JP2000281690A - Production of ethane-1-hydroxy-1,1-diphosphonic acid - Google Patents

Production of ethane-1-hydroxy-1,1-diphosphonic acid

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JP2000281690A
JP2000281690A JP11087703A JP8770399A JP2000281690A JP 2000281690 A JP2000281690 A JP 2000281690A JP 11087703 A JP11087703 A JP 11087703A JP 8770399 A JP8770399 A JP 8770399A JP 2000281690 A JP2000281690 A JP 2000281690A
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acid
reaction
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acetic anhydride
pyrophosphorous
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Toshiaki Inagi
俊明 稲木
Yoshitaka Uchiyama
義隆 内山
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Yokkaichi Chemical Co Ltd
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Yokkaichi Chemical Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain, at a low cost and in a high yield, the subject compound useful as a metal sequestering agent utilizing its chelating ability to metal ions, a scale inhibitor or corrosion inhibitor or the like each for boilers, etc., by reacting pyrophosphorous acid with acetic anhydride under easy control. SOLUTION: This compound is obtained by reacting (A) pyrophosphorous acid with (B) acetic anhydride pref. at the rate of 0.5 to 1 mol of the component B based on one phosphorus atom of the component A, pref. under reflux using by-product acetic acid after supplying the component B to the component A heated in advance pref. at a temp. of 90 to 100 deg.C. In the above reaction, it is desirable to age the reaction mixture under heating after finishing supply of the component B. After finishing the above reaction, it is desirable to supply water to the reaction liquid to conduct hydrolysis treatment. In the above hydrolysis, it is desirable to supply water at 1.5 times the theoretical amount necessary for breaking the C-O-C bond of the component B used in excess of the P-O-P bond of the component A and the component A.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、エタン−1−ヒド
ロキシ−1,1−ジホスホン酸の製造方法に関するもの
であり、更に詳しくはピロリン酸と無水酢酸との反応に
よる、エタン−1−ヒドロキシ−1,1−ジホスホン酸
の製造方法に関するものである。本発明によって製造さ
れたエタン−1−ヒドロキシ−1,1−ジホスホン酸は
金属イオンとのキレ−ト能を利用した金属封止剤、ボイ
ラー等のスケール防止剤及び腐食防止剤、またはアルカ
リ性下で用いられる漂白剤の過酸化水素の安定化剤とし
て利用することができる。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for producing ethane-1-hydroxy-1,1-diphosphonic acid, and more particularly to a method for producing ethane-1-hydroxy-1,2-diphosphonic acid by reacting pyrophosphoric acid with acetic anhydride. The present invention relates to a method for producing 1,1-diphosphonic acid. The ethane-1-hydroxy-1,1-diphosphonic acid produced according to the present invention can be used as a metal sealant utilizing a chelating ability with metal ions, a scale inhibitor and a corrosion inhibitor such as a boiler, or an alkali. The bleaching agent used can be used as a stabilizer for hydrogen peroxide.

【0002】[0002]

【従来技術】従来、エタン−1−ヒドロキシ−1,1−
ジホスホン酸の製造方法が数多く提案されている。これ
らの製造方法は、使用する原料によりほぼ三種に大別で
きる。すなわち、酢酸と三塩化リンとを反応させる三塩
化リン法(特公昭50−17457号公報、特公昭40
−1180号公報等)、無水酢酸と亜リン酸とを反応さ
せる亜リン酸法(特公昭40−13730号公報、特公
昭47−32969号公報等)及び酢酸と無水亜リン酸
を反応させる無水亜リン酸法(特公昭43−933号公
報、特公昭43−8250号公報等)である。
2. Description of the Related Art Conventionally, ethane-1-hydroxy-1,1-
Many methods for producing diphosphonic acid have been proposed. These production methods can be roughly classified into three types depending on the raw materials used. That is, the phosphorus trichloride method of reacting acetic acid with phosphorus trichloride (Japanese Patent Publication No. 50-17457, Japanese Patent Publication No.
No. -1180), a phosphorous acid method of reacting acetic anhydride and phosphorous acid (Japanese Patent Publication Nos. 40-13730 and 47-32969), and an anhydride of reacting acetic acid with phosphorous anhydride. The phosphorous acid method (JP-B-43-933, JP-B-43-8250, etc.).

【0003】[0003]

【解決しようとする課題】しかし、これら従来の製造方
法は、以下に述べるように、いずれも、重大な欠点を含
んでいる。三塩化リン法においては、三塩化リンと酢酸
の反応により、まず中間体の塩化アセチルと亜リン酸が
形成される。次いで、亜リン酸が塩化アセチルによって
アセチル化され、このとき塩化水素が副生する。塩化ア
セチルは、エタン−1−ヒドロキシ−1,1−ジホスホ
ン酸を形成させるためには重要な中間体であり、亜リン
酸に対し当モル系内に存在することが必要不可欠であ
る。ところが、塩化アセチルの沸点は52℃であり、塩
化水素ガス流体中において系内にとどめおくことは通常
のコンデンサ−では困難であり、系外に流出した該塩化
水素ガス流体から、塩化アセチルを分離するための特殊
な分離装置を必要とする。また、塩化水素ガス中への塩
化アセチルの損失を最小限にするため、低い反応温度に
することも考えられるが、この場合、三塩化リンの反応
率は低く、反応に長時間を要し、収率と品質の悪化をも
たらす。
However, all of these conventional manufacturing methods have serious drawbacks as described below. In the phosphorus trichloride method, an intermediate acetyl chloride and phosphorous acid are first formed by the reaction of phosphorus trichloride and acetic acid. Next, the phosphorous acid is acetylated by acetyl chloride, and hydrogen chloride is by-produced. Acetyl chloride is an important intermediate for forming ethane-1-hydroxy-1,1-diphosphonic acid, and it is essential that acetyl chloride be present in an equimolar system with respect to phosphorous acid. However, the boiling point of acetyl chloride is 52 ° C., and it is difficult to keep the acetyl chloride in the system in a hydrogen chloride gas fluid with a normal condenser, and acetyl chloride is separated from the hydrogen chloride gas fluid flowing out of the system. Requires special separation equipment. In order to minimize the loss of acetyl chloride in the hydrogen chloride gas, a low reaction temperature may be used, but in this case, the reaction rate of phosphorus trichloride is low, and the reaction requires a long time, This leads to poor yield and quality.

【0004】亜リン酸法においては、三塩化リン法のよ
うな、塩化水素の副生、塩化アセチル分離の欠点はない
が、工業的には別の問題が生ずる。すなわち、亜リン酸
が固体であるため、従来、あらかじめ無水酢酸に混合溶
解し、この混合物を昇温させて、反応を開始する方法が
とられている。しかし、この混合物を昇温するとき、急
激な温度上昇により生成物の分解反応が生ずる場合があ
る。急激な温度上昇を避けるため、反応混合物を冷却す
ると反応が停止してしまい、エタン−1−ヒドロキシ−
1,1−ジホスホン酸が得られないこともある。ゆるや
かな温度上昇が望ましいが、このときでさえ生成物が著
しく着色する場合があり、高収率で、高品質のエタン−
1−ヒドロキシ−1,1−ジホスホン酸を製造すること
は困難である。また、原料亜リン酸、無水酢酸とも、高
価でありコスト的に不利である。
[0004] The phosphorous acid method does not have the drawbacks of hydrogen chloride by-product and acetyl chloride separation, unlike the phosphorus trichloride method, but it has another industrial problem. That is, since phosphorous acid is a solid, conventionally, a method of mixing and dissolving it in acetic anhydride in advance and heating the mixture to start the reaction has been adopted. However, when the temperature of the mixture is raised, a rapid temperature rise may cause a decomposition reaction of the product. Cooling the reaction mixture stopped the reaction and avoided ethane-1-hydroxy-
1,1-Diphosphonic acid may not be obtained. Although a gradual temperature increase is desirable, the product may still be markedly colored, even in this case, with high yields and high quality ethane.
It is difficult to produce 1-hydroxy-1,1-diphosphonic acid. In addition, both the raw material phosphorous acid and acetic anhydride are expensive and disadvantageous in cost.

【0005】無水亜リン酸法においては、無水亜リン酸
と酢酸の反応は、高度な発熱反応であり、ときには爆発
的でさえある。このため、この反応熱を吸収させるため
の反応溶媒なしには、エタン−1−ヒドロキシ−1,1
−ジホスホン酸を製造することは不可能である。このと
きの反応溶媒としては、出発原料及び反応生成物に不活
性であること、原料及び反応生成物をある程度溶解でき
ることが必要である。ところが、無水亜リン酸は反応性
が高く、反応生成物は極性が極めて高いので、無水亜リ
ン酸法には、炭化水素、アルコール、エーテル、エステ
ル、ケトン等の一般的溶媒は不適であって、ジ−n−プ
ロピルスルホンまたはスルホラン等の特殊溶媒しか用い
ることができないという欠点がある。
[0005] In the phosphorous anhydride process, the reaction between phosphorous anhydride and acetic acid is a highly exothermic reaction, sometimes even explosive. For this reason, ethane-1-hydroxy-1,1 is required without a reaction solvent for absorbing the reaction heat.
It is not possible to produce diphosphonic acids. At this time, the reaction solvent needs to be inert to the starting materials and reaction products and to be able to dissolve the starting materials and reaction products to some extent. However, since phosphorous anhydride is highly reactive and the reaction product has extremely high polarity, general solvents such as hydrocarbons, alcohols, ethers, esters, and ketones are not suitable for the phosphorous anhydride method. However, there is a drawback that only special solvents such as di-n-propyl sulfone or sulfolane can be used.

【0006】すなわち、本発明の課題は、従来技術の上
述の欠点を克服した、エタン−1−ヒドロキシ−1,1
−ジホスホン酸の工業的製造方法を提供すること、特
に、費用が安く、反応が容易に制御でき、収率の高い方
法を提供することにある。
That is, an object of the present invention is to overcome the above-mentioned disadvantages of the prior art and to provide ethane-1-hydroxy-1,1.
-To provide an industrial process for the production of diphosphonic acids, in particular to provide a process which is inexpensive, whose reaction can be easily controlled and which has a high yield.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明者らは、エタン−
1−ヒドロキシ−1,1−ジホスホン酸の製造法につい
て鋭意研究を重ねた結果、予め水と三塩化リンでピロ亜
リン酸を形成させることにより、塩化水素から分離困難
な塩化アセチルの生成を回避し、さらに、このピロ亜リ
ン酸と無水酢酸とを反応させることにより、亜リン酸法
に比べ、リン原子に対する無水酢酸のモル比を大きく低
減できる製造方法を発見した。
Means for Solving the Problems The present inventors have proposed ethane-
As a result of intensive studies on the method of producing 1-hydroxy-1,1-diphosphonic acid, formation of pyrophosphorous acid with water and phosphorus trichloride in advance avoids the production of acetyl chloride, which is difficult to separate from hydrogen chloride. Further, the present inventors have found a production method capable of greatly reducing the molar ratio of acetic anhydride to phosphorus atoms by reacting the pyrophosphorous acid with acetic anhydride as compared with the phosphorous acid method.

【0008】本発明者らは、前記鋭意研究の過程で、亜
リン酸法の反応機構を明らかにすることができた。すな
わち、亜リン酸法においては、無水酢酸と亜リン酸を反
応させた場合、下記式に示すように、まず亜リン酸のジ
アセチル化物が生成し、
The inventors of the present invention have been able to elucidate the reaction mechanism of the phosphorous acid method in the course of the intensive research. That is, in the phosphorous acid method, when acetic anhydride and phosphorous acid are reacted, first, as shown in the following formula, a diacetylated product of phosphorous acid is generated,

【0009】[0009]

【化1】 Embedded image

【0010】次に、熱を加えることにより、下記式に示
す転位反応が生じリン原子に直接化合した炭素原子を含
む化合物に転化する。
Next, by applying heat, a rearrangement reaction represented by the following formula occurs to convert to a compound containing a carbon atom directly bonded to a phosphorus atom.

【0011】[0011]

【化2】 Embedded image

【0012】さらに、この転位生成物は、下記式に示す
ように、アセチル化されずに残存する亜リン酸と反応し
て中間体[A]を生成し、再度の転位を経て中間体
[B]を形成する。
Further, as shown in the following formula, the rearranged product reacts with the remaining phosphorous acid without being acetylated to form an intermediate [A], and undergoes the rearrangement again to form the intermediate [B] ] Is formed.

【0013】[0013]

【化3】 Embedded image

【0014】中間体[B]は、分子中にエステル結合と
水酸基を有するので、下記式に示すように、容易に分子
間脱酢酸縮合して、エタン−1−ヒドロキシ−1,1−
ジホスホン酸の環状縮合体[C]が生成する。
Since the intermediate [B] has an ester bond and a hydroxyl group in the molecule, it is easily subjected to intermolecular deacetic acid condensation as shown in the following formula to give ethane-1-hydroxy-1,1-
A cyclic condensate of diphosphonic acid [C] is formed.

【0015】[0015]

【化4】 Embedded image

【0016】また、下記式に示すように、この環状縮合
体[C]を加水分解することによって、目的とするエタ
ン−1−ヒドロキシ−1,1−ジホスホン酸が得られ
る。これら一連の反応プロセスは、本発明者らによっ
て、初めて明らかにされたものである。
Further, as shown in the following formula, the desired ethane-1-hydroxy-1,1-diphosphonic acid is obtained by hydrolyzing this cyclic condensate [C]. These series of reaction processes were first revealed by the present inventors.

【0017】[0017]

【化5】 Embedded image

【0018】亜リン酸法により、エタン−1−ヒドロキ
シ−1,1−ジホスホン酸を製造する際の、反応モル比
(無水酢酸/亜リン酸)は1以上でなければならない。
また、亜リン酸は、無水酢酸でアセチル化する場合ジア
セチル化されるので、仕込み亜リン酸のリン原子1個に
対し1モル以上の無水酢酸を反応させる必要があり、1
モル未満の場合には亜リン酸が未反応物として反応液中
に残存することになる。
When producing ethane-1-hydroxy-1,1-diphosphonic acid by the phosphorous acid method, the reaction molar ratio (acetic anhydride / phosphorous acid) must be 1 or more.
Further, since phosphorous acid is diacetylated when acetylated with acetic anhydride, it is necessary to react 1 mol or more of acetic anhydride with one phosphorous atom of the charged phosphorous acid.
When the amount is less than the mole, phosphorous acid remains as an unreacted substance in the reaction solution.

【0019】本発明者らは、上述の亜リン酸法の反応機
構解析結果をヒントに、亜リン酸の代わりに、ピロ亜リ
ン酸を無水酢酸と反応させれば、ピロ亜リン酸中のリン
原子1個に対し0.5モルの無水酢酸量で十分であるこ
とを発見した。すなわち、亜リン酸はリン原子1個に水
酸基2個存在するのに対し、ピロ亜リン酸の場合にはリ
ン原子2個に対し水酸基は2個であるから、反応無水酢
酸量は半分で済むことになるのである。ピロ亜リン酸を
用いることの優位性が明らかである。なお、アセチル化
後の反応は、後に詳記するように、亜リン酸法と同様
に、転位、アセチル化されないピロ亜リン酸との反応、
転位と進行し、上記亜リン酸法と同じく、エタン−1−
ヒドロキシ−1,1−ジホスホン酸の環状縮合体[C]
を生成する。従って、出発原料として亜リン酸を用いて
もピロ亜リン酸を用いても、環状縮合体[C]の加水分
解により、容易にエタン−1−ヒドロキシ−1,1−ジ
ホスホン酸が得られる。
The inventors of the present invention have made the reaction of pyrophosphorous acid with acetic anhydride instead of phosphorous acid, using the results of the analysis of the reaction mechanism of the above-mentioned phosphorous acid method as a hint. It has been found that an amount of acetic anhydride of 0.5 mole per phosphorus atom is sufficient. That is, phosphorous acid has two hydroxyl groups for one phosphorus atom, whereas pyrophosphorous acid has two hydroxyl groups for two phosphorus atoms, so that the amount of acetic anhydride required is only half. It will be. The advantage of using pyrophosphorous acid is apparent. Incidentally, the reaction after acetylation, as described in detail later, similarly to the phosphorous acid method, rearrangement, the reaction with non-acetylated pyrophosphorous acid,
It proceeds with rearrangement and, as in the phosphorous acid method, ethane-1-
Cyclic condensate of hydroxy-1,1-diphosphonic acid [C]
Generate Therefore, even when phosphorous acid or pyrophosphorous acid is used as a starting material, ethane-1-hydroxy-1,1-diphosphonic acid can be easily obtained by hydrolysis of the cyclic condensate [C].

【0020】[0020]

【発明の実施形態】ピロ亜リン酸の調製 本発明に用いるピロ亜リン酸の調製法は、すでにCom
pt.,Rend.,l36,814(1903)で知
られている。この方法では、亜リン酸1モルに対し、三
塩化リン0.2モルを反応させれば、定量的にピロ亜リ
ン酸が合成できる。また、予め、水と三塩化リンの反応
により亜リン酸を合成し、次に、過剰の水を減圧トッピ
ングにより除去した後、さらに、三塩化リンを反応させ
てピロ亜リン酸を形成させることもできる。これによ
り、三塩化リンを原料とするにも拘わらず、塩化アセチ
ルを副生しないため、容易に塩化水素の回収ができる利
点がある。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Preparation of pyrophosphorous acid
pt. , Rend. , 136, 814 (1903). In this method, pyrophosphorous acid can be synthesized quantitatively by reacting 0.2 mol of phosphorus trichloride with 1 mol of phosphorous acid. Further, in advance, phosphorous acid is synthesized by a reaction of water and phosphorus trichloride, and then excess water is removed by topping under reduced pressure, and further reacted with phosphorus trichloride to form pyrophosphorous acid. Can also. Thus, despite the fact that phosphorus trichloride is used as a raw material, acetyl chloride is not by-produced, so that there is an advantage that hydrogen chloride can be easily recovered.

【0021】(亜リン酸の合成)水と三塩化リンから亜
リン酸を合成する反応は、下記式で示され、
(Synthesis of phosphorous acid) The reaction for synthesizing phosphorous acid from water and phosphorus trichloride is represented by the following formula:

【0022】[0022]

【化6】 Embedded image

【0023】三塩化リン1モルに対して必要な水の理論
量は3モルであるが、実際の水の使用量は、反応を速や
かに完結させるために、理論量より過剰であることが必
要である。通常、三塩化リン1モルに対して、4〜15
モル、好ましくは6〜10モルの水が使用される。この
加水分解反応は、塩化水素を副生するので、水酸化ナト
リウム水溶液等を仕込んだ適当な吸収設備に導くことが
必要である。
The theoretical amount of water required for 1 mole of phosphorus trichloride is 3 moles, but the actual amount of water used must be in excess of the theoretical amount in order to complete the reaction quickly. It is. Usually, 4 to 15 per mol of phosphorus trichloride.
Moles, preferably 6 to 10 moles of water are used. Since this hydrolysis reaction produces hydrogen chloride as a by-product, it is necessary to guide the reaction to an appropriate absorption facility charged with an aqueous sodium hydroxide solution or the like.

【0024】一方、ピロ亜リン酸を合成するために、三
塩化リンと反応させる亜リン酸は、実質的に無水でなけ
ればならない。すなわち、水分の存在は、ピロ亜リン酸
の純度低下をもたらすので好ましくないが、0.05%
以下の水分であれば許容することができる。従って、三
塩化リンの加水分解反応液中に残る過剰の水分は、減圧
下において脱水しておかねばならない。同様に、市販の
亜リン酸も、水分含有量0.05%以下であれば、ピロ
亜リン酸合成の原料として使用することができる。
On the other hand, in order to synthesize pyrophosphorous acid, the phosphorous acid to be reacted with phosphorus trichloride must be substantially anhydrous. That is, the presence of water is not preferable because it causes a decrease in the purity of pyrophosphorous acid.
The following moisture can be tolerated. Therefore, excess water remaining in the phosphorus trichloride hydrolysis reaction solution must be dehydrated under reduced pressure. Similarly, commercially available phosphorous acid can be used as a raw material for pyrophosphorous acid synthesis, provided that the water content is 0.05% or less.

【0025】(ピロ亜リン酸の合成)亜リン酸と三塩化
リンからピロ亜リン酸を合成する反応は、下記式で示さ
れ、
(Synthesis of pyrophosphorous acid) The reaction for synthesizing pyrophosphorous acid from phosphorous acid and phosphorus trichloride is represented by the following formula:

【0026】[0026]

【化7】 Embedded image

【0027】亜リン酸1モルに対して必要な三塩化リン
の理論量は0.2モルであるが、実際の三塩化リンの使
用量は、0.2〜0.3モルの範囲内、好ましくは0.
2〜0.25モルの範囲内から選択される。すなわち、
過少又は過多な三塩化リンを使用することは、いずれの
場合も、好ましくない副反応を生起させ、ピロ亜リン酸
純度を低下させ、後述の無水酢酸との反応の進行を妨げ
るので好ましくない。亜リン酸の合成と同様、副生する
塩化水素を、適当な吸収設備に導入することが必要であ
る。
The theoretical amount of phosphorus trichloride required for 1 mol of phosphorous acid is 0.2 mol, but the actual amount of phosphorus trichloride used is in the range of 0.2 to 0.3 mol. Preferably 0.
It is selected from the range of 2 to 0.25 mol. That is,
The use of too little or too much phosphorus trichloride is undesirable in any case because it causes undesirable side reactions, lowers the purity of pyrophosphorous acid, and hinders the progress of the reaction with acetic anhydride described below. As in the synthesis of phosphorous acid, it is necessary to introduce by-produced hydrogen chloride into an appropriate absorption facility.

【0028】反応温度は30〜80℃が好ましく、80
℃以上では、副生塩化水素とともに系外に逸散する三塩
化リンの量が増加するので好ましくない。また、所定量
の三塩化リンの滴下に要する時間は、1時間以上、好ま
しくは2〜5時間が適当である。すなわち、短時間で滴
下を完了した場合、反応が急激に生じ、塩化水素の発生
量の急増に伴い三塩化リンの損失量が増加するので好ま
しくない。また、三塩化リン滴下終了後には、反応を完
結させるため、十分に、例えば反応と同じ温度で1〜3
時間程度の、熟成を行う。さらに、熟成して得られたピ
ロ亜リン酸には、塩化水素が若干含まれるので、窒素ガ
ス等の不活性ガスを適当量吹き込み、不活性ガスに同伴
させて塩化水素を除去する。このように適切な製造条件
を選択すれば、容易に無水点6.50以上(理論値6.
85)の、純度の高いピロ亜リン酸が得られる。この無
水点は、ピロ亜リン酸に水を添加して加水分解した場
合、ピロ亜リン酸1gの加水分解に消費された水のミリ
モル数と定義される。
The reaction temperature is preferably from 30 to 80 ° C.,
C. or higher is not preferable because the amount of phosphorus trichloride that escapes out of the system together with by-product hydrogen chloride increases. The time required for dropping a predetermined amount of phosphorus trichloride is 1 hour or more, preferably 2 to 5 hours. That is, when the dropwise addition is completed in a short period of time, the reaction rapidly occurs, and the loss of phosphorus trichloride increases with the rapid increase in the amount of generated hydrogen chloride, which is not preferable. After the completion of the addition of phosphorus trichloride, the reaction is completed by, for example, 1 to 3 at the same temperature as the reaction.
Aging for about an hour. Further, since the pyrophosphorous acid obtained by aging contains a small amount of hydrogen chloride, an appropriate amount of an inert gas such as a nitrogen gas is blown, and hydrogen chloride is removed by accompanying the inert gas. By selecting appropriate production conditions in this way, the anhydrous point is easily at least 6.50 (theoretical value 6.
85), high-purity pyrophosphorous acid is obtained. This anhydrous point is defined as the number of millimoles of water consumed in the hydrolysis of 1 g of pyrophosphorous acid when hydrolyzed by adding water to pyrophosphorous acid.

【0029】エタン−1−ヒドロキシ−1,1−ジホス
ホン酸の製造 本発明におけるエタン−1−ヒドロキシ−1,1−ジホ
スホン酸の製造は、ピロ亜リン酸と無水酢酸とを原料と
する、エタン−1−ヒドロキシ−1,1−ジホスホン酸
の環状縮合体の合成工程と、該環状縮合体の加水分解に
よるエタン−1−ヒドロキシ−1,1−ジホスホン酸の
合成工程とから構成される。
Ethane-1-hydroxy-1,1-diphos
Production of ethane-1-hydroxy-1,1-diphosphonic acid in the manufacture invention of acid is a raw material and pyrophosphorous acid and acetic anhydride, cyclic ethane-1-hydroxy-1,1-diphosphonic acid It comprises a step of synthesizing a condensate and a step of synthesizing ethane-1-hydroxy-1,1-diphosphonic acid by hydrolysis of the cyclic condensate.

【0030】(ピロ亜リン酸と無水酢酸の反応)しかし
て、ピロ亜リン酸と無水酢酸とを原料とする、エタン−
1−ヒドロキシ−1,1−ジホスホン酸の環状縮合体
[C]の合成は、下記の4つの式で示される素反応から
なるものと考えられる。
(Reaction between pyrophosphorous acid and acetic anhydride)
It is considered that the synthesis of the cyclic condensate [C] of 1-hydroxy-1,1-diphosphonic acid consists of an elementary reaction represented by the following four formulas.

【0031】[0031]

【化8】 Embedded image

【0032】本発明においては、上記に式示されるよう
に、環状縮合体[C]1モルを合成するのに、ピロ亜リ
ン酸2モルと無水酢酸2モルが使われる。すなわち、両
原料の理論的比率は、ピロ亜リン酸中のリン原子1個に
対し、無水酢酸0.5モルに相当する。しかし、原料ピ
ロ亜リン酸は、通常、無水点が理論値を若干下回る。従
って、実際には、ピロ亜リン酸中のリン原子1個に対し
0.5モル以上1モル未満の範囲内、好ましくは0.5
5〜0.60モルの範囲内の無水酢酸量を選択すること
が望ましい。すなわち、0.5モル未満の無水酢酸量の
使用では、結果としてエタン−1−ヒドロキシ−1,1
−ジホスホン酸中に含まれる亜リン酸残存量が増加する
ばかりでなく、反応液中に結晶が多量析出し、流動性が
低下して反応液の攪拌、混合に支障をきたす場合があ
る。また、0.65モルを超える無水酢酸量の使用は、
徒に酢酸の副生量を増大せしめるだけで、経済的な意味
を持たない。
In the present invention, as shown in the above formula, 2 mol of pyrophosphorous acid and 2 mol of acetic anhydride are used to synthesize 1 mol of the cyclic condensate [C]. That is, the theoretical ratio of both raw materials is equivalent to 0.5 mol of acetic anhydride per phosphorus atom in pyrophosphorous acid. However, the starting pyrophosphorous acid usually has an anhydride point slightly lower than the theoretical value. Therefore, in practice, the amount is preferably in the range of 0.5 mol or more to less than 1 mol, preferably 0.5 mol to 1 phosphorus atom in pyrophosphorous acid.
It is desirable to select an amount of acetic anhydride in the range of 5 to 0.60 mol. That is, use of less than 0.5 mole of acetic anhydride results in ethane-1-hydroxy-1,1
-Not only the residual amount of phosphorous acid contained in the diphosphonic acid increases, but also a large amount of crystals precipitate in the reaction solution, and the fluidity decreases, which may hinder the stirring and mixing of the reaction solution. Also, the use of an amount of acetic anhydride exceeding 0.65 mol
It only increases the amount of acetic acid by-product, and has no economic significance.

【0033】本発明において、エタン−1−ヒドロキシ
−1,1−ジホスホン酸の環状縮合体[C]を合成する
際に、重要なことは、反応温度の制御である。すなわ
ち、あらかじめ適切な温度に加熱されたピロ亜リン酸
に、無水酢酸を適切な速度で供給すると、上述の4つの
素反応: (1)ピロ亜リン酸の無水酢酸によるアセチル化反応、
(2)P−C結合生成を伴う、アセチル基の転位反応、
(3)アセチル基とピロ亜リン酸の反応及び(4)P−
C結合生成を伴う、ピロ亜リン酸残基の転位反応が速や
かに生じ、やがて反応熱によって反応器温度は酢酸の沸
点(常圧では、約120℃)まで上昇し、その後副生す
る酢酸の還流が認められる。また、無水酢酸供給速度を
適切に調節すれば、反応熱を副生酢酸の蒸発によって熱
吸収することにより、反応温度を制御することができ、
余分な冷却設備を必要としない利点がある。
In the present invention, when synthesizing the cyclic condensate [C] of ethane-1-hydroxy-1,1-diphosphonic acid, it is important to control the reaction temperature. That is, when acetic anhydride is supplied at an appropriate rate to pyrophosphorous acid that has been heated to an appropriate temperature in advance, the above four elementary reactions: (1) acetylation reaction of pyrophosphorous acid with acetic anhydride,
(2) acetyl group rearrangement reaction accompanied by PC bond formation,
(3) Reaction of acetyl group with pyrophosphorous acid and (4) P-
The rearrangement reaction of the pyrophosphorous acid residue accompanied by the formation of C bond occurs promptly, and the reaction heat eventually raises the reactor temperature to the boiling point of acetic acid (about 120 ° C. at normal pressure). Reflux is observed. Also, if the acetic anhydride feed rate is appropriately adjusted, the reaction temperature can be controlled by absorbing the heat of reaction by evaporation of the by-product acetic acid,
There is an advantage that no extra cooling equipment is required.

【0034】すなわち、低すぎる温度での反応の開始
は、(1)のアセチル化反応は進行させても、これに続
く(2)のアセチル基の転位反応が非常に遅く、所望の
エタン−1−ヒドロキシ−1,1−ジホスホン酸の生成
には至らない。また、一旦低温度でアセチル化させた
後、昇温させて転位反応を行わせる方法は、急激な転位
反応が生じ、反応を制御することが不可能となる場合が
ある。一方、高温度で反応を開始することも可能である
が、除熱の負荷が大きくなるだけで、実際的な利益には
つながらない。従って、ピロ亜リン酸の適切な予熱温度
は、通常70〜150℃、好ましくは90〜100℃の
範囲から選ばれる。
That is, when the reaction is started at an excessively low temperature, the acetylation reaction of (1) proceeds, but the subsequent rearrangement reaction of the acetyl group of (2) is very slow, and the desired ethane-1 Does not lead to the production of -hydroxy-1,1-diphosphonic acid. Further, in the method in which acetylation is once performed at a low temperature and then the temperature is raised to cause a rearrangement reaction, a rapid rearrangement reaction may occur, and it may be impossible to control the reaction. On the other hand, it is possible to start the reaction at a high temperature, but this only increases the load of heat removal and does not bring any practical benefit. Accordingly, a suitable preheating temperature for pyrophosphorous acid is generally selected from the range of 70 to 150 ° C, preferably 90 to 100 ° C.

【0035】また、環状縮合体[C]合成上で重要な別
の点は、所定の無水酢酸の供給を完了した後、加温下に
熟成を行い、反応を完結させる点にある。具体的には、
この熟成は、通常酢酸の沸点又はそれ以上の温度で、十
分な時間、ピロ亜リン酸の残存量にもよるが、通常1〜
5時間好ましくは2〜3時間行われる。すなわち、短時
間の熟成では、未反応ピロ亜リン酸が残存する恐れがあ
り、長時間の熟成では、結晶の析出、反応液の固化に至
る可能性があるので、いずれも好ましくない。
Another important point in the synthesis of the cyclic condensate [C] is that after the supply of a predetermined amount of acetic anhydride is completed, aging is performed under heating to complete the reaction. In particular,
This aging is usually performed at a temperature equal to or higher than the boiling point of acetic acid, for a sufficient period of time, depending on the remaining amount of pyrophosphorous acid.
It is carried out for 5 hours, preferably for 2 to 3 hours. That is, unreacted pyrophosphorous acid may remain during aging for a short time, and crystals may be precipitated and the reaction solution may be solidified during aging for a long time.

【0036】(加水分解)上記ピロ亜リン酸と無水酢酸
とを原料とする、エタン−1−ヒドロキシ−1,1−ジ
ホスホン酸の環状縮合体の合成工程からの反応液は、環
状縮合体[C]のほかに、副生酢酸及び未反応無水酢酸
と、場合によっては、僅かな量の未反応のピロ亜リン酸
とを含む、粘稠な液体である。従って、この加水分解に
よるエタン−1−ヒドロキシ−1,1−ジホスホン酸の
合成工程では、上記反応液中に存在する環状縮合体及び
無水酢酸が、それぞれ、エタン−1−ヒドロキシ−1,
1−ジホスホン酸及び酢酸に転化される。加水分解の反
応は、下記の2つの式で示される。
(Hydrolysis) A reaction solution from the step of synthesizing a cyclic condensate of ethane-1-hydroxy-1,1-diphosphonic acid using the above-mentioned pyrophosphorous acid and acetic anhydride as starting materials is a cyclic condensate [ C] is a viscous liquid containing by-product acetic acid and unreacted acetic anhydride, and possibly a small amount of unreacted pyrophosphorous acid. Therefore, in the step of synthesizing ethane-1-hydroxy-1,1-diphosphonic acid by this hydrolysis, the cyclic condensate and acetic anhydride present in the reaction solution are converted into ethane-1-hydroxy-1,1-acetic acid, respectively.
Converted to 1-diphosphonic acid and acetic acid. The hydrolysis reaction is represented by the following two equations.

【0037】[0037]

【化9】 Embedded image

【0038】この反応式から明らかなように、環状縮合
体[C]では、ピロ亜リン酸に由来するP−O−P結合
が、また無水酢酸では、C−O−C結合が、いずれも、
加水分解によって遊離酸に転化される。従って、加水分
解に必要な水の量は、上記P−O−P結合又はC−O−
C結合1個について1モルが理論量となる。しかし、実
際に、加水分解において添加される水の量は、上記理論
量では不十分であって、生成物の溶解に必要な量も含
め、理論量の1.5倍以上、好ましくは2〜3倍が選択
される。ちなみに、理論量程度の少ない水量では、加水
分解によって生成するエタン−1−ヒドロキシ−1,1
−ジホスホン酸が、本質的に酢酸に対して難溶性である
事実から、これを溶解させるに不十分であり、反応液か
ら結晶を析出せしめるだけではなく、反応液全体を固化
させ、ハンドリング不能に至らしめる可能性がある。す
なわち、過剰の水の添加が、酢酸存在下において、エタ
ン−1−ヒドロキシ−1,1−ジホスホン酸を溶解せし
め、結晶化の抑制を可能にする。しかし、多すぎる量、
例えば、理論量の3倍以上の水の添加は、次の酢酸除去
工程のエネルギーコストを増加させるのみであって、適
当でない。すなわち、水の蒸気圧は酢酸の蒸気圧より高
いため、反応液中の水濃度が高くなれば留出液中の水の
濃度も高くなり、酢酸の除去効率が悪くなる。かかる理
由によって、加水分解工程における水の添加量を、適切
に選択することが重要である。
As is apparent from this reaction formula, in the cyclic condensate [C], a PO—P bond derived from pyrophosphorous acid, and in acetic anhydride, a C—O—C bond is formed. ,
Converted to the free acid by hydrolysis. Therefore, the amount of water required for the hydrolysis depends on the P-O-P bond or C-O-
One mole is the theoretical amount for one C bond. However, in practice, the amount of water added in the hydrolysis is not sufficient with the above stoichiometric amount, and is 1.5 times or more the stoichiometric amount, preferably 2 to 2, including the amount necessary for dissolving the product. Three times is selected. By the way, when the amount of water is as small as the theoretical amount, ethane-1-hydroxy-1,1 produced by hydrolysis is used.
-The fact that diphosphonic acid is essentially insoluble in acetic acid is insufficient to dissolve it, not only precipitates crystals from the reaction solution, but also solidifies the entire reaction solution, making it unhandleable. May lead to. That is, the addition of excess water dissolves ethane-1-hydroxy-1,1-diphosphonic acid in the presence of acetic acid, and enables suppression of crystallization. But too much,
For example, the addition of more than three times the stoichiometric amount of water only increases the energy cost of the subsequent acetic acid removal step and is not suitable. That is, since the vapor pressure of water is higher than the vapor pressure of acetic acid, if the concentration of water in the reaction solution increases, the concentration of water in the distillate also increases, resulting in poor acetic acid removal efficiency. For this reason, it is important to appropriately select the amount of water to be added in the hydrolysis step.

【0039】なお、加水分解工程における水の添加は、
反応による発熱を伴うので、反応温度を注意深く調節す
ることが必要である。例えば、上記の粘稠な反応液に必
要量の水を一度に添加すると、温度上昇による急激な酢
酸の蒸発が起こり、反応液全体の固化の危険性が生ず
る。従って、上記反応液を、一旦、90℃以下の温度、
例えば60〜90℃に冷却した後、水を徐々に添加する
ことにより、90〜120℃の反応温度を保つことが望
ましい。添加終了後、加水分解を完結するために、90
〜120℃で0.5時間以上、好ましくは0.5〜1時
間熟成する。
Incidentally, the addition of water in the hydrolysis step
The reaction is exothermic and requires careful control of the reaction temperature. For example, when the required amount of water is added to the viscous reaction solution at a time, the acetic acid evaporates rapidly due to a rise in temperature, and the entire reaction solution may be solidified. Therefore, once the reaction solution, the temperature of 90 ℃ or less,
For example, after cooling to 60 to 90 ° C, it is desirable to keep the reaction temperature at 90 to 120 ° C by gradually adding water. After the addition is completed, 90
Aging is performed at -120 ° C for 0.5 hours or more, preferably 0.5-1 hour.

【0040】(精製)この酢酸が約30%含まれる液体
反応生成物を、大気圧下で100℃以上、好ましくは1
00〜120℃に加熱して、酢酸を除去する。酢酸の溜
出が止まったら、系内の圧力を徐々に低下させながら酢
酸を回収し、次いで圧力が300mmHg以下、液温度
が100℃以下、好ましくは80〜100℃に達した
ら、同条件下で水蒸気処理し、残存する酢酸を蒸発除去
する。こうして処理された反応液は、高度に濃縮された
状態にあり、所望の濃度(50〜60wt%)とするた
めに水を添加して、濃度調整したエタン−1−ヒドロキ
シ−1,1−ジホスホン酸を得る。
(Purification) The liquid reaction product containing about 30% of acetic acid is subjected to 100 ° C. or higher, preferably 1 ° C., at atmospheric pressure.
Heat to 00-120 ° C to remove acetic acid. When the distillation of acetic acid stops, acetic acid is recovered while gradually lowering the pressure in the system. Then, when the pressure reaches 300 mmHg or less and the liquid temperature reaches 100 ° C. or less, preferably 80 to 100 ° C., under the same conditions, After steaming, the remaining acetic acid is evaporated off. The reaction solution thus treated is in a highly concentrated state, and ethane-1-hydroxy-1,1-diphosphone is adjusted to a desired concentration (50 to 60 wt%) by adding water thereto. Obtain the acid.

【0041】また、本発明によれば、必要に応じ、前記
の加水分解工程において、アルカリ金属水酸化物若しく
はアンモニア水等のアルカリ性物質を共存させることに
より、又は、加水分解後、酢酸除去後にアルカリ性物質
を用いて中和することにより、エタン−1−ヒドロキシ
−1,1−ジホスホン酸のアルカリ金属塩若しくはアン
モニウム塩を得ることもできる。
According to the present invention, if necessary, an alkaline substance such as an alkali metal hydroxide or aqueous ammonia may be present in the hydrolysis step, or an alkaline substance may be added after the hydrolysis and the removal of acetic acid. Neutralization with a substance can also provide an alkali metal or ammonium salt of ethane-1-hydroxy-1,1-diphosphonic acid.

【0042】以下の実施例は、本発明の具体的な手順を
説明するものであり、本発明の適正な範囲を制限するも
のではない。
The following examples illustrate the specific procedures of the present invention, but do not limit the appropriate scope of the present invention.

【0043】〔実施例−1]亜リン酸の調製 500ml四ツ口フラスコに、水108.0g(6.0
mol)を仕込み、滴下ロートに入れた三塩化リン13
7.3g(1.0mol)を、反応温度20〜30℃を
保つように冷却しながら、約2時間かけてゆっくりと滴
下する。この時副生する塩化水素は、15%水酸化ナト
リウム水溶液中に吸収させる。滴下ロート中の三塩化リ
ンを全量添加した後、30℃で1時間熟成する。次に5
0mmHgの圧力において、徐々に温度を上昇させて、
水及び塩化水素を除去する。130℃に到達したなら
ば、この温度で1時間放置する。ここで、フラスコ中に
得られた亜リン酸溶液をサンプリングして、亜リン酸含
有率及び水分含有率を測定したところ、それぞれ、9
8.7%及び0.03%であった。
Example 1 Preparation of phosphorous acid In a 500 ml four-necked flask, 108.0 g of water (6.0 g) was added.
mol)) and phosphorus trichloride 13 placed in a dropping funnel.
7.3 g (1.0 mol) is slowly added dropwise over about 2 hours while cooling to keep the reaction temperature at 20 to 30 ° C. The by-produced hydrogen chloride is absorbed in a 15% aqueous sodium hydroxide solution. After all the phosphorus trichloride in the dropping funnel is added, the mixture is aged at 30 ° C. for 1 hour. Then 5
At a pressure of 0 mmHg, the temperature is gradually increased,
Remove water and hydrogen chloride. When it reaches 130 ° C., it is left at this temperature for 1 hour. Here, the phosphorous acid solution obtained in the flask was sampled, and the phosphorous acid content and the water content were measured.
8.7% and 0.03%.

【0044】ピロ亜リン酸の調製 フラスコ中の亜リン酸溶液を、75℃まで冷却する。7
0℃まで下げると結晶化、固化に至る可能性があるので
注意を要する。冷却された亜リン酸溶液に、三塩化リン
32.9g(0.24mol)を滴下ロートより、反応
温度60〜70℃を保ちながら滴下する。副生する塩化
水素は、上記と同様に、水酸化ナトリウム水溶液に吸収
させる。三塩化リン滴下終了後、60〜70℃で1時間
熟成する。さらに、同じ温度において、窒素を50ml
/分の速度で30分間吹き込む。この様にして得られた
ピロ亜リン酸は、無水点6.78(理論値6.85)で
あった。
Preparation of pyrophosphorous acid The phosphorous acid solution in the flask is cooled to 75 ° C. 7
Care must be taken because lowering the temperature to 0 ° C. may lead to crystallization and solidification. To the cooled phosphorous acid solution, 32.9 g (0.24 mol) of phosphorus trichloride is added dropwise from a dropping funnel while maintaining the reaction temperature at 60 to 70 ° C. Hydrogen chloride by-produced is absorbed in an aqueous sodium hydroxide solution as described above. After completion of the dropping of phosphorus trichloride, the mixture is aged at 60 to 70 ° C for 1 hour. Further, at the same temperature, 50 ml of nitrogen is added.
Blow at a rate of / min for 30 minutes. The thus obtained pyrophosphorous acid had an anhydrous point of 6.78 (theoretical value: 6.85).

【0045】エタン−1−ヒドロキシ−1,1−ジホス
ホン酸の製造 フラスコ中のピロ亜リン酸を、100℃に加熱し、これ
に無水酢酸68.6g(0.67mol、リンに対する
モル比0.56)を滴下ロ−トより滴下する。副生酢酸
がコンデンサ−中で緩やかに還流するように、無水酢酸
の添加速度を調整する。滴下ロート中の無水酢酸の全量
を、約30分間で添加した後、120℃で2時間熟成す
ると、反応液中の未反応ピロ亜リン酸は0.77%(亜
リン酸含有率で表して)であった。
Ethane-1-hydroxy-1,1-diphos
The pyrophosphorous acid in the flask for producing folic acid is heated to 100 ° C., and 68.6 g (0.67 mol, molar ratio to phosphorus: 0.56) of acetic anhydride is dropped from the dropping funnel. Adjust the rate of addition of acetic anhydride so that the by-product acetic acid slowly refluxes in the condenser. After the total amount of acetic anhydride in the dropping funnel was added in about 30 minutes, the mixture was aged at 120 ° C. for 2 hours, and the unreacted pyrophosphorous acid in the reaction solution was 0.77% (expressed as phosphorous acid content). )Met.

【0046】この反応液を、70℃まで冷却した後、こ
れに水31.5gを反応液温度90〜100℃に保ちな
がら添加する。添加終了後30分間熟成する。次いで、
徐々に液温度を上昇させて、蒸発する酢酸を回収する。
115℃に達したら、系内の圧力を徐々に低下させ、更
に酢酸を回収する。圧力300mmHg、温度85℃に
到達したならば、反応液に水蒸気を2時間吹き込み、残
存酢酸を水蒸気とともに除去する。大気圧に戻し、水を
加えて、APHA10の60.1wt%エタン−1−ヒ
ドロキシ−1,1−ジホスホン酸水溶液206gを得
た。水溶液中の亜リン酸含有率0.63%、塩素含有率
1ppmであった。
After cooling the reaction solution to 70 ° C., 31.5 g of water is added thereto while maintaining the reaction solution temperature at 90 to 100 ° C. After completion of addition, ripen for 30 minutes. Then
The temperature of the liquid is gradually raised to recover the evaporating acetic acid.
When the temperature reaches 115 ° C., the pressure in the system is gradually reduced, and acetic acid is recovered. When the pressure reaches 300 mmHg and the temperature reaches 85 ° C., steam is blown into the reaction solution for 2 hours to remove the residual acetic acid together with the steam. The pressure was returned to atmospheric pressure, and water was added to obtain 206 g of a 60.1 wt% ethane-1-hydroxy-1,1-diphosphonic acid aqueous solution of APHA10. The phosphorous acid content in the aqueous solution was 0.63%, and the chlorine content was 1 ppm.

【0047】[実施例−2]実施例−1において、亜リ
ン酸溶液に代えて、0.1%の水分を含有していた市販
亜リン酸82g(1.0mol)を500ml容器に仕
込み、300mmHgの圧力下、130℃、1時間加熱
して、水分0.02%まで減少させた後、75℃まで冷
却したものを用い、かつ、三塩化リンの滴下量を、3
0.22g(0.22mol)に変えた以外は、実施例
−1と全く同様にピロ亜リン酸の調製を行い、無水点
6.83のピロ亜リン酸を得た。このピロ亜リン酸を用
いて、実施例−1と同様にEHDPの製造を行い、AP
HA15の60.3%エタン−1−ヒドロキシ−1,1
−ジホスホン酸水溶液208gを得た。水溶液中の亜リ
ン酸含有率0.58%、塩素含有率1ppmであった。
Example 2 In place of the phosphorous acid solution in Example 1, 82 g (1.0 mol) of commercially available phosphorous acid containing 0.1% of water was charged into a 500 ml container. After heating at 130 ° C. for 1 hour under a pressure of 300 mmHg to reduce the water content to 0.02%, a solution cooled to 75 ° C. was used.
Pyrophosphorous acid was prepared in exactly the same manner as in Example 1 except that the amount was changed to 0.22 g (0.22 mol) to obtain pyrophosphorous acid having an anhydrous point of 6.83. Using this pyrophosphorous acid, EHDP was produced in the same manner as in Example 1, and AP
60.3% ethane-1-hydroxy-1,1 of HA15
208 g of an aqueous diphosphonic acid solution were obtained. The phosphorous acid content in the aqueous solution was 0.58%, and the chlorine content was 1 ppm.

【0048】[実施例−3]実施例−1において、三塩
化リンの滴下量を28.8g(0.21mol)に変え
た以外は、実施例−1と全く同様にして、無水点6.5
4のピロ亜リン酸を得た。このピロ亜リン酸を用いて、
無水酢酸の滴下量を71.5g(0.70mol、リン
に対するモル比0.58)に変えた以外は、実施例−1
と全く同様にEHDPの製造を行ったところ、熟成後の
反応液中の未反応ピロ亜リン酸(亜リン酸含有率で表し
て)0.93%を経て、APHA10の59.8wt%
エタン−1−ヒドロキシ−1,1−ジホスホン酸水溶液
203.9gを得た。水溶液中の亜リン酸含有率0.7
7%、塩素含有率1ppmであった。
Example 3 The same procedure as in Example 1 was carried out except that the amount of phosphorus trichloride added was changed to 28.8 g (0.21 mol). 5
4 were obtained. Using this pyrophosphorous acid,
Example 1 except that the amount of acetic anhydride added was changed to 71.5 g (0.70 mol, molar ratio to phosphorus 0.58).
The production of EHDP was performed in exactly the same manner as described above, but after passing 0.93% of unreacted pyrophosphorous acid (expressed in terms of phosphorous acid content) in the reaction solution after aging, 59.8% by weight of APHA10
203.9 g of an aqueous solution of ethane-1-hydroxy-1,1-diphosphonic acid was obtained. Phosphorous acid content in aqueous solution 0.7
7% and a chlorine content of 1 ppm.

【0049】[比較例−1]500ml四ツ口フラスコ
に亜リン酸82.0g(1.0mol)を仕込み、10
0℃に加熱する。無水酢酸56.1g(0.55mo
l)を滴下ロートより、副生酢酸がコンデンサー中で緩
やかに還流するように、110〜120℃を保ち、無水
酢酸の添加量を調整して滴下する。約30分で添加した
後、120℃において2時間熟成し、反応液中の未反応
亜リン酸含有率を分析したところ、22.7%であっ
た。70℃まで冷却して、水32.3gを反応液温度9
0〜100℃に保ちながら添加する。30分熱成した
後、徐々に液温度を上昇させて蒸発する酢酸を回収す
る。115℃に達したら、系内の圧力を徐々に低下させ
更に酢酸を回収する。圧力300mmHg、温度85℃
に到達したならば、水蒸気を反応液に2時間吹き込み、
残存酢酸を水蒸気とともに除去する。大気圧に戻し、水
を加えAPHA200の60.5wt%エタン−1−ヒ
ドロキシ−1,1−ジホスホン酸水溶液117.8gを
得た。水溶液中の亜リン酸含有率25.9%、塩素含有
率1ppmであった。
[Comparative Example 1] 82.0 g (1.0 mol) of phosphorous acid was charged into a 500 ml four-necked flask.
Heat to 0 ° C. 56.1 g of acetic anhydride (0.55 mol
l) is dropped from the dropping funnel while maintaining the temperature at 110 to 120 ° C and adjusting the addition amount of acetic anhydride so that the by-product acetic acid is slowly refluxed in the condenser. After the addition in about 30 minutes, the mixture was aged at 120 ° C. for 2 hours, and the content of unreacted phosphorous acid in the reaction mixture was 22.7%. After cooling to 70 ° C., 32.3 g of water was added at a reaction liquid temperature of 9
Add while maintaining 0-100 ° C. After heating for 30 minutes, the acetic acid evaporating is recovered by gradually raising the liquid temperature. When the temperature reaches 115 ° C., the pressure in the system is gradually reduced, and acetic acid is further recovered. Pressure 300mmHg, temperature 85 ℃
Is reached, water vapor is blown into the reaction solution for 2 hours,
The residual acetic acid is removed with steam. The pressure was returned to atmospheric pressure, and water was added to obtain 117.8 g of an aqueous solution of APHA200 at 60.5 wt% ethane-1-hydroxy-1,1-diphosphonic acid. The phosphorous acid content in the aqueous solution was 25.9%, and the chlorine content was 1 ppm.

【0050】[比較例−2]比較例−1において、無水
酢酸の滴下量を56.1g(0.55mol)から10
7.2g(1.05mol)に変え、水の添加量を3
2.3gから47.3gに変えた以外は、比較例−1と
全く同様にEHDPの製造を行ったところ、熟成後の反
応液中の未反応亜リン酸含有率3.49%を経て、AP
HA200の60.5wt%エタン−1−ヒドロキシ−
1,1−ジホスホン酸水溶液175.4gを得た。水溶
液中の塩素含有率は1ppmで、モル比を高めても亜リ
ン酸含有率は3.30%であった。
Comparative Example 2 In Comparative Example 1, the amount of acetic anhydride dropped from 56.1 g (0.55 mol) to 10
Was changed to 7.2 g (1.05 mol) and the amount of water added was 3
When EHDP was produced in the same manner as in Comparative Example 1 except that the amount was changed from 2.3 g to 47.3 g, the unreacted phosphorous acid content in the reaction solution after aging was 3.49%, AP
60.5 wt% ethane-1-hydroxy- of HA200
175.4 g of an aqueous solution of 1,1-diphosphonic acid was obtained. The chlorine content in the aqueous solution was 1 ppm, and the phosphorous acid content was 3.30% even when the molar ratio was increased.

【0051】[比較例−3]500ml四ツ口フラスコ
に、酢酸239.0g(3.98mol)と水45.3
g(2.52mol)を仕込み、30〜40℃を保つよ
う冷却しながら、三塩化リン219.3g(1.6mo
l)を滴下ロ−トより3時間かけて添加する。副生塩化
水素は、実施例−1と同様、水酸化ナトリウム水溶液に
吸収させる。三塩化リン添加後、4時間かけてゆっくり
と120℃まで昇温する。塩化水素とともに塩化アセチ
ルが副生するので、コンデンサーに氷水を通じ、塩化ア
セチルを反応器に戻す。120℃到達後そのまま1時間
攪拌を続ける。このとき水酸化ナトリウム水溶液を分析
したところ、塩化アセチルが加水分解した酢酸が15.
5g(原料酢酸の6.5%)含まれていた。70℃まで
冷却して、水35.3gを反応液温度90〜100℃に
保ちながら添加する。30分間熟成した後、徐々に液温
度を上昇させて蒸発する酢酸を回収する。115℃に達
したら、系内の圧力を徐々に低下させ、更に酢酸を回収
する。圧力300mmHg、温度85℃に到達したなら
ば、水蒸気を反応液に2時間吹き込み、残存酢酸を水蒸
気とともに除去する。大気圧に戻し、水を加えAPHA
150の60.0wt%エタン−1−ヒドロキシ−1,
1−ジホスホン酸水溶液254.9gを得た。水溶液中
の亜リン酸含有率3.30%、塩素含有率1ppmであ
った。
Comparative Example 3 In a 500 ml four-necked flask, 239.0 g (3.98 mol) of acetic acid and 45.3 g of water were added.
g (2.52 mol), and while cooling so as to keep the temperature at 30 to 40 ° C., 219.3 g (1.6 mol) of phosphorus trichloride.
1) is added from the dropping funnel over 3 hours. By-product hydrogen chloride is absorbed in an aqueous solution of sodium hydroxide as in Example-1. After adding phosphorus trichloride, the temperature is slowly raised to 120 ° C. over 4 hours. Since acetyl chloride is by-produced together with hydrogen chloride, the acetyl chloride is returned to the reactor by passing ice water through the condenser. After reaching 120 ° C., stirring is continued for 1 hour. At this time, when the sodium hydroxide aqueous solution was analyzed, acetic acid hydrolyzed by acetyl chloride was 15.
5 g (6.5% of raw acetic acid) was contained. After cooling to 70 ° C, 35.3 g of water is added while maintaining the reaction solution temperature at 90 to 100 ° C. After aging for 30 minutes, the acetic acid evaporating is recovered by gradually raising the liquid temperature. When the temperature reaches 115 ° C., the pressure in the system is gradually reduced, and acetic acid is recovered. When the pressure reaches 300 mmHg and the temperature reaches 85 ° C., steam is blown into the reaction solution for 2 hours to remove the residual acetic acid together with the steam. Return to atmospheric pressure, add water and APHA
150 of 60.0 wt% ethane-1-hydroxy-1,
254.9 g of 1-diphosphonic acid aqueous solution was obtained. The phosphorous acid content in the aqueous solution was 3.30%, and the chlorine content was 1 ppm.

【0052】[0052]

【発明の効果】本発明方法によると、ピロ亜リン酸と無
水酢酸を反応させることにより、亜リン酸法に比べ、半
量の無水酢酸で、容易にエタン−1−ヒドロキシ−1−
1−ジホスホン酸の製造が可能となる。また、原料ピロ
亜リン酸として、水と三塩化リンにより予め形成された
ものを用いることにより、三塩化リン法に比べ、塩化水
素と塩化アセチルとを分離するための高度な設備を必要
としない利点も加わる。さらに、無水リン酸法のよう
に、特殊溶媒の使用も必要としない。
According to the method of the present invention, by reacting pyrophosphorous acid with acetic anhydride, ethane-1-hydroxy-1-hydroxy is easily prepared with a half amount of acetic anhydride as compared with the phosphorous acid method.
The production of 1-diphosphonic acid becomes possible. In addition, by using a material preformed with water and phosphorus trichloride as the raw material pyrophosphorous acid, an advanced facility for separating hydrogen chloride and acetyl chloride is not required as compared with the phosphorus trichloride method. The benefits are added. Further, unlike the phosphoric anhydride method, the use of a special solvent is not required.

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】ピロ亜リン酸と無水酢酸を反応させること
を特徴とするエタン−1−ヒドロキシ−1,1−ジホス
ホン酸の製造方法。
1. A process for producing ethane-1-hydroxy-1,1-diphosphonic acid, which comprises reacting pyrophosphorous acid with acetic anhydride.
【請求項2】上記反応に際し、ピロ亜リン酸中のリン原
子1個に対し、0.5モル以上1モル未満の割合で、無
水酢酸を供給することを特徴とする請求項1記載の方
法。
2. The method according to claim 1, wherein acetic anhydride is supplied at a rate of 0.5 mol or more and less than 1 mol per phosphorus atom in the pyrophosphorous acid. .
【請求項3】上記反応を、あらかじめ加熱されたピロ亜
リン酸に無水酢酸を供給し、副生酢酸の還流下に行うこ
とを特徴とする請求項1又は2に記載の方法。
3. The method according to claim 1, wherein the reaction is carried out by supplying acetic anhydride to pyrophosphorous acid which has been heated in advance and refluxing acetic acid as a by-product.
【請求項4】上記反応に際し、無水酢酸の供給を完了し
た後、加温下に熟成することを特徴とする請求項1〜3
のいずれかに記載の方法。
4. The process according to claim 1, wherein after the supply of acetic anhydride is completed, the reaction is aged under heating.
The method according to any of the above.
【請求項5】上記反応終了後、反応液に水を供給して加
水分解を行うことを特徴とする請求項1〜4のいずれか
に記載の方法。
5. The method according to claim 1, wherein after the completion of the reaction, water is supplied to the reaction solution to carry out hydrolysis.
【請求項6】上記加水分解に際し、供給されたピロ亜リ
ン酸のP−O−P結合及びピロ亜リン酸に対して過剰に
用いた無水酢酸のC−O−C結合を分解するために必要
な理論量に対して、1.5倍以上の水を供給することを
特徴とする請求項5に記載の方法。
6. In order to decompose the P—O—P bond of the supplied pyrophosphorous acid and the C—O—C bond of acetic anhydride used in excess with respect to the pyrophosphorous acid during the hydrolysis. 6. The method according to claim 5, wherein the water is supplied at least 1.5 times the required stoichiometric amount.
【請求項7】上記加水分解終了後、水蒸気処理により副
生酢酸を除去することを特徴とする請求項5又は6に記
載の方法。
7. The method according to claim 5, wherein after the completion of the hydrolysis, by-product acetic acid is removed by steam treatment.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008525432A (en) * 2004-12-28 2008-07-17 ザクラディ ファルマチョイッチネ ポルファルマ エスエイ [1-Hydroxy-2- (3-pyridinyl) ethylidene] bisphosphonic acid and method for producing hemi-5-hydrate monosodium salt

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