Triphenyl Phosphate CAS 115-86-6

Triphenyl photphat(TPP) được sản xuất công nghiệp bằng cách sử dụng phenol và phốt pho oxychloride (POCl₃) làm nguyên liệu thô cơ bản thông qua phản ứng thế nucleophilic phosphoryl. Tuyến đường này chiếm hơn 95% tổng công suất sản xuất và đại diện cho quy trình chủ đạo. Phương trình phản ứng là:3 C6H5OH + POCl3=(C6H5O)3PO + 3 HCl

Quá trình này được chia thành hai biến thể: phương pháp xúc tác-kiềm đồng nhất và phương pháp nấu chảy-không dung môi. Cả hai đều phù hợp cho hoạt động sản xuất liên tục-quy mô lớn, sử dụng nguyên liệu thô sẵn có, quy trình xử lý ngắn, một-sản phẩm phụ duy nhất và chi phí sản xuất toàn diện thấp nhất.

Không cần thêm dung môi hữu cơ, mang lại quy trình vận hành hợp lý. Phenol được nạp vào lò phản ứng chịu áp suất-được trang bị các bộ phận khuấy, ngưng tụ và loại bỏ axit áp suất âm-, sau đó đun nóng đến 45–50 độ để tan chảy hoàn toàn.

POCl3 được thêm từ từ từng giọt dưới sự kiểm soát nhiệt độ nghiêm ngặt từ 20–30 độ trong tổng thời gian cho ăn là 4,5–5,5 giờ. Phản ứng tỏa nhiệt rất mạnh; nhiệt độ vượt quá 35 độ dễ dàng tạo ra các sản phẩm phụ mono{7}} và diphenyl phosphate-, làm giảm độ tinh khiết và hiệu suất của sản phẩm. Tỷ lệ mol của phenol so với POCl3 được duy trì ở mức 3,05–3,1:1.

Lượng dư phenol dư một chút sẽ đảm bảo chuyển đổi hoàn toàn POCl3 và làm giảm tạp chất photpho có tính axit còn sót lại. Sau khi thêm từng giọt, hỗn hợp này được khuấy ở nhiệt độ không đổi trong 1 giờ, sau đó gia nhiệt gradient theo giai đoạn để tách hydro clorua: đầu tiên đun nóng đến 120 độ dưới áp suất khí quyển để loại bỏ HCl tự do.

Sau đó, áp suất âm 600–680 mmHg được áp dụng và nhiệt độ tăng dần lên 160 độ và giữ trong 2–2,5 giờ để khử axit sâu cho đến khi giá trị axit của este thô giảm xuống dưới 6 mgKOH/g. Điều này ngăn chặn tính axit quá mức trong thành phẩm khỏi ăn mòn các chất nền cao su và nhựa ở hạ lưu.

Lộ trình này chủ yếu được sử dụng để tạo ra các cấp độ tinh khiết-cao. Dichloromethane hoặc toluene đóng vai trò là dung môi, trong khi pyridin, natri hydroxit hoặc tetrabutylammonium bromide (chất xúc tác chuyển pha) hoạt động như chất tẩy axit để bẫy hydro clorua.

Phenol đầu tiên phản ứng với kiềm tạo thành natri phenoxide; POCl3 được thêm từng giọt ở nhiệt độ thấp 0–10 độ. Quá trình trung hòa bazơ-axit tiêu thụ HCl một cách đồng bộ và chuyển trạng thái cân bằng theo hướng hình thành sản phẩm với hiệu suất tối đa là 92%.

Nhiệt độ phản ứng nhẹ ngăn chặn các phản ứng phụ, khiến nó trở nên lý tưởng cho TPP{0}}có độ tinh khiết cao{1}}dành cho dược phẩm và điện tử. Tuy nhiên, bước thu hồi dung môi sẽ làm tăng mức tiêu thụ năng lượng và hạn chế quy mô sản xuất hàng loạt.

Con đường phốt pho triclorua gián tiếp là một phương pháp tổng hợp gồm nhiều bước-được giới hạn ở quy mô điều chế quy mô nhỏ-trong phòng thí nghiệm và hiếm khi được triển khai trong sản xuất công nghiệp.

Bước 1: Phenol phản ứng với photpho triclorua ở 40 độ tạo thành triphenyl photphit có giải phóng HCl.

Bước 2: Hệ thống được làm nóng đến 70 độ và khí clo được đưa vào để oxy hóa nguyên tử phốt pho, tạo ra chất trung gian TPP dichlorin hóa.

Bước 3: Quá trình thủy phân-ở nhiệt độ thấp ở 80 độ sẽ loại bỏ các nguyên tử clo để tạo ra TPP thô. Quá trình này tiêu thụ khí clo và tạo ra một lượng lớn nước thải chứa muối-cần xử lý thủy phân.

Quy trình làm việc ba{0}}giai đoạn đòi hỏi đầu tư vốn lớn vào thiết bị. Khí clo có tính ăn mòn cao và hiệu suất sản phẩm chỉ đạt 82%–86%. Nó không có lợi thế về chi phí so với phương pháp nhiệt trực tiếp và chỉ được sử dụng cho các tình huống nghiên cứu thích hợp như tổng hợp các dẫn xuất được dán nhãn đặc biệt.

Este thô sau khi khử axit có chứa các tạp chất bao gồm phenol tự do, mono/diphenyl photphat và muối vô cơ, cần phải tinh chế qua nhiều giai đoạn.

Các thành phần axit dư được trung hòa bằng natri cacbonat kiềm yếu và nước tạo ra từ quá trình trung hòa được tách ra ở 150 độ dưới áp suất âm.

Hỗn hợp được đưa vào thiết bị chỉnh lưu chân không với chân không được duy trì ở mức 1,47 kPa; phần chưng cất thu được ở nhiệt độ 243–245 độ sẽ tách phenol-có điểm sôi thấp và tạp chất polyme có điểm sôi-cao.

Sản phẩm chưng cất đã qua chỉnh lưu nguội đi và đông đặc lại thành các tinh thể hình kim màu trắng. Đối với các sản phẩm có độ tinh khiết cực cao{2}}, quá trình kết tinh lại bằng cách sử dụng dung môi hỗn hợp etanol-dầu mỏ sẽ loại bỏ các chất gây ô nhiễm có màu. Thành phẩm có điểm nóng chảy ổn định ở mức 48,4–49 độ và độ tinh khiết trên 99,5%, đáp ứng-các tiêu chuẩn ứng dụng cao cấp cho nhựa chống cháy-và lớp phủ cách điện.

Ưu điểm cốt lõi của quá trình nhiệt trực tiếp

Ít tạo ra ba{0}chất thải, chu trình phản ứng ngắn, khả năng tương thích mạnh mẽ với quá trình sản xuất liên tục. Sản phẩm phụ là hydro clorua có thể được rửa bằng nước để tạo ra axit clohydric có thể tái chế, đạt hiệu quả sử dụng tài nguyên cao.

Hạn chế

Cần phải kiểm soát nhiệt độ-nhiệt độ thấp một cách nghiêm ngặt; quản lý nhiệt độ không đúng cách dễ dàng tạo ra các sản phẩm phụ có hàm lượng este thấp.

Quy trình làm lạnh gián tiếp hoạt động trong điều kiện phản ứng ôn hòa nhưng lại có quy trình làm việc kéo dài, tiêu thụ nhiều hóa chất độc hại và giá trị sản xuất hàng loạt-không đáng kể.

Tối ưu hóa ngành công nghiệp hiện nay tập trung vào các chất xúc tác tổng hợp axit Lewis để giảm nhiệt độ phản ứng và rút ngắn thời gian cho ăn. Hỗ trợ các hệ thống loại bỏ axit áp suất âm-âm khép kín giúp giảm lượng khí thải HCl thoát ra, nâng cấp công nghệ tổng hợp theo hướng xanh hơn và-cacbon thấp hơn