專利名稱：制備n-膦?；谆拾彪婕捌溲苌锏姆椒?br> 技術領域：
本發(fā)明涉及N-膦酰基甲基甘氨腈(glycinonitrile)或它的鹽類和酯類的生產方法。
N-膦?；谆拾彪媸且阎衔?，用作除草劑。它還可以通過水解作用轉變成商業(yè)上重要的除草劑N-膦?；谆拾彼?。
N-膦酰基甲基甘氨腈在US4,221,583中作為例子已經描述過。在US3,923,877中描述了一個經過形成N-膦?；谆拾彪孀鳛橹虚g體生產N-膦?；谆拾彼岬姆椒?。而在US4,415,503中描述了另一個也被認為是經過N-膦?；谆拾彪孀鳛橹虚g體進行的相關方法。
我們現在已經發(fā)現，亞磷酸三烷酯膦酸化試劑在一種酸和一種惰性溶劑存在下，作用在亞甲基氨基乙腈三聚體上，提供了一個改進方法，它完全適用于商業(yè)規(guī)模的生產，而且它還在N-膦?；谆拾彪嬉云浜袠O低雜質水平的烷基酯的鹽形式存在時提供很高的產率。
本發(fā)明提供了一種生產N-膦?；谆拾彪娴耐榛サ乃峒映甥}的方法，它包括亞甲基氨基乙腈三聚物在無水情況下，在一種無水酸和一種情性溶劑存在下與亞磷酸三烷基酯反應。該惰性溶劑中，亞甲基氨基乙腈三聚物原料至少部分可溶，而N-膦?；谆拾彪娈a物的烷基酯的酸加成鹽難溶，據此回收N-膦?；谆拾彪娴耐榛サ某恋硭峒映甥}。
這里所用的亞甲基氨基乙腈三聚物是指如反應路線1所示的分子式(I)化合物，反應路線1說明了本發(fā)明的方法。反應路線1中，亞磷酸三烷基酯(II)中的R基團代表C1-7烷基基團，最好是C1-5烷基基團，亞磷酸三烷基酯因此最好是亞磷酸三(C1-7烷基)酯或亞磷酸三(C1-5烷基)酯。
亞磷酸三烷基酯最好是亞磷酸三甲基酯，亞磷酸三乙基酯或亞磷酸三丁基酯。亞磷酸三甲基酯是易于獲得的膦酸化試劑，它是商業(yè)生產N-磷?；谆拾彪娴奶貏e有效的原料。高級亞磷酸烷基酯，如亞磷酸三丁基酯和亞磷酸三戊基酯，將下面更詳細地指出其產物在商業(yè)生產方面的優(yōu)勢。
本領域的技術人員會想到，在本發(fā)明的方法中所使用的、而且將會形成N-膦?；谆拾彪娈a物的烷基酯的不溶鹽的合適的無水酸。鹵化氫尤其適合本發(fā)明的方法。特別是氯化氫就是一種有效的而且易于獲得的無水酸。
溶劑在某種意義上應是惰性的，即在反應條件下不大起化學反應，特別是溶劑對亞磷酸三烷基酯的進攻應是穩(wěn)定的。本領域的技術人員可以想到合適的惰性溶劑，在此溶劑中，亞甲基氨基乙腈三聚物原料至少部分可溶，而N-膦酰基甲基甘氨腈產物的烷基酯的酸加成鹽(acid salt)是基本不溶的。應當理解，亞甲基氨基乙腈三聚物原料在情性溶劑中至少應該部分可溶。這指的是亞甲基氨基乙腈三聚物原料應該充分可溶，即使并非全部原料在膦酸化反應開始時都可溶掉，但是有足夠的原料溶解在溶液中，以使膦酸化反應開始。此后隨著反應的進行，將會有更多的原料溶解，溶解在溶液中的原料被消耗，直至等到磷酸化反應完成，所有的原料已經全部溶解。合適的惰性溶劑包括腈類，如乙腈，酯類，如乙酸乙酯，鹵代烷類，如二氯乙烯和二氯甲烷，酮類，如甲基異丁基酮，醚類，如乙醚或四氫呋喃，和鹵代芳香烴類，如氯苯。乙腈是特別有效的溶劑，在本發(fā)明的方法中所使用的濃度中，亞甲基氨基乙腈三聚物在乙腈中一般是完全溶解的。
不要求N-膦酰基甲基甘氨腈產物的烷基酯的酸加成鹽在溶劑中完全不溶；只要求至少一部分該酸加成鹽在反應條件下沉淀，因此得以回收。但一般說來，該酸加成鹽在大多數有機溶劑中溶解度極低，而且這表示著它是本發(fā)明的方法一個突出的優(yōu)點。
盡管如果需要，可使用更高或更低的溫度，例如從-50℃至200℃，從-10℃到50℃范圍內的溫度，反應適合在環(huán)境溫度下發(fā)生。熱量可以在反應過程中產生，而且反應在需要的時間可以被冷卻以維持溫度在一最佳值，例如在環(huán)境溫度或略高值。
當使用氣態(tài)氯化氫作為酸時，它被直接通入反應混合物中，或作為無水溶劑中的溶液加入到反應混合物中。
反應適合發(fā)生在無水和非氧化條件下，例如在無水和非氧化的氣氛下。當氣態(tài)氯化氫直接通入反應混合物中時，氣體本身就提供了所需的無水和非氧比氣氛。若氯化氫作為無水溶劑中的溶液加入到反應混合物中，則用合適的惰性氣體，如干燥氯氣，提供無水和非氧化氣氛是比較理想的。
最好使用化學計量比例的亞磷酸三烷基酯。酸的比例取決于所用的特定酸。若使用鹽酸時，每摩爾亞甲基氨基乙腈三聚物采用鹽酸的量最好為3到12摩爾。
本發(fā)明的方法的突出優(yōu)點，是產物以允許預分離的極純形式沉淀出來。
N-膦?；谆拾彪娴耐榛ニ獬蒒-膦酰基甲基甘氨酸或其鹽是一個很熟悉的方法，而且在US3,923,877中作為例子已經說明過。
本發(fā)明的方法可以分批或連續(xù)，或半連續(xù)反應來實現，特別是適合高效率的商業(yè)操作，而且特別適合與后續(xù)反應聯(lián)合操作，以形成N-膦?；谆拾彼峄蚱潲}。
在典型的方法中，N-膦?；谆拾彪娴耐榛サ牟蝗芩峒映甥}通過過濾回收，而反應溶劑循環(huán)使用，可選地帶有純化步驟。該酸加成鹽然后水解，例如利用鹽酸水溶液處理，生成N-膦?；谆拾彼?。
在這種聯(lián)合方法中使用高級亞磷酸三烷基酯，如亞磷酸三丁基酯或亞磷酸三戊基酯作為膦酸化試劑有很多優(yōu)點。尤其是，N-膦?；谆拾彪娴亩』セ蛭旎サ乃猱a物分別是丁醇或戊醇。高級鏈烷醇類和含水水解相不混溶，而有機相能輕易分離，鏈烷醇再循環(huán)使用以形成更多的亞磷酸三烷基酯，例如通過和三氯化磷反應。此外，在本發(fā)明的反應過程中形成的丁基氯或戊基氯(反應路線1.)可以很方便地通過蒸餾從反應溶劑(濾液)中除去，并被加入到N-膦?；谆拾彪娴亩』蛭旎サ乃怆A段。該階段中它本身水解分別形成更多的被包括在再循環(huán)中的丁醇或戊醇。
因此根據本發(fā)明的另一方面，提供了一種用以生產N-膦?；谆拾彼岬姆椒?，它包括(i)亞甲基氨基乙腈三聚物在無水情況下，在一種無水酸和一種惰性溶劑存在下，與亞磷酸三丁基酯或亞磷酸三戊基酯反應。在該惰性溶劑中，亞甲基氨基乙腈三聚物原料至少部分可溶，而N-膦酰基甲基甘氨腈產物的烷基酯的酸加成鹽基本上不溶，然后；(ii)過濾階段(i)的反應混合物，從含有溶劑和丁基氯或戊基氯的濾液中，回收沉淀的N-膦?；谆拾彪娴耐榛サ乃峒映甥}；(iii)在酸性條件下水解N-膦?；谆拾彪娴耐榛サ乃峒映甥}，以形成N-膦?；谆拾彼岷投〈蓟蛭齑?；(iv)蒸餾來自階段(ii)的濾液，把溶劑再循環(huán)到階段(i)，而丁基氯或戊基氯再循環(huán)到階段(iii)，在那它經歷水解分別形成丁醇或戊醇；(v)通過相分離從階段(iii)回收丁醇或戊醇，把它和三氯化磷反應分別形成亞磷酸三丁基酯和亞磷酸三戊基酯，把亞磷酸三丁基酯和亞磷酸三戊基酯再循環(huán)到階段(i)；(vi回收階段(iii)的N-膦酰基甲基甘氨酸產物。
從階段(iii)得到的產物N-膦?；谆拾彼峥梢院芊奖愕赝ㄟ^結晶回收。
本發(fā)明通過下列實例得到說明，其中，所有份數和百分比若非另外說明則是用重量表示。
實施例1亞甲基氨基乙腈三聚物1.7g(0.0083gmol)和亞磷酸三甲基酯3.1g(0.025gmol)懸浮于30ml的乙酸乙酯中?；旌衔锉粩嚢璨⒕S持在約室溫，同時慢慢加入無水HCl。在添加的過程中，形成了一種白色沉淀物。GC分析顯示，當反應被允許在環(huán)境溫度下過夜后，所有的三聚物已經被消耗掉。固體然后通過過濾分離出來，并用溶劑洗滌。獲得3.6g的產物，相應產率為67％。固體用GC和NMR分析，發(fā)現是膦酰基甲基甘氨腈的二甲基酯的鹽酸鹽。產物基本上是純凈的，經GC或NMR鑒定沒有顯著污染物。
實施例2除了乙腈用作溶劑外，重復例1的步驟。獲得3.1g基本純凈的膦酰基甲基甘氨腈的二甲基酯，相應的產率為56％。
實施例3除了1.825g(0.05gmol)的無水HCl在加入到反應容器之前溶解在30ml的乙腈中外，重復例2的操作步驟。獲得3.4g基本上純凈的膦?；谆拾彪娴亩柞?，相應的產率為63％。
實施例4亞甲基氨基乙腈三聚物1.7g和亞磷酸三甲基酯3.2g懸浮在40ml的二氯甲烷中。對混合物進行攪拌，并維持在低于35℃的溫度下，同時在2小時期間加入無水HCl。在加入過程中，形成了一種白色沉淀物。在冷卻到0℃后，對產物進行過濾，用20ml冷凍的二氯甲烷洗滌，再干燥得到2.9g膦?；谆拾彪娴亩谆?54.1％的產率)。質子NMR表明，產物基本上是純的。
實施例5亞甲基氨基乙腈三聚物3.4g和亞磷酸三丁基酯(14g，90％濃度)溶解在40ml的乙腈中。混合物被攪拌，并維持在35℃以下的溫度，同時，無水HCl以30ml min的速率在3小時期間加入。在加入期間，形成一白色沉淀物。在冷卻到0℃后，產物進行過濾，用冷凍的乙腈洗滌，再干燥，得到13.2g膦?；谆拾彪娴亩』?88％的產率)。質子NMR表明，產物基本上是純凈的。
實施例6除了乙酸乙酯用來取代乙腈外，重復例5的操作步驟。亞甲基氨基乙腈僅部分溶解于乙酸乙酯中，并懸浮于反應混合物中。得到11.9g基本上純凈的膦?；谆拾彪娴亩』?產率為79.7％)。
化學方程式(在說明書中)反應路線1
權利要求
1.生產N-膦?；谆拾彪娴耐榛サ乃峒映甥}的方法，它包括使亞甲基氨基乙腈三聚物在無水情況下，在一種無水酸和一種惰性溶劑存在下，與亞磷酸三烷基酯反應，在該溶劑中，亞甲基氨基乙腈三聚物原料至少部分可溶，而N-膦?；谆拾彪娈a物的烷基酯的酸加成鹽基本上不溶，然后回收沉淀的N-膦?；谆拾彪娴耐榛サ乃峒映甥}。
2.根據權利要求1的方法，其中，亞磷酸三烷基酯是亞磷酸三(C1-7烷基)酯。
3.根據權利要求2的方法，其中，亞磷酸三烷基酯是亞磷酸三(C1-5烷基)酯。
4.根據前面的權利要求之任一項的方法，其中無水酸是氯化氫。
5.根據權利要求4的方法，其中，每摩爾亞甲基氨基乙腈三聚物使用基本上化學計量比例的亞磷酸三烷基酯和3到12mols的氫氯酸。
6.根據前面任何一個權利要求的方法，其中惰性溶劑是腈、酯、鹵代烷、酮、醚或鹵代芳烴。
7.根據權利要求5的方法，其中惰性溶劑是乙腈、乙酸乙酯、甲基異丁基酮、乙醚、四氫呋喃、1，2-二氯乙烷、二氯甲烷或氯苯。
8.根據前面任何一個權利要求的方法，其中反應發(fā)生在-10℃到50℃的溫度范圍內。
9.一種生產N-膦?；谆拾彼岬姆椒ǎ╥)使亞甲基氨基乙腈三聚物在無水條件下，在無水酸和一種惰性溶劑存在下與亞磷酸三烷基酯反應，在該惰性溶劑中，亞甲基氨基乙腈三聚物原料至少部分可溶，而N-膦?；谆拾彪娈a物的烷基酯的酸加成鹽基本不溶，然后ii)回收沉淀的N-膦酰基甲基甘氨腈的烷基酯的酸加成鹽；iii)水解該酸加成鹽，形成N-膦?；谆拾彼?。
10.生產N-膦酰基甲基甘氨酸的方法，它包括i)使亞甲基氨基乙腈三聚物在無水條件下，在一種無水酸和一種惰性溶劑存在下與亞磷酸三丁基酯或亞磷酸三戊基酯反應，在該惰性溶劑中，亞甲基氨基乙腈三聚物原料至少部分可溶，而N-膦?；谆拾彪娈a物的烷基酯的酸加成鹽基本不溶，然后；ii)過濾階段(i)的反應混合物，從含有溶劑和丁基氯或戊基氯的濾液中回收沉淀的N-膦?；谆拾彪娴耐榛サ乃峒映甥}；iii)在酸性條件下水解N-膦?；谆拾彪娴耐榛サ乃峒映甥}，形成N-膦?；谆拾彼岷投〈蓟蛭齑?；iv)蒸餾來自階段(ii)的濾液，把溶劑再循環(huán)到階段(i)，而丁基氯或戊基氯再循環(huán)到階段(iii)，在那它經水解分別形成丁醇或戊醇；v)通過相分離回收階段(iii)的丁醇或戊醇，把它和三氯化磷反應，分別形成亞磷酸三丁基酯和亞磷酸三戊基酯，把亞磷酸三丁基酯和亞磷酸三戊基酯再循環(huán)到階段(i)；(vi)回收階段(iii)的N-膦?；谆拾彼岙a物。
全文摘要
一種生產N-膦?；谆拾彪娴耐榛サ乃峒映甥}的方法包括亞甲基氨基乙腈三聚物在無水情況下，在一種無水酸和一種惰性溶劑存在下與亞磷酸三烷基酯反應。該惰性溶劑中，亞甲基氨基乙腈三聚物原料至少部分可溶，而N-膦?；谆拾彪娈a物的烷基酯的酸加成鹽難溶，據此回收N-膦?；谆拾彪娴耐榛サ某恋硭峒映甥}。
文檔編號C07F9/40GK1120842SQ94191710
公開日1996年4月17日 申請日期1994年3月15日 優(yōu)先權日1993年4月7日
發(fā)明者I·霍金森 申請人:曾尼卡有限公司