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JPS5949234B2 - S−アルキルホスホロジハロゲニドジチオエ−トの製造方法 - Google Patents
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JPS5949234B2 - S−アルキルホスホロジハロゲニドジチオエ−トの製造方法 - Google Patents

S−アルキルホスホロジハロゲニドジチオエ−トの製造方法

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JPS5949234B2
JPS5949234B2 JP51125581A JP12558176A JPS5949234B2 JP S5949234 B2 JPS5949234 B2 JP S5949234B2 JP 51125581 A JP51125581 A JP 51125581A JP 12558176 A JP12558176 A JP 12558176A JP S5949234 B2 JPS5949234 B2 JP S5949234B2
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catalyst
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mercaptan
pentavalent
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    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07FACYCLIC, CARBOCYCLIC OR HETEROCYCLIC COMPOUNDS CONTAINING ELEMENTS OTHER THAN CARBON, HYDROGEN, HALOGEN, OXYGEN, NITROGEN, SULFUR, SELENIUM OR TELLURIUM
    • C07F9/00Compounds containing elements of Groups 5 or 15 of the Periodic Table
    • C07F9/02Phosphorus compounds
    • C07F9/06Phosphorus compounds without P—C bonds
    • C07F9/16Esters of thiophosphoric acids or thiophosphorous acids
    • C07F9/165Esters of thiophosphoric acids
    • C07F9/20Esters of thiophosphoric acids containing P-halide groups

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  • Organic Chemistry (AREA)
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  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はリントリハロゲニド、アルキルメルカプタン及
び元素状硫黄からの5−アルキルホスホロジハロゲニド
ジチオエートの製造に関するものである。
5−アルキルホスホロジハロゲニドジチオエートは公知
の化合物であり、それらは殺菌性、特に殺昆虫性及び除
草性を示す化合物の製造用の中間生成物としての用途が
見出されている。
5−アルキルホスホロジクロリドジチオエートの多くの
製造方法が知られており、それらのあるものは米国特許
第3、879、500号に開示されており、そしてより
詳しくはドイツ、ステユツトガルトのジヨージ・チエメ
・フエルルーダ(GeorgeThiemeVerlu
g)により発行されたメトーデン・デル・オルガニツシ
エン・ヘミ一巻/に示されている。
本発明の方法はそれより短かい時間でそしてそれより低
い温度においてより良好な収率を与えると思われる。S
−アルキルホスホロジクロリドチオエートを生成するた
めのアルキルメルカプタンと三塩化リンとの反応は公知
である。
S−アルキルホスホロジクロリドジチオエートを生成す
るためのホスホロジクロリドチオエートと元素状硫黄と
の反応も公知である。最後にS−アルキルホスホロジク
ロリドジチオエートを生成するためのS−アルキルホス
ホロクロリドトリチオエートとS,S−ジアルキルホス
ホロチオトリクロリドとの反応は米国特許第3,879
,500号に開示されている。しかしながら、これらの
段階を一方法に組合わせそれによりS−アルキルホスホ
ロジハロゲニドジチオエートを80%を越える高収率で
そして8時間以内の短かい製造時間で製造できるという
教示はなかつた。従つて本発明の一目的はS−アルキル
ホスホロジハロゲニドジチオエートを高収率でそして短
時間で製造する方法を提供することである。
他の目的は出発物質が容易に入手できるものであるよう
な方法を提供することである。米国特許第3,879,
500号に示されている最近のS−アルキルホスホロジ
クロリドジチオエートの製造方法では、70%より低い
実収率を得るのに少くとも13時間を必要とする。
これらの結果はS−メチルホスホロジクロリドジチオエ
ートに関して報告されたものであり、そして報告されて
いる他の結果は、より高級なアルキル基の場合にはもつ
て満足のいかない結果が得られることを示している。本
発明は硫化触媒の存在下でアルキルメルカプタン、リン
トリハロゲニド及び元素状硫黄からS−アルキルホスホ
ロジハロゲニドジチオエートを製造する方法を包含して
いる。
反応順序は以下の如くであると思われる:〔式中、Rは
低級アルキルであり、そしてXはCl,.Br又は、好
ましくはCZ又はBrl最も好ましくはCl、である〕
上記のPSX3は、反応1における過剰量のPX3が反
応で硫化されることによつて生ずるか、あるいは計画的
にPX3を反応に、もしくはPSX3を反応Iに添加す
る。
3つの反応の全てを単一容器中で行なうこともでき、又
は反応1を別の容器中で行なうこともできる。
該方法は連続的方法で、例えば適当な反応条件が与えら
れている部分を有する管反応器中で実施することもでき
る。反応物の添加順序は重要ではない。しかしながら、
HXの発生によるメルカプタンの損失を避けるためにP
X3にメルカプタンを加えることが好ましい。各反応生
成物の割合は反応温度及びトリハロゲニド対メルカプタ
ンの比により調節される。ジ一及びトリアルキル生成物
の製造用には、比較的高い温度及び比較的低い比が好ま
しい。硫化反応(H)では、普通全ての存在している3
5リンを確実に5価の状態に転化させるためには触媒の
存在を必要としている。1モルのジ一又は−モルのトリ
−アルキル生成物をモノアルキル生成物に転化するには
約1モルのPSX3を必要とする。
モノアルキル生成物(S−アルキルホスホロジハロゲニ
ドジチオエート)は未転化のジアルキル及びトリアルキ
ル生成物並びに他の反応残渣から蒸留又は他の物理的分
離手段、例えば済過もしくは結晶化、により分離できる
。ジアルキル又はトリアルキル生成物は再循環でき、そ
して反応Iにおいて次に生成する生成物に関与する。こ
の方法は約80%より高い実収率を与えそして約8時間
以内で行なえる。
本発明で出発物質として使用されるメルカプタン化合物
は一般式(1) RSH 〔式中、Rは任意にハロゲン、アルコキシもしくはアル
キルチオ又は5〜6個の環炭素を有するシクロアルキル
で置換されていてもよい炭素数が15までの直鎖もしく
は枝分れしたアルキル、好ましくは未置換のC,〜C,
アルキル、最も好ましくはn−プロピル、である〕を有
している。
本発明の方法により製造できる化合物には下記のものが
含まれる:S−メチルジクロルホスホロジチオエートS
−エチルジクロルホスホロジチオエートS−プロピルジ
クロルホスホロジチオエートS−ブチルジクロルホスホ
ロジチオエートS−ペンチルジクロルホスホロジチオエ
ートS−ヘキシルジクロルホスホロジチオエートS−イ
ソプロピルジクロルホスホロジチオエートS−イソブチ
ルジクロルホスホロジチオエートS−セカンダリーブチ
ルジクロルホスホロジチオエートS−ターシヤリーブチ
ルジクロルホスホロジチオエートS−2−メチル−1−
ブチルジクロルホスホロジチオエートS−イソーアミル
ジクロルホスホロジチオエートS−ネオペンチルジクロ
ルホスホロジチオエートS−2−ペンチルジクロルホス
ホロジチオエートS−3−メチル−2−ブチルジクロル
ホスホロジチオエートS−ターシヤリーアミルジクロル
ホスホロジチオエートS−2−メチル−1−ペンチルジ
クロルホスホロジチオエートS−3−メチル−1−ペン
チルジクロルホスホロジチオエートS−イソヘキシルジ
クロルホスホロジチオエートS−2−エチル−1−ブチ
ルジクロルホスホロジチオエート及び他の枝分れしたS
−ヘキシルジクロルホスホロジチオエート。
反応1で生成するジアルキル及びトリアルキル生成物の
割合は反応温度及びトリハロゲニド対メルカプタンの比
による。
温度が上昇するにつれ、ジアルキル及びトリアルキル生
成物の割合は増大する。反応温度が約50〜75℃以下
であることが好ましく、そして約35℃以下であること
が特に好ましい。トリクロリド対メルカプタンの比が上
昇するにつれて、モノアルキル生成物の割合が大きくな
る。少くともほぼ1モル当量のトリクロリド対メルカプ
タンが好ましく、そして3:1のモル比が特に好ましい
。1:1のモル比のトリハロゲニド対メルカプタンはモ
ノ一及びジアルキル生成物の2:1混合物を与えるが、
3:1の比は15:1の混合物を与えることができる。
普通、この反応は約50℃より高い温度を必要とする。
しかしながら、反応及びの残渣、特に硫化触媒の存在下
ではこの反応は室温(2『C)もしくはそれ以下で生じ
る。またこの触媒の不存在下では反応は普通完結するま
でに少くとも約1時間を必要とするが、触媒作用をうけ
た反応は室温もしくはそれ以下でさえ本質的に瞬間的に
進行する。唯一の制限は発生するHCIを処理する能力
である。この反応過程は触媒作用を受けているか又は受
けていない場合でもHXの発生により監視できる。発生
がやんだときには、反応は本質的に完了している。存在
している全ての3価のリン化合物を5価の状態に転化さ
せるのに充分な元素状硫黄を硫化反応で使用するのが好
ましい。
5価の状態では、モノアルキル化合物は3価の状態より
安定である。
硫化すると平衡が逆行し、そして温度が高くなるとジア
ルキルやトリアルキルよりモノアルキルが生成すると思
われる。実際には、触媒を良好な状態にするためには第
1サイクルでは過剰の硫黄を使用することが好ましい。
少くとも20モル%の過剰量が好ましく、そして50モ
ル%の過剰量が特に好ましい。3価のリン化合物を5価
の状態にさせる硫化反応()は触媒の存在下で行なうべ
きである。
リン化合物の硫化を促進する触媒が適している。好適な
触媒は活性炭及びジメチルホルムアミドであり、活性炭
が特に好ましい。触媒は有効量で存在すべきである。
1当量の3価リン当り少くとも約0.59が好適であり
、1当量当り約5.09以上が特に好ましい。
硫化反応を開始するためには3価のリン化合物及び元素
状硫黄を少くとも約85℃の、好ましくは約125℃の
、温度に加熱する。
次に温度を硫化反応により幾分高くする。PX3のPS
X3への転化は特に発熱的である。この熱及び外部から
の熱は少くとも約130℃の、好ましくは150のCの
温度にするために使用できる。最初に反応物をできるだ
け速やかにほぼ少くとも150℃の温度に加熱し、そし
て反応が実質的に完了するまで、すなわち反応物が反応
条件に関して生成物と平衡になるまで、それらをこの温
度に保つ。これは1時間程度である。高い蒸気圧を有す
るPX,及びPSX,の損失を避けるためには温度を約
150℃よりあまり高めないことが好ましい。本発明の
方法は大気圧以下又は大気圧以上において実施できる。
しかしながら生成するHXの蒸発による除去を助けそし
て大気の臭気汚染の機会を最少にするためには大気圧よ
り高くない圧力において少くとも反応1を実施すること
が好ましい。一方、大気圧より非常に低い圧力は避ける
べきであり、そうしないと真空系による反応物の損失が
生じる。PX,及びPSX,は蒸発による損失に関して
特に敏感である。反応物自体の損失の他に、実質的量の
物質の損失は熱の損失ももたらすであろう。ある場合に
は希望する反応温度を得るか又はそれを保つためには、
反応及びlを過大気圧において実施することが有利であ
る。操作の容易さのため及び経済的に費用を少くするた
めには、該方法を大気圧において実施することが好まし
い。希望する最終生成物であるS−アルキルホスホリロ
ジハロゲニドジチオエートは反応lの実質的な完了後に
真空蒸留により回収できる。しかしながら、それは比較
的高い蒸気圧を有しているため、存在しているPSX,
をまず蒸留除去する必要がある。残渣は未転化のジ一及
びトリアルキル5価工ンステル、ジアルキルジスルフイ
ドの如き反応副生物及び硫化触媒、からなつている。本
発明の好適な態様では、モノアルキル生成物及びPSX
3の蒸留後に残つている残渣を次のサイクルに再循環さ
せる。
一態様ではこのことは実こ際には残渣が容器中に残つて
おりそしてその容器に新しい3価のリン化合物及び元素
状硫黄を加えることを意味している。活性炭が触媒であ
る場合には、それを容器中に残すこともできる。蒸留さ
れたPSX3を次に容器に再び加えることもできる。5
特に好適な態様では、全工程を単一容器中で行なう。
この場合、アルキルメルカプタン及びPX3を残渣を含
んでいる容器にまず充てんする。反応Iの実質的完了後
に、その前のサイクルから蒸留された硫黄及びPSX3
を容器中に加える。好適な一態様では実質的に全てのメ
ルカプタンが3価のリンチオエステルに転化されるまで
メルカプタンを最初にリントリハロゲニドと反応させる
。この反応用には約50〜75℃の間の温度及び約1〜
4時間の間の時間が好ましい。他の好適な態様では、ま
だ存在しているPX3を真空蒸留により反応混合物から
ストリツピングする。
反応混合物中に存在しているジアルキル及びトリアルキ
ルチオエステル((RS)2PX)及び(RS,)Pの
量を分析する。次にこの反応混合物、元素状硫黄、硫化
触媒及びPSX3を第2の反応容器中に充てんする。存
在している全ての3価のリンを5価の状態に転化させる
のに充分な硫黄を充てんする。最初は、3価のリン化合
物のモル量より過剰の硫黄を充てんすべきである。しか
しながら、その後のサイクルでは1モル当量で充分であ
る。1モルの(RS)2PSXに対して少くとも1モル
及び1モルの(RS),Pに対して少くとも2モルを与
えるに充分なPSX,を充てんすべきである。
PSX,の幾分かは又は全ては、第1反応からの未反応
のPX3に運ばれて供給される。しかしPSX,への硫
化は非常に発熱的でありそして発生した熱により温度調
節が困難になるため、実質的な量のPX,をこの硫化反
応に充てんしない方が好ましい。実質的に全ての存在し
ている3価のリンを5価の状態に確実に転化させ、そし
て最終生成物の主部分がモノアルキルチオエステル(R
SPX2)であるようにするために、この容器を充分な
温度において充分な時間にわたつて加熱する。少くとも
150℃の加熱温度で少くとも1時間行なうと第1サイ
クル後に最初に充てんされたメルカプタンを基にして約
80%より高いRSPX2収率を与えるはずである。次
にPSX,を真空蒸留により除去し、そして次のサイク
ルに再循環させることができる。サイクルはS−アルキ
ルホスホロジクロリドジチオエート(RSPX2)の真
空蒸留により完了する。蒸留残渣を次のサイクルの硫化
におけるピール(Heel)として使用する。即ち残渣
を次の反応サイクルのために容器中に留めて置く。工程
は複数サイクル繰返され、各場合とも前のサイクルの蒸
留残渣を硫化反応用のピールとして使用する。このピー
ルの存在はS−アルキルホスホロジハロゲニドジチオエ
ートの回収率を実質的に改良するようである。他の好適
な態様ではメルカプタンハライド反応及び硫化反応の両
方を単一容器中で実施する。
この態様ではメルカプタンを基にして約1モル当量以下
のPX3を使用するか又は最初の反応後に存在している
PX3をストリツピングすることが好ましい。これによ
り、前記した理由のために望ましくない実質的な量のP
X3の硫化が避けられる。最初の反応が完了しそしてP
X3をストリツピングした後に適量の硫黄及び硫化触媒
及びPSX3を充てんすると、工程は2容器態様と同じ
方法で進行する。両方の態様において、PSX3及びR
SPX2の真空蒸留のさいに除去されないような硫化触
媒を使用する場合には、第1サイクル後に触媒を加える
必要はない。
活性炭がこのような触媒である。炭素触媒が新しいとき
には、存在しているリンを硫化するために必要な量より
過剰に充てんすることが有利である。少くとも約20モ
ル%の過剰量が好ましく、50モル%の過剰量が最も好
ましい。後者の態様ではメルカプタンハライド反応を元
素状硫黄及びPSX3の添加前に完了させることもでき
、又は全ての反応物を最初に加えることもできる。後者
の場合、HX発生によるメルカプタンの損失を避けるた
めにメルカプタンを最後に加えることが好ましい。一般
に、反応を反応の生成物及び硫化触媒、特に触媒、の存
在下で行なうことが好ましい。
この触媒は反応にも触媒作用を与え、そして硫化生成物
も反応に対する幾らかの付加的触媒効果を有していると
思われる。反応を前のサイクルの残渣、すなわち生成物
(モノアルキルチオエステル)が除去された反応の副生
物、の存在下で実施することも好ましい。
前のサイクルからのジ一及びトリアルキルチオエステル
の存在が一定サイクルの収率を改良するように思われる
。最後に、反応1は硫化触媒の存在下で実施することが
好ましい。
この触媒は反応1にも触媒作用を与えると思われる。こ
の二重目的のために活性炭を使用することが特に好まし
い。実施例 実施例 1 prspc12の製造 装置−250WLI容の三首フラスコ、ドライアイフラ
スコにPCZ3を充てんし、撹拌を開始し、50℃に加
熱し、そしてPrSHを50℃〜55において添加用ロ
ードを通して加えた。
添加後に混合物を75℃で4時間加熱した。加熱時間後
に、混合物をアスピレータ一真空中に移してPCl3を
ストリツピングさせた。
ストリツピングされた物質を次に気体液体クロマトグラ
フ上におき、そして粗収率、活性成分、実収率を計算し
た。結果を示す。工程 上記の全部を充てんし、145℃に加熱し、そして3時
間熱した。
それぞれを1.5mmH9で蒸留した。実施例 3 活性炭の存在下でのPrspcl2の製造及びその後の
硫化1) 144.4ポンド(1.046モル)のPC
l3を50ガロンの反応容器に充てんした。
15ポンドの活性炭を次に撹拌しながら加えた。
次に80ポンド(1.0506モル)のPrSH(n−
プロピルメルカプタン)を17〜20℃の温度において
1.17時間にわたつて加えた。メルカプタンを加える
と瞬間的にHctが発生し、そして添加が完了するとす
ぐとまつた。次に容器を7『Cに加熱して存在している
HCIを除きそして40〜50℃に冷却した。2)次に
51.0ポンド(1.5938モル)の硫黄を加え、そ
の後52.5ポンド(0.3097モル)のPSCl3
を加えた。
容器を100〜110℃に加熱し、そして環流が終るま
で徐々に加熱した。3)次に容器を150〜155℃に
加熱し、そして2一時間熱した。
4)容器を50℃もしくはそれ以下に冷却した。
5) PSCl3を容器から真空蒸留した。
6)容器の温度が125℃に達するまでPrSP(S)
CZ2を5m露で真空蒸留した。
7)生成物の理論的に可能な実質量を基にした粗製物収
率は58.92%であつた(129.4ポンドの回収さ
れた粗製生成物/209ポンドの可能な収量)。
粗製生成物は95.31%の活性成分を有しており、5
6.17%の実収率を与えた。実施例 4prspc1
2の合成及び硫化 工程 フラスコをN2で清浄化し、PCt,(137.5g)
をフラスコに充てんし、炭素をフラスコに充てんし、そ
してPrSHを添加用ロードに加えた。
55℃に加熱し、そしてPrSHを2一時間にわS2た
つて加えた。
75℃に加熱し、そして1時間熱した。
気体液体クロマトグラフによる分析 20.09のPct3及び48.0gの硫黄を加えた。
環流温度(118℃)に加熱し、2時間後に155℃に
高めた。155℃において1時間熱した。
気体液体クロマトグラフによる分析111: PrSPCl2:(PrS)2PC1の比は78:22
であつた。
209のPSCl3を加えそして155℃において1時
間熱した。
比は84:16に変化した。1.55鰭H9において蒸
留した。
実施例 5 PrSH及びPCl,の反応から製造されたPrspc
l2を10サイクル中で硫化した。
条件及び結果を表1にまとめた。各サイクル毎に、反応
物を示されて6】時間内に加熱温度まで加熱し、そして
示されている時間だけ熱した。
加熱後にPSCI,及びPrspcl2を順番に蒸留除
去した。第1サイクルの後に、残存していた残渣は次の
サイクル用のピールとして作用した。反応混合物が加熱
温度に達するための時間は第1サイクル後に劇的に減少
した。
これは触媒が良好な状態になつたためと思われる。その
後のサイクルでは硫化反応は明らかにより急速に進行し
、従つて環流はより急速に終り加熱温度への温度上昇は
より短かい時間内で可能となつた。収率は第1サイクル
後及び第3サイクル後は実質的に増大した。
第8サイクル中の低い収率は異例であり、おそらく生成
物を蒸留したときの高い圧力(他のサイクルの5mmに
対してこれは10m1L)前のサイクルからの残渣の存
在が実質的に回収率を高めると思われる。サイクル10
における100%より大きい収率は前のサイクルの残渣
の幾分かが生成物に転化したためと思われる。収率は加
えられたPrSの当量を基にした活性成分の回収率とし
て報告されている。実施例 6 最終生成物であるPrSP(S)Cl2は10サイクル
とも単一容器中でS,PrSH,PCI3及びPSCl
3から製造された。
条件、充てん量、及び結果を表2にまとめた。サイクル
1中に充てんされたK3lOはPrSH及びPCl3の
反応生成物であり、炭素触媒を良好な状態にするため使
用され、そしてその後のサイクル用のピールを与えた。
その後の各サイクルは20〜30℃においてPrSHを
PCl3に添加することにより開始された。添加中にH
CIが瞬間的に発生し、そして添加の完了後0.25時
間以内にやんだ。次に硫黄及びPSCl3を加えそして
反応混合物を加熱温度に加熱した。第1サイクル後の各
サイクルに関しては、前のサイクルからPsct3が幾
分再循環され、そして少し新たに加えられた。第1サイ
クル後に容器中に活性炭触媒が残つておりそしてそれは
その後のサイクル中ずつと存在していた。生成物の累下
的収率は各サイクル後に増大した。
従つて第11サイクルの終了後の全体的回収率は第2サ
イクル以後に充てんされた物質を基にして92.9%で
あつた。実施例 7 反応物全て及び炭素触媒を一度に容器に充てんした。
メルカプタンはHClの発生による損失をさけるために
最後に加えた。メルカプタンの放出により気体が瞬間的
に発生した。最初の4サイクル用の充てん量、条件及び
結果を表3に示す。第1及び第2サイクル後の収率は実
質的に増大した。HCI発生の停止後に加熱温度に達す
る時間は第1サイクル後に実質的に減少した。前者の効
果はその前のサイクルの蒸留残渣の存在によると思われ
、そして後者の効果は炭素触媒の状態調節によると思わ
れる。説明目的のために本発明を以上で詳細に記してき
たがそのような詳述は説明目的のためだけのものであり
、特許請求の範囲内であれば本発明の精神及び範囲から
逸脱しない限り、当業界の熟達者により本発明を変化さ
せることもできると理解すべきである。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 (a)式 RSH 〔式中、Rは任意にハロゲン、アルコキシもしくはアル
    キルチオ又は5もしくは6個の環炭素を有するシクロア
    ルキルで置換されていてもよい直鎖もしくは枝分れした
    C_1〜C_1_5アルキルである〕を有するメルカプ
    タンを、実質的に全てのメルカプタンをモノ−、ジ−も
    しくはトリ−置換された3価のリンチオエステルに転化
    させるのに充分なPX_3〔式中XはCl、Br又はI
    である〕 と反応させ、 (b)上記のチオエステル及び場合により存在する段階
    (a)からの過剰量のリントリハライドを、硫化触媒の
    存在下で、存在しているリントリハライドを硫化させ且
    つ実質的に全ての3価チオエステルを5価化合物に転化
    させるのに充分な硫黄と反応させ、(c)5価のジ−及
    びトリ−置換されたチオエステルを、それらをモノ置換
    された5価チオエステルに転化させるのに充分なPSX
    _3と反応させ、(d)PX_3との反応後に残存して
    いるジ−及びトリ−置換されたチオエステルの残りを硫
    化反応に再循環させる、ことからなるS−アルキルホス
    ホロジハロゲニドジチオエートの製造方法。 2 RがC_1〜C_6アルキルであり、そしてXがC
    l又はBrである、特許請求の範囲第1項記載の方法。 3 段階(a)を硫化触媒の存在下で実施する、特許請
    求の範囲第1項記載の方法。 4 全工程を単一容器中で行なう、特許請求の範囲第3
    項記載の方法。 5 工程の開始時に必要な全ての反応物を加える、特許
    請求の範囲第4項記載の方法。 6 硫化触媒を再循環させる、特許請求の範囲第1項記
    載の方法。
JP51125581A 1975-10-23 1976-10-21 S−アルキルホスホロジハロゲニドジチオエ−トの製造方法 Expired JPS5949234B2 (ja)

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