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HEDP羥基乙叉二膦酸的合成工藝

2015/1/7

羥基乙叉二膦酸，簡稱 HEDP，(1-羥基亞乙基)二膦酸。

結(jié)構(gòu)式：(H₂PO₃)₂C(OH)CH₃。

     羥基乙叉二膦酸即HEDP化學(xué)穩(wěn)定性好，在高PH值情況下，仍穩(wěn)穩(wěn)定。HEDP在200℃下有良好的阻垢作用，在250℃以上分解 。羥基乙叉二膦酸能與鐵、銅 、鋁、鋅、鈣、鎂等多種金屬形成穩(wěn)定的絡(luò)合物。因此也可用于無氰電鍍的絡(luò)合劑 。

HEDP與聚羧酸等復(fù)配使用時，又有良好的緩蝕性能，在高濃度使用時，也有良好的緩蝕效果。

     純品為白色晶體，易溶于水、甲醇，熔點(diǎn)198—199℃。HEDP通常用作絡(luò)合劑、水質(zhì)穩(wěn)定劑、掩蔽劑、萃取劑等，廣泛地用于循環(huán)冷卻水、鍋爐水、油田注水、輸油管線防腐防垢等方面。

        HEDP是陰極型緩蝕劑，它與無機(jī)聚合磷酸鹽相比，其緩蝕率約高4倍。HEDP與其他緩蝕、阻垢劑，如鉻酸鹽、聚合磷酸鹽、鉬酸鹽、硅酸鹽、鋅鹽、 聚羧酸鹽及其衍生物等配合使用，具有協(xié)同效應(yīng)，可提高藥效。由于環(huán)保部門對鉻、磷酸鹽的排放標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)加控制，因此，循環(huán)冷卻水系統(tǒng)和鍋爐系統(tǒng)中，均采用低磷 或無磷藥劑，而在低磷藥劑中多采用HEDP。用量一般低于1—3PPm。

近年來使用的低磷藥劑配方有：

     (1)羥基乙酸、HEDP、聚丙烯酸、BTA；

     (2)NaMcO₄、HEDP、BTA；

     (3)NaSiO₃、HEDP、BTA；

羥基乙叉二膦酸 HEDP的合成方法

   羥基乙叉二膦酸現(xiàn)行的合成方法大致有以下幾種。

       1．三氯化磷和冰醋酸為原料

      三氯化磷、冰醋酸水解，制得羥基乙叉二膦酸。

           2PC1₃+CH₃COOH+5H₂O →HEDP+6HCl

           據(jù)俄文?？瘓蟮溃捎媚柋葹?/SPAN>1:3的三氯化磷與醋酸反應(yīng)，HEDP的收率為71.5％；采用摩爾比為1:1.8:1.2的三氯化磷、醋酸、水反應(yīng)，其收率為68%；采用摩爾比為1:2:1的三氯化磷、醋酸和醋酐反應(yīng)，HEDP收率為89%。

法國專利報導(dǎo)，50kg的三氯化磷，加到35kg醋酸和9.2kg水的混合物中，于30℃—40℃下反應(yīng)，然后升溫至100℃，冷卻后加入25L甲醇，蒸出揮發(fā)組份，加入一定量的水，得59kg60％的HEDP漿液。

      匈牙利專利報導(dǎo)，采用三氯化磷、醋酸和水作起始物，在催化劑存在下，兩步反應(yīng)，得HEDP，產(chǎn)品收率和純度都很高。例如將360kg冰醋酸、720kg水，2750kg三氯化磷，在25—30℃下反應(yīng)，再加入900kg冰醋酸、180kg水，5kg催化劑，混合物升溫至120℃以上，保溫攪拌，蒸出AcCI、HCl-HOAc，獲得純度為97％的HEDP2025kg。(以三氯化磷計，產(chǎn)品收率為理論量的95.4％)

    此外，比利時專利將0.5mol的醋酸與0.535mol的三氯化磷，在含水韻Et₂N+H₂Cl存在下，于125-130℃反應(yīng)后，加水水解，可得75％的HEDP。

2．亞磷酸和醋酐為原料

    以亞磷酸、醋酐為原料反應(yīng)，水解制得HEDP。

法國專利報導(dǎo)，采用亞磷酸、醋酐反應(yīng)來制HEDP，產(chǎn)品收率較高。例如，將82g亞磷酸和122g醋酐混合物，在95℃下攪拌3小時后，冷卻到50℃，加入100mL甲醇，充分?jǐn)嚢韬?，減壓蒸餾，得HEDP收率為88％。

    匈牙利專利將195g醋酐在125-130℃下慢慢地加到135g90.8％的亞磷酸中進(jìn)行反應(yīng)，蒸出醋酸，隨后在110—120℃下，用180g水水解得142.5gHEDP(以H₃PO₃計，產(chǎn)品收率為理論值的92.5%)。

 

3．亞磷酸和乙酰氯為原料

   以亞磷酸和乙酰氯為原料來制HEDP。例如，將82g亞磷酸和118g乙酰氯混合反應(yīng)，升溫至120℃，攪拌1小時，冷卻到80℃，加入l00mL的丁醇、減壓蒸餾，得含量85%的HEDP114g(產(chǎn)品收率為理論值的94%)。

4．其它方法

   美國專利報導(dǎo)，采用乙酰氯和(EtO)₃P反應(yīng)，得98％的AcP(O)(OEt)₂，然后AcP(O)(OEt)₂與NaOP(OEt)₂反應(yīng)得90％的MeC(OH)[P(O)(OEt)₂]₂，水解得100％的HEDP。

德國專利采用P₄O₆-H₃PO₃與HOAc-Ac₂O反應(yīng)，可得純度為98.7％HEDP，收率98％。

綜上所述，采用三氯化磷、冰醋酸反應(yīng)合成HEDP，具有:

     (1)反應(yīng)條件溫和、常壓、溫度25一l20℃

     (2)原料易得，價格便宜

     (3)工藝簡單，操作方便，生產(chǎn)安全

(4)產(chǎn)品純度高達(dá)97％，收率達(dá)95％以上。

   用此法來生產(chǎn)HEDP是比較經(jīng)濟(jì)、切實(shí)可行的。

作者曾對PCl₃、冰醋酸反應(yīng)法作過一些小試研究。研究結(jié)果表明：在有AB型催化劑存在下，HEDP的收率可達(dá)92.3％以上，反應(yīng)溫度降低至100℃，濃縮時間為1小時。產(chǎn)品的濃度≥51％，亞磷酸含量可降至0.79％(以PO₃計)

參考資料：百度百科

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