CH636885A5 - Process for the preparation of N-phosphonomethylglycine and salts thereof - Google Patents
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Abstract
Description
636885 636885
2 2nd
PATENTANSPRÜCHE PATENT CLAIMS
1. Verfahren zur Herstellung von Salzen des N-Phospho-nomethylglycins oder des Thioanalogen desselben, dadurch gekennzeichnet, dass man ein Gemisch aus Wasser und einer Verbindung der Formel: 1. A process for the preparation of salts of N-phosphonomethylglycine or the thio analog thereof, characterized in that a mixture of water and a compound of the formula:
Z H Z H
II I II I
(Aryl-Xa-0):-b-P-CH2-N-CH2-CN (I) (Aryl-Xa-0): - b-P-CH2-N-CH2-CN (I)
I I.
(OH)b worin Aryl für Phenyl, Naphthyl und/oder Biphenylyl steht, die Substituenten X an der Arylgruppe, die gleich oder verschieden sind, Halogen, Alkyl mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, Alkoxy oder Alkylthio mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen, Alkoxycarbonyl mit 2 oder 3 Kohlenstoffatomen, Methylendioxy, Cyano, Trifluormethyl oder Nitro bedeuten, Z für Sauerstoff oder Schwefel steht, a eine ganze Zahl von 0 bis 3 bedeutet und b = 0 oder 1 ist, mit einem Alkalimetallhy-droxid und/oder Tetraalkylammoniumhydroxid, dessen Alkylreste 1 bis 4 Kohlenstoffatome enthalten, als Base bildet und das Gemisch zur Herstellung des Salzes erhitzt. (OH) b in which aryl represents phenyl, naphthyl and / or biphenylyl, the substituents X on the aryl group, which are the same or different, halogen, alkyl having 1 to 4 carbon atoms, alkoxy or alkylthio having 1 to 3 carbon atoms, alkoxycarbonyl having 2 or 3 carbon atoms, methylenedioxy, cyano, trifluoromethyl or nitro, Z is oxygen or sulfur, a is an integer from 0 to 3 and b = 0 or 1, with an alkali metal hydroxide and / or tetraalkylammonium hydroxide, the alkyl radicals 1 contain up to 4 carbon atoms, forms as a base and the mixture is heated to produce the salt.
2. Verfahren nach Anspruch 1 zur Herstellung von N-Phosphonomethylglycin oder dessen Thioanalogem, dadurch gekennzeichnet, dass man eine wässrige Lösung des erhaltenen Salzes mit einem Kationenaustauscherharz in Kontakt bringt, das Harz mit Wasser eluiert und dann das Eluat einengt. 2. The method according to claim 1 for the preparation of N-phosphonomethylglycine or its thio analogue, characterized in that an aqueous solution of the salt obtained is brought into contact with a cation exchange resin, the resin is eluted with water and then the eluate is concentrated.
3. Verfahren zur Herstellung von N-Phosphonomethylglycin oder dessen Thioanalogem, dadurch gekennzeichnet, dass man ein Gemisch aus einer Verbindung der im Anspruch 1 angegebenen Formel I und wenigstens einem leichten Überschuss über 1 Moläquivalent wässriger Salzsäure oder wässriger Brom wasserstoffsäure bildet und das Gemisch erhitzt, bis im wesentlichen die gesamte Verbindung der Formel I zu N-Phosphonomethylglycin oder dessen Thioanalogem hydrolysiert ist. 3. A process for the preparation of N-phosphonomethylglycine or its thio analogue, characterized in that a mixture of a compound of the formula I given in Claim 1 and at least a slight excess over 1 molar equivalent of aqueous hydrochloric acid or aqueous bromine is formed and the mixture is heated, until essentially all of the compound of formula I is hydrolyzed to N-phosphonomethylglycine or its thio analogue.
Nach der US-PS 3 923 877 kann N-Phosphonomethylglycin dadurch hergestellt werden, dass man ein Dikohlen-wasserstoffphospnit mit 1,3,5-Tricyanomethyl-hexahydro-1,3,5-triazin in Gegenwart eines Katalysators, wie eines Halogenwasserstoffs, einer Lewis-Säure, eines Carbonsäure-halogenids oder eines Carbonsäureanhydrids, umsetzt und dann das erhaltene Produkt hydrolysiert. Die Ausbeuten dieses Verfahrens sind extrem gering. In der Patentschrift wird angegeben, dass die Reaktion zwischen dem Phosphit und dem Triazin unter Bildung eines Esters von N-Phospho-nomethylglycinnitril als Zwischenprodukt stattfindet. Die geeigneten Ester nach der US-PS sind solche mit aliphatischen Gruppen mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen oder phenyl-substituierten aliphatischen Gruppen, wie Benzyl und vorzugsweise Alkyl mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen. Diese Ester werden unter Bildung von N-Phosphonomethylglycin, einem Nachauflaufherbizid, hydrolysiert. According to US Pat. No. 3,923,877, N-phosphonomethylglycine can be prepared by reacting a dihydrogen phosphite with 1,3,5-tricyanomethyl-hexahydro-1,3,5-triazine in the presence of a catalyst, such as a hydrogen halide Lewis acid, a carboxylic acid halide or a carboxylic acid anhydride, and then hydrolyzing the product obtained. The yields of this process are extremely low. The patent states that the reaction between the phosphite and the triazine takes place with the formation of an ester of N-phosphomonomethylglycine nitrile as an intermediate. The suitable esters according to the US patent are those with aliphatic groups with 1 to 6 carbon atoms or phenyl-substituted aliphatic groups, such as benzyl and preferably alkyl with 1 to 6 carbon atoms. These esters are hydrolyzed to form N-phosphonomethylglycine, a post-emergence herbicide.
Es wurde nunmehr gefunden, dass Verbindungen der Formel: It has now been found that compounds of the formula:
Z H Z H
II I II I
(Aryl-X.,-0):-b-P-CH2-N-CH2-CN (1) (Aryl-X., - 0): - b-P-CH2-N-CH2-CN (1)
I I.
(OH)b worin Aryl für Phenyl, Naphthyl und/oder Biphenylyl steht, die Substituenten X an der Arylgruppe, die gleich oder verschieden sind, Halogen, / Ikyl mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, Alkoxy oder Alkylthio mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen, Alkoxycarbonyl mit 2 oder 3 Kohlenstoffatomen, Methylendioxy, Cyano, Trifluormethyl oder Nitro bedeuten, Z für Sauerstoff oder Schwefel steht, a eine ganze Zahl von 0 bis 3 bedeutet und b = 0 oder 1 ist, dadurch hergestellt werden können, dass man ein entsprechendes Diarylphos-phit oder -thiophosphit mit 1,3,5-Tricyanomethyl-hexa-hydro-1,3,5-triazin umsetzt, ohne dass ein Katalysator verwendet wird, und gegebenenfalls die so erhaltenen Diaryl-ester (b=0) zu den entsprechenden Monoarylestern (b= 1) hydrolysiert. Es wurde weiterhin gefunden, dass die Verbindungen der Formel I als Ausgangsmaterialien für die Herstellung von N-Phosphonomethylglycin dienen können. (OH) b wherein aryl is phenyl, naphthyl and / or biphenylyl, the substituents X on the aryl group, which are the same or different, halogen, / ikyl having 1 to 4 carbon atoms, alkoxy or alkylthio having 1 to 3 carbon atoms, alkoxycarbonyl with 2 or 3 carbon atoms, methylenedioxy, cyano, trifluoromethyl or nitro mean, Z represents oxygen or sulfur, a represents an integer from 0 to 3 and b = 0 or 1, can be prepared by using a corresponding diarylphosphite or -thiophosphite with 1,3,5-tricyanomethyl-hexa-hydro-1,3,5-triazine without using a catalyst, and optionally the diaryl esters (b = 0) thus obtained to give the corresponding monoaryl esters ( b = 1) hydrolyzed. It has also been found that the compounds of the formula I can serve as starting materials for the preparation of N-phosphonomethylglycine.
Die Hydrolyse der Verbindungen der Formel I unter Bildung von N-Phosphonomethylglycin kann zweckmässigerweise und schnell in der Weise durchgeführt werden, dass man die Verbindung der Formel I bei mässigen Temperaturen (60 bis 100°C) erhitzt im Gemisch mit wenigstens einem leichten Überschuss über 1 Moläquivalent (beispielsweise 1,01 Moläquivalent) wässriger Salzsäure oder wässriger Bromwasserstoffsäure, die zweckmässigerweise mit 1,0-normal und vorzugsweise wenigstens 2,0-normal sind. Verwendet man konzentrierte wässrige Salzsäure oder Bromwasserstoffsäure, so erfolgt eine zufriedenstellende Hydrolyse zu N-Phosphonomethylglycin innerhalb von 24 Stunden bei Raumtemperatur. The hydrolysis of the compounds of the formula I to form N-phosphonomethylglycine can expediently and rapidly be carried out by heating the compound of the formula I at moderate temperatures (60 to 100 ° C.) in a mixture with at least a slight excess over 1 Molar equivalents (e.g. 1.01 molar equivalents) of aqueous hydrochloric acid or aqueous hydrobromic acid, which are advantageously 1.0 normal and preferably at least 2.0 normal. If concentrated aqueous hydrochloric acid or hydrobromic acid is used, the hydrolysis to N-phosphonomethylglycine takes place within 24 hours at room temperature.
Die Hydrolyse der Verbindungen der Formal I unter Bildung von N-Phosphonomethylglycin kann leicht mittels des nachfolgenden allgemeinen Verfahrens erreicht werden: Die rohen oder gereinigten Reaktionsprodukte eines Diarylphos-phits oder -thiophospits mit 1,3,5-Tricyanomethylhexa-hydro-l,3,5-triazin werden dadurch hydrolysiert, dass man dazu wenigstens einen leichten Überschuss über 1 Mol äquivalent (beispielsweise wenigstens 1,01 Mol) wässrige Salzsäure oder Bromwasserstoffsäure zugibt und das Gemisch mehrere Stunden unter Rückflussbedingungen auf etwa 100°C erhitzt, bis mittels N.M.R.-Spektralanalyse festgestellt wird, dass im wesentlichen die gesamte Verbindung der Formel I zu N-Phosphonomethylglycin hydrolysiert ist. Man extrahiert dann das Reaktionsgemisch zweimal mit Chloroform, um das während der Hydrolyse gebildete Phenol zu entfernen, und filtriert die wässrigen Schichten und verdampft zur Trockne. Den festen Rückstand löst man in Wasser und kühlt die Lösung auf 0°C, um das Auskristallisieren des N-Phosphonomethylglycins zu bewirken. The hydrolysis of the compounds of the formal I with the formation of N-phosphonomethylglycine can easily be achieved by the following general process: The crude or purified reaction products of a diarylphosphite or thiophosphite with 1,3,5-tricyanomethylhexa-hydro-1,3 5-triazine are hydrolyzed by adding at least a slight excess over 1 mol equivalent (for example at least 1.01 mol) aqueous hydrochloric acid or hydrobromic acid and heating the mixture to about 100 ° C. under reflux conditions until by means of NMR spectral analysis it is found that essentially all of the compound of the formula I is hydrolyzed to N-phosphonomethylglycine. The reaction mixture is then extracted twice with chloroform to remove the phenol formed during the hydrolysis, and the aqueous layers are filtered and evaporated to dryness. The solid residue is dissolved in water and the solution is cooled to 0 ° C. in order to cause the N-phosphonomethylglycine to crystallize out.
Die rohen oder gereinigten Reaktionsprodukte eines Dia-rylphosphits oder-thiophosphits mit 1,3,5-Tricyanomethyl-hexahydro-1,3,5-triazin können auch dadurch hydrolysiert werden, dass man hierzu eine Base, nämlich ein Alkalimetall-hydroxid oder ein Tetraalkylammoniumhydroxid, dessen Alkylreste 1 bis 4 Kohlenstoffatome enthalten, zugibt, ein Gemisch der Verbindung der Formel I und der Base in Wasser bildet, das Gemisch zum Bewirken der vollständigen Hydolyse zu einem Salz von N-Phosphonomethylglycin erhitzt und dann das Salz in N-Phosphonomethylglycin umwandelt, wozu man eine wässrige Lösung des Salzes mit einem Kationenaustauscherharz in Kontakt bringt. The crude or purified reaction products of a diaryl phosphite or thiophosphite with 1,3,5-tricyanomethyl-hexahydro-1,3,5-triazine can also be hydrolyzed by adding a base, namely an alkali metal hydroxide or a tetraalkylammonium hydroxide whose alkyl radicals contain 1 to 4 carbon atoms, adds a mixture of the compound of the formula I and the base in water, heats the mixture to bring about complete hydrolysis to a salt of N-phosphonomethylglycine and then converts the salt to N-phosphonomethylglycine, for which an aqueous solution of the salt is brought into contact with a cation exchange resin.
Die nachfolgenden Beispiele dienen der weiteren Erläuterung der Erfindung, wobei sich alle Teile auf das Gewicht beziehen, es sei denn, dass dies anders angegeben ist. The following examples serve to further explain the invention, all parts relating to the weight, unless stated otherwise.
Beispiel 1 example 1
Man rührt Diphenylphosphit (33,43 g 0,1 Mol, 70%-ige Reinheit)und l,3,5-Tricyanomethyl-hexahydro-l,3,5-triazin Diphenyl phosphite (33.43 g 0.1 mol, 70% purity) and 1,3,5-tricyanomethyl-hexahydro-1,3,5-triazine are stirred
5 5
10 10th
IS IS
20 20th
25 25th
30 30th
35 35
40 40
45 45
50 50
55 55
60 60
65 65
(6,73 g, 0,033 Mol) in einem Kolben und erhitzt auf 100°C (mittels eines Ölbads). Nach 40 Minuten ist die Reaktion beendet (N.M.R.-Analyse). Das rohe Reaktionsgemisch hydrolysiert man durch Zugabe von 150 ml 2-normaler Salzsäure und hält es 16 Stunden lang am Rückfluss. Das erhaltene Material extrahiert man zweimal mit Chloroform (um das Phenol zu entfernen), filtriert die wässrigen Schichten und dampft sie zur Trockne ein, wodurch man einen gebräunten orangen Feststoff erhält, den man in 60 ml Wasser löst und auf 0°C kühlt. Man sammelt die erhaltenen Kristalle, trocknet sie an der Luft und erhält 10,7 g N-Phosphonomethylglycin. Analyse 95+% Reinheit. Weitere Ausbeuten isoliert man durch Eindampfen und Zugaben von Äthanol, wobei alle diese Materialien verschiedene Mengen Ammoniumchlorid und Aminomethylphosphonosäure enthalten. Die Mutterlaugen aus den obigen Kristallisationen enthalten hauptsächlich phosphorige Säure (4,4 g). (6.73 g, 0.033 mol) in a flask and heated to 100 ° C (using an oil bath). The reaction is complete after 40 minutes (N.M.R. analysis). The crude reaction mixture is hydrolyzed by adding 150 ml of 2N hydrochloric acid and kept at reflux for 16 hours. The resulting material is extracted twice with chloroform (to remove the phenol), the aqueous layers are filtered and evaporated to dryness to give a browned orange solid which is dissolved in 60 ml of water and cooled to 0 ° C. The crystals obtained are collected, dried in air and 10.7 g of N-phosphonomethylglycine are obtained. Analysis 95 +% purity. Further yields are isolated by evaporation and addition of ethanol, all of which contain various amounts of ammonium chloride and aminomethylphosphono acid. The mother liquors from the above crystallizations mainly contain phosphorous acid (4.4 g).
Beispiel 2 Example 2
Man mischt Di-(p-methoxyphenyl)-phosphit (30,82 g, 0,1 Mol, 95,5%ige Reinheit) und 1,3,5-Tricyanomethyl-hexa-hydro-l,3,5-triazin(6,81 g, 0,0333 Mol), rührt und erhitzt auf I00cC. Nach 15 Minuten hat sich das gesamte Hexahydro-triazin in dem Phosphit gelöst. Eine Probe zeigt, dass die Reaktion zu etwa 50% abgelaufen ist. Man erhitzt das Gemisch weitere 15 Minuten, hydrolysiert und bearbeitet dann wie im Beispiel 1 beschrieben. Die N.M.R.-Analyse der ersten Ausbeute ( 10,1 g trocken) ergibt reines N-Phosphonomethylglycin. Es können keine weiteren Ausbeuten in reiner Form erhalten werden. Die N.M.R.-Analyse der Mutterlauge zeigt, dass sie aus einem komplizierten Gemisch besteht. Di- (p-methoxyphenyl) phosphite (30.82 g, 0.1 mol, 95.5% purity) and 1,3,5-tricyanomethyl-hexa-hydro-l, 3,5-triazine ( 6.81 g, 0.0333 mol), stirred and heated to 100 ° C. After 15 minutes all of the hexahydro-triazine has dissolved in the phosphite. A sample shows that the reaction was about 50% complete. The mixture is heated for a further 15 minutes, hydrolyzed and then processed as described in Example 1. N.M.R. analysis of the first yield (10.1 g dry) shows pure N-phosphonomethylglycine. No further yields can be obtained in pure form. The N.M.R. analysis of the mother liquor shows that it consists of a complicated mixture.
Beispiel 3 Example 3
Man mischt Di-p-chlorphenylphosphit ( 19,6 g, 0,05 Mol, 78%ige Reinheit) und 1,3,5-Tricyanomethyl-hexahydro-1,3,5-triazin (3,41 g, 0,0167 Mol) bei Raumtemperatur (nicht exotherm). Man erhitzt die Aufschlämmung 20 Minuten lang auf 100°C (N.M.R.-Probe zeigt, dass die Reaktion beendet ist). Nach dem Bearbeiten und den Hydrolysenverfahren, wie im Beispiel 1 beschrieben, isoliert man 4,8 g N-Phosphonomethylglycin (erste Ausbeute 56%). Die zweite Ausbeute 0,44 g ist NH4CI. Die N.M.R.-Analyse der Mutterlaugen ist sehr schwierig und zeigt, dass die Hydrolysenbedingungen zu hart waren, um optimale Ergebnisse zu erzielen. Di-p-chlorophenyl phosphite (19.6 g, 0.05 mol, 78% purity) and 1,3,5-tricyanomethyl-hexahydro-1,3,5-triazine (3.41 g, 0.0167) are mixed Mol) at room temperature (not exothermic). The slurry is heated to 100 ° C for 20 minutes (N.M.R. sample shows that the reaction is complete). After processing and the hydrolysis process, as described in Example 1, 4.8 g of N-phosphonomethylglycine are isolated (first yield 56%). The second yield, 0.44 g, is NH4CI. The N.M.R. analysis of the mother liquors is very difficult and shows that the hydrolysis conditions were too hard to achieve optimal results.
636885 636885
Beispiel 4 Example 4
Man stellt das Tetramethylammoniumhydroxidsalz von N-Phosphonomethylglycin dadurch her, das man 6 g (0,02 Mol) 0,0-Diphenyl-N-phosphonomethylglycinnitril in 30 ml Wasser, das 14,5 g (0,08 Mol) Tetramethylammonium-hydroxid enthält, löst und das Gemisch dann 16 Stunden auf 100°C erhitzt, bis die N.M.R.-Analyse zeigt, dass das gesamte Glycinnitril in das Tetramethylammoniumhydroxidsalz von N-Phosphonomethylglycin umgewandelt ist. Man kühlt die Lösung, extrahiert mit Methylenchlorid, um das Phenol zu entfernen, engt dann unter Vakuum ein und erhält ein Gemisch von Tetramethylammoniumsalzen. Das gewonnene Salzprodukt löst man in 20 ml Wasser und gibt es in eine Ionenaustauschersäule, die mit einem im Handel erhältlichen Kationenaustauscherharz («Dowex 50») gefüllt ist, und man eluiert mit Wasser bei Raumtemperatur. Das Eluat engt man ein und erhält 2,4 g beige gefärbte kristallinen Feststoff (71°/oige Ausbeute). Es wurde mittels N.M.R.-Analyse festgestellt, dass der kristalline Feststoff im wesentlichen reines N-Phosphonomethylglycin ist. The tetramethylammonium hydroxide salt of N-phosphonomethylglycine is prepared by adding 6 g (0.02 mol) of 0.0-diphenyl-N-phosphonomethylglycine nitrile in 30 ml of water containing 14.5 g (0.08 mol) of tetramethylammonium hydroxide , dissolves and the mixture is then heated at 100 ° C. for 16 hours until NMR analysis shows that all of the glycine nitrile has been converted into the tetramethylammonium hydroxide salt of N-phosphonomethylglycine. The solution is cooled, extracted with methylene chloride to remove the phenol, then concentrated in vacuo to give a mixture of tetramethylammonium salts. The salt product obtained is dissolved in 20 ml of water and placed in an ion exchange column filled with a commercially available cation exchange resin (“Dowex 50”) and eluted with water at room temperature. The eluate is concentrated and 2.4 g of beige colored crystalline solid (71% yield). It was determined by N.M.R. analysis that the crystalline solid is essentially pure N-phosphonomethylglycine.
Beispiel 5 Example 5
Man stellt das Dinatriumsalz von N-Phosphonomethylglycin dadurch her, dass man 6,04 g (0,02 Mol) Ö,0-Diphenyl-N-phosphonomethylglycinnitril mit 50 ml Wasser, das 3,2 g (0,08 Mol) Natriumhydroxid enthält, The disodium salt of N-phosphonomethylglycine is prepared by mixing 6.04 g (0.02 mol) of Ö, 0-diphenyl-N-phosphonomethylglycine nitrile with 50 ml of water containing 3.2 g (0.08 mol) of sodium hydroxide ,
mischt und dann das Gemisch unter fortdauerndem Rühren 1 Stunde lang auf70°C erhitzt; danach zeigt die N.M.R.-Analyse des Reaktionsgemisches, dass etwa 'A des Reaktionsge-mischs in das Dinatriumsalz umgewandelt ist. Man setzt die Reaktion 4 weitere Stunden lang bei 70°C fort und stellt mittels N.M.R.-Analyse eine 40%ige Umwandlung in das Dinatriumsalz fest. Durch weiteres 15-stündiges Erhitzen bei 70°C erhält man eine 80- bis 90%ige Umwandlung in das Dinatriumsalz. Man engt das Reaktionsprodukt ein und erhält einen dunkel bernsteinfarbigen glasigen Feststoff. Man stellt N-Phosphonomethylglycin dadurch her, dass man den Feststoff in Wasser löst und die Lösung einer Ionenaustauschersäule zuführt, die mit einem im Handel erhältlichen Kationenaustauscherharz («Dowex 50») gefüllt ist. Man eluiert die Säule mit Wasser bei Raumtemperatur. Das Eluat engt man ein und erhält 2,7 g (80%ige Ausbeute) hell gefärbten Feststoff; man stellt mittels N.M.R.-Spektralanalyse fest, dass es sich um im wesentlichen reines N-Phosphonomethylglycin handelt. mixes and then the mixture is heated to 70 ° C for 1 hour with continued stirring; then the N.M.R. analysis of the reaction mixture shows that about 'A of the reaction mixture has been converted to the disodium salt. The reaction is continued for 4 more hours at 70 ° C and a 40% conversion to the disodium salt is determined by N.M.R. analysis. Heating for a further 15 hours at 70 ° C gives an 80-90% conversion to the disodium salt. The reaction product is concentrated and a dark amber glassy solid is obtained. N-phosphonomethylglycine is prepared by dissolving the solid in water and feeding the solution to an ion exchange column filled with a commercially available cation exchange resin ("Dowex 50"). The column is eluted with water at room temperature. The eluate is concentrated and 2.7 g (80% yield) of light-colored solid are obtained; it is determined by means of N.M.R. spectral analysis that it is essentially pure N-phosphonomethylglycine.
3 3rd
5 5
10 10th
15 15
20 20th
25 25th
30 30th
35 35
40 40
45 45
B B
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