用于合成N-(膦酰基甲基)甘氨酸的方法技术

本发明专利技术涉及一种用于合成N-(膦酰基甲基)甘氨酸或其选自由其盐、其膦酸酯以及其膦酸酯盐组成的组的衍生物之一的新方法，所述方法包括以下步骤：a)形成一种反应混合物，以形成N,N'-双(膦酰基甲基)-2,5-二酮哌嗪、其脱水形式或它们的膦酸酯，所述反应混合物包含一种酸催化剂、N,N'-双(羧甲基)-2,5-二酮哌嗪和一种含有一个或多个P-O-P酸酐部分的化合物，其中所述部分包含一个处于氧化态(+III)的P原子和另一个处于氧化态(+III)或(+V)的P原子；b)水解所述反应混合物以形成N-(膦酰基甲基)甘氨酸或其选自由其盐、其膦酸酯以及其膦酸酯盐组成的组的衍生物之一。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于合成N-(膦酰基甲基)甘氨酸的方法专利
本专利技术涉及一种用于合成N-(膦酰基甲基)甘氨酸或其衍生物之一的新颖方法。现有技术水平N-(膦酰基甲基)甘氨酸，在农业化学领域中称为草甘膦，是一种在控制发芽的种子、出土的幼苗、成熟的和定植的(established)木本和草本植物、以及水生植物的生长方面有用的高效的并且商业上重要的广谱植物毒剂。草甘膦被用作系统的出土后除草剂来控制栽培作物用地(包括棉花生产)内多种一年生和多年生草和阔叶杂草物种的生长。草甘膦及其盐便利地以含水除草剂制剂(通常含有一种或多种表面活性剂)施用到靶植物的叶组织(即叶或其他光合作用器官)。在施用后，草甘膦由叶组织吸收并转运到整个植物内。草甘膦非竞争性地阻断了在几乎所有植物中常见的重要生物化学途径。更具体地，草甘膦抑制了导致芳香族氨基酸的生物合成的莽草酸途径。草甘膦通过抑制植物中发现的酶5-烯醇丙酮酰-3-磷酸莽草酸合酶(EPSP合酶或EPSPS)而抑制磷酸烯醇丙酮酸与3-磷酸莽草酸转化成5-烯醇丙酮酰-3-磷酸莽草酸。存在若干众所周知的可以制备草甘膦的制造路线，例如在US专利3,969,398；CA专利1,039,739；US专利3,799,758；US专利3,927,080；US专利4,237,065以及US专利4,065,491中提出的化学路线，但所有这些路线呈现出若干缺点，这些缺点包括产品浪费、环境问题以及除这些之外从经济观点来看令人不希望的结果。一个主要的生产途径是基于羧甲基化的氨基甲酰基化合物的膦酰基甲基化。WO9835930专利申请披露了一种通过羧甲基化反应用于制备的N-乙酰氨基羧酸的方法。在这个反应中，形成了一种反应混合物，该反应混合物包含一个碱基对、一氧化碳、氢和一种醛(特别是甲醛)。该碱基对是通过氨基甲酰基化合物与羧甲基化催化剂前体的反应形成的。通常该氨基甲酰基化合物是一种酰胺、脲或氨基甲酸酯；该羧甲基化催化剂前体可以是已知在羧甲基化反应中是有用的并且通常含有来自周期表的第VIII族的一种金属的任何组合物。在一个优选的实施例中，该氨基甲酰基化合物和醛被选择为产生N-乙酰基氨基羧酸，其通过与一个磷源和醛源反应容易地转化为N-(膦酰基甲基)甘氨酸、或其盐或其酯。对于其中乙酰胺通过羧甲基化转化为N-乙酰基亚氨基二乙酸的具体情况，N-乙酰基亚氨基二乙酸的水解和膦酰基甲基化导致形成N-(膦酰基甲基)亚氨基二乙酸，其随即在碳或碳催化剂上的铂的存在下被氧化以产生N-(膦酰基甲基)甘氨酸。另一方面N-乙酰基亚氨基二乙酸可以环化二聚形成N,N'双(羧甲基)-2,5-二酮哌嗪和乙酸。N,N'双(羧甲基)-2,5-二酮哌嗪然后进一步与一种亚磷酸源和甲醛源反应以形成N-(膦酰基甲基)亚氨基二羧酸，其随即在碳或碳催化剂上的铂的存在下被氧化以产生N-(膦酰基甲基)甘氨酸。WO0009520专利申请披露了一种方法，其中N-乙酰基亚氨基二乙酸通过连续的氨基羧甲基化反应形成。在此反应中，N-(乙酰基)亚氨基二乙酸是在一个氨基羧甲基化反应器系统中形成，向该系统中连续供给以下每一种来源：(1)乙酰胺或乙酰胺衍生物(2)甲醛或甲醛生成物或衍生物(3)羰基化催化剂(4)一氧化碳以及任选地(5)氢。该N-(乙酰基)亚氨基二乙酸或者是：(1)与亚磷源和甲醛源在酸的存在下反应以形成含有N-(膦酰基甲基)亚氨基二乙酸和乙酸的膦酰基甲基化反应产物，或(2)脱酰基并环化以形成2,5-二酮哌嗪衍生物并且然后与亚磷源和甲醛源在酸的存在下反应以形成含有N-(膦酰基甲基)亚氨基二乙酸和乙酸的膦酰基甲基化反应产物。无论哪种方式，沉淀该N-(膦酰基甲基)亚氨基二乙酸并回收该沉淀物。WO0192208专利申请披露了一种在羧甲基化催化剂前体(通常包含来自周期表的第VIII族的一种金属、并且优选包含钴、以及一种促进剂)的存在下通过一种酰胺、酰胺前体或酰胺源化合物的羧甲基化用于制备氨基羧酸、N-乙酰基氨基羧酸、或其衍生物的方法。在一个优选的实施例中，该促进剂是一种负载贵金属的促进剂。羧甲基化反应混合物是通过将一种促进剂、酰胺、酰胺前体或酰胺源化合物、一氧化碳、氢、醛或醛源化合物以及一种羧甲基化催化剂前体引入一个羧甲基化反应区形成的。在另一个优选的实施例中，该酰胺化合物和醛被选择为产生N-乙酰基氨基羧酸，该N-乙酰基氨基羧酸容易地转化为N-(膦酰基甲基)甘氨酸、或其盐或酯。在WO9835930、WO0009520和WO0192208专利申请中，N-(膦酰基甲基)甘氨酸可以由或者N-乙酰基氨基乙酸或者N-乙酰基亚氨基二乙酸或者由N-乙酰基亚氨基二乙酸的环化二聚获得的N,N'-双(羧甲基)-2,5-二酮哌嗪的膦酰基甲基化制备。当涉及N,N'-双(羧甲基)-2,5-二酮哌嗪时，可以直接对N,N'-双(羧甲基)-2,5-二酮哌嗪或对从N,N'-双(羧甲基)-2,5-二酮哌嗪的水解获得的氨基二乙酸进行膦酰基甲基化。除N-(膦酰基甲基)甘氨酸之外，形成了乙酸、甲醛和二氧化碳。亚氨基二乙酸或其衍生物的环化二聚已经是许多出版物的主题。Silva和同事们在ActaCrystallographica[晶体学报]2003，C59，第562-563页报道了在氯化镍(II)的存在下亚氨基二乙酸在一种乙醇/水溶液中的环化反应。在60℃下16小时后，将溶液冷却并在室温下缓慢蒸发以产生2,5-二酮哌嗪-1,4-二乙酸的小的单晶。如Kong等人在DaltonTransactions[道尔顿汇刊]，2009，第1707-1709页所报道的在镧系3D配位聚合物的合成过程中观察到在水中在草酸、硝酸和Ln2O3(其中Ln＝Dy、Ho、Er或Yb)的存在下亚氨基二乙酸转化为2,5-二酮哌嗪-1,4-二乙酸盐。亚氨基二乙酸的分子间脱水偶联是在180℃下进行100小时。Zang等人在HechengHuaxue[合成化学]2008，1，第72页报道了在磷酸的存在下亚氨基二乙酸的环化二聚。披露了在170℃下12小时的反应时间。在Heterocycles[杂环化合物]1997，45，第1679页中，Tapia-Benavidis等人报道了在三乙基硼烷的存在下亚氨基二乙酸在甲苯中的环化二聚。在WO9835930、WO0009520和WO0192208专利申请中N-乙酰基甘氨酸和N-乙酰基亚氨基二乙酸分别环化二聚为2,5-二酮哌嗪和N,N'-双(羧甲基)-2,5-二酮哌嗪是在包括在约100℃与约250℃之间的温度下进行的。当制备N,N'-双(羧甲基)-2,5-二酮哌嗪中间体时，膦酰基甲基化导致形成N-(膦酰基甲基)亚氨基二乙酸，其在随后的步骤中被氧化为N-(膦酰基甲基)甘氨酸、甲醛和二氧化碳。WO2006107824专利申请涉及由N-(膦酰基甲基)亚氨基二乙酸制备N-(膦酰基甲基)甘氨酸，并且更具体地涉及用于控制N-(膦酰基甲基)亚氨基二乙酸的转化率的方法，用于鉴别涉及N-(膦酰基甲基)亚氨基二乙酸转化率的反应终点的方法以及制备具有受控的N-(膦酰基甲基)亚氨基二乙酸含量的草甘膦产品。US专利3,969,398披露了一种在主要由活性炭组成的催化剂的存在下使用含有分子氧的气体作为氧化剂通过N-(膦酰基甲基)亚氨基二乙酸的氧化生产N-(本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于合成N‑(膦酰基甲基)甘氨酸或其选自由其盐、其膦酸酯以及其膦酸酯盐组成的组的衍生物之一的方法，所述方法包括以下步骤：a)形成一种反应混合物，以形成N,N'‑双(膦酰基甲基‑2,5‑二酮哌嗪、其脱水形式或它们的膦酸酯，所述反应混合物包含一种酸催化剂、N,N'‑双(羧甲基)‑2,5‑二酮哌嗪和一种含有一个或多个P‑O‑P酸酐部分的化合物，其中所述部分包含一个处于氧化态(+III)的P原子和另一个处于氧化态(+III)或(+V)的P原子；b)水解所述反应混合物以形成N‑(膦酰基甲基)甘氨酸或其选自由其盐、其膦酸酯以及其膦酸酯盐组成的组的衍生物之一。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.07.17 EP 12176751.11.一种用于合成N-(膦酰基甲基)甘氨酸或其选自由其盐、其膦酸酯以及其膦酸酯盐组成的组的衍生物之一的方法，所述方法包括以下步骤：a)形成一种反应混合物，以形成N,N'-双(膦酰基甲基)-2,5-二酮哌嗪、其脱水形式或它们的膦酸酯，所述反应混合物包含一种酸催化剂、N,N'-双(羧甲基)-2,5-二酮哌嗪和一种含有一个或更多个P-O-P酸酐部分的化合物，其中所述部分包含一个处于氧化态+III的P原子和另一个处于氧化态+III或+V的P原子；b)水解所述反应混合物以形成N-(膦酰基甲基)甘氨酸或其选自由其盐、其膦酸酯以及其膦酸酯盐组成的组的衍生物之一。2.根据权利要求1所述的方法,其中在步骤a)中，将所述含有P-O-P酸酐部分、具有一个处于氧化态+III的P原子和另一个处于氧化态+III或+V的P原子的化合物逐渐混合到一种包含N,N'-双(羧甲基)-2,5-二酮哌嗪和酸催化剂的混合物中，同时保持温度低于120℃。3.根据权利要求2所述的方法,其中在步骤a)中，将所述含有P-O-P酸酐部分、具有一个处于氧化态+III的P原子和另一个处于氧化态+III或+V的P原子的化合物逐渐混合到一种包含N,N'-双(羧甲基)-2,5-二酮哌嗪和酸催化剂的混合物中，同时保持所述温度低于90℃。4.根据权利要求2所述的方法,其中在步骤a)中，将所述含有P-O-P酸酐部分、具有一个处于氧化态+III的P原子和另一个处于氧化态+III或+V的P原子的化合物逐渐混合到一种包含N,N'-双(羧甲基)-2,5-二酮哌嗪和酸催化剂的混合物中，同时保持所述温度低于80℃。5.根据权利要求1-4中任一项所述的方法,其中所述含有P-O-P酸酐部分的化合物是选自由以下各项组成的组：-六氧化四磷，焦磷酸四乙酯；-从一种或更多种含有P-OH部分的化合物与一种或更多种含有P-O-P酸酐部分的化合物的组合获得的含有P-O-P酸酐部分的化合物，其中所述一种或更多种含有P-OH部分的化合物的P原子和/或所述一种或更多种含有P-O-P酸酐部分的化合物的P原子是处于氧化态+III；-从一种或更多种含有P-OH部分的化合物与一种或更多种含有P-X部分的化合物的组合获得的含有P-O-P酸酐部分的化合物，其中所述一种或更多种含有P-OH部分的化合物的P原子和/或所述一种或更多种含有P-X部分的化合物的P原子是处于氧化态+III；-从一种或更多种含有P-X部分的化合物与水的组合获得的含有P-O-P酸酐部分的化合物，其中所述含有P-X部分的化合物的P原子是处于氧化阶段+III；-从一种或更多种具有2个或更多个P-O-P部分的化合物与水的组合获得的含有P-O-P酸酐部分的化合物，其中所述含有P-O-P部分的化合物具有处于氧化态+III的P原子和一个处于氧化态+III或+V的P原子；其中所述具有一个或更多个P-OH部分的化合物是通过部分的互变异构化可获得的，其中X是选自由以下各项组成的组的一种卤素原子：氯、溴和碘，并且其中卤素水平以相对于所述含有P-O-P酸酐部分的化合物表达是1000ppm或更低。6.根据权利要求5所述的方法,其中所述卤素水平以相对于所述含有P-O-P酸酐部分的化合物表达是500ppm或更低。7.根据权利要求5所述的方法,其中所述卤素水平以相对于所述含有P-O-P酸酐部分的化合物表达是200ppm或更低。8.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其中所述含有P-O-P酸酐部分的化合物是选自由以下各项组成的组：六氧化四磷、焦亚磷酸四乙酯以及从亚磷酸与六氧化四磷的组合、亚磷酸与十氧化四磷的组合、亚磷酸与三氯化磷的组合、亚磷酸二甲酯与十氧化四磷的组合、三氯化磷与水的组合以及六氧化四磷与水的组合获得的含有P-O-P酸酐部分的化合物。9.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其中所述包含P-O-P酸酐部分的化合物是六氧化四磷。10.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其中所述酸催化剂是一种均相布朗斯台德酸催化剂。11.根据权利要求10所述的方法，其中所述均相布朗斯台德酸催化剂选自由以下各项组成的组：甲磺酸、三氟甲磺酸、乙酸、三氟乙酸、对甲苯磺酸、盐酸、亚磷酸、磷酸和次磷酸以及它们的混合物。12.根据权利要求2-4中任一项所述的方法，其中所述酸催化剂是一种多相布朗斯台德酸催化剂，选自由以下各项组成的组：(i)原样的或负载在一种载体材料上的固体酸性金属氧化物的组合；(ii)选自包括苯乙烯、乙基乙烯基苯和二乙烯基苯的共聚物的组、被功能化以便将SO3H部分接枝到芳香基团上的阳离子交换树脂和带有羧酸基和/或磺酸基的全氟化的树脂；(iii)有机磺酸的、羧酸的和膦酸的布朗斯台德酸，它们在所述反应温度下在反应介质中是不混溶的；(iv)一种衍生自以下项的酸催化剂：-在其上沉积有有机布朗斯台德酸的具有孤对电子的一种固体载体的相互作用；或-在其上沉积有具有路易斯酸位点的化合物的具有孤对电子的一种固体载体的相互作用；或-通过用一个布朗斯台德酸基团或其前体化学接枝而功能化的多相固体；以及(v)通...

【专利技术属性】
技术研发人员：塞巴斯蒂安·伯克尔，帕特里克·诺特，
申请(专利权)人：斯特雷特马克控股股份公司，
类型：发明
国别省市：瑞士;CH