Способ получения монофторфосфатов щелочноземельных металлов Советский патент 1981 года по МПК C01B25/26 

(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МОНОФТОРФОСФАТОВ ЩЕЛОЧНОЗЕМЕЛЬНЫХ МЕТАЛЛОВ

I

Изобретеиие относится к способам получения Монофторфосфатов щелочноземельных металлов, используемых в качестве шихтных компонентов при производстве оптических стекол и в зубоврачебной технике в качестве противокариозных компонентов в различных средствах профилактики зубов.

Известен способ получения монофторфосфатов щелочных и щелочноземельных металлов путем термического разложения смеси кислых фосфатов соответствующих металлов и фторида или бифторида аммония l ,

Недостатком этого способа является необходимость осуществления прокалки смеси, приводящей к образованию спека. Это вызывает необходимость в трудоемкой операции по его измельчению и помолу, что в сво очередь неизбежно приводит к загрязнению продукта аппаратурными примесями, что является соверщенно недопустимым в связи с использованием монофторфосфатов в качестве шихтных компонентов в оптическом стекловарении.

Известен также способ получения монофторфосфатов щелочноземельных металлов, заключающийся в осуществлении обменной реакции между растворами соли щелочноземельного металла, например хлористого кальция, и раствором монофторфосфата.натрия, взятых в

10 стехиометрических соотнощениях. Осаждение осуществляют ступенчато при добавлении сначала раствора хлорида кальция в количестве 15% от общего объема в растворе монофторфосфата

15 натрия. Плохо растворимую аморфную фазу, образующуюся сразу, отделяют фильтрацией. Добавление остатка хлорида кальция в фильтрат позволяет получить кристаллический моно20фторфосфат кальция. Соль промьшают лесколько раз декантацией в минимальном количестве дистиллированной воды-ДО-отсутствия ионов С в промьш3иой воде и затем сушат в вакуумэксикаторе над безводным хлоридом кальция При этом выход продукта 902 2. Однако может быть получен и боле высокий выход (96,2%) при высаливании осадка спиртом, но при этом чистота конечного продукта (содержани основного компонента) 75% З. Недостатком этого способа является сравнительно невысокий выход целевого продукта, вследствие использования низких концентраций исходньк веществ, низкое качество целевого продукта вследствие проведения процесса при комнатной температ ре , что приводит к гидролизу монофт фосфата натрия. Цель изобретения - увеличение вы хода продукта, повышение его чистоты и упрощение процесса. Поставленная цель достигается те что согласно способу получения моно фтррфосфатов щелочноземельных метал лов, заключающемуся во взаимодействии в водной среде при моно фторфосфата щелочного металла, взя. того с избытком 5-10% к стехиометри и растворимой соли щелочноземельного металла с последующим осаждени ем в среде органического высаливате ля, в качестве которого используют ацетон, который берут в соотнощенин 1:1,95-2,05 по отношению к объему растворов исходных веществ, с дальнейшей промывкой и сушкой полученно го продукта. Для оптимального проведения процесса выбирают высаливатель - ацетон, как наиболее эффективный, при использовании которого наблюдается максимальный выход продукта (98-99% Применение i в качестве высаливателей таких органических соединений, как спирт, изопропанол, .диметилформапид дает выход 90-97%. Для оптимального проведения реакции осаждения монофторфосфата берут ацетон в соотношении 1:1,95-2,05 к общему объему растворов исходных смесей. Расход ацетона, взятого в соотношении менее, чем 1:1,95, не обеспечивает полноты высаливания продук та, а соотношение ацетона к объему исходного раствора более чем 1:2,05 не Приводит к существенному увеличению выхода целевого продукта. Для оптимального проведения процесса бе рут исходные реагенты - азотнокисла 7 сЬль: монофторфосфат натрия в соотношении 1 :,1 .р5т1,10. При более низком избытке , чем 5J от стехиометрии наблюдается более низкий выход продукта. Избыток 10% от стехиометрии обеспечивает высокий выход продукта, а повышение избытка свыше 10% ведет к расходу , не повышая существенно выход продукта. Проведение процесса осаждения монофторфосфата щелочноземельного металла при 0-5 С обеспечивает протекание реакции без гидролиза, понижение температуры ниже 0°С нецелесообразно ввиду трудности ведения реакции, при проведении реакции при температуре выше снижается чистота продукта. Предлагаемый способ позволяет . увеличить выход продукта до 99,599,9% повысить его чистоту (содержание основного вещества 99,5-99,8%) и упростить пооцесс за счет исключения стадии вакуумной сушки. Пример 1. Берут 50 мл Ш раствора кальция азотнокислого (что соответствует 23,6 г Са (NOj), ), охлажденного до и 52,5 мл 2М, охлажденного до 5°С раствора натрия монофторфосфорнокислого, что соответствует 15,12 г F, т.е. в 5%-ном избытке к стехиометрическому отношению. Реакцию обмена проводят при . В качестве высаливателя используют 199,9 мл ацетона, что в 1,95 раза больше объема исходного раствбра, что соответствует соотношению 1:1,95. В результате обменной реакции выпадают в осадок кристаллы гидрата монофторфосфата CaPQ,-F2H50, которые пpo aIвaют в минимальном количестве воды и ацетона и сушат на воздухе. Выход готового продукта 17,26 г, т.е. 99,2% от теоретического количества. П ,р и м е р 2. Берут 50 мл охлажденного до 3°С 2М раствора кальция азотнокислого, что соответствует 23,4 г Са (N03)2.Н.О, и постепенно приливают к 54 МП 2М охлажденному до раствору монофторфосфата натрия, что соответствует 15,55 г Na,.j,POjF, т.е. берут в 8%-ном избытке к стехиометрии. Температуру проведения реакции поддерживают равной , Растворенный в воде моно фторфосфат кальция высаливают 215,25мл ацетона, т.е. взятого в соотношении 1:2,05. В осадок выпадают кристаллы , которые тщательно промывают в минимальном количестве дистиллированной воды и ацетоне и сушат на воздухе. Ацетон быстро улетучивается. Выход осадка СаРО,F «ZHjO 17,31 г, т.е. 99,5% от теоретического количества. Пример 3. Аналогично примерам 1 и 2, только берут в 10%-ном избытке, а реакцию ведут при ОС. Высаливатель - ацетон берут в количестве 210 мл, т,е. в соотношении 1:2. Выход продукта 17,38 г, 99,9% от теоретического со держания. Из примеров видно, что применение исходных растворов с избытком монофторфосфата натрия 510% и высаливателя - ацетона в коли честве 195-205% по отношению к исходному объему способствует повьшению выхода продукта за счет более высокого содержания целевого соединения, а проведение реакции при пониженных температурах препятствует протеканию гидролиза, что способств ет получению чистого монофторфосфата.. Формула изобретёнр:я 1. Способ получения монофторфосфатов щелочноземельных металлов путем взаимодействия в водной среде монофторфосфата щелочного металла и растворимой соли щелочноземельного металла с последующим осаяздением в среде органического высаливателя ,.промывкой и сушкой полученного продукта, отличающийс я тем, что, с целью увеличения выхода продукта, повышения его чистоты и упрощения процесса, монофторфосфат щелочного металла берут с избытком 5-10% к стехиометрии, а в качестве органического высаливателя используют ацетон и процесс ведут при температуре 0-5 С. 2. Способ по п. I, отличающийся тем, что ацетон берут в соотношении 1:1,95-2,05 по отношению к объему растворов исходных веществ. Источники информации, принятые во внима1ше при экспертизе 1.Кузьменков М.И., Печковский . Мартьгкчик С.П. Способ получения монофторфосфатов щелочных и щелочноземельных металлов. 2.Авторское свидетельство СССР 512171, кл. С 01 В 25/26, 1976. 3.Tl.Anier. Chem. Soc., 1956, 78, № 7, с. 4262-4363 (прототип).