimalla, jolloin saatiin tuote, jolla oli vaaleankeltainen kiilto.
2.3. Alkalinen hydrolyysireaktio:
Sekoita edellä mainittu vaaleankeltainen kiiltävä tuote 50 ml:n kanssa n-heksaania, lisää 10 ml 2,5 mol/l natriumhydroksidiliuosta ja anna reagoida 65 celsiusasteessa 1 tunnin ajan. Reaktion jälkeen tuote jaetaan orgaaniseen faasiin ja vesifaasiin.
2.4. Sedimentointi ja suodatus:
Orgaaniset faasit kerättiin ja valkoinen kiinteä aine saostettiin kuivausaineen avulla, sitten suodatettiin ja pestiin kerran, jolloin saatiin valkoinen jauhemainen tuote.
2.5. Talteenotto tislaamalla:
Edellä saatu valkoinen jauhemainen tuote laitetaan tislauslaitteeseen tislausta varten ja kohdetuote DCP otetaan talteen. Huomaa, että tislauksen aikana lämpötilaa on säädettävä ja painetta alennettava erittäin puhtaiden DCP-tuotteiden saamiseksi.
DCP:n synteesin reaktiomekanismi alkylointireaktiomenetelmällä on seuraava:
Ensin alkylointiaine etyleenioksidi käy läpi renkaan avausreaktion trisykloheksyylihapetetun fotovetyfosfaatin kanssa epoksidoidun tuotteen, trisykloheksyylidimetyyliepoksifosfaatin, muodostamiseksi. Sitten ammoniakkiveden lisääminen vähentää reagenssia, jolloin muodostuu trisykloheksyyliepoksifosfaattidiasetaattia.
Lopuksi natriumhydroksidin alkalisen hydrolyysireaktion kautta trisykloheksyyliepoksifosfaattidiasetaatti ja n-heksaani käyvät läpi alkoholialkylointireaktion kohdetuotteen DCP:n muodostamiseksi. Reaktiomekanismi on selkeä, reaktioprosessi yksinkertainen ja helppo sekä soveltuu eri laboratorioiden ja teollisen tuotannon tarpeisiin.
Yhteenvetona voidaan todeta, että alkylointireaktiomenetelmä on tehokas ja yksinkertainen menetelmä DCP:n valmistamiseksi. Koekäytön aikana tulee kiinnittää huomiota käyttöspesifikaatioihin, jotta vältetään myrkyllisten ja ärsyttävien kaasujen muodostuminen ja suoritettaisiin turvallinen käyttö kokeen aikana.
3. Dehydrokloorausreaktiomenetelmä:
Dehydrokloorausreaktiomenetelmä on myös yksi tärkeimmistä menetelmistä DCP:n valmistuksessa. Menetelmässä käytetään raaka-aineena trisykloheksyyliketonia ja dehydrausaineena fosforitrikloridia reaktion suorittamiseksi. Reaktiossa trisykloheksyyliketoni ja fosforitrikloridi käyvät läpi dehydrokloorausreaktion, joka tuottaa trisykloheksyylimetyylifosfiittivälituotteen, ja reagoi sitten ylimäärän trisykloheksyylimetanolin kanssa DCP-tuotteen muodostamiseksi.
Kokeiluvaiheet:
(1) Esikäsittely disykloheksyylikloorifosfiini
Laita disykloheksyylikloorifosfiini eksikkaattoriin ja kuivaa 80 asteessa vakiopainoon asti.
(2) Disykloheksyylikloorifosfiinin liuottaminen:
Laita esikäsitelty disykloheksyylikloorifosfiini hiilitetrakloridiin ja sekoita magneettisesti, kunnes se on täysin liuennut.
(3) Lisää trikloorietikkahappoa:
Lisää trikloorietikkahappoa yllä olevaan liuokseen moolisuhteessa 1:2 ja sekoita reaktiota magneettisella voimalla 1 tunti.
(4) Lisää rauta(II)kloridi:
Lisää ferrokloridia yllä olevaan reaktioseokseen moolisuhteessa 1:1,2.
(5) Lisää propanolia:
Propanolia lisättiin tipoittain yllä olevaan reaktioseokseen 50 % trikloorietikkahappoa.
(6) Reaktio 24 tunnin ajan:
Reaktioseoksen annettiin sekoittua typpiatmosfäärissä huoneenlämpötilassa 24 tuntia.
(7) Sadekäsittely:
Reaktioseos sentrifugoitiin sentrifugissa ja supernatantti ja sakka kerättiin. Supernatantti laitettiin takaisin alkuperäiseen dekantterilasiin, sakka pestiin absoluuttisella etanolilla ja sentrifugoitiin uudelleen kiinteän DCP-tuotteen saamiseksi.
(8) Kuivauskäsittely:
Laita yllä saatu kiinteä tuote uuniin ja kuivaa 60 asteessa, kunnes se saavuttaa vakiopainon.
Disykloheksyylikloorifosfiinin dehydrokloorausreaktiomekanismi on seuraava:
Ensin disykloheksyylikloorifosfiini ja trikloorietikkahappo reagoivat hiilitetrakloridissa tuottaen disykloheksyylifosforyylikoroformiaattia ja kloridi-ioneja.
Sitten syntyy ferrokloridia lisättäessä disykloheksyylifosforyylikloridia ja FeCl2:a.
Sitten propanolia lisättäessä disykloheksyylifosforyylikloridi ja propanoli reagoivat muodostaen disykloheksyylifosfiinioksidia ja HCl:a.
Lopuksi anna reagoida kuivassa typpiatmosfäärissä 24 tunnin ajan disykloheksyylikloorifosfiinin muodostamiseksi.
Yhteenvetona voidaan todeta, että dehydrokloorausreaktio on tehokas ja yksinkertainen menetelmä disykloheksyylikloorifosfiinin valmistamiseksi. Koekäytön aikana tulee kiinnittää huomiota käyttöspesifikaatioihin, jotta vältetään myrkyllisten ja ärsyttävien kaasujen muodostuminen ja suoritettaisiin turvallinen käyttö kokeen aikana.
4. Pyrofosforylaatioreaktiomenetelmä:
Pyrofosforylaatioreaktiomenetelmä on myös yksi tärkeimmistä menetelmistä DCP:n valmistuksessa. Menetelmässä käytetään raaka-aineena alkyylifosforitrioksidia, se saatetaan reagoimaan trisykloheksyylimetanolin kanssa ja sitten suoritetaan vaiheita, kuten kuumennus ja dehydraatio, jotta lopulta saadaan DCP.
Kokeellinen menettely
(1) Disykloheksyyliamiinin esikäsittely:
Laita disykloheksyyliamiini eksikkaattoriin ja kuivaa 80 asteessa vakiopainoon.
(2) Valmista reaktioseos:
Esikäsitelty disykloheksyyliamiini lisättiin kuivaan DMF:ään ja sekoitettiin magneettisella voimalla sen liuottamiseksi täysin, sitten lisättiin TEP, ja reaktiota jatkettiin sekoitusta magneettisella voimalla 1 tunti.
(3) Fosgeenikäsittely:
Käytä fosgeenia neutraloimaan edellisessä vaiheessa tuotettu HCl ja muuttamaan se disykloheksyylikloorifosfiinioksidiksi. Reaktioprosessi on suoritettava alemmassa lämpötilassa haitallisten kaasujen muodostumisen välttämiseksi. Fosgeeni Lisää yllä oleva seos moolisuhteessa 1:2 ja reaktioaika on noin 30 minuuttia.
(4) Sadekäsittely:
Laita reaktioseos bentseeniin tai hiilitetrakloridiin, uuta ja poista hygroskooppinen aine, suodata sitten sakan saamiseksi ja laita se uuniin kuivumaan vakiopainoon.
Disykloheksyylikloorifosfiinin pyrofosfaattireaktiomekanismi on seuraava:
Ensin trietyylipyrofosfaatti ja disykloheksyyliamiini reagoivat DMF:ssä, jolloin muodostuu disykloheksyylikloorifosfiinioksidia ja trietanolihydroksidia.
Käytä seuraavaksi fosgeenia neutraloimaan HCl yllä olevassa seoksessa ja muuttamaan se disykloheksyylikloorifosfiinioksidiksi.
Lopuksi disykloheksyylikloorifosfiini saadaan liuotinuutolla ja saostuskäsittelyllä.
Yhteenvetona voidaan todeta, että pyrofosforylaatioreaktiomenetelmä on tehokas ja yksinkertainen menetelmä disykloheksyylikloorifosfiinin valmistamiseksi. Koekäytön aikana tulee kiinnittää huomiota käyttöspesifikaatioihin, välttää haitallisten kaasujen ja nesteiden muodostuminen ja suorittaa turvalliset toiminnot kokeen aikana. Samalla on välttämätöntä kiinnittää huomiota reaktanttien moolisuhteeseen ja reaktio-olosuhteiden hallintaan kokeessa reaktiotuotteen puhtauden varmistamiseksi.
Edellä mainitut neljä reaktiota ovat kaikki tehokkaita menetelmiä DCP:n valmistamiseksi, ja niissä on omat etunsa ja haittansa. Esimerkiksi epoksidointimenetelmällä valmistetulla DCP-tuotteella on korkea puhtaus ja korkea saanto, mutta siinä on käytettävä korkealaatuisia raaka-aineita ja katalyyttejä; kun taas pyrofosforylaatioreaktiomenetelmä vaatii asianmukaista lämpötilan ja ajan säätöä, muuten korkeasaantoisia tuotteita on vaikea saada.
Lyhyesti sanottuna yllä olevilla menetelmillä on omat ominaisuutensa ja valmistukseen voidaan valita sopiva menetelmä todellisten tarpeiden mukaan. Käytännön sovelluksissa on kuitenkin myös tarpeen kiinnittää huomiota turvalliseen käyttöön ja noudattaa asiaankuuluvia määräyksiä ja standardeja tuotantoprosessin turvallisuuden ja kestävyyden varmistamiseksi.