一种制备L-草铵膦的方法技术

本发明专利技术属于有机合成领域，尤其涉及一种制备L‑草铵膦(I)或其盐的方法。本发明专利技术是使式(II)所示化合物或其盐与式(III)所示化合物反应，不论中间体是否分离，将反应所得产物经水解反应得到L‑草铵膦(I)或其盐。

【技术实现步骤摘要】
一种制备L-草铵膦的方法
本专利技术涉及一种制备L-草铵膦的方法。
技术介绍
草铵膦是由赫斯特公司于80年代开发成功的一种广谱有机磷触杀型除草剂，草铵膦是一种谷氨酰胺合成抑制剂，其内吸作用不强，与早期的草甘膦杀根不同，草铵膦先杀叶，再通过植物蒸腾作用可以在植物木质部进行传导，其速效性间于百草枯和草甘膦之间，是一种非选择性触杀除草剂。草铵膦包括L-草铵膦和外消旋DL-型草铵膦，其中，L-草铵膦的除草活性为外消旋DL-型草铵膦的两倍。目前市场上销售的草铵膦制剂一般都是外消旋DL-型草铵膦，如果草铵膦产品能以L-构型的纯化学异构体形式予以使用，可使草铵膦的使用量降低50％左右，这对于提高原子经济性、降低使用成本、减轻环境压力都具有十分重要的意义。L-草铵膦，又称精草铵膦，化学名称为4-[羟基(甲基)膦酰基]-L-高丙氨酸，结构式如下所示，分子式为C5H12NO4P，分子量181.1；精草铵膦易溶于水，不易溶于有机溶剂，且对光稳定；熔点为214-216℃，CAS号35597-44-5。精草铵膦是一种广谱灭生性除草剂，具有高效、低毒、易降解、使用安全方便等优点，一年生、多年生的双子叶和禾本科杂草具有较好的除草效果。现有L-草铵膦的制备工艺主要包括化学法和生物法。化学法合成L-草铵膦主要包括手性辅助剂诱导法、外消旋体拆分法和不对称合成法等，但这些方法面临合成路线复杂、收率低或/和手性拆分试剂昂贵的问题，难以实现其高效工业化生产，或难以实现较大的工业化应用价值。生物法合成L-草铵膦主要包括蛋白酶法、氨基酸脱氢酶法和转氨酶法等，这些方法往往具有产物光学纯度低、分离难度大或/和底物耐受差等缺陷，其工业化应用价值相对较低。因此，开发一条步骤相对简单、原料易得、成本可控的具有潜在的工业化应用价值的L-草铵膦合成工艺具有十分重要的意义。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术提供了一种制备L-草铵膦(I)或其盐的方法，该方法包括以下步骤：(a)使式(II)所示化合物或其盐与式(III)所示化合物反应，其中，R1为C1-C4烷基或NH4；(b)不论中间体是否分离，将步骤(a)所得产物经水解反应得到L-草铵膦(I)或其盐。进一步地，R1为NH4、甲基、乙基、丙基或正丁基。其中，当R1为正丁基时，反应效果较佳。进一步地，步骤(a)反应的温度为60～140℃，90～110℃时效果可以取得较优的收率和较高的ee值。进一步地，式(III)所示化合物与式(II)所示化合物的摩尔比为2:1～8:1。进一步地，步骤(a)中，所述反应在存在一种或多种式(IV)的自由基引发剂下进行，其中，R2为甲基、乙基、2,2-二甲基丙基或苯基；R3为氢或C1-C10烷基，优选C1-C6烷基，更优选C1-C4烷基；R4为氢或C1-C10烷基，优选氢或C1-C6烷基，更优选氢或C1-C4烷基；R5为C1-C10烷基或苯基，优选C1-C6烷基，更优选C1-C4烷基。进一步地，步骤(a)中，该反应在存在一种或多种选自以下的自由基引发剂下进行：过氧化新戊酸叔丁酯、过氧化新戊酸叔戊酯、过氧化新癸酸叔丁酯、过氧化新癸酸1,1,3,3-四甲基丁酯、过氧化-2-乙基己酸叔丁酯、过氧化-2-乙基己酸1,1,3,3-四甲基丁酯、过氧化新癸酸叔戊酯、过氧化新癸酸枯基酯、过氧化新庚酸枯基酯、过氧化新戊酸枯基酯和过氧化苯甲酸叔丁酯，优选过氧化苯甲酸叔丁酯。进一步地，前述自由基引发剂与式(II)所示化合物的摩尔比为1:100～1:1。进一步地，步骤(b)中，所述水解反应在无机酸或者有机酸的存在下进行，所述无机酸为盐酸或硫酸。进一步地，步骤(b)中，所述水解反应的温度为20～150℃。与现有的L-草铵膦合成路线相比，本专利技术是一种化学合成的新路线，步骤相对简单、原子经济性高、无需进行手性催化即可得到高ee值的L-草铵膦产品，具有潜在的工业化应用价值。具体实施方式实施例1(1)化合物1的合成在氮气氛围下，往三口烧瓶中加入化合物2(10g，1.0eq)和甲基次膦酸正丁酯(16.4g，2.0eq)，搅拌10min后，缓慢升温至90℃，用恒压滴液漏斗缓慢滴加引发剂过氧化苯甲酸叔丁酯(1.17g，0.1eq)，搅拌直至原料消失。减压蒸馏出副产物，得中间产物粗品1，收率92％，无需进一步纯化，直接下一步。(2)L-草铵膦的合成将上步粗产品1溶于36％HCl(24.4g，4eq)水溶液中，加热至回流，直至原料消失。减压蒸馏出溶剂，将粗产物溶甲醇/水重结晶，得到L-草铵膦，两步收率90％，ee值97％。实施例2按照实施例1的方法，改变步骤(1)中甲基次膦酸酯种类和/或引发剂种类和/或反应温度，结果如下表1所示。化合物2的用量为10g，相关物料之间的摩尔比保持不变。中间产物收率步骤(1)所得产物粗品的收率，为总收率为步骤(1)和(2)两步反应的收率。表1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种制备L-草铵膦(I)或其盐的方法，/n

【技术特征摘要】
20190404 CN 20191026996721.一种制备L-草铵膦(I)或其盐的方法，



其特征在于：所述方法包括以下步骤：
(a)使式(II)所示化合物或其盐



与式(III)所示化合物反应，



其中，R1为C1-C4烷基或NH4；
(b)不论中间体是否分离，将步骤(a)所得产物经水解反应得到L-草铵膦(I)或其盐。


2.根据权利要求1的方法，其特征在于：R1为NH4为甲基、乙基、丙基或正丁基，优选正丁基。


3.根据权利要求1的方法，其特征在于：步骤(a)中，所述反应的温度为60～140℃，优选90～110℃。


4.根据权利要求1的方法，其特征在于：式(III)所示化合物与式(II)所示化合物的摩尔比为2:1～8:1。


5.根据权利要求1-4任一项的方法，其特征在于：步骤(a)中，所述反应在存在一种或更多种式(IV)的自由基引发剂下进行，



其中，
R2为甲基、乙基、2,2-二甲基丙基或苯基；
R3为氢或C1-C10烷基，...

【专利技术属性】
技术研发人员：程柯，刘永江，刘俊强，周磊，曾伟，左翔，
申请(专利权)人：利尔化学股份有限公司，广安利尔化学有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51