[发明专利]一种三烷基氧膦的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种有机磷化合物的制备方法，尤其涉及一种三烷基氧膦的制备方法。

背景技术

三烷基氧膦（Trialkyl Phosphine Oxide，简称为TRPO）作为一种中性磷类萃取剂，它在有机物的萃取分离、高放废液后处理、有色及稀土金属的萃取分离方面得到了广泛的研究与应用。

目前，TRPO的合成路线主要有烯烃-膦法，格氏试剂-氧氯化磷法，以及烷基碘膦络合物水解法。格氏试剂-氧氯化磷法合成TRPO采用格氏试剂与氧氯化磷进行反应制备TRPO，其缺点是三烷基氧磷的产率很低，初产物绝大部分是二烷基膦酸与单烷基膦酸，合成成本很高。

可见，目前规模化生产的TRPO不仅价格昂贵，且通常是三烷基氧膦、双烷基膦酸和单烷基膦酸的混合物，因而对这类化合物的深入研究和应用受到严重影响。并且TRPO的合成常常需要苛刻的反应条件和繁琐的后处理步骤。

发明内容

有鉴于此，确有必要提供一种可得到较高含量的三烷基氧膦的制备方法。

一种三烷基氧膦的制备方法，其包括以下步骤：将金属镁、卤代烷和溶剂混合，反应得到一格氏试剂；向所述格氏试剂中加入三氯化磷，反应得到三烷基磷；以及，向得到的三烷基膦中加入过氧化物，以使三烷基膦氧化，得到含有三烷基氧膦的产物。

与现有技术相比较，本发明所述制备方法具有以下优点：由于三氯化磷分子中没有P=O键，空间位阻较小，其与格氏试剂进行反应时，大部份PCl₃中的三个Cl原子被取代，生成三烷基膦，在后续氧化过程中转变为三烷基氧膦。该制备方法得到的三烷基氧膦的含量较高(大于80%)。并且，无需高温反应，反应条件温和，能耗较低，不仅简化了合成操作过程，而且大大降低了能耗及生产成本。

附图说明

图1是本发明TRPO的分子结构式。

图2为本发明提供的TPRO制备方法的流程图。

图3是本发明提供的合成TRPO路线的示意图。

具体实施方式

以下将结合附图对本发明实施例提供的三烷基氧膦的制备方法作进一步的说明。

请参见图1，所述三烷基氧膦的结构式中，R₁、R₂、R₃为含3~20个C原子的烷基，烷基链可以是直链，也可以是支链，R₁、R₂、R₃可以相同，也可以不同。由于TRPO结构中烷基的推电子效应，使得TRPO上P=O基团上O原子具有较高的电子云密度，从而比其它磷酸酯类萃取剂具有更强的萃取能力。

请一并参阅图2以及图3，为本发明提供的三烷基氧膦的制备方法，该制备方法包括以下步骤：

步骤一，将金属镁、卤代烷和溶剂混合，反应得到一格氏试剂。

所述格氏试剂是指有机卤素化合物（卤代烷、活泼卤代芳烃）与金属镁在溶剂中反应形成有机镁试剂。该过程具体为：

将一定量的镁条放入具有搅拌、回流及干燥装置的三口烧瓶中，然后加入少量溶剂，刚好将镁条浸没，再加入少量卤代烷与溶剂的混合液，以引发反应，加热至体系明显发生反应，几分钟后继续滴加上述混合液，加完后保温回流一段时间。

所述卤代烷中的卤素原子可为氯原子、溴原子；所述卤代烷中的烷基包含3~20个C原子，该烷基的结构可为直链或支链。

所述溶剂为无水溶剂，以便格氏试剂的生成。所述溶剂可为乙醚或四氢呋喃。

所述镁与卤代烷的摩尔比为1:1~10:1，优选1.5:1。所述卤代烷与溶剂的体积比为1:1~1:10。当所述溶剂为乙醚时，上述反应温度为30℃~ 40℃。当所述溶剂为四氢呋喃时，上述反应温度为60℃~70℃。上述保温的时间为0.5~20小时。

步骤二，向所述格氏试剂中加入三氯化磷，反应得到三烷基磷。

由于三氯化磷分子中没有P=O键，空间位阻较小，它与格氏试剂进行反应时，大部分的所述三氯化磷中的三个Cl原子被取代，生成三烷基膦。也就是说，步骤二为取代反应，该过程如下：

在常温下，向格氏试剂中缓慢加入三氯化磷与步骤一中的溶剂的混合液，加完后反应1~10小时。其中，三氯化磷与卤代烷的摩尔比为1 : 3 ~1 : 10，优选为1 : 3.5。可以理解，步骤二中的所述溶剂与步骤一中的溶剂相同。

当金属镁过量时，需要去除过量的镁。即，在步骤二之后，可通过加入硫酸溶液或盐酸溶液等无机酸以去除未参与反应的镁。具体如下：