ЦИКЛИЧЕСКАЯ БОРОФОСФОРНАЯ КИСЛОТА - РЕАГЕНТ ДЛЯ СИНТЕЗА ПОЛИМЕРНЫХ ВЕЩЕСТВ И СПОСОБ ЕЕ ПОЛУЧЕНИЯ Российский патент 1995 года по МПК C01B35/08 

Изобретение относится к реакционноспособным элементосодержащим соединениям, а именно к новому борофосфорсодержащему соединению, которое может найти применение в полимерной химии.

Устойчивым производным на основе борной кислоты, в состав которой входит атом фосфора, является фосфат бора формулы
BP=O$ относящийся к классу сложных двойных окислов.

Это белое вещество с температурой плавления более 1000^оС, слабо растворимое в холодной воде, нерастворимое в разбавленных кислотах с концентрированными щелочами реагирует с разложением. Оно получено при выпаривании и последующем прокаливании борной кислоты с фосфорным ангидридом.

Благодаря высокой термической стойкости указанное соединение нашло практическое применение как катализатор органических синтезов: кислотно-основной катализ на твердой поверхности - процесс переноса протона, реакция гидратации двойной связи и другие. Он используется и как основа для некоторых люминофоров.

Отсутствие функциональных реакционноспособных групп в структуре не позволяет ему принимать участие в химических конденсационных превращениях, сопровождающихся образованием мономерных и полимерных соединений.

Синтезирована циклическая борофосфорная кислота, которая благодаря своему строению может применяться в качестве реагента при синтезе разнообразных по структуре и свойствам полимеров, а также может найти применение в качестве антиоксиданта - термостабилизатора для ароматических полиэфиров.

Циклическую борофосфорную кислоту формулы
HO-B-OH получают путем нагревания в среде инертного растворителя при температуре не более 80-90^оС смеси борной и фосфорной кислот, взятых в эквивалентном соотношении, при удалении образующейся воды. Если проводить взаимодействие компонентов при нагревании не более 90^оС в отсутствии растворителя, то в этом случае протекают в значительной степени побочные процессы с образованием примесных продуктов с выходом до 30%. Отмеченное затрудняет выделение из образующейся реакционной массы циклической борофосфорной кислоты в индивидуально чистом виде.

П р и м е р 1. Смесь 5 г (0,081 моля) борной кислоты с 9,4 г (0,081 моля) 85%-ной фосфорной кислоты нагревают при перемешивании при 35-45^оС в течение 30 мин в 250 мл безводного бензола. Далее температуру повышают до 80^оС и смесь выдерживают в течение 7,5 ч. Образующуюся воду, а также воду, присутствующую в фосфорной кислоте, собирают в насадке Дина-Старка. Количество ее 4,3 мл (100%). Потом реакционную массу охлаждают. Осадок отделяют, промывают бензолом. Выделенное белое вещество сушат при пониженном давлении при 50-100^оС. Выход 9,9 г (99%).

Найдено, %: H 1,78; B 8,43; P 25,85
Вычислено, %: H 1,6; B 8,8; P 25,1
для H₂BP₅
П р и м е р 2. Смесь 5 г (0,081 моля) борной кислоты с 9,4 г (0,081 моля) 85%-ной фосфорной кислоты нагревают при перемешивании при 35-45^оС в течение 30 мин в 250 мл безводной смеси бензол-толуол (соотношение между растворителями 60:40). Далее температуру повышают до 90^оС и смесь выдерживают в течение 7 ч. Образующуюся воду, а также воду, присутствующую в фосфорной кислоте, собирают в насадке Дина-Старка. Количество ее 4,3 мл (100%). Потом реакционную массу охлаждают.

Осадок отделяют, промывают бензолом. Выделенное белое вещество сушат при пониженном давлении при 50-100^оС. Выход 9,8 г (98%).

Найдено, %: H 1,69; B 8,74; P 25,27
Вычислено, %: H 1,6; B 8,8; P 25,1
для H₂BPO₅
Температура плавления рентгеноаморфного порошка более 300^оС, М.м. 124.

Полученное соединение растворимо в воде, при нагревании - в этаноле, глицерине, этиленгликоле. Образует соли с аминами, алконоламинами. Дополнительная очистка борофосфорной кислоты проводится из разбавленного этанола.

В ИК-спектре соединения имеются сильные по интенсивности полосы поглощения в областях 920 и 1080 см^-1, характерные соответственно для бороксановой и фосфатной связей. Поглощение в области 3200 см свидетельствует о присутствии ОН-группы, связанной с атомом бора. Поглощение в области 2600-2800 см^-1 в форме широкой нерезкой полосы характерно для группы PH .

Экспериментальные исследования свойств заявляемого вещества показали, что по сравнению с прототипом, оно может быть использовано для синтеза сложных борофосфорсодержащих поли-, сополиэфиров с заданными свойствами путем сочетания с разнообразными гликолями, двухатомными фенолами в присутствии или отсутствии двухосновных органических кислот с применением катализаторов определенной природы; для синтеза отвердителей, предназначенных, в частности , для эпоксидных смол, путем сочетания с определенными аминами, аминоспиртами; в качестве антиоксиданта - термостабилизатора для ароматических полиэфиров.

Циклическая борофосфорная кислота - реагент для синтеза полимерных веществ и способ ее получения. Использование: в качестве реагента для синтеза полимерных веществ. Сущность изобретения указана в описании формулы. Реагенты - борная и фосфорная кислоты, взятые в эквивалентном соотношении. Взаимодействие ведут в среде ароматических углеводородов при 80-90 °С с удалением образующейся воды. Выход 98-99%. 2 с.п. ф-лы.

ЦИКЛИЧЕСКАЯ БОРОФОСФОРНАЯ КИСЛОТА - РЕАГЕНТ ДЛЯ СИНТЕЗА ПОЛИМЕРНЫХ ВЕЩЕСТВ И СПОСОБ ЕЕ ПОЛУЧЕНИЯ.

1. Циклическая борофосфорная кислота формулы

в качестве реагента для синтеза полимерных веществ.