２－氮杂双环(２，２，１)庚－５－烯－２－乙酸衍生物和相关化合物的制备方法技术

本发明专利技术描述了一种新颖化合物２－氮杂双环（２．２．１）庚－５－烯－２－乙酸，它的制备方法，和相关化合物的制备方法，以及将所述化合物作中间体来制备Ｎ－膦酰基甲基甘氨酸的用途。（*该技术在2009年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】此中描述的本专利技术涉及一种新颖化合物2-氮杂双环庚-5-烯-2-乙酸，其衍生物，该新化合物的制备方法，以及它们作为中间体在生产N-膦酰基甲基甘氨酸过程中的应用，后者为一种已知的除草剂及植物生长调节剂。在本领域中人们正进行深入的研究以寻找更好的制备此农业上重要的化合物的方法。人们惊奇地发现，2-氮杂双环庚-5-烯-2-乙酸(N-羧甲基氮杂降冰片烯)、其衍生物及相关化合物，可以在制备N-膦酰基甲基甘氨酸的新而有效的过程中被用作主要的中间体。本专利技术的目的在于描述一种新颖化合物、该化合物的衍生物、它们的制备方法，及提供一种新且有效的方法以制备N-膦酰基甲基甘氨酸。这些新颖中间体使得能从甘氨酸和磷酸同等物制备N-膦酰基甲基甘氨酸，而无需用酯。现已发现分子式Ⅰ的N-取代氮杂降冰片烯，其中Y为COOR、CON(R1)2或CN，R和R1各自独立地为氢或C1-C4烷基，是对N-膦酰基甲基甘氨酸生产有用的中间体。 如上所述的分子式Ⅰ化合物可由如分子式Ⅱ的氨甲基化合物或者它们的质子化了的盐类，其中Y如以上为分子式Ⅰ所描述的，在溶剂存在下，与大约0.90-10.0摩尔当量的甲醛和大约1.0-10.0(摩尔)当量的环戊二烯反应而形成，如流程图Ⅰ所示。 当Y为CON(R1)2、COOR或CN时，要求有酸存在。当Y为COOH时，不需要附加的酸。除环戊二烯外，二烯类如取代的环戊二烯类，也可被用在如流程图Ⅰ所示的反应序列中来产生对应的氮杂降冰片烯。这样获得的N-取代氮杂双环烯烃中间体，如分子式Ⅰ的N-取代氮杂降冰片烯中间体(较好地其中Y为COOH)，可与磷酸同等物如二烃基亚磷酸盐或三卤化磷(较好地为三氯化磷)，在溶剂存在下，(较好地为C1-C4烷基羧酸，如较好地为乙酸)进行反应，可随意地继之以在含水的酸或碱(较好地为酸)存在下，以产生N-膦酰基甲基甘氨酸如流程图Ⅱ所示，其中Y如上所述，R2为H或C1-C4烷基，X为Cl或Br 本专利技术涉及一种新颖化合物2-氮杂双环庚-5-烯-2-乙酸，其衍生物及相关化合物、所述化合物的制备，及通过N取代氮杂双环烯烃中间体如分子式Ⅰ的N-取代氮杂降冰片烯中间体制备N-膦酰基甲基甘氨酸的新颖方法，分子式Ⅰ中Y为COOR、CON(R1)2或CN，R和R1各自独立地为氢或C1-C4烷基。 分子式Ⅰ的化合物可以通过分子式Ⅱ的氨甲基化合物或其质子化了的盐类(其中Y如为分子式Ⅰ所描述的)在溶剂存在下，与大约0.9-1.0摩尔当量的甲醛及1-10摩尔当量的环戊二烯反应而制得。此反应是酸催化的，所以，在酸性溶剂存在下，采用了分子式Ⅱ的氨甲基化合物的质子化了的盐，所用的甲醛可以是任何可得到的常见的形式，如37%含水甲醛(福尔马林)，55%甲醛溶液，35%甲醇及10%水(methyl formcel)或固体多聚甲醛。所使用的溶剂应至少能使分子式Ⅱ的化合物的一些质子化了的形式存在于该溶剂中。典型的溶剂为水或水与可混溶有机溶剂的混合物。使人惊奇的是，C1-C4烷基羧酸，且较好地为乙酸，也可以使用，反应以一合适速率在25-30℃进行，除非当使用固体多聚甲醛时，在此情况下分子式Ⅰ化合物的形成由多聚甲醛的解聚速率所决定。所述解聚速率的增加可通过减小所使用的多聚甲醛的粒子大小，或者在加入分子式Ⅱ的氨甲基化合物(如甘氨酸)之前，用酸加热多聚甲醛。在上述过程中可以使用的其他二烯类是取代环戊二烯。环戊二烯上取代基可以是C1-C4烷基、芳基和NO2。用上述二烯类，分子式Ⅴ的N-取代氮杂双环己烯化合物式中R3、R4、R5、R6、R7、和R8各自独立地为氢，C1-C4烷基，C6H5或NO2， H2N-CH2-Y Ⅱ Y为COOR、CON(R1)2或CN，其中R和R1各自独立地为氢或C1-C4烷基可以通过在溶剂(较好地为冰醋酸)存在下，于15-200℃的温度范围内，历时1-24小时，将分子式Ⅱ的氨甲基化合物，式中Y如为分子式Ⅴ所描述的，与0.9-10.0摩尔当量的甲醛和1.0-10.0摩尔当量的分子式Ⅵ的二烯，式中R3、R4、R5、R6、R7和R8如上为分子式Ⅴ所描述的反应而制得。本专利技术的方法中一个重要特征是在N-取代氮杂双环烯烃中间体中水的存在被减至最小值。因为水与分子式Ⅲ的化合物反应，所以存在于反应混合物中的水应不超过三当量。在N-取代氮杂双环烯烃和分子式Ⅳ的化合物反应中水的存在会导致产生不需要的副产品。当分子式Ⅰ中Y为CN、CON(R1)2或COOR，及R或R1为C1-C4烷基时，N-羰基烷氧基甲基氮杂双环烯烃可以被萃取到有机溶剂中，而水可方便地去除。但是，当Y为COOH时，N-羧甲基氮杂双环烯烃为高度水溶性，因此去除水需要用蒸馏法。当氮杂双环烯烃为N-羧甲基氮杂降冰片烯时，可能需要减压蒸馏步骤，因为该化合物在40℃以上时以显著的速率降解。当Y为COOH时，用乙酸作为优选溶剂，以及甲醛的优选形态为多聚甲醛或methylformcel，使在N-羧甲基氮杂双环烯烃中出现的水含量减至最小。如果用methylforrncel，在下一步反应前应在减压下尽可能多地去除甲醇，因为甲醇的存在会使反应速率减慢。由于如流程图Ⅰ所示，水是反应的产物，在产品乙酸溶液中典型的存在量为每一摩尔N-取代氮杂双环己烯有大约1摩尔水。2-氮杂双环庚-5-烯-2-乙酸为中性pH的两性离子化合物。去除水之后，该化合物可以固体形式得到，再溶于乙醇，并去除乙醇后，给出固体残余物，用丙酮洗涤后，给出白色收湿的固体，在90-135℃逐渐分解，2-氮杂双环庚-5-烯-2-乙酸的中性和酸性溶液是不稳定的，因为该化合物有经受逆狄尔斯-阿德耳反应的自然倾向。该溶液应保存在温度低于10℃下。分解率是这样的，即在10℃下一个月以上大约25%分解。用如上所述的本专利技术的方法制备的其它N-取代氮杂双环烯烃化合物为2-氮杂双环庚-5-烯-2-乙腈;2-氮杂双环庚-5-烯-2-乙酰胺，N，N-二甲基-2-氮杂双环庚-5-烯-2-乙酰胺;N-甲基-2-氮杂双环庚-5-烯-2-乙酰胺;4，5，7-三甲基-2-氮杂双环庚-5-烯-2-乙酸;7-甲基-2-氮杂双环庚-5-烯-2-乙酸;6-甲基-2-氮杂双环庚-5-烯-2-乙酸;5-甲基-2-氮杂双环庚-5-烯-2-乙酸;4-甲基-2-氮杂双环庚-5-烯-2-乙酸;3-甲基-2-氮杂双环庚-5-烯-2-乙酸;1-甲基-2-氮杂双环庚-5-烯-2-乙酸;4，5，6，7-四甲基-2-氮杂双环庚-5-烯-2-乙酸;N-取代氮杂双环烯烃中间体，如分子式Ⅰ的N-取代氮杂降冰片烯中间体，是与1.0-5.0摩尔当量的如下分子式Ⅲ或Ⅳ所示的三价磷化合物， 其中X为卤素，以及R2为H，C1-C4烷基，在有溶剂(如芳烃，卤代芳烃，卤代烃、低级烷基醇或乙腈，或C1-C4羧酸，优选乙酸)存在下，在可使反应以合适速率进行的温度下发生反应，速率取决于温度，即在所用的特定的溶剂中，质子化了的N-取代氮杂双环烯烃中间体进行逆狄尔斯-阿德耳反应的温度。如果分子式Ⅲ的化合物是在非羟基化了的溶剂的存在下被使用，那么需要化学计量的羟基化了的化合物。此反应的一个主要方面是分子式Ⅴ的中间体中的氮为部分地四配位。典型温度大约为20-120℃，优选为大约35-80℃，所述温度下的反应时间为2-24小时。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有下列结构的化合物，其中Ｒ↓〔３〕、Ｒ↓〔４〕、Ｒ↓〔５〕＊＊＊Ｒ↓〔６〕、Ｒ↓〔７〕和Ｒ↓〔８〕各自独立地为氢，Ｃ↓〔１〕—Ｃ↓〔４〕烷基，Ｃ↓〔６〕Ｈ↓〔５〕或ＮＯ↓〔２〕；Ｙ为ＣＯＯＲ，ＣＯＮ（Ｒ↓〔１〕）↓〔２〕，或Ｃ Ｎ，其中Ｒ和Ｒ↓〔１〕各自独立地为氢或Ｃ↓〔１〕－Ｃ↓〔４〕烷基，附带条件是当Ｒ↓〔３〕、Ｒ↓〔４〕、Ｒ↓〔５〕、Ｒ↓〔６〕、Ｒ↓〔７〕和Ｒ↓〔８〕为氢时，Ｒ独立地为氢或Ｃ↓〔１〕—Ｃ↓〔４〕烷基。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：大卫安德烈斯科尔特斯，
申请(专利权)人：美国氰胺公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]