DE2722539C3 - Verfahren zur Herstellung der N,N-Dimethylaminomethan-diphosphonsäure - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Ν,Ν-Dimethylaminomethan-diphosphonsäure durch Umsetzung durch Ν,Ν-Dimethylformamid mit phosphoriger Säure und Phosphorhalogenid.

Von den Amino-alkan-diphosphonsäuren besitzt die Ν,Ν-DimethyIaminomethan-diphosphonsäure besonders gute Eigenschaften in Bezug auf Hemmung der Steinabscheidung und Korrosion. Sie kann deshalb für viele technische Zwecke Anwendung finden.

Zur Darstellung von Amino-alkan-diphosphonsäuren sind schon verschiedene Verfahren bekannt. Nach der DE-OS 19 58 123 werden Aminoalkan-diphosphonsäuren aus Monocarbonsäureamiden durch Umsetzung mit Phosphortrihalogeniden oder einem Gemisch aus Phosphortrihalogenid und phosphoriger Säure und nachfolgender Hydrolyse der Reaktionsprodukte gewonnen. Das Arbeiten mit Phosphorhalogeniden, insbesondere mit Phosphortrichlorid ist jedoch mit Nachteilen behaftet.

Es ist bekannt, daß Phosphortrichlorid mit geringen Mengen an Wasser, so wie sie sich als Feuchtigkeitsspuren in jeder nicht extra getrockneten Apparatur befinden, zu gelben unlöslichen Zersetzungsprodukten reagiert. Diese Verunreinigungen stören vor allem dann, wenn sich die Phosphonsäure bereits während der Reaktion im Kolben kristallin abscheidet und erst wieder zur Abtrennung der Verunreinigungen gelöst werden muß. Der Fachmann weiß auch, daß sich schon bei Übergang zu halbtechnischen Ansätzen des öfteren neben den unlöslichen Zersetzungsprodukten auch monomeres Phosphin bildet, das durch seine Giftigkeit und seine Neigung zur Selbstentzündung besondere Vorsichtsmaßnahmen erforderlich macht.

Nach der DE-OS 20 48 912 werden Carbonsäureamiddichloride oder -dibromide mit phosphoriger Säure zu Aminoalkan-di-phosphonsäuren umgesetzt. Dieses Verfahren ist umständlich, da es zur Herstellung der Carbonsäureamiddihalogenide noch einen zusätzlichen Verfahrensschritt erfordert.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein neues Verfahren zur Herstellung Her Ν,Ν-Dimethylaminomethan-diphosphonsäure aus Ν,Ν-Dimethylformamid, phosphoriger Säure und Phosphorhalogenid, das einfach ist und das die geschilderten Nachteile nicht besitzt.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekannzeichnet, daß man anstelle von Phosphorhalogenid Phosphoroxychlorid einsetzt.

Man arbeitet vorteilhaft so, daß man Ν,Ν-Dimethylformamid und phosphorige Säure vorlegt und POCb zutropft Während dem Zutropfen erwärmt sich die Reaktionslösung und HCl-Gas entweicht Eine Kühlung ist nicht erforderlich. Sobald das Zutropfen beendet ist, wird die Reaktionsmischung mit Wasser verdünnt Aus der wäßrigen Lösung kristallisiert rein weiße Phosphonsäure in über 80% Ausbeute direkt aus. Aus der Mutterlauge läßt sich durch Einengen und evtl. Zugabe eines Fällungsmittels noch weitere Phosphonsäure isolieren. Es ist auch möglich, die Mutterlauge direkt zur Steinverhütung in wäßriger Lösung einzusetzen, ohne erst die restliche Phosphonsäure zu isolieren. Unlösliche Zersetzungsprodukte wie bei Verwendung von Phosphortrichlorid bilden sich mit Phosphoroxychlorid nicht. Es hat sich als zweckmäßig erwiesen, das Ν,Ν-Dimethylformamid mit phosphoriger Säure und POCI3 im Mol-Verhältnis von

1 :l,C-l,5:0,3-0,l

umzusetzen.

Neben der höheren Ausbeute im Vergleich zu den bekannten Verfahren und der Tatsache, daß der größte Teil der Phosphonsäure nach der Reaktion auskristallisiert und nicht wie bei bekannten Verfahren mit einem organischen Lösungsmittel wie Aceton ausgefällt werden muß, ist vor allem auch von Vorteil, daß die Reaktion ohne Zuführung von Energie verläuft und daß auch kein Rückflußkühler und damit Kühlwasser benötigt wird, was niedrigere Produktionskosten zur Folge hat.

Beispiel

146,2 g (2 Mol) Ν,Ν-Dimethylformamid und 164 g (2 Mol) phosphorige Säure werden unter kräftigem Rühren vorgelegt. Dann tropft man in ca. 10 Minuten 115 g (0,75 Mol) Phosphoroxychlorid (POCl₃) zu. Während des Zutropfens steigt die Temperatur lineal auf 120-130⁰C an und es entwickelt sich kontinuierlich HCl-Gas. Nach der POCl₃-Zugabe gießt man 200 ml kaltes Wasser dazu. In wenigen Minuten scheidet sich aus der zunächst wasserklaren Lösung die Phosphonsäure ab. Der erkaltete Kristallbrei wird abgesaugt und getrocknet. Man erhält 177,4 g reinweiße Ν,Ν-Dimethylamino-methandiphosphonsäure als Kristallisat, das sind 81,0% der Theorie, bezogen auf phosphorige Säure. Während der Reaktion wird weder gekühlt noch beheizt, eine Rückflußkühlung ist ebenfalls überflüssig.

Aus der Mutterlauge lassen sich durch Einengen und Zugabe von Alkohol oder Aceton noch ca. 15 g Phosphonsäure isolieren.

Analyse

Berechnet: N = 6,4%, P = 28,3%;
gefunden: N = 6,4%, P = 28,9%.

Im IR-Spektrum erwies sich die Phosphonsäure als identisch mit der nach der DE-OS 19 58 123 hergestellten Ν,Ν-Dimethylaminomethandiphosphonsäure.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Verfahren zur Herstellung Ν,Ν-Dimefhylaminomethandiphosphonsäure durch Umsetzung von Ν,Ν-Dimethylformamid mit phosphoriger Säure und Phosphorhalogenid, dadurch gekennzeichnet, daß man anstelle von Phosphorhalogenid Phosphoroxychlorid einsetzt