草銨膦的制備方法

專利名稱：草銨膦的制備方法
技術領域：
本發明屬于有機化學和農藥化學領域，具體而言，本發明涉及草銨膦的一種新的
制備方法。
背景技術：
草銨膦(glufosinate-ammoni咖)是一種具有部分內吸作用的高效、低毒、非選擇
性(滅殺性)觸殺型有機膦類除草劑，是由德國赫司特(Hoechst)公司最先開發。其合成
方法有發酵法和化學合成法。發酵法主要是用雙丙氨酰膦經微生物發酵生產。化學合成法
大多是以三氯化膦或亞膦酸酯為起始原料，與某些氨基衍生物反應而制備。 目前草銨膦的合成方法有阿布佐夫合成法，該法采用亞膦酸酯衍生物與鹵代
a-胺基(保護的)-丁酸衍生物反應，酸性條件下脫保護制備，該法中鹵代a-胺基(保護
的)-丁酸衍生物的制備較為繁瑣，成本相對較高，而且，胺基的保護與脫保護，均使得制備
成本增加。 高壓催化合成法使用了一氧化碳和氫氣在，15-20MPa的高壓下反應，對設備的要 求高，不適合工業化生產，此外CO也是劇毒氣體，不太好控制。 低溫定向合成法中氫化吡嗪的陰離子化過程需要-80°C的低溫，不易工業化生產； 另外用到正丁基鋰也是極危險的易燃易爆品；中間體甲基氯乙基膦酸乙酯也需單獨制備。
阿布佐夫-邁克爾法，由西南科技大學材料學院碩士研究生提出的，用亞膦酸三 甲酯為原料生成甲基膦酸二甲酯，按文獻所示，也可以用市場直接能購買的甲基膦酸二乙 酯為原料，反應過程中用到五氯化磷(污染大)和乙烯基氯化鎂，該格氏反應，工業化時也 較難控制。 蓋布瑞爾-丙二酸二乙酯合成法，此路線用到氯氣和溴素，工業化時也較難控制， 且成本較高。 以蛋氨酸為原料，經過羥基化，成內酯氯化，再和甲基膦酸二乙酯反應得到草銨膦 的衍生物，水解得到草銨膦。此法中使用的蛋氨酸在反應過程中，將產生巰醇，污染問題較 難解決。 目前較為成熟的工藝是斯垂克_澤林斯基法，該方法由德國赫斯特_舍林農業發 展有限公司于1998年8月申請的制備方法專利(專利號為98808261)予以公開，該專利通 過W09909039進入了中國，該方法是在酸酐等條件下，由甲基亞膦酸二乙酯與丙烯醛反應， 再經氰化物等反應制備草銨膦，其反應中用到了劇毒的氰化鉀或鈉。

發明內容
本發明的研究人員經過大量的實驗研究發現，利用三價的甲基亞磷酸化合物與丁 烯腈反應，然后利用Neber重排，再經水解反應制備草銨膦，不僅可以避免使用劇毒的氰化 物，也可以免去使用氨基酸衍生物時對氨基的保護與脫保護等反應，使得制備草銨膦的工 藝反應步驟少、操作簡便、成本低，完全適合于規模化生產。

本發明是一種制備式(I)化合物或其鹽的方法，
H3C— .
(I) 它主要包括以下步驟實現。
步驟1 : 將式(II)的三價甲基磷化合物與式(III)的不飽和的衍生物，如果合適在縮合劑
或活化劑及如果合適醇類存在下，生成式(IV)化合物，
(II)
(IV) 其中^為鹵素、含或不含取代基的(Cl-C4)烷氧基、芐氧基、苯氧基，1 2為 (Cl-C4)烷基、芐基；式(II)化合物主要選自甲基亞磷酸酯，包括單甲酯、雙甲酯、單乙酯或 雙乙酯，使用到的活化劑優選乙酸酐。
步驟2: 將式(IV)化合物與式(V)的醇反應，生成式(VI)化合物；
o
II
H3C-P,
/
o
\
R
NH HCI
+R3—0H
(V)
(IV) 、" (VI) 其中R3為(Cl-C4)的烷基；制備中，使用到的醇優選甲醇。而且該步反應可以不
進行純化，直接投下一步反應。
步驟3 : 式(VI)化合物在氧化劑的存在下，反應生成式(VII)化合物；
(VI)
(VII)
在氧化劑的選擇中，我們研究過用碘、高碘酸、高碘酸鈉、次氯酸或次氯酸鈉等，本
5發明中，優選次氯酸鈉。
步驟4 式(VII)化合物，在堿存在下，經過Neber重排反應，生成式(VIII)化合物；



同 (vm)
反應完成后，可直接將反應體系調整為酸性，進行下一步操作。
步驟5
式(VIII)化合物，在6N的鹽酸水溶液下水解即可生成式(I)化合物；
;H3C-P.
(vm)

-步說明本發明,
以下通過實施例進-實施例1
步驟1 :氮氣保護下將3- 丁烯腈(67g， lmol)和乙酸酐(102g， lmol)加入反應瓶， 在25-3(TC下滴加甲基亞膦酸二乙酯(136g，lmo1)入反應瓶，在3(TC攪拌6小時即反應完 全。減壓蒸餾，除去未反應的原料，再高真空精餾得到產物(4-乙氧基(甲基)膦酰基-丁 腈)(166g，收率95X )。 步驟2 :氮氣保護下，將以上化合物(166g，0. 95mol)溶于無水甲醇(430g)中，降 溫至ot:，通入干燥的氯化氫氣體，保持1小時。通完后在2t:攪拌12小時，減壓蒸餾出 甲醇，得到產物(4-乙氧基(甲基)膦酰基-l-亞氨基-丁基甲基醚鹽酸鹽)(220g，收率 95% )。 步驟3 :將次氯酸鈉(543g，7. 29mol)溶于水(3700mL)中，降溫至0°C ，攪拌下加入 上步產物(220g，0. 79mol)，混合物攪拌1小時，反應完畢用石油醚(3X600g)萃取，萃取液 回收石油醚得到產物(4-乙氧基(甲基)膦酰基-l-氯代亞氨基-丁基甲基醚)(217g，收 率100% )。 步驟4 :將氫氧化鈉(108g，2. 7mo1)溶于水(6000mL)中，冷卻至室溫加入上步產 物(217g，0. 9mol)，室溫攪拌10小時。 反應液在冰水浴下通入氯化氫氣體，使得反應液氯化氫的濃度為6N左右。反應物 升溫至回流，反應4小時，在50-6(TC下減壓蒸餾除去大部分水，得到淡黃色粘稠物質。加 入適量甲醇溶解，濾去無機鹽，蒸去甲醇，剩余物溶于蒸餾水中，用5N的氫氧化鈉調pH = 3. 0-3.5，加入甲醇，低溫放置析出白色晶體，即為草銨膦。
實施例2 步驟1 :氮氣保護下將3- 丁烯腈(67g， lmol)和乙酸酐(102g， lmol)加入反應瓶， 在25-3(TC下滴加甲基亞膦酸單乙酯(108g，lmo1)入反應瓶，在3(TC攪拌6小時即反應完 全。減壓蒸餾，除去未反應的原料，再高真空精餾得到產物(4-乙氧基(甲基)膦酰基-丁 腈)(166g，收率95X )。 步驟2 :氮氣保護下，將以上化合物(166g，0. 95mol)溶于無水甲醇(430g)中，降 溫至ot:，通入干燥的氯化氫氣體，保持1小時。通完后在2t:攪拌12小時，減壓蒸餾出甲 醇，降溫至0。C。加入次氯酸鈉(543g，7. 29mol)/水(3700mL)溶液，混合物攪拌1小時，反 應完畢用甲苯(3X600g)萃取，萃取液回收甲苯得到產物(4-乙氧基(甲基)膦酰基-l-氯 代亞氨基_ 丁基甲基醚)(217g，收率95% )。 步驟3 :將氫氧化鈉(108g，2. 7mo1)溶于水(6000mL)中，冷卻至室溫加入上步產 物(217g，0. 9mo1)，室溫攪拌10小時。 反應液在冰水浴下通入氯化氫氣體，使得反應液氯化氫的濃度為6N左右。反應物 升溫至回流，反應4小時，在50-6(TC下減壓蒸餾除去大部分水，得到淡黃色粘稠物質。加 入適量甲醇溶解，濾去無機鹽，蒸去甲醇，剩余物溶于蒸餾水中，用5N的氫氧化鈉調pH = 3. 0-3.5，加入甲醇，低溫放置析出白色晶體，即為草銨膦。
權利要求
一種制備式(I)化合物或其鹽的方法，包括步驟1將式(II)的甲基磷化合物與式(III)的不飽和的衍生物，如果合適在縮合劑或活化劑及如果合適醇類存在下，生成式(IV)化合物，其中R1為鹵素、含或不含取代基的(C1-C4)烷氧基、芐氧基、苯氧基，R2為(C1-C4)烷基、芐基，步驟2將式(IV)化合物與式(V)的醇反應，生成式(VI)化合物；其中R3為(C1-C4)的烷基；步驟3式(VI)化合物在氧化劑的存在下，反應生成式(VII)化合物；步驟4式(VII)化合物，在堿存在下，經過Neber重排反應，生成式(VIII)化合物；步驟5式(VIII)化合物，酸性條件下水解生成式(I)化合物；F2008101826155C00011.tif,F2008101826155C00012.tif,F2008101826155C00013.tif,F2008101826155C00021.tif,F2008101826155C00022.tif,F2008101826155C00023.tif
2.根據權利要求1， Rl為氫，步驟1中，縮合劑或活化劑是指乙酸酐，或過氧化異辛酸 酯；步驟2中，式(V)的醇是指C1-C4的醇，優選甲醇；步驟3中，氧化劑可以是碘、高碘酸、 高碘酸鹽、次氯酸或次氯酸鹽，優選次氯酸鈉；步驟4中，選用的堿為無機堿，如碳酸鈉、碳 酸氫鈉、氫氧化鈉、碳酸鉀、碳酸氫鉀、氫氧化鉀，優選氫氧化鈉；步驟5，酸性條件下水解， 優選鹽酸。
全文摘要
本發明是利用三價的甲基亞磷酸化合物與丁烯腈反應，然后利用Neber重排，再經水解反應制備草銨膦，不僅可以避免使用劇毒的氰化物，也可以免去使用氨基酸衍生物時對氨基的保護與脫保護等反應，使得制備草銨膦的工藝反應步驟少、操作簡便、成本低，完全適合于規模化生產。
文檔編號A01P13/00GK101747367SQ20081018261
公開日2010年6月23日 申請日期2008年12月9日 優先權日2008年12月9日
發明者李從勝, 李晶, 牛勇毅 申請人:北京上地新世紀生物醫藥研究所有限公司