熱可塑性樹脂のための難燃性ホスホネート添加剤
本発明は難燃性を有するホスホネート組成物に関する。本発明のホスホネート組成物は一般式（Ｉ）
（式中、Ｒ１及びＲ２は独立にＣ１〜Ｃ４アルキルであり、Ｒ３はＨ又はＣ１〜Ｃ４アルキルであり、Ｒ４は直鎖もしくは枝分かれＣ９〜Ｃ２２アルキル、Ｃ９〜Ｃ２２シクロアルキル、Ｃ９〜Ｃ２２アリールもしくはＣ９〜Ｃ２２アラルキルであり、ｎは０又は１である）を有する。本発明は難燃性を有するホスホネート組成物の製造方法にも関する。
（式中、Ｒ１及びＲ２は独立にＣ１〜Ｃ４アルキルであり、Ｒ３はＨ又はＣ１〜Ｃ４アルキルであり、Ｒ４は直鎖もしくは枝分かれＣ９〜Ｃ２２アルキル、Ｃ９〜Ｃ２２シクロアルキル、Ｃ９〜Ｃ２２アリールもしくはＣ９〜Ｃ２２アラルキルであり、ｎは０又は１である）を有する。本発明は難燃性を有するホスホネート組成物の製造方法にも関する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は２００３年８月１日に出願された米国特許出願番号第６０／４９１，９１４号による優先権を主張する。
【０００２】
発明の分野
本発明は、アルキル、シクロアルキル、アリールもしくはアラルキルホスホネートに関し、特定のホスホネートに関し、そして、熱可塑性樹脂中における、このようなホスホネートの難燃剤としての使用もしくは難燃剤との組み合わせでの使用に関する。
【背景技術】
【０００３】
発明の背景
難燃剤は安全のために多くの製品中に導入され、該製品をとおした火の拡がりを抑制しようとしている。難燃剤は、たとえば、炎の急速な消失を生じさせること又は製品に火が着きにくくすることで作用することができる。難燃剤は従来から布帛、柔軟服飾品などを処理するために使用され、そしてフォーム、ペイント及びエポキシ樹脂などの樹脂中に導入されてきたが、現在では、多くの他の用途も、特に、エレクトロニクス、自動車、航空宇宙及び建築業界において活発に探求されている。
【０００４】
既知のホスホネート難燃剤は、熱可塑性樹脂に難燃性を付与するのに有用であるが、その使用を制限する欠点を有する。本発明は既知のホスホネート難燃剤の欠点を回避するホスホネート難燃剤を提供し、もって、有用な組成物を提供する。
【０００５】
既知のホスホネート難燃剤の１つの欠点は、既知の難燃剤は熱可塑性樹脂組成物に種々の性能上の問題及び他の欠点を付与することである。これらの問題は特定の熱可塑性樹脂、特に、ポリオレフィンについてはその有用性を制限し又は無くすことがある。気体発生（オフガス化）及び液体ブリードは特にこれらの熱可塑性樹脂系に見られており、これらの欠点はホスホネート塩／相乗剤の相互作用により生じるものと信じられる。
【０００６】
多くの従来の難燃剤は時間の経過とともに熱可塑性樹脂からマイグレートし及び／又は揮発する傾向があることが判っている。難燃剤のマイグレーションは対象物の難燃性を最終的に弱めることになる。既知のホスホネート難燃剤のさらに別の欠点は吸湿性であり、この吸湿性により、この添加剤を含む熱可塑性樹脂対象物は時間の経過とともに湿分又は水を吸収することになる。さらに、既知のホスホネート難燃剤は熱安定性に乏しい。この難燃剤は種々の熱可塑性樹脂加工温度で、特に、熱可塑性樹脂押出加工の間に分解することが知られている。
【０００７】
本発明はより安定なホスホネート難燃剤を提供することで従来の添加剤の欠点を克服しようとするものである。
【発明の開示】
【０００８】
発明の要旨
本発明は難燃性を有するホスホネート組成物に関する。本発明のホスホネート組成物は一般式
【０００９】
【化１】
【００１０】
（式中、Ｒ１及びＲ２は独立にＣ１〜Ｃ４アルキルであり、
Ｒ３はＨ又はＣ１〜Ｃ４アルキルであり、
Ｒ４は直鎖もしくは枝分かれＣ９〜Ｃ２２アルキル、Ｃ９〜Ｃ２２シクロアルキル、Ｃ９〜Ｃ２２アリールもしくはＣ９〜Ｃ２２アラルキルであり、
ｎは０又は１である）を有する。好ましくは、Ｒ４はＣ１０〜Ｃ１８アルキル又はＣ１０〜Ｃ１２シクロアルキルである。
【００１１】
本発明は、また、難燃性を有するホスホネート組成物の製造方法、特に、一般式
【００１２】
【化２】
【００１３】
（式中、Ｒ１及びＲ２は独立にＣ１〜Ｃ４アルキルであり、
Ｒ３はＨ又はＣ１〜Ｃ４アルキルであり、
Ｒ４は直鎖もしくは枝分かれＣ９〜Ｃ２２アルキル、Ｃ９〜Ｃ２２シクロアルキル、Ｃ９〜Ｃ２２アリールもしくはＣ９〜Ｃ２２アラルキルであり、
ｎは０又は１である）の難燃性ホスホネートの製造方法に関する。この方法は
（１）最初に、一般式
【００１４】
【化３】
【００１５】
のトリメチロールアルカンを、
【００１６】
【化４】
【００１７】
の一般式の環式ホスフィットを生じるのに十分なモル比で、一般式Ｐ（ＯＲ）３（式中、Ｒはアルキル、アリール又はアラルキルである）のホスフィットと反応させること、及び、
（２）前記環式ホスフィットを、本発明の難燃性ホスホネートを生じるために十分なモル比で、
【００１８】
【化５】
【００１９】
の一般式のホスホネートを反応させること、
の工程を含む。
【００２０】
本発明の詳細な説明及び好ましい態様
本発明の第一の主題は難燃性を有するホスホネート組成物である。本発明に有用な多くのホスホネート化合物がある。一般に、これらのホスホネート化合物は以下の一般式
【００２１】
【化６】
【００２２】
（式中、Ｒ１及びＲ２は独立にＣ１〜Ｃ４アルキルであり、
Ｒ３はＨ又はＣ１〜Ｃ４アルキルであり、
Ｒ４は直鎖もしくは枝分かれＣ９〜Ｃ２２アルキル、Ｃ９〜Ｃ２２シクロアルキル、Ｃ９〜Ｃ２２アリールもしくはＣ９〜Ｃ２２アラルキルであり、
ｎは０又は１である）を有する。好ましくは、Ｒ４はＣ１０〜Ｃ１８アルキル又はＣ１０〜Ｃ１２シクロアルキルである。
【００２３】
約９個を超える炭素原子の嵩高さのＲ４基を有する組成物は改良された疎水性を有し、他の熱可塑性樹脂材料との相溶性がより高いものと信じられる。改良された相溶性はより安定な組成物を提供し、ホスホネート化合物のマイグレーションはより起こりにくい。添加剤の疎水性の増加により、本発明によるホスホネートを含む熱可塑性樹脂材料はより湿分を吸収しにくい傾向がある。さらに、より長鎖のホスホネート化合物はより熱安定性である傾向がある。したがって、本発明によるホスホネート組成物は従来のホスホネート化合物よりも改良された安定性を有する。
【００２４】
本発明による化合物は、（１）最初に、たとえば、一般式（Ｉ）
【００２５】
【化７】
【００２６】
のトリメチロールアルカンを、
【００２７】
【化８】
【００２８】
の一般式（ＩＩ）の環式ホスフィットを生じるのに十分なモル比で、一般式Ｐ（ＯＲ）３（式中、Ｒはアルキル、アリール又はアラルキルである）のホスフィットと反応させることで製造されうる。反応は、好ましくは、約５０℃〜約２００℃の温度で起こる。
【００２９】
反応はトランスエステル化触媒の存在下もしくは非存在下に行われてよい。
【００３０】
本発明の方法は十分な収率で所望の化合物を生じるために十分な時間にわたって行われる。反応時間は、反応温度、反応体の濃度及び選択、触媒の存在、及び当業者に知られている他のファクターによって有意な程度に影響を受ける。一般に、反応時間は数時間から数日又はそれ以上であることができる。
【００３１】
トリメチロールアルカンの例は、トリメチロールメタン、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン及びトリメチロールブタンを含む。好ましいトリメチロールアルカンはトリメチロールプロパンである。
【００３２】
ホスフィットの例はトリメチルホスフィット、トリエチルホスフィット、トリプロピルホスフィット、トリブチルホスフィット、トリラウリルホスフィット、トリス（２−エチルヘキシル）ホスフィット、ジメチルエチルホスフィット、トリフェニルホスフィット及びトリトリルホスフィットである。好ましいホスフィットはトリメチルホスフィットである。
【００３３】
トランスエステル化触媒の例は、メチルアシッドホスフェート、ブチルアシッドホスフェート、硫酸及びリン酸である。好ましい触媒はメチルアシッドホスフェートである。
【００３４】
一般式（ＩＩ）の環式ホスフィットを、その後、一般式（ＩＩＩ）
【００３５】
【化９】
【００３６】
のホスホネートとの反応で、一般式（ＩＶ）
【００３７】
【化１０】
【００３８】
（式中、Ｒ１及びＲ２は独立にＣ１〜Ｃ４アルキルであり、
Ｒ３はＨ又はＣ１〜Ｃ４アルキルであり、
Ｒ４は直鎖もしくは枝分かれＣ９〜Ｃ２２アルキル、Ｃ９〜Ｃ２２シクロアルキル、Ｃ９〜Ｃ２２アリールもしくはＣ９〜Ｃ２２アラルキルであり、
ｎは０又は１である）を有する難燃性化合物を生じるのに十分なモル比で反応させる。
【００３９】
反応は合理的な時間内に反応が完了することができるために十分に高い温度でかつ暴走反応を避けるために十分に低い温度で行なわれることができる。好ましい温度は約１８０℃〜約２２０℃である。
【００４０】
反応は触媒としてハロゲン化アルキルの存在下に行われることができる。触媒は、反応の開始時又は反応の間に、１回で、数回で又は連続的に添加されてよい。ハロゲン化アルキルの例はメチルブロミド、エチルブロミド、プロピルブロミド、ブチルブロミド、オクチルブロミド、ベンジルブロミド、エチルクロリド、プロピルクロリド、ブチルクロリド、ベンジルクロリド、メチルヨージド、エチルヨージド、プロピルイージド及びブチルヨージドである。好ましいハロゲン化アルキルはブチルブロミド、オクチルブロミド、メチルヨージド及びエチルヨージドである。
【００４１】
反応は大気圧又は高圧又は真空下に行われてよい。
【００４２】
反応の間の色生成を抑制するために、着色防止剤を添加してよい。着色防止剤の例はＮ−メチルエタノールアミン、Ｎ−ジエタノールアミン、Ｎ−トリエタノールアミン、Ｎ−エチルエタノールアミン、Ｎ−プロピルエタノールアミンである。好ましい着色防止剤はＮ−メチルエタノールアミンである。
【００４３】
本発明の方法は所望の化合物を十分な収率で生じるのに十分な時間にわたって行われる。反応時間は、反応温度、反応体の濃度及び選択、触媒の存在、及び当業者に知られている他のファクターによって有意な程度に影響を受ける。一般に、反応時間は数時間から数日又はそれ以上であることができる。
【００４４】
一般式（ＩＩＩ）のホスホネートの例はジメチルもしくはジエチルもしくはジプロピルデシルホスホネート、ジメチルもしくはジエチルもしくはジプロピルラウリルホスホネート、ジメチルもしくはジエチルもしくはジプロピル（４−ｔ−ブチルシクロヘキシル）ホスホネート、ジメチルもしくはジエチルもしくはジプロピルカンフィルホスホネート、ジメチルもしくはジエチルもしくはジプロピル（４−ｔ−ブチルフェニル）ホスホネート、ジメチルもしくはジエチルもしくはジプロピル（４−ｔ−ブチルベンジル）ホスホネート、及び、ジメチルもしくはジエチルもしくはジプロピル（２−フェニルプロピル）ホスホネートである。
【００４５】
幾つかの特定の実施例を参照して本発明を説明するが、本発明の方法及び組成物の例示として解釈されるべきであり、その範囲を限定するものと解釈されるべきでない。
【実施例】
【００４６】
以下の実施例において、トリメチロールプロパンホスフィット（ＴＭＯＰＰ）を用いて本発明の難燃性ホスホネートを製造した。概略的に、ＴＭＯＰＰは以下のとおりに製造した。
【００４７】
トリメチロールプロパンホスフィット（ＴＭＯＰＰ）の製造
メカニカルスターラ、窒素ディップチューブ、滴下漏斗、ヒーティングマントル、温度計及び短蒸留カラムであってテークオフとコンデンサーと蒸留物回収ベッセルとを備えたものを備えた反応フラスコに１３４ｇのトリメチロールプロパン（ＴＭＯＰ）を入れた。反応器を窒素によってフラッシュし、１２４ｇのトリメチルホスフィット（ＴＭＰ）を滴下漏斗に入れた。ＴＭＯＰが８０℃になるまで反応器を暖めた。その後、ＴＭＰを１回で添加した。１滴のメチルアシッドホスフェートを触媒として反応器に添加した。溶液を９０℃に加熱し、その点で、副生成物であるメタノールを蒸留し始めた。次の３時間にわたって、カラムのトップの温度を６６℃又はそれ以下に維持しながら反応器の温度をゆっくりと１４０℃に上げた。一旦、反応器の温度が１４０℃に到達したら、ゆっくりとした窒素スパージを開始した。反応器の温度を１６０℃に上げることでメタノールの蒸留を完了した。反応器の残留物は１６０ｇ（９８．７％収率）の３１Ｐ ＮＭＲで９８％純度のトリメチロールプロパンホスフィットからなり、以下の一般式
【００４８】
【化１１】
【００４９】
を有した。
【００５０】
例１：難燃性ホスホネートＡの製造
本発明による以下の式を有する難燃性ホスホネートを本例において記載されるとおりに製造した。
【００５１】
【化１２】
【００５２】
メカニカルスターラ、窒素ブランケット、温度計及び真空ストリッピング装置を備えた、１バールの過圧に備えたジャケット付きガラス反応器中に、上述のとおりに製造した７１３ｇの溶融トリメチロールプロパンホスフィット（ＴＭＯＰＰ）、５５０ｇのジメチルデシルホスホネート（ＤＭＤＰ）、７．５ｇのオクチルブロミド及び０．５ｇのＮ−メチルエタノールアミンを入れた。窒素ブランケット下に混合物を２００℃に加熱し、その後、反応器をシールした。温度を２００℃で１１時間保持した。１１時間の間に、観測された最大圧は１０００トルであった。３１Ｐ ＮＭＲによる分析はＴＭＯＰＰの残留を示さなかった。温度を１５０℃に下げ、圧力を１８トルに低減して、揮発性副生成物を除去した。ＧＣ分析はＤＭＤＰの残留を示さなかった。反応器の残留物は薄い黄色の粘性液体であり、１２４０ｇ（９８．２％収率）であり、予測された３１Ｐ ＮＭＲスペクトルを示した。酸価は５．５であった。理論％Ｐは１６．２であった。ＩＣＰによる％Ｐの分析は１５．８％を示した。
【００５３】
例２：難燃性ホスホネートＢの製造
本発明による以下の式を有する難燃性ホスホネートを例１において記載されるとおりに製造したが、ジメチルデシルホスホネートの代わりにジメチルカンフィルホスホネート（５４２ｇ）を使用した。
【００５４】
【化１３】
【００５５】
比較例
本発明の難燃性ホスホネートの耐水性、熱安定性及び外観特性を市販の難燃性ホスホネートであるＡＭＧＡＲＤ（商標）（Rhodia Inc., Cranbury, NJ）と比較した。
【００５６】
例３：吸水性比較
本例では、例１の難燃性ホスホネートＡを、一般式
【００５７】
【化１４】
【００５８】
（式中、ｎは０及び１である）を有するＡＭＧＡＲＤ（商標）ＣＵと比較した。
【００５９】
１）８１％ｗｔのＡＢＳ（メルトインデックス６ｇ／１０分（２３０℃）／３．８Ｋｇ ＡＳＴＭＤ１２３（８））、
２）１６％ｗｔのビスフェノールＡビス（ジフェニルホスフェート）、及び、
３）３％ｗｔの難燃性ホスホネート（Ａｍｇａｒｄ ＣＵ又はホスホネートＡ）
からなる２つの予備重量測定したプラスティック（ＡＢＳ）クーポン（６．５ｃｍ×７．５ｃｍ×０．５ｃｍ）を６０℃の水中に浸漬した。６時間後に、クーポンを徹底的に乾燥し、そして再び重量測定した。結果は表１に示されるとおりであり、難燃性ホスホネートＡを含むプラスティッククーポンがより改良された耐水性を有したことを示している。
【００６０】
【表１】
【００６１】
例４：熱安定性比較
例２の難燃性ホスホネートＢの熱安定性を、一般式
【００６２】
【化１５】
【００６３】
（式中、ｎは０である）を有するＡＭＧＡＲＤ（商標）（Rhodia, Inc.）と比較した。
【００６４】
熱重量分析（ＴｇＡ）（Mettler Toledo）を用いて、ホスホネートＢの熱安定性をＡｍｇａｒｄ１０４５と比較した。機器を１７５℃に予備加熱し、５〜７ｍｇのサンプルをチャンバー内に入れた。サンプルを加熱し、１０℃／分の速度で温度を増加させた。サンプル重量損失を温度に対して記録した。表２に示した結果は本発明のホスホネートは市販の製品と比較して熱安定性が改良されていることを示している。
【００６５】
【表２】
【技術分野】
【０００１】
本発明は２００３年８月１日に出願された米国特許出願番号第６０／４９１，９１４号による優先権を主張する。
【０００２】
発明の分野
本発明は、アルキル、シクロアルキル、アリールもしくはアラルキルホスホネートに関し、特定のホスホネートに関し、そして、熱可塑性樹脂中における、このようなホスホネートの難燃剤としての使用もしくは難燃剤との組み合わせでの使用に関する。
【背景技術】
【０００３】
発明の背景
難燃剤は安全のために多くの製品中に導入され、該製品をとおした火の拡がりを抑制しようとしている。難燃剤は、たとえば、炎の急速な消失を生じさせること又は製品に火が着きにくくすることで作用することができる。難燃剤は従来から布帛、柔軟服飾品などを処理するために使用され、そしてフォーム、ペイント及びエポキシ樹脂などの樹脂中に導入されてきたが、現在では、多くの他の用途も、特に、エレクトロニクス、自動車、航空宇宙及び建築業界において活発に探求されている。
【０００４】
既知のホスホネート難燃剤は、熱可塑性樹脂に難燃性を付与するのに有用であるが、その使用を制限する欠点を有する。本発明は既知のホスホネート難燃剤の欠点を回避するホスホネート難燃剤を提供し、もって、有用な組成物を提供する。
【０００５】
既知のホスホネート難燃剤の１つの欠点は、既知の難燃剤は熱可塑性樹脂組成物に種々の性能上の問題及び他の欠点を付与することである。これらの問題は特定の熱可塑性樹脂、特に、ポリオレフィンについてはその有用性を制限し又は無くすことがある。気体発生（オフガス化）及び液体ブリードは特にこれらの熱可塑性樹脂系に見られており、これらの欠点はホスホネート塩／相乗剤の相互作用により生じるものと信じられる。
【０００６】
多くの従来の難燃剤は時間の経過とともに熱可塑性樹脂からマイグレートし及び／又は揮発する傾向があることが判っている。難燃剤のマイグレーションは対象物の難燃性を最終的に弱めることになる。既知のホスホネート難燃剤のさらに別の欠点は吸湿性であり、この吸湿性により、この添加剤を含む熱可塑性樹脂対象物は時間の経過とともに湿分又は水を吸収することになる。さらに、既知のホスホネート難燃剤は熱安定性に乏しい。この難燃剤は種々の熱可塑性樹脂加工温度で、特に、熱可塑性樹脂押出加工の間に分解することが知られている。
【０００７】
本発明はより安定なホスホネート難燃剤を提供することで従来の添加剤の欠点を克服しようとするものである。
【発明の開示】
【０００８】
発明の要旨
本発明は難燃性を有するホスホネート組成物に関する。本発明のホスホネート組成物は一般式
【０００９】
【化１】
【００１０】
（式中、Ｒ１及びＲ２は独立にＣ１〜Ｃ４アルキルであり、
Ｒ３はＨ又はＣ１〜Ｃ４アルキルであり、
Ｒ４は直鎖もしくは枝分かれＣ９〜Ｃ２２アルキル、Ｃ９〜Ｃ２２シクロアルキル、Ｃ９〜Ｃ２２アリールもしくはＣ９〜Ｃ２２アラルキルであり、
ｎは０又は１である）を有する。好ましくは、Ｒ４はＣ１０〜Ｃ１８アルキル又はＣ１０〜Ｃ１２シクロアルキルである。
【００１１】
本発明は、また、難燃性を有するホスホネート組成物の製造方法、特に、一般式
【００１２】
【化２】
【００１３】
（式中、Ｒ１及びＲ２は独立にＣ１〜Ｃ４アルキルであり、
Ｒ３はＨ又はＣ１〜Ｃ４アルキルであり、
Ｒ４は直鎖もしくは枝分かれＣ９〜Ｃ２２アルキル、Ｃ９〜Ｃ２２シクロアルキル、Ｃ９〜Ｃ２２アリールもしくはＣ９〜Ｃ２２アラルキルであり、
ｎは０又は１である）の難燃性ホスホネートの製造方法に関する。この方法は
（１）最初に、一般式
【００１４】
【化３】
【００１５】
のトリメチロールアルカンを、
【００１６】
【化４】
【００１７】
の一般式の環式ホスフィットを生じるのに十分なモル比で、一般式Ｐ（ＯＲ）３（式中、Ｒはアルキル、アリール又はアラルキルである）のホスフィットと反応させること、及び、
（２）前記環式ホスフィットを、本発明の難燃性ホスホネートを生じるために十分なモル比で、
【００１８】
【化５】
【００１９】
の一般式のホスホネートを反応させること、
の工程を含む。
【００２０】
本発明の詳細な説明及び好ましい態様
本発明の第一の主題は難燃性を有するホスホネート組成物である。本発明に有用な多くのホスホネート化合物がある。一般に、これらのホスホネート化合物は以下の一般式
【００２１】
【化６】
【００２２】
（式中、Ｒ１及びＲ２は独立にＣ１〜Ｃ４アルキルであり、
Ｒ３はＨ又はＣ１〜Ｃ４アルキルであり、
Ｒ４は直鎖もしくは枝分かれＣ９〜Ｃ２２アルキル、Ｃ９〜Ｃ２２シクロアルキル、Ｃ９〜Ｃ２２アリールもしくはＣ９〜Ｃ２２アラルキルであり、
ｎは０又は１である）を有する。好ましくは、Ｒ４はＣ１０〜Ｃ１８アルキル又はＣ１０〜Ｃ１２シクロアルキルである。
【００２３】
約９個を超える炭素原子の嵩高さのＲ４基を有する組成物は改良された疎水性を有し、他の熱可塑性樹脂材料との相溶性がより高いものと信じられる。改良された相溶性はより安定な組成物を提供し、ホスホネート化合物のマイグレーションはより起こりにくい。添加剤の疎水性の増加により、本発明によるホスホネートを含む熱可塑性樹脂材料はより湿分を吸収しにくい傾向がある。さらに、より長鎖のホスホネート化合物はより熱安定性である傾向がある。したがって、本発明によるホスホネート組成物は従来のホスホネート化合物よりも改良された安定性を有する。
【００２４】
本発明による化合物は、（１）最初に、たとえば、一般式（Ｉ）
【００２５】
【化７】
【００２６】
のトリメチロールアルカンを、
【００２７】
【化８】
【００２８】
の一般式（ＩＩ）の環式ホスフィットを生じるのに十分なモル比で、一般式Ｐ（ＯＲ）３（式中、Ｒはアルキル、アリール又はアラルキルである）のホスフィットと反応させることで製造されうる。反応は、好ましくは、約５０℃〜約２００℃の温度で起こる。
【００２９】
反応はトランスエステル化触媒の存在下もしくは非存在下に行われてよい。
【００３０】
本発明の方法は十分な収率で所望の化合物を生じるために十分な時間にわたって行われる。反応時間は、反応温度、反応体の濃度及び選択、触媒の存在、及び当業者に知られている他のファクターによって有意な程度に影響を受ける。一般に、反応時間は数時間から数日又はそれ以上であることができる。
【００３１】
トリメチロールアルカンの例は、トリメチロールメタン、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン及びトリメチロールブタンを含む。好ましいトリメチロールアルカンはトリメチロールプロパンである。
【００３２】
ホスフィットの例はトリメチルホスフィット、トリエチルホスフィット、トリプロピルホスフィット、トリブチルホスフィット、トリラウリルホスフィット、トリス（２−エチルヘキシル）ホスフィット、ジメチルエチルホスフィット、トリフェニルホスフィット及びトリトリルホスフィットである。好ましいホスフィットはトリメチルホスフィットである。
【００３３】
トランスエステル化触媒の例は、メチルアシッドホスフェート、ブチルアシッドホスフェート、硫酸及びリン酸である。好ましい触媒はメチルアシッドホスフェートである。
【００３４】
一般式（ＩＩ）の環式ホスフィットを、その後、一般式（ＩＩＩ）
【００３５】
【化９】
【００３６】
のホスホネートとの反応で、一般式（ＩＶ）
【００３７】
【化１０】
【００３８】
（式中、Ｒ１及びＲ２は独立にＣ１〜Ｃ４アルキルであり、
Ｒ３はＨ又はＣ１〜Ｃ４アルキルであり、
Ｒ４は直鎖もしくは枝分かれＣ９〜Ｃ２２アルキル、Ｃ９〜Ｃ２２シクロアルキル、Ｃ９〜Ｃ２２アリールもしくはＣ９〜Ｃ２２アラルキルであり、
ｎは０又は１である）を有する難燃性化合物を生じるのに十分なモル比で反応させる。
【００３９】
反応は合理的な時間内に反応が完了することができるために十分に高い温度でかつ暴走反応を避けるために十分に低い温度で行なわれることができる。好ましい温度は約１８０℃〜約２２０℃である。
【００４０】
反応は触媒としてハロゲン化アルキルの存在下に行われることができる。触媒は、反応の開始時又は反応の間に、１回で、数回で又は連続的に添加されてよい。ハロゲン化アルキルの例はメチルブロミド、エチルブロミド、プロピルブロミド、ブチルブロミド、オクチルブロミド、ベンジルブロミド、エチルクロリド、プロピルクロリド、ブチルクロリド、ベンジルクロリド、メチルヨージド、エチルヨージド、プロピルイージド及びブチルヨージドである。好ましいハロゲン化アルキルはブチルブロミド、オクチルブロミド、メチルヨージド及びエチルヨージドである。
【００４１】
反応は大気圧又は高圧又は真空下に行われてよい。
【００４２】
反応の間の色生成を抑制するために、着色防止剤を添加してよい。着色防止剤の例はＮ−メチルエタノールアミン、Ｎ−ジエタノールアミン、Ｎ−トリエタノールアミン、Ｎ−エチルエタノールアミン、Ｎ−プロピルエタノールアミンである。好ましい着色防止剤はＮ−メチルエタノールアミンである。
【００４３】
本発明の方法は所望の化合物を十分な収率で生じるのに十分な時間にわたって行われる。反応時間は、反応温度、反応体の濃度及び選択、触媒の存在、及び当業者に知られている他のファクターによって有意な程度に影響を受ける。一般に、反応時間は数時間から数日又はそれ以上であることができる。
【００４４】
一般式（ＩＩＩ）のホスホネートの例はジメチルもしくはジエチルもしくはジプロピルデシルホスホネート、ジメチルもしくはジエチルもしくはジプロピルラウリルホスホネート、ジメチルもしくはジエチルもしくはジプロピル（４−ｔ−ブチルシクロヘキシル）ホスホネート、ジメチルもしくはジエチルもしくはジプロピルカンフィルホスホネート、ジメチルもしくはジエチルもしくはジプロピル（４−ｔ−ブチルフェニル）ホスホネート、ジメチルもしくはジエチルもしくはジプロピル（４−ｔ−ブチルベンジル）ホスホネート、及び、ジメチルもしくはジエチルもしくはジプロピル（２−フェニルプロピル）ホスホネートである。
【００４５】
幾つかの特定の実施例を参照して本発明を説明するが、本発明の方法及び組成物の例示として解釈されるべきであり、その範囲を限定するものと解釈されるべきでない。
【実施例】
【００４６】
以下の実施例において、トリメチロールプロパンホスフィット（ＴＭＯＰＰ）を用いて本発明の難燃性ホスホネートを製造した。概略的に、ＴＭＯＰＰは以下のとおりに製造した。
【００４７】
トリメチロールプロパンホスフィット（ＴＭＯＰＰ）の製造
メカニカルスターラ、窒素ディップチューブ、滴下漏斗、ヒーティングマントル、温度計及び短蒸留カラムであってテークオフとコンデンサーと蒸留物回収ベッセルとを備えたものを備えた反応フラスコに１３４ｇのトリメチロールプロパン（ＴＭＯＰ）を入れた。反応器を窒素によってフラッシュし、１２４ｇのトリメチルホスフィット（ＴＭＰ）を滴下漏斗に入れた。ＴＭＯＰが８０℃になるまで反応器を暖めた。その後、ＴＭＰを１回で添加した。１滴のメチルアシッドホスフェートを触媒として反応器に添加した。溶液を９０℃に加熱し、その点で、副生成物であるメタノールを蒸留し始めた。次の３時間にわたって、カラムのトップの温度を６６℃又はそれ以下に維持しながら反応器の温度をゆっくりと１４０℃に上げた。一旦、反応器の温度が１４０℃に到達したら、ゆっくりとした窒素スパージを開始した。反応器の温度を１６０℃に上げることでメタノールの蒸留を完了した。反応器の残留物は１６０ｇ（９８．７％収率）の３１Ｐ ＮＭＲで９８％純度のトリメチロールプロパンホスフィットからなり、以下の一般式
【００４８】
【化１１】
【００４９】
を有した。
【００５０】
例１：難燃性ホスホネートＡの製造
本発明による以下の式を有する難燃性ホスホネートを本例において記載されるとおりに製造した。
【００５１】
【化１２】
【００５２】
メカニカルスターラ、窒素ブランケット、温度計及び真空ストリッピング装置を備えた、１バールの過圧に備えたジャケット付きガラス反応器中に、上述のとおりに製造した７１３ｇの溶融トリメチロールプロパンホスフィット（ＴＭＯＰＰ）、５５０ｇのジメチルデシルホスホネート（ＤＭＤＰ）、７．５ｇのオクチルブロミド及び０．５ｇのＮ−メチルエタノールアミンを入れた。窒素ブランケット下に混合物を２００℃に加熱し、その後、反応器をシールした。温度を２００℃で１１時間保持した。１１時間の間に、観測された最大圧は１０００トルであった。３１Ｐ ＮＭＲによる分析はＴＭＯＰＰの残留を示さなかった。温度を１５０℃に下げ、圧力を１８トルに低減して、揮発性副生成物を除去した。ＧＣ分析はＤＭＤＰの残留を示さなかった。反応器の残留物は薄い黄色の粘性液体であり、１２４０ｇ（９８．２％収率）であり、予測された３１Ｐ ＮＭＲスペクトルを示した。酸価は５．５であった。理論％Ｐは１６．２であった。ＩＣＰによる％Ｐの分析は１５．８％を示した。
【００５３】
例２：難燃性ホスホネートＢの製造
本発明による以下の式を有する難燃性ホスホネートを例１において記載されるとおりに製造したが、ジメチルデシルホスホネートの代わりにジメチルカンフィルホスホネート（５４２ｇ）を使用した。
【００５４】
【化１３】
【００５５】
比較例
本発明の難燃性ホスホネートの耐水性、熱安定性及び外観特性を市販の難燃性ホスホネートであるＡＭＧＡＲＤ（商標）（Rhodia Inc., Cranbury, NJ）と比較した。
【００５６】
例３：吸水性比較
本例では、例１の難燃性ホスホネートＡを、一般式
【００５７】
【化１４】
【００５８】
（式中、ｎは０及び１である）を有するＡＭＧＡＲＤ（商標）ＣＵと比較した。
【００５９】
１）８１％ｗｔのＡＢＳ（メルトインデックス６ｇ／１０分（２３０℃）／３．８Ｋｇ ＡＳＴＭＤ１２３（８））、
２）１６％ｗｔのビスフェノールＡビス（ジフェニルホスフェート）、及び、
３）３％ｗｔの難燃性ホスホネート（Ａｍｇａｒｄ ＣＵ又はホスホネートＡ）
からなる２つの予備重量測定したプラスティック（ＡＢＳ）クーポン（６．５ｃｍ×７．５ｃｍ×０．５ｃｍ）を６０℃の水中に浸漬した。６時間後に、クーポンを徹底的に乾燥し、そして再び重量測定した。結果は表１に示されるとおりであり、難燃性ホスホネートＡを含むプラスティッククーポンがより改良された耐水性を有したことを示している。
【００６０】
【表１】
【００６１】
例４：熱安定性比較
例２の難燃性ホスホネートＢの熱安定性を、一般式
【００６２】
【化１５】
【００６３】
（式中、ｎは０である）を有するＡＭＧＡＲＤ（商標）（Rhodia, Inc.）と比較した。
【００６４】
熱重量分析（ＴｇＡ）（Mettler Toledo）を用いて、ホスホネートＢの熱安定性をＡｍｇａｒｄ１０４５と比較した。機器を１７５℃に予備加熱し、５〜７ｍｇのサンプルをチャンバー内に入れた。サンプルを加熱し、１０℃／分の速度で温度を増加させた。サンプル重量損失を温度に対して記録した。表２に示した結果は本発明のホスホネートは市販の製品と比較して熱安定性が改良されていることを示している。
【００６５】
【表２】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一般式
【化１】
（式中、Ｒ１及びＲ２は独立にＣ１〜Ｃ４アルキルであり、
Ｒ３はＨ又はＣ１〜Ｃ４アルキルであり、
Ｒ４は直鎖もしくは枝分かれＣ９〜Ｃ２２アルキル、Ｃ９〜Ｃ２２シクロアルキル、Ｃ９〜Ｃ２２アリールもしくはＣ９〜Ｃ２２アラルキルであり、
ｎは０又は１である）を有するホスホネート組成物。
【請求項２】
Ｒ１及びＲ２はメチル基であり、Ｒ３はエチルであり、Ｒ４は置換もしくは未置換Ｃ１０〜Ｃ１８アルキルである、請求項１記載の組成物。
【請求項３】
Ｒ４はＣ１０〜Ｃ１２アルキルである、請求項２記載の組成物。
【請求項４】
Ｒ１及びＲ２はメチル基であり、Ｒ３はエチルであり、Ｒ４は置換もしくは未置換Ｃ１０〜Ｃ１２シクロアルキルである、請求項１記載の組成物。
【請求項５】
Ｒ４は４−ｔ−ブチルシクロヘキシルである、請求項４記載の組成物。
【請求項６】
Ｒ４はカンフィルである、請求項４記載の組成物。
【請求項７】
難燃性を有するホスホネートを含み、前記ホスホネートは一般式
【化２】
（式中、Ｒ１及びＲ２は独立にＣ１〜Ｃ４アルキルであり、
Ｒ３はＨ又はＣ１〜Ｃ４アルキルであり、
Ｒ４は直鎖もしくは枝分かれＣ９〜Ｃ２２アルキル、Ｃ９〜Ｃ２２シクロアルキル、Ｃ９〜Ｃ２２アリールもしくはＣ９〜Ｃ２２アラルキルであり、
ｎは０又は１である）を有する、難燃化熱可塑性樹脂組成物。
【請求項８】
Ｒ１及びＲ２はメチル基であり、Ｒ３はエチルであり、Ｒ４は置換もしくは未置換Ｃ１０〜Ｃ１８アルキルである、請求項７記載の組成物。
【請求項９】
Ｒ４はＣ１０〜Ｃ１２アルキルである、請求項８記載の組成物。
【請求項１０】
Ｒ１及びＲ２はメチル基であり、Ｒ３はエチルであり、Ｒ４は置換もしくは未置換Ｃ１０〜Ｃ１２シクロアルキルである、請求項７記載の組成物。
【請求項１１】
Ｒ４は４−ｔ−ブチルシクロヘキシルである、請求項１０記載の組成物。
【請求項１２】
Ｒ４はカンフィルである、請求項１０記載の組成物。
【請求項１３】
一般式（ＩＶ）
【化３】
（式中、Ｒ１及びＲ２は独立にＣ１〜Ｃ４アルキルであり、
Ｒ３はＨ又はＣ１〜Ｃ４アルキルであり、
Ｒ４は直鎖もしくは枝分かれＣ９〜Ｃ２２アルキル、Ｃ９〜Ｃ２２シクロアルキル、Ｃ９〜Ｃ２２アリールもしくはＣ９〜Ｃ２２アラルキルであり、
ｎは０又は１である）を有する難燃性ホスホネート組成物の製造方法であって、前記方法は、（１）最初に、一般式（Ｉ）
【化４】
（式中、Ｒ３はＨ又はＣ１〜Ｃ４アルキルである）のトリメチロールアルカンを、
【化５】
の一般式（ＩＩ）の環式ホスフィットを生じるのに十分なモル比で、一般式Ｐ（ＯＲ）３（式中、Ｒはアルキル、アリール又はアラルキルである）のホスフィットと反応させること、及び、
（２）第二に、一般式（ＩＩ）の前記環式ホスフィットを、前記一般式（ＩＶ）の前記難燃性ホスホネート組成物を生じるために十分なモル比で、
【化６】
の一般式（ＩＩＩ）（式中、Ｒ１及びＲ２は独立にＣ１〜Ｃ４アルキルであり、Ｒ４は直鎖もしくは枝分かれＣ９〜Ｃ２２アルキル、Ｃ９〜Ｃ２２シクロアルキル、Ｃ９〜Ｃ２２アリールもしくはＣ９〜Ｃ２２アラルキルである）のホスホネートと反応させること、
の工程を含む、方法。
【請求項１４】
一般式（Ｉ）のトリメチロールアルカンと、一般式Ｐ（ＯＲ）３の前記ホスフィットとを反応させる前記工程はトランスエステル化触媒の存在下もしくは非存在下に約５０℃〜約２００℃の温度で行われる、請求項１３記載の方法。
【請求項１５】
前記工程は約８０℃〜約１６０℃の温度で行われる、請求項１４記載の方法。
【請求項１６】
前記工程はトランスエステル化触媒の存在下に行われる、請求項１４記載の方法。
【請求項１７】
酸触媒はメチルアシッドホスフェートである、請求項１６記載の方法。
【請求項１８】
前記トリメチロールアルカンはトリメチロールプロパンを含む、請求項１３記載の方法。
【請求項１９】
一般式Ｐ（ＯＲ）３の前記ホスフィットはトリメチルホスフィットを含む、請求項１３記載の方法。
【請求項２０】
一般式Ｐ（ＯＲ）３の前記ホスフィットはトリフェニルホスフィットを含む、請求項１３記載の方法。
【請求項２１】
一般式（ＩＩ）の前記環式ホスフィットを、一般式（ＩＩＩ）のホスホネートと反応させる前記工程がハロゲン化アルキル触媒及び／又は着色防止剤の存在下又は非存在下で約１５０℃〜約２５０℃の温度で行われる、請求項１３記載の方法。
【請求項２２】
前記工程はハロゲン化アルキル触媒の存在下に行われる、請求項２１記載の方法。
【請求項２３】
前記ハロゲン化アルキル触媒はブチルブロミドである、請求項２２記載の方法。
【請求項２４】
前記ハロゲン化アルキル触媒はオクチルブロミドである、請求項２２記載の方法。
【請求項２５】
前記ハロゲン化アルキル触媒はメチルヨージドである、請求項２２記載の方法。
【請求項２６】
前記工程は着色防止剤の存在下に行われる、請求項２１記載の方法。
【請求項２７】
前記着色防止剤はＮ−メチルエタノールアミンである、請求項２６記載の方法。
【請求項２８】
前記工程は約１８０℃〜約２２０℃の温度で行われる、請求項２１記載の方法。
【請求項２９】
一般式（ＩＩＩ）の前記ホスホネートはジメチルデシルホスホネートである、請求項２１記載の方法。
【請求項３０】
一般式（ＩＩＩ）の前記ホスホネートはジメチルラウリルホスホネートである、請求項２１記載の方法。
【請求項３１】
一般式（ＩＩＩ）の前記ホスホネートはジメチル（４−ｔ−ブチルシクロヘキシル）ホスホネートである、請求項２１記載の方法。
【請求項３２】
一般式（ＩＩＩ）の前記ホスホネートはジメチルカンフィルホスホネートである、請求項２１記載の方法。
【請求項１】
一般式
【化１】
（式中、Ｒ１及びＲ２は独立にＣ１〜Ｃ４アルキルであり、
Ｒ３はＨ又はＣ１〜Ｃ４アルキルであり、
Ｒ４は直鎖もしくは枝分かれＣ９〜Ｃ２２アルキル、Ｃ９〜Ｃ２２シクロアルキル、Ｃ９〜Ｃ２２アリールもしくはＣ９〜Ｃ２２アラルキルであり、
ｎは０又は１である）を有するホスホネート組成物。
【請求項２】
Ｒ１及びＲ２はメチル基であり、Ｒ３はエチルであり、Ｒ４は置換もしくは未置換Ｃ１０〜Ｃ１８アルキルである、請求項１記載の組成物。
【請求項３】
Ｒ４はＣ１０〜Ｃ１２アルキルである、請求項２記載の組成物。
【請求項４】
Ｒ１及びＲ２はメチル基であり、Ｒ３はエチルであり、Ｒ４は置換もしくは未置換Ｃ１０〜Ｃ１２シクロアルキルである、請求項１記載の組成物。
【請求項５】
Ｒ４は４−ｔ−ブチルシクロヘキシルである、請求項４記載の組成物。
【請求項６】
Ｒ４はカンフィルである、請求項４記載の組成物。
【請求項７】
難燃性を有するホスホネートを含み、前記ホスホネートは一般式
【化２】
（式中、Ｒ１及びＲ２は独立にＣ１〜Ｃ４アルキルであり、
Ｒ３はＨ又はＣ１〜Ｃ４アルキルであり、
Ｒ４は直鎖もしくは枝分かれＣ９〜Ｃ２２アルキル、Ｃ９〜Ｃ２２シクロアルキル、Ｃ９〜Ｃ２２アリールもしくはＣ９〜Ｃ２２アラルキルであり、
ｎは０又は１である）を有する、難燃化熱可塑性樹脂組成物。
【請求項８】
Ｒ１及びＲ２はメチル基であり、Ｒ３はエチルであり、Ｒ４は置換もしくは未置換Ｃ１０〜Ｃ１８アルキルである、請求項７記載の組成物。
【請求項９】
Ｒ４はＣ１０〜Ｃ１２アルキルである、請求項８記載の組成物。
【請求項１０】
Ｒ１及びＲ２はメチル基であり、Ｒ３はエチルであり、Ｒ４は置換もしくは未置換Ｃ１０〜Ｃ１２シクロアルキルである、請求項７記載の組成物。
【請求項１１】
Ｒ４は４−ｔ−ブチルシクロヘキシルである、請求項１０記載の組成物。
【請求項１２】
Ｒ４はカンフィルである、請求項１０記載の組成物。
【請求項１３】
一般式（ＩＶ）
【化３】
（式中、Ｒ１及びＲ２は独立にＣ１〜Ｃ４アルキルであり、
Ｒ３はＨ又はＣ１〜Ｃ４アルキルであり、
Ｒ４は直鎖もしくは枝分かれＣ９〜Ｃ２２アルキル、Ｃ９〜Ｃ２２シクロアルキル、Ｃ９〜Ｃ２２アリールもしくはＣ９〜Ｃ２２アラルキルであり、
ｎは０又は１である）を有する難燃性ホスホネート組成物の製造方法であって、前記方法は、（１）最初に、一般式（Ｉ）
【化４】
（式中、Ｒ３はＨ又はＣ１〜Ｃ４アルキルである）のトリメチロールアルカンを、
【化５】
の一般式（ＩＩ）の環式ホスフィットを生じるのに十分なモル比で、一般式Ｐ（ＯＲ）３（式中、Ｒはアルキル、アリール又はアラルキルである）のホスフィットと反応させること、及び、
（２）第二に、一般式（ＩＩ）の前記環式ホスフィットを、前記一般式（ＩＶ）の前記難燃性ホスホネート組成物を生じるために十分なモル比で、
【化６】
の一般式（ＩＩＩ）（式中、Ｒ１及びＲ２は独立にＣ１〜Ｃ４アルキルであり、Ｒ４は直鎖もしくは枝分かれＣ９〜Ｃ２２アルキル、Ｃ９〜Ｃ２２シクロアルキル、Ｃ９〜Ｃ２２アリールもしくはＣ９〜Ｃ２２アラルキルである）のホスホネートと反応させること、
の工程を含む、方法。
【請求項１４】
一般式（Ｉ）のトリメチロールアルカンと、一般式Ｐ（ＯＲ）３の前記ホスフィットとを反応させる前記工程はトランスエステル化触媒の存在下もしくは非存在下に約５０℃〜約２００℃の温度で行われる、請求項１３記載の方法。
【請求項１５】
前記工程は約８０℃〜約１６０℃の温度で行われる、請求項１４記載の方法。
【請求項１６】
前記工程はトランスエステル化触媒の存在下に行われる、請求項１４記載の方法。
【請求項１７】
酸触媒はメチルアシッドホスフェートである、請求項１６記載の方法。
【請求項１８】
前記トリメチロールアルカンはトリメチロールプロパンを含む、請求項１３記載の方法。
【請求項１９】
一般式Ｐ（ＯＲ）３の前記ホスフィットはトリメチルホスフィットを含む、請求項１３記載の方法。
【請求項２０】
一般式Ｐ（ＯＲ）３の前記ホスフィットはトリフェニルホスフィットを含む、請求項１３記載の方法。
【請求項２１】
一般式（ＩＩ）の前記環式ホスフィットを、一般式（ＩＩＩ）のホスホネートと反応させる前記工程がハロゲン化アルキル触媒及び／又は着色防止剤の存在下又は非存在下で約１５０℃〜約２５０℃の温度で行われる、請求項１３記載の方法。
【請求項２２】
前記工程はハロゲン化アルキル触媒の存在下に行われる、請求項２１記載の方法。
【請求項２３】
前記ハロゲン化アルキル触媒はブチルブロミドである、請求項２２記載の方法。
【請求項２４】
前記ハロゲン化アルキル触媒はオクチルブロミドである、請求項２２記載の方法。
【請求項２５】
前記ハロゲン化アルキル触媒はメチルヨージドである、請求項２２記載の方法。
【請求項２６】
前記工程は着色防止剤の存在下に行われる、請求項２１記載の方法。
【請求項２７】
前記着色防止剤はＮ−メチルエタノールアミンである、請求項２６記載の方法。
【請求項２８】
前記工程は約１８０℃〜約２２０℃の温度で行われる、請求項２１記載の方法。
【請求項２９】
一般式（ＩＩＩ）の前記ホスホネートはジメチルデシルホスホネートである、請求項２１記載の方法。
【請求項３０】
一般式（ＩＩＩ）の前記ホスホネートはジメチルラウリルホスホネートである、請求項２１記載の方法。
【請求項３１】
一般式（ＩＩＩ）の前記ホスホネートはジメチル（４−ｔ−ブチルシクロヘキシル）ホスホネートである、請求項２１記載の方法。
【請求項３２】
一般式（ＩＩＩ）の前記ホスホネートはジメチルカンフィルホスホネートである、請求項２１記載の方法。
【公表番号】特表２００７−５０１３１３（Ｐ２００７−５０１３１３Ａ）
【公表日】平成１９年１月２５日（２００７．１．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−５２２６４９（Ｐ２００６−５２２６４９）
【出願日】平成１６年７月３０日（２００４．７．３０）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００４／０２４８１２
【国際公開番号】ＷＯ２００５／０１２４２０
【国際公開日】平成１７年２月１０日（２００５．２．１０）
【出願人】（５９８１０９２９１）ローディア インコーポレイティド (41)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成１９年１月２５日（２００７．１．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年７月３０日（２００４．７．３０）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００４／０２４８１２
【国際公開番号】ＷＯ２００５／０１２４２０
【国際公開日】平成１７年２月１０日（２００５．２．１０）
【出願人】（５９８１０９２９１）ローディア インコーポレイティド (41)
【Ｆターム（参考）】
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