4-（甲基羟基磷酰基）-2-羰基丁酸制备精草铵膦的方法技术

本发明专利技术提供4

【技术实现步骤摘要】
4
‑
(甲基羟基磷酰基)
‑2‑
羰基丁酸制备精草铵膦的方法


[0001]本专利技术属于涉及精细化工、基因工程与酶工程领域，涉及一种化学
‑
酶法制备4
‑
(甲基羟基磷酰基)
‑2‑
羰基丁酸的方法及其在精草铵膦合成中的应用。

技术介绍

[0002]4‑
(甲基羟基磷酰基)
‑2‑
羰基丁酸(4
‑
(methylhydroxyphosphroryl)2
‑
carbonylbutyricacid，又称PPO)的结构式如下所示，它是合成新型除草剂精草铵膦(L
‑
草铵膦)的关键中间体，因此PPO低成本高效合成对于精草铵膦的产业化至关重要。
[0003][0004]目前关于PPO的合成方法很多，东南大学金竹丹在导师王明亮教授指导下进行了较为全面的综述。主要有5种方法：(1)以环磷酸酐、草酸二酯、氰化钠为原料合成，该方法需要使用剧毒物质氰化钠，存在危险性大(StarkovVitalijY,FregerBorisI,etal.Sodiumsaltassemiproductforproducingphosphineaciddisplayingherbicidalactivity[P].EuropeanPatentOffice,1583424.1990
‑
08
‑
07.)。(2)采用3
‑
(羟基甲基乙氧基)丙氰与草酸二乙酯Claisen缩合，随后加碱水解后再酸化，获得中间体，中间体与N,N
‑
二取代(三甲基硅)仲胺反应，生成产物不需分离，直接水解获得产物PPO，该法有两种顺反异构的烯氰，严重影响PPO的产率(KazakovPV,OdinetsIL,AntipinMY,etal.Synthesisof2
‑
keto
‑4‑
phosphorylbutyricacidsandtheirderivatives[J].Divisionofchemicalscience,1990,39(9):1931
‑
1937.)。(3)刘善和等人(刘善和,曾辉,高正华等.一种草胺膦的合成方法[P].中国专利CN105837624.2018
‑
11
‑
16.)报道了采用低温下向2
‑
羰基
‑3‑
丁烯酸酯化合物中缓慢滴加甲基二氯化磷，搅拌下发生迈克尔加成，随后碱解后回流酸化得到PPO，但该法已经受到美国专利保护(LotharWilms,Hofheim.ETHODFORPRODUCINGGLUFOSINATESANDINTERMEDIATEPRODUCTSFORTHESAMEUS6,359,162B1,2002
‑3‑
19)；(4)Tanaka等发表专利(TanakaM,SakakuraT,TakigawaS,etal.Preparationofphosphinyl
‑2‑
oxobutyricacidsasintermediatesforherbicides[J].JpnKokaiTokkyoKohoJP,1989,89(10):658
‑
672.)，以2
‑
(甲基膦酰基氯代乙氧基)氯乙烷为原料，与一氧化碳在羰基钴及氢氧化钙的催化作用下，制得PPO的氯代物，然后通过还原加氢得到PPO，该法存在路线长，用到贵金属催化剂，需要加氢等问题。(5)Hoechst公司在1991年报道了以甲基亚磷酸二乙酯和丙烯酸酯加成反应后，在甲醇钠作用下与草酸二乙酯反应，合成PPO，总收率为65(ZeissH
J.Enantioselectivesynthesisofbothenantiomersofphosphinothricinviaasymmetrichydrogenationof
‑
acylamidoacrylates[J].J.Org.Chem.，1991，56(5):1783
‑
1788.)；我国安徽国星生物化学有限公司对其方法进行了适当改进，总收率可提高到85％(王红伟，曾辉，等.草铵膦关键中间体的合成新方法[J].浙江化工,2017,48(2):3
‑
5)。(6)我国浙江工业大学郑裕国院士和浙江大学杨立荣教授申报相关专利(薛亚平,程峰,曹成浩,郑裕国.一种生物酶法去消旋化制备L
‑
草铵膦的方法、草铵膦脱氢酶突变体及应用[P].CN111363775A,2020
‑
03
‑
18；杨立荣,王子渊,周海胜,等.一种ω
‑
转氨酶的应用及生物酶法去消旋化制备L
‑
草铵膦的方法[P].CN112553285A,2021
‑
03
‑
26.)，利用DL
‑
消旋体草铵膦，通过D
‑
氨基酸氧化酶或ω
‑
转氨酶将D
‑
草铵膦氧化得到PPO，该法虽然简洁，但是原料受制于消旋体草铵膦生产企业的限制，无法规模制备PPO，主要过程如下所示：
[0005][0006]由于上述方法均很难实现产业化，因此本专利技术以甘氨酸、醋酸乙烯酯和甲基亚磷酸二甲酯为原料，采用2步化学法和2步酶法的方法合成4
‑
(甲基羟基磷酰基)
‑2‑
羰基丁酸PPO，具有原料易得、不用0℃以下的低温冷源、反应条件温和等优点，收率可达86％以上，具有较好的应用前景。

技术实现思路

[0007]为解决上述化学合成的原料不易得、反应条件苛刻、专利限制等问题，本专利技术提供4
‑
(甲基羟基磷酰基)
‑2‑
羰基丁酸PPO制备精草铵膦的方法。
[0008]本专利技术的的技术方案包括如下步骤：
[0009](1)将底物4
‑
(甲基羟基磷酰基)
‑2‑
羰基丁酸，L
‑
谷氨酰胺脱氢酶，辅助底物葡萄糖，葡萄糖脱氢酶混合后打入管式反应器中进行反应，反应完成后经超滤系统分离得到混合液；
[0010](2)将步骤(1)得到的混合液经超滤，树脂吸附，筛网过滤，超纯水洗涤后用稀氨水解吸，解吸液用薄膜蒸发器进行浓缩，浓缩液再加活性炭脱色、过滤，滤液用喷雾干燥器干燥，得到精草铵膦。
[0011]所述的L
‑
谷氨酰胺脱氢酶为重组酶CgGDH，其氨基酸序列SEQ ID NO：6。
[0012]所述的L
‑
谷氨酰胺脱氢酶还可以替换为L
‑
谷氨酰胺脱氢酶突变体酶Q113E，氨基酸序列 SEQ ID NO：7。
[0013]所述的葡萄糖脱氢酶由安琪酵母股份有限公司酶制剂事业部提供，授权专利为本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1. 4
‑
（甲基羟基磷酰基）
‑2‑ꢀ
羰基丁酸制备精草铵膦的方法，其特征在于，包括如下步骤：（1）将底物4
‑
（甲基羟基磷酰基）
‑2‑
羰基丁酸，L
‑
谷氨酰胺脱氢酶，辅助底物葡萄糖，葡萄糖脱氢酶混合后打入管式反应器中进行反应，反应完成后经超滤系统分离得到混合液；（2）将步骤（1）得到的混合液经超滤，树脂吸附，筛网过滤，超纯水洗涤后用稀氨水解吸，解吸液用薄膜蒸发器进行浓缩，浓缩液再加活性炭脱色、过滤，滤液用喷雾干燥器干燥，得到精草铵膦。2.根据权利要求1所述的4
‑
（甲基羟基磷酰基）
‑2‑ꢀ
羰基丁酸制备精草铵膦的方法，其特征在于，所述的L
‑
谷氨酰胺脱氢酶为重组酶CgGDH，其氨基酸序列SEQ ID NO：6。3. 根据权利要求2所述的4
‑
（甲基羟基磷酰基）
‑2‑ꢀ
羰基丁酸制备精草铵膦的方法，其特征在于，L
‑
谷氨酰胺脱氢酶还可以替换为L
‑
谷氨酰胺脱氢酶突变体酶Q113E，氨基酸序列SEQ ID NO：7。4. 根据权利要求3所述的4
‑
（甲基羟基磷酰基）
‑2‑ꢀ
羰基丁酸制备精草铵膦的方法，其特征在于，所述的葡萄糖脱氢酶由安琪酵母股份有限公司酶制剂事业部提供，授权专利为CN 107779459 A，所述菌株为大肠杆菌Escherichiacoli.A149
‑
170，保藏于中国典型培养物保藏中心，保藏编号为CCTCC M2016102，氨基酸序列如SEQID NO.18，DNA序列为SEQID NO.19。5. 根据权利要求4所述的4
‑
（甲基羟基磷酰基）
‑2‑ꢀ
羰基丁酸制备精草铵膦的方法，其特征在于，步骤（1）中4
‑
（甲基羟基磷酰基）
‑2‑
羰基丁酸的浓度为150
‑
200g/L，葡萄糖的浓度为30
‑
150g/L。6. 根据权利要求5所述的4...

【专利技术属性】
技术研发人员：田义群，彭春雪，胡付超，覃立忠，龚大春，任立伟，兰海闯，杨潇，吕育财，
申请(专利权)人：湖北泰盛化工有限公司，
类型：发明
国别省市：