[发明专利]制造P4O6的方法

说明书

技术领域

本发明涉及制造具有经验式为P₄O₆的磷(III)氧化物的方法，其通过磷与氧的反应制得，其中获得的反应产物为基本上纯净的形式，并且进一步地，涉及含有高纯度P₄O₆的产品，其可以通过这种方法制造并且适合作为基本材料，该术语应当包括它在有机磷(III)化合物(工业上重要的化学品种类)的制造中作为起始材料、原材料和中间体的用途。本文中使用的术语“P₄O₆”意欲包含通常用于像P₂O₃(三氧化二磷)的磷(III)氧化物的所有化学式。 

背景技术

现有技术中没有以商业规模制备P₄O₆，并且虽然已经有人提议，但它还是没有被商业使用，例如作为用于制造有机磷(III)化合物的基本材料。这些化学品通常从三氯化磷(PCl₃)开始制造，而不是使用P₄O₆作为原料。然而，PCl₃的应用具有几个缺点。它需要使用大量的氯以与白磷反应。PCl₃仅含有22.7wt％的磷，并且此外由PCl₃制造的中间体和最终产物通常不含有氯化物。因此氯以显著量的不希望的副产品的形式释放，通常包括盐酸，其要在复杂和昂贵的工艺步骤中分离。某些情况下可能允许作为低价值副产品销售，但是在很多情况下处理是必要的。 

作为对于PCl₃的备选方案，亚磷酸，H₃PO₃，可以在许多生产方法中被用作基本材料，因而避免了一部分与PCl₃有关的不利影响。然而，商业上，H₃PO₃也是从PCl₃通过水解制得的，这意味着与氯的存在有关的缺点将仍然出现，只是在生产线的不同的阶段中而已。另外，H₃PO₃与PCl₃相比，具有显示出显著不同的反应性的缺点。 

使用它对应的酸酐P₄O₆，将不会显示出所述缺点，这将允许使用它在宽范围的化学中作为这样的基本材料。而且，它的含磷量比PCl₃或H₃PO₃明显更高，使得它是三价磷浓度最大的来源，并且因而它将是化学合成中更加有价值和适当的基本材料。 

制造P₄O₆的方法通常通过白磷与氧以化学计量的量的直接反应进行。反应混合物在火焰中产生，其在未冷却的情况下可以达到最高至6000K的温度。已知P₄O₆是不稳定的，并且在超过700K的温度下会分解，形成不需要的磷氧化物(混合的P(III/V)氧化物与磷的低氧化物)和元素磷。因此，进行了许多如何立即和有效地骤冷和冷却获得的反应混合物以避免分解并且获得高产率和纯度的产品的尝试。 

如在DD 216516A1所记载的制造P₄O₆的方法包括在混合喷嘴中混合反应物，蒸发的磷和氧-惰性气体混合物的步骤。取决于所使用的惰性气体的量，在反应器中发生的反应产生温度在2000与6000K之间的磷氧化物混合物。在非常短的不超过0.005秒的停留时间之后，所述反应混合物通过所述反应器。所述反应混合物在三个步骤中从所述温度范围快速冷却到低于300K，避免该反应混合物的分解。在第一冷却步骤中，通过应用间接冷却，将所述反应产物从所述温度范围快速冷却至1600-1200K之间的温度。该第一冷却步骤在反应器中以0.1×10⁶至10×10⁶Ks^-1的速度进行。在离开所述反应器之后，在所述第一冷却步骤之后立即在第二冷却步骤中进行所述反应混合物的进一步快速冷却。在此使用如在第一冷却步骤中使用的同样高的冷却速率，但是这次通过将大量惰性气体添加至所述反应混合物，至约700K的温度。最后，在第三冷却步骤中，所述反应混合物被冷却和冷凝至低于300K，其例如通过添加液态P₄O₆或液态反应混合物而实现。然后例如通过蒸馏纯化所述反应混合物。