甲酰基膦酸的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种制造甲酰基膦酸衍生物的改进的方法。让氨基甲基膦酸底物与选自水、醇、酚混合物和其混合物的试剂和氧化气在催化剂的存在下接触，形成含甲酰基膦酸衍生物的反应产物混合物，并且控制将进行反应所处的条件，以便不超过反应产物混合物中形成的５０％甲酰基膦酸衍生物通过与试剂的反应被消耗。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及甲酰基膦酸衍生物的制备，具体说涉及通过催化氧化氨甲基膦酸衍生物制备甲酰基膦酸及其盐、酯、水合物、缩醛和半缩醛的新方法。含磷化合物如甲酰基膦酸是合成有机磷化合物用的重要前体。这些有机磷化合物有很多用处。例如，甲酰基膦酸可以用作合成N-(膦酰基甲基)甘氨酸的前体，所说的N-(膦酰基甲基)甘氨酸是一种高效的商业用除草剂(可以商品名Roundup获得)，可有效用于控制各种杂草。甲酰基膦酸还可以用作制备医药上重要的化合物如抗病毒剂膦酰羟乙酸中的高级中间体。作为试剂或者中间体，甲酰基膦酸可以在其羰基、磷、羟基部分进行化学变换。研究者曾报导过形成甲酰基膦酸的电化学过程。例如，Wagenkencht(Synth.React.Inorg.Met.-Org.4567-572(1974))在将次氨基三(亚甲基膦酸)电化学氧化成仲胺的过程中，通过分光光度分析法观察到或分离出甲酰基膦酸。US专利3,907,652中描述过相似的反应。在J.Electrochem.Soc.123620-624(1976)中Wagenkencht报导了将取代的亚氨基二亚甲基二膦酸电化学氧化来生产仲胺的过程。在该研究中，分离出了未报导产率的甲酰基膦酸副产物。Wagenkencht等在Synth.React.Inorg.Met.-Org.121-9(1982)中还报导了在次氨基三(亚甲基膦酸)的电化学氧化过程中形成了甲酰基膦酸副产物。然而，这些反应具有很多缺陷。甲酰基膦酸的产率差或未有报导。反应需要添加强盐酸溶液，存在安全、环境和设备腐蚀的问题。电化学方法一般需要外加电源和其它设备，从而其维护要求和成本通常要比非电化学反应高。如果有一种无需专门电化学设备且无需使用大量强无机酸的甲酰基膦酸高产制备方法，则将是有利的。Hershman等在US专利4,072,706中公开了一种方法，其中在活性炭催化剂的存在下用氧将叔膦酰基甲基胺氧化，来分解膦酰基甲基并且产生仲胺。根据Hershman等，甲酰基膦酸是作为一个中间分解片段产生的，接着在第二步中该片段便被水解成甲酸和亚磷酸。然而Hershman等确认了甲酰基膦酸是仅一个反应周期中的中间分解片段，并且虽然其产率没有报导显然也是低的。此外，Hershman等未公开任何方式来降低中间分解片段的水解。因此，确实需要一种以高产同时低降解率的方式通过氧化分解氨甲基膦酸衍生物来生产甲酰基膦酸的方便、环境相容、安全并且经济有效的方法。为满足上述和其它要求，现在公开一种甲酰基膦酸衍生物的改进的制造方法。本专利技术很多目的中的一个是涉及用于制备甲酰基膦酸、其酯、盐、缩醛、半缩醛和水合物的改进方法。因此简单说，本专利技术的一个方面是涉及甲酰基膦酸、其酯、盐、缩醛、半缩醛和水合物、特别是，其中该方法包括让氨基甲基膦酸底物、选自水、醇、酚化合物及其混合物的试剂和氧化气在催化剂的存在下接触，形成含甲酰基膦酸衍生物的反应产物混合物。在该方法中，要控制进行所说接触时所处的条件，以便不超过50％的在反应产物混合物中形成的甲酰基膦酸衍生物通过与试剂的反应被消耗。通过以下提供的详细描述，本专利技术的其它适用范围将变得显而易见。然而，应当明白以下的详细描述和实施例仅是以说明举例的方式给出的，以显示本专利技术的优选的实施方案，从这些详细描述中本领域技术人员将很容易在本专利技术的实质和范围内作出各种改变和改进。以下的详细描述将帮助本领域技术人员实践本专利技术。即使如此，这些详细描述也不应当被理解成是对本专利技术的极端限制，因为本领域普通技术人员可以在不背离本专利技术所公开的实质和范围内作出改进和改变。这里所提及的各项参考内容，包括在原始参考内提及的参考内容，均以其整体引入这里作为参考。a.定义以下提供的定义是为了帮助读者理解本专利技术的详细描述。“烃基”是指由碳和氢组成的基团。该定义包括各自是1-约20碳原子的直链、支链或环烃的烷基、链烯基、炔基。该定义还包括由碳和氢组成的芳基。因此烃基包括例如甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、环丙基、环丁基、环戊基、环己基、甲基环戊基、乙烯基、丙烯基、丁烯基、戊烯基、己烯基、乙炔、丙炔、丁炔、戊炔、己炔、苯基、萘基、蒽基、苄基及其异构体。“取代烃基”指其中一个或几个氢被含杂原子的基团所取代的烃基。这种取代基包括例如卤素、氧、杂环、烷氧基、羟基、芳氧基、-NO2、氨基、烷基氨基或酰氨基。当取代基是氧时，取代烃基可以是例如酰基。“杂原子”指除碳和氢外的能够形成化学键的任何元素。“杂环”指其中一个或几个碳原子被N、S、P或O取代的饱和或不饱和单环或多环状的碳环。包括例如以下结构 其中Z、Z’、Z”或Z’”是C、S、P、O或N，条件是Z、Z’、Z”或Z’”中的一个是除碳外的原子，但当与另一个原子通过双键连接或者与另一个O或S原子连接时不是O或S。另外，仅当Z、Z’、Z”或Z’”各自都是C时，其上连接可选性取代基才是可以理解的。与所需分子相连接的点可以是环上的杂原子或其它处。“卤素”或“卤”指氟、氯、溴或碘基团。“热解”指将通过使用热将分子分解成较小单元。“氧化气”指包含氧化剂的气体或气体混合物。氧化剂可以包括；例如O2、氧化氮、单线态氧和臭氧。“含氧原子的气体”指其中一种或几种成分中含有氧原子的气体或气体混合物。“表面氧化物”指在活性炭表面上的活性基团，该活性基团包括一个或几个氧原子。“GC”指气相色谱。“HPLC”指高压液相色谱。“IC”指离子色谱。“NMR”指核磁共振光谱。“MS”指质谱。b.方法的详细描述根据本专利技术，通过让反应混合物中的氨基甲基膦酸底物与氧化剂和试剂(水、醇、酚化合物或其混合物)在催化剂的存在下反应，可以出人意料地高产获得式(I)的甲酰基膦酸衍生物。反应所进行的条件为优选至少约25％、更优选至少约50％、更优选至少约75％的所说底物被氧化成甲酰基膦酸，同时超过50％的反应产生的甲酰基膦酸没有被所说的试剂所消耗。概括讲，所说的反应示于反应式1，其中甲酰基膦酸底物具有式(II)，R1和R2可以各自是H、烃基、取代烃基、成盐阳离子和杂环；R3可以是-CHO或-CH(OR8)(OR9)；R4和R5可以各自是H、-CH2PO(OR6)(OR7)、烃基、取代羟基和杂环；R6和R7可以各自是H、烃基、取代烃基、成盐阳离子和杂环；R8和R9分别是H，烃基，取代烃 出人意料地，发现通过选择时间和温度可以控制甲酰基膦酸到甲酸和亚磷酸的降解。一般来说，甲酰基膦酸降解成甲酸和亚磷酸的速率随时间和温度的提高而增加，同时该反应步骤所增加的速率大于甲酰基膦酸转变成氨基降解膦酸所增加的速率。因此，要控制反应的时间和温度以便甲酰基膦酸(或其衍生物)对甲酸的摩尔比至少为约1∶1，更优选至少约2∶1，最佳为至少约3∶1。虽然反应可以在150℃的范围内进行，但在此温度下，甲酰基膦酸的降解会以难于获得显著产量甲酰基膦酸的速率发生。因此，一般来说优选反应在115℃以下进行，更优选小于95℃，更优选不超过85℃。另外，对其中形成约75％或更多甲酰基膦酸衍生物的任何时段来说，反应温度大于约105℃时反应时间优选小于约120分钟，反应温度为约95℃-约105℃时反应时间优选小于约5小时，反应温度约85℃-约95℃时反应时间优选小于约15小时，并且反应温度本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于制备甲酰基膦酸衍生物的方法，该方法包括：让氨基甲基膦酸底物、选自水、醇、酚化合物及其混合物的试剂和氧化气在催化剂的存在下接触，形成含甲酰基膦酸衍生物的反应产物混合物；并且控制进行所说接触所处的条件，以便不超过反应产物混合物中 形成的５０％甲酰基膦酸衍生物通过与试剂的反应被消耗。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：TS弗兰茨克，
申请(专利权)人：孟山都公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]