一种4-(羟基甲基膦酰基)-2-羰基丁酸的制备方法技术

本发明专利技术提供一种4

【技术实现步骤摘要】
一种4
‑
(羟基甲基膦酰基)
‑2‑
羰基丁酸的制备方法


[0001]本专利技术属于精细化工
，具体涉及一种4
‑
(羟基甲基膦酰基)
‑2‑
羰基丁酸的制备方法。

技术介绍

[0002]4‑
(羟基甲基磷酰基)
‑2‑
羰基丁酸，简称PPO或酮酸，是草铵膦合成过程的重要中间体，该化合物通过氨化还原等步骤即可得到草铵膦，通过生物酶法发酵即可得到L
‑
草铵膦。
[0003]1980年，FBC公司首先申请了制备酮酸中间体的专利US4399287A，3
‑
(乙氧基甲基膦酰基)丙酸酯经克莱森缩合反应延伸碳链得到酮酸中间体4
‑
(羟基甲基膦酰基)
‑2‑
羰基丁酸，4
‑
(羟基甲基膦酰基)
‑2‑
羰基丁酸的分离收率约为30％。
[0004]1991年，Hoechest公司报道了4
‑
(羟基甲基膦酰基)
‑2‑
羰基丁酸的化学合成法，利用甲基亚膦酸单乙酯与丙烯酸乙酯在乙醇钠的作用下发生迈克尔加成反应制备得到3
‑
(乙氧基甲基膦酰基)
‑
丙酸乙酯，然后在
‑
50℃与草酸二乙酯在乙醇钠作用下发生克莱森酯缩合反应，再利用盐酸水解脱羧后制得4
‑
(羟基甲基膦酰基)
‑2‑
羰基丁酸。但是该方法需要在r/>‑
50℃下进行反应，且整体收率较低，有大量的废水产生，同时产物析晶时间长达48h(J.Org.Chem.,1991,56,1783
‑
1788)，反应式如下所示：
[0005][0006]专利US1583424A首次报道了以2,5
‑
二氧代
‑1‑
氧杂
‑2‑
磷环戊烷和氰化钠为原料反应制得酮氰化合物，再经过酸解过程得到酮酸类化合物的方法，反应式如下所示：
[0007][0008]CN103665032A公开了一种草铵膦的制备方法，该专利利用酮酸合成路线制备草铵膦重要中间体4
‑
(羟基甲基膦酰基)
‑2‑
羰基丁酸的方法。以含氧、磷的五元杂环环膦酸酐与氰化物为原料，在有机溶剂中发生氰化反应生成酮腈化合物；然后再在酸性溶液中经过水解过程得到酮酸物质4
‑
(羟基甲基膦酰基)
‑2‑
羰基丁酸；最后在醇类溶剂和催化剂存在下，经过氨化、加氢还原过程得到草铵膦。但是该法所使用的环膦酸酐制备不易，成本高，且纯化困难。
[0009]因此，如何提供一种收率高、纯化简单，并且原料易得的4
‑
(羟基甲基膦酰基)
‑2‑
羰基丁酸的制备方法，成为目前亟待解决的问题。

技术实现思路

[0010]针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种4
‑
(羟基甲基膦酰基)
‑2‑
羰基丁酸的制备方法。本专利技术提供的4
‑
(羟基甲基膦酰基)
‑2‑
羰基丁酸的制备方法纯化简单，原料易得，并且收率高，三步总收率可达到90％以上。
[0011]为达到此专利技术目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0012]本专利技术提供一种4
‑
(羟基甲基膦酰基)
‑2‑
羰基丁酸的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
[0013](1)将3
‑
甲基乙氧基膦酰基丙醛和氰化物进行加成反应，得到(3
‑
氰基
‑3‑
羟基丙基)甲基次膦酸酯，反应式如下所示：
[0014][0015](2)将(3
‑
氰基
‑3‑
羟基丙基)甲基次膦酸酯进行水解反应，得到4
‑
(羟基甲基膦酰基)
‑2‑
羟基丁酸，反应式如下所示：
[0016][0017](3)将4
‑
(羟基甲基膦酰基)
‑2‑
羟基丁酸进行氧化反应，得到4
‑
(羟基甲基膦酰基)
‑2‑
羰基丁酸，反应式如下所示：
[0018][0019]在本专利技术中，原料3
‑
甲基乙氧基膦酰基丙醛参考专利CN103374030A合成，由甲基亚膦酸二乙酯与丙烯醛反应，然后经盐酸水解后得到粗品，纯度在90％以上。
[0020]在本专利技术中，步骤(1)中，所述氰化物包括氰化钠和/或氰化钾。
[0021]优选地，步骤(1)中，所述3
‑
甲基乙氧基膦酰基丙醛和氰化物的摩尔比为1:(0.8
‑
1.5)，例如可以是1:0.8、1:0.9、1:1、1:1.1、1:1.2、1:1.3、1:1.4、1:1.5等；优选为1:(1.0
‑
1.1)，例如可以是1:1.0、1:1.01、1:1.02、1:1.03、1:1.04、1:1.05、1:1.06、1:1.07、1:1.08、1:1.09、1:1.1等。
[0022]优选地，步骤(1)中，所述加成反应在酸性催化剂存在下进行。
[0023]优选地，所述酸性催化剂包括焦亚硫酸钠、亚硫酸氢钠、硫酸氢钠或磷酸二氢钠中的任意一种或至少两种的组合，优选为焦亚硫酸钠和/或亚硫酸氢钠。
[0024]优选地，所述3
‑
甲基乙氧基膦酰基丙醛和酸性催化剂的摩尔比为1:(0.5
‑
2.0)，例如可以是1:0.5、1:0.6、1:0.7、1:0.8、1:0.9、1:1、1:1.1、1:1.2、1:1.3、1:1.4、1:1.5、1:1.6、1:1.7、1:1.8、1:1.9、1:2.0等；优选为1:(0.8
‑
1.2)，例如可以是1:0.8、1:0.9、1:1、1:1.1、1:1.2等。
[0025]优选地，步骤(1)中，所述加成反应在溶剂中进行。
[0026]优选地，所述溶剂包括水、甲醇或乙醇中的任意一种或至少两种的组合，优选为水。
[0027]在本专利技术中，步骤(1)中，所述加成反应的温度为0
‑
50℃，例如可以是0℃、5℃、10℃、15℃、20℃、25℃、30℃、35℃、40℃、45℃、50℃等；优选为5
‑
25℃，例如可以是5℃、7℃、9℃、11℃、13℃、15℃、17℃、19℃、21℃、23℃、25℃等。
[0028]优选地，步骤(1)中，所述加成反应的时间为1.1
‑
13h，例如可以是1.1h、2h、3h、4h、5h、6h、7h、9h、10h、11h、12h、13h等；优选为2.5
‑
7h，例如可以是2.5h、3h、3.5h、4h、4.5h、5h、5.本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种4
‑
(羟基甲基膦酰基)
‑2‑
羰基丁酸的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：(1)将3
‑
甲基乙氧基膦酰基丙醛和氰化物进行加成反应，得到(3
‑
氰基
‑3‑
羟基丙基)甲基次膦酸酯；(2)将(3
‑
氰基
‑3‑
羟基丙基)甲基次膦酸酯进行水解反应，得到4
‑
(羟基甲基膦酰基)
‑2‑
羟基丁酸；(3)将4
‑
(羟基甲基膦酰基)
‑2‑
羟基丁酸进行氧化反应，得到4
‑
(羟基甲基膦酰基)
‑2‑
羰基丁酸。2.根据权利要求1所述的4
‑
(羟基甲基膦酰基)
‑2‑
羰基丁酸的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述氰化物包括氰化钠和/或氰化钾；优选地，步骤(1)中，所述3
‑
甲基乙氧基膦酰基丙醛和氰化物的摩尔比为1:(0.8
‑
1.5)，优选为1:(1.0
‑
1.1)；优选地，步骤(1)中，所述加成反应在酸性催化剂存在下进行；优选地，所述酸性催化剂包括焦亚硫酸钠、亚硫酸氢钠、硫酸氢钠或磷酸二氢钠中的任意一种或至少两种的组合，优选为焦亚硫酸钠和/或亚硫酸氢钠；优选地，所述3
‑
甲基乙氧基膦酰基丙醛和酸性催化剂的摩尔比为1:(0.5
‑
2.0)，优选为1:(0.8
‑
1.2)；优选地，步骤(1)中，所述加成反应在溶剂中进行；优选地，所述溶剂包括水、甲醇或乙醇中的任意一种或至少两种的组合，优选为水。3.根据权利要求1或2所述的4
‑
(羟基甲基膦酰基)
‑2‑
羰基丁酸的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述加成反应的温度为0
‑
50℃，优选为5
‑
25℃；优选地，步骤(1)中，所述加成反应的时间为1.1
‑
13h，优选为2.5
‑
7h。4.根据权利要求1
‑
3中任一项所述的4
‑
(羟基甲基膦酰基)
‑2‑
羰基丁酸的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述(3
‑
氰基
‑3‑
羟基丙基)甲基次膦酸酯的制备方法包括以下步骤：将3
‑
甲基乙氧基膦酰基丙醛、酸性催化剂和溶剂混合，滴加氰化物溶液，进行保温反应，得到(3
‑
氰基
‑3‑
羟基丙基)甲基次膦酸酯；优选地，所述3
‑
甲基乙氧基膦酰基丙醛和溶剂的质量比为1:(2
‑
5)；优选地，所述氰化物溶液为氰化物的水溶液；优选地，所述氰化物的水溶液的质量百分含量为20
‑
40％；优选地，所述滴加的速度为0.5
‑
20mL/min；优选地，所述滴加的时间为0.1
‑
3h，优选为0.5
‑
2h；优选地，在滴加氰化物溶液的过程中需进行控温，所述控温的温度为0
‑
50℃，优选为5
‑
25℃；优选地，所述保温反应的温度为20
‑
30℃；优选地，所述保温反应的时间为1
‑
10h，优选为2
‑
5h。5.根据权利要求1
‑
4中任一项所述的4
‑
(羟基甲基膦酰基)
‑2‑
羰基丁酸的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述水解反应在酸存在下进行；优选地，所述酸包括盐酸；优选地，所述酸的质量百分含量为25
‑
35％；
优选地，所述(3
‑
氰基
‑3‑
羟基丙基)甲基次膦酸酯和酸的摩尔比为1:(2
‑
10)，优选为1:(3
‑
...

【专利技术属性】
技术研发人员：秦龙，余神銮，王林林，王萍，闫涛涛，姜胜宝，吴艳青，楼亿圆，付萍，周曙光，
申请(专利权)人：浙江新安化工集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：