從n-羥甲基醯胺製備氨基甲烷膦酸和氨基甲基次膦酸的方法
2023-06-05 09:00:06 1
專利名稱：從n-羥甲基醯胺製備氨基甲烷膦酸和氨基甲基次膦酸的方法
氨基甲烷膦酸的除草作用和植物生長調節作用是眾所周知的，氨基甲基次膦酸同樣也是具有生物活性工業上有價值的化合物或可用作製備生物活性化合物的中間產物(見L.Maier的論文「Advances in The Chemistry of Aminophosphinic Acids」刊在雜誌」Phosphilus and Sulfur」1983，Vol14，295-322頁，尤其是317-323頁及其引用的文獻)。氨基甲烷膦酸作為製備N-膦酸甲基甘氨酸的中間產物更具有意義(見EP-A-214578)。
至今氨基甲烷膦酸的獲得例如是通過N-羥甲基醯胺和三氯化磷反應，然後水解成醯胺基甲烷膦酸，再在鹽酸中加熱進一步水解成最終產物(US-A-2304156;US-A-2328358)。此法的特出缺點在於生成了不希望有的付產物二氯甲醚，已知它有致癌作用。在水解步驟中鹽酸與在製備條件下存在於N-羥甲基醯胺以及醯胺基甲烷膦酸中的痕量甲醛反應生成此付產物。根除此付產物要求特殊的純化，生產過程的操作要求特殊的安全措施。因而工業上需要有可用的免於生成此付產物的方法。
本發明的對象是製備通式Ⅰ化合物的方法
其中R1為羥基，C1-C4烷基或苯基，其特徵在於在至少有等摩爾量的(以式Ⅱ化合物為基準)醋酐存在下，通式Ⅱ的N-羥甲基醯胺和通式Ⅲ的磷酸或膦酸反應，反應後形成的產物在80-300℃，優選150-250℃下再和水反應，通式Ⅱ中R2為氫帶1-6(優選1-3)個碳原子的烷基，苄基或未被置換的苯基或是被一個或多個C1-C4烷基、C1-C4烷氧基和滷素置換過的苯基。通式Ⅲ中R1含義同上。
R1優選為羥基，甲基或苯基，R2優選為CH3或是可被甲基或滷素取代的苯基，R2最好是未取代的苯基。
作為本發明方法的原料，可供考慮的有N-羥甲基甲醯胺，N-羥甲基乙醯胺，特別是N-羥甲基苯醯胺。通式為Ⅲ的酸是例如磷酸，甲烷膦酸和苯基膦酸。通式為Ⅱ和Ⅲ的化合物通常是已知的和市場上能得到的，或用已知方法易於製得的。
各組份相互間的摩爾比例對提高收率有特殊意義。通式為Ⅱ的N-羥甲基醯胺原料與通式為Ⅲ的酸以及醋酐的摩爾比優選為1∶1∶1.5到1∶(1-1.1)∶8最好是1∶1∶1.5到1∶1∶4，醋酐還可以過量。
Ⅱ和Ⅲ的反應，必要時可在有機溶劑中完成。
作為溶劑可以用極性質子性和非質子性有機溶劑，如醋酸、乙腈、四氫呋喃或二噁烷，優選的溶劑是醋酸，也可以不用溶劑。
本法適宜於比如這樣進行，反應組份在5-60℃溫度範圍內，必要時在冷卻條件下混合，組份加入的次序無關緊要，比如溶於像醋酸那樣的有機溶劑的通式為Ⅲ的酸溶液按量加至醋酐中。然後在此混合物中分次或連續加入通式為Ⅱ必要時溶於溶劑的N-羥甲基醯胺。混合後必要時在比如10-60℃溫度範圍內攪拌，然後優選的是回流加熱。反應結束後，將必要時在反應中加入的有機溶劑包括過量的醋酐以及生成的醋酸脫除去是有意義的。比如用蒸溜法，必要時減壓蒸溜。此外，反應後將反應液中含有的過量醋酐，比如通過加水來水解是適宜的。有時，特別是在上述的水解之後，通過吸濾方法將從有機溶劑中以結晶形式析離出反應產物加以分離。在由式Ⅱ和Ⅲ化合物反應的粗產品或純化了的產品中再加入水，必要時加入過量水，並在80-300℃優選於150-250℃下反應。
水過量的程度對反應並不重要，比如為了容易操作，適宜的是過量2-30摩爾優選10-25摩爾水量。反應溫度為80-300℃、優選為150-250℃。反應時間根據底物，反應溫度和壓力而定，一般為5-40小時，優選為10-35小時。
反應後的處理是簡單的。比如羧酸如苯甲酸一般作為固體分離掉，而醋酸用蒸溜法除掉。生成的氨基甲烷磷酸以及氨基甲基次膦酸必要時可以用普通方法如結晶法使之高度純化。
實施例165克(0.64mol)醋酐冷卻到10℃並在攪拌下滴入16.4克(0.2mol)磷酸於40ml醋酸的混合物。然後在大約10℃，在10-5分鐘內分次加入30.2克(0.2mol)N-羥甲基苯醯胺。然後此反應混合物回流2.5小時。減壓濃縮後剩餘物總計51克，然後在攪拌下用120ml水加熱溶解(總重171克)。53克此溶液在壓力反應管(Bomberrohr)中在200℃下保持20小時，冷卻並用水處理後濾掉苯甲酸，濾液在減壓下濃縮至95℃。剩餘物用甲醇處理得到6克氨基甲烷膦酸，其分解點為290℃。從總量中(171克，不是53克)獲得19.4克氨基甲烷膦酸(理論值的87%)。
實施例240.8克(0.4mol)醋酐冷卻到10℃，在攪拌下首先在5分鐘內滴入16.4克(0.2mol)磷酸於40ml醋酸中的混合物。然後在10℃在10分鐘內滴入17.8克(0.2mol)N-羥甲基乙醯胺。然後反應物升至室溫，再加熱回流2.5小時，冷到室溫，緩慢加入50克水，加水時溫度升至30℃。為了水解掉多餘的醋酐還要加熱回流。為去除溶劑，在減壓下最終濃縮至內溫95℃。所得的30.3克剩餘物溶於30克水中，並加熱回流2小時，然後反應混合物在壓力反應管中在200℃下保持20小時，冷卻後減壓濃縮至內溫95℃。剩餘物用30ml甲醇和10ml水的混合物處理，得到16.1克氨基甲烷膦酸(理論值的72.5%)。
權利要求
1.製備通式為Ⅰ的化合物的方法，
式中R1為羥基，C1-C4烷基或苯基，其特徵是將通式為Ⅱ的N-羥甲基醯胺和通式為Ⅲ的磷酸和膦酸，在存在有至少是等摩爾量(以通式Ⅱ化合物為基準)醋酐的條件下反應，反應生成的反應產物然後在80-300℃下與水反應，
通式Ⅱ中R2為氫，帶有1-6碳原子的烷基，苄基未被取休的苯基或是被一個或多個C1-C4烷基，C1-C4烷氧基和滷素取代的苯基，通式Ⅲ中R1含義同上。
2.權利要求1中的方法，其特徵在於R1為羥基。
3.權利要求1中的方法，其特徵在於R1為甲基、乙基或苯基。
4.權利要求1，2，或3的方法，其特徵在於R2為H，C1-C3烷基，苄基或苯基。
5.權利要求1，2，或3的方法，其特徵在於R2為苯基。
6.權利要求1至5中一項或多項的方法，其特徵在於與水反應的溫度為150至250℃。
7.權利要求1-6中一項或多項的方法，其特徵為通式Ⅱ與Ⅲ的化合物以及與醋酐在摩爾比例為1∶1∶1.5至1∶(1-1.1)∶8下進行反應。
8.權利要求7的方法，其特徵為摩爾比為1∶1∶1.5至1∶1∶4。
9.權利要求1-7中的方法，其特徵為通式Ⅱ或Ⅲ的化合物在有有機溶劑存在下進行反應。
10.權利要求9中的方法，其特徵為溶劑是醋酸。
全文摘要
作為生物活性化合物或作為製備生物活性化合物的中間產物，氨基甲烷膦酸和氨基甲基次膦酸是有意義的。本發明涉及製備式I這類化合物的方法，其特徵為通式為II的N-羥基甲基醯胺和通式為III的磷酸以及膦酸，在至少有等摩爾量的(以式II化合物為基準)醋酐存在下進行反應，反應形成的產物在80-300℃下再與水反應。
文檔編號C07F9/38GK1059146SQ9110571
公開日1992年3月4日 申請日期1991年8月16日 優先權日1990年8月17日
發明者漢斯-傑格·克萊納 申請人:赫徹斯特股份公司