一种光反应催化由白磷制备的三芳基磷酸酯及其制备方法和应用与流程

本发明属于化学合成，具体涉及一种光反应催化由白磷制备的三芳基磷酸酯及其制备方法和应用。

背景技术：

1、三芳基磷酸酯是一类关键的有机磷酸酯类化合物，其重要性主要源自其卓越的自燃点高和化学稳定性，这些特性使其常作阻燃剂使用。特别是在电力系统中，三芳基磷酸酯常被用作发电厂汽轮机调速系统的液压工作介质，对保证机组调速系统的可靠、稳定运行发挥着重要作用。

2、传统的三芳基磷酸酯制备方法主要依赖于三氯化磷、酚类化合物和氯气等原料，经过两步法的合成工艺得到。该制备方法在制备过程中，酚的苯环或烷基取代基上容易发生氯取代反应，导致磷酸酯中的氯含量较高，高氯含量的磷酸酯在使用过程中可能会对设备造成腐蚀，影响设备的长期稳定运行。

3、为了克服传统制备方法的这些缺陷，开始探索新的制备工艺。其中，以三氯氧磷和酚类化合物为原料，直接反应得到三芳基磷酸酯的制备方法受到了广泛关注。这种方法制备的磷酸酯氯含量较低，纯度较高，提高产品的质量和性能。但该方法也存在一些问题，例如：原子利用上效率较低，导致原料的浪费和成本的增加；同时，制备过程中会产生大量的废酸、废气等副产品，这些副产品不仅会对环境造成污染；而且反应能耗较高，也使得成本增加。因此，对于三芳基磷酸酯的制备工艺，需要继续进行深入的研究和探索，以寻求更加环保、高效、经济的制备方法，满足对高性能阻燃剂的需求。

技术实现思路

1、本发明旨在解决三芳基磷酸酯的现有制备工艺中会产生大量的副产品，原料利用率低的问题，提供一种光反应催化由白磷制备的三芳基磷酸酯及其制备方法和应用，该方法具有反应条件温和、产物收率高以及低污染的特点，以提高原子利用率，降低反应能耗，减小对环境的影响。

2、为达到上述目的，本发明提供以下技术方案：

3、本发明公开了一种光反应催化由白磷制备三芳基磷酸酯的方法，包括以下步骤：

4、在干燥空气或惰性气氛下，将铁盐混合后加入酚类溶液，再向其中加入白磷溶液混合得到混合溶液，混合溶液在光照条件下反应得到三芳基磷酸酯；

5、反应方程式如下：

6、

7、其中，p4为白磷，aroh为酚类，ar代表芳基。

8、白磷与酚类的物质的量比为1:12-16；铁盐的物质的量占白磷的物质的量的2％-7％。

9、所述铁盐为氯化铁、乙酸铁和三氟甲磺酸铁中至少一种。

10、所述光照条件为：光源30-90w，波长为365-490nm。

11、所述芳基上的取代基为甲基、乙基、叔丁基或甲氧基，取代基数目为1-2。

12、所述反应温度为20-40℃，反应时间为12-48小时。

13、所述酚类溶液为酚类乙腈溶液、酚类四氢呋喃溶液或酚类n,n-二甲基甲酰胺溶液。

14、所述白磷溶液的溶剂为苯、甲苯和二甲苯中至少一种。

15、本发明还公开了通过上述方法所制得的三芳基磷酸酯。

16、本发明还公开了上述的三芳基磷酸酯作为阻燃剂的应用。

17、与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

18、本发明设计的合成路径是以白磷和酚类化合物为原料，用白磷代替三氯氧磷制备三芳基磷酸酯，反应原料没有引入氯元素，制得的三芳基磷酸酯中不含氯元素，降低磷酸酯在使用过程中对设备造成的腐蚀；同时，产生的废酸和废气等污染物显著减少，降低了生产过程中的环境负担。在反应中加入铁盐能够提高反应速率，并且提供光照条件满足反应所需的能量，反应条件温和，能耗低，且操作简便，使得合成过程更加经济高效。通过本方法制备的三芳基磷酸酯产率最高可达76％，纯度基本能达到99％，在合成过程显著提高原子利用率，实现低污染、低能耗合成。

19、进一步，对于白磷与酚类反应量的限定能够提高原料的利用率，减少副产物的生成，提高三芳基磷酸酯的纯度，所选用的铁盐不仅能提高反应的速率，而且稳定性好，价格低廉。采用该波长范围的蓝光或紫光有助于促进分子中原子的外层电子发生跃迁，从而加速反应速率。

技术特征：

1.一种光反应催化由白磷制备三芳基磷酸酯的方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种光反应催化由白磷制备三芳基磷酸酯的方法，其特征在于，白磷与酚类的物质的量比为1:12-16；铁盐的物质的量占白磷的物质的量的2％-7％。

3.根据权利要求1所述的一种光反应催化由白磷制备三芳基磷酸酯的方法，其特征在于，所述铁盐为氯化铁、乙酸铁和三氟甲磺酸铁中至少一种。

4.根据权利要求1所述的一种光反应催化由白磷制备三芳基磷酸酯的方法，其特征在于，所述光照条件为：光源30-90w，波长为365-490nm。

5.根据权利要求1所述的一种光反应催化由白磷制备三芳基磷酸酯的方法，其特征在于，所述芳基上的取代基为甲基、乙基、叔丁基或甲氧基，取代基数目为1-2。

6.根据权利要求1所述的一种光反应催化由白磷制备三芳基磷酸酯的方法，其特征在于，所述反应温度为20-40℃，反应时间为12-48小时。

7.根据权利要求1所述的一种光反应催化由白磷制备三芳基磷酸酯的方法，其特征在于，所述酚类溶液为酚类乙腈溶液、酚类四氢呋喃溶液或酚类n,n-二甲基甲酰胺溶液。

8.根据权利要求1所述的一种光反应催化由白磷制备三芳基磷酸酯的方法，其特征在于，所述白磷溶液的溶剂为苯、甲苯和二甲苯中至少一种。

9.一种根据权利要求1-8任意一项所述的方法制备的三芳基磷酸酯。

10.一种根据权利要求9所述的三芳基磷酸酯作为阻燃剂的应用。

技术总结
本发明公开了一种光反应催化由白磷制备的三芳基磷酸酯及其制备方法和应用。本发明制备三芳基磷酸酯的方法是在干燥空气气氛下，将铁盐加入酚类溶液，再向其中加入白磷溶液混合得到混合溶液，混合溶液在光照条件下反应得到三芳基磷酸酯。本发明以白磷和酚类化合物为原料，由白磷合成磷酸酯的过程中，减少产生废酸和废气等污染物，在铁盐催化作用下，利用光照条件，一步合成三芳基磷酸酯，反应条件温和、产率高、能耗小且反应过程简单，整个合成过程避免传统方法的高污染和高腐蚀性。

技术研发人员：王娟,王笑微,高占阳,张帆,崔锐,徐勇智,冯丽苹,谢佳林,张晋玮,唐金伟,王伦,韩明睿,魏来,白小军,李莹,魏立斌,孔维文,王玮,白新奎,王锡胜,满锋利,万芳
受保护的技术使用者：西安热工研究院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/10/14