CN101747367A - 草铵膦的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明是利用三价的甲基亚磷酸化合物与丁烯腈反应，然后利用Neber重排，再经水解反应制备草铵膦，不仅可以避免使用剧毒的氰化物，也可以免去使用氨基酸衍生物时对氨基的保护与脱保护等反应，使得制备草铵膦的工艺反应步骤少、操作简便、成本低，完全适合于规模化生产。
Description
技术领域
本发明属于有机化学和农药化学领域，具体而言，本发明涉及草铵膦的一种新的制备方法。
背景技术
草铵膦(glufosinate-ammonium)是一种具有部分内吸作用的高效、低毒、非选择性(灭杀性)触杀型有机膦类除草剂，是由德国赫司特(Hoechst)公司最先开发。其合成方法有发酵法和化学合成法。发酵法主要是用双丙氨酰膦经微生物发酵生产。化学合成法大多是以三氯化膦或亚膦酸酯为起始原料，与某些氨基衍生物反应而制备。
目前草铵膦的合成方法有阿布佐夫合成法，该法采用亚膦酸酯衍生物与卤代a-胺基(保护的)-丁酸衍生物反应，酸性条件下脱保护制备，该法中卤代a-胺基(保护的)-丁酸衍生物的制备较为繁琐，成本相对较高，而且，胺基的保护与脱保护，均使得制备成本增加。
高压催化合成法使用了一氧化碳和氢气在，15-20MPa的高压下反应，对设备的要求高，不适合工业化生产，此外CO也是剧毒气体，不太好控制。
低温定向合成法中氢化吡嗪的阴离子化过程需要-80℃的低温，不易工业化生产；另外用到正丁基锂也是极危险的易燃易爆品；中间体甲基氯乙基膦酸乙酯也需单独制备。
阿布佐夫-迈克尔法，由西南科技大学材料学院硕士研究生提出的，用亚膦酸三甲酯为原料生成甲基膦酸二甲酯，按文献所示，也可以用市场直接能购买的甲基膦酸二乙酯为原料，反应过程中用到五氯化磷(污染大)和乙烯基氯化镁，该格氏反应，工业化时也较难控制。
盖布瑞尔-丙二酸二乙酯合成法，此路线用到氯气和溴素，工业化时也较难控制，且成本较高。
以蛋氨酸为原料，经过羟基化，成内酯氯化，再和甲基膦酸二乙酯反应得到草铵膦的衍生物，水解得到草铵膦。此法中使用的蛋氨酸在反应过程中，将产生巯醇，污染问题较难解决。
目前较为成熟的工艺是斯垂克-泽林斯基法，该方法由德国赫斯特-舍林农业发展有限公司于1998年8月申请的制备方法专利(专利号为98808261)予以公开，该专利通过WO9909039进入了中国，该方法是在酸酐等条件下，由甲基亚膦酸二乙酯与丙烯醛反应，再经氰化物等反应制备草铵膦，其反应中用到了剧毒的氰化钾或钠。
发明内容
本发明的研究人员经过大量的实验研究发现，利用三价的甲基亚磷酸化合物与丁烯腈反应，然后利用Neber重排，再经水解反应制备草铵膦，不仅可以避免使用剧毒的氰化物，也可以免去使用氨基酸衍生物时对氨基的保护与脱保护等反应，使得制备草铵膦的工艺反应步骤少、操作简便、成本低，完全适合于规模化生产。
本发明是一种制备式(I)化合物或其盐的方法，
它主要包括以下步骤实现。
步骤1：
将式(II)的三价甲基磷化合物与式(III)的不饱和的衍生物，如果合适在缩合剂或活化剂及如果合适醇类存在下，生成式(IV)化合物，
其中：R1为卤素、含或不含取代基的(C1-C4)烷氧基、苄氧基、苯氧基，R2为(C1-C4)烷基、苄基；式(II)化合物主要选自甲基亚磷酸酯，包括单甲酯、双甲酯、单乙酯或双乙酯，使用到的活化剂优选乙酸酐。
步骤2：
将式(IV)化合物与式(V)的醇反应，生成式(VI)化合物；
其中R3为(C1-C4)的烷基；制备中，使用到的醇优选甲醇。而且该步反应可以不进行纯化，直接投下一步反应。
步骤3：
式(VI)化合物在氧化剂的存在下，反应生成式(VII)化合物；
在氧化剂的选择中，我们研究过用碘、高碘酸、高碘酸钠、次氯酸或次氯酸钠等，本发明中，优选次氯酸钠。
步骤4
式(VII)化合物，在碱存在下，经过Neber重排反应，生成式(VIII)化合物；
反应完成后，可直接将反应体系调整为酸性，进行下一步操作。
步骤5
式(VIII)化合物，在6N的盐酸水溶液下水解即可生成式(I)化合物；
以下通过实施例进一步说明本发明。
实施例1
步骤1：氮气保护下将3-丁烯腈(67g，1mol)和乙酸酐(102g，1mol)加入反应瓶，在25-30℃下滴加甲基亚膦酸二乙酯(136g，1mol)入反应瓶，在30℃搅拌6小时即反应完全。减压蒸馏，除去未反应的原料，再高真空精馏得到产物(4-乙氧基(甲基)膦酰基-丁腈)(166g，收率95％)。
步骤2：氮气保护下，将以上化合物(166g，0.95mol)溶于无水甲醇(430g)中，降温至0℃，通入干燥的氯化氢气体，保持1小时。通完后在2℃搅拌12小时，减压蒸馏出甲醇，得到产物(4-乙氧基(甲基)膦酰基-1-亚氨基-丁基甲基醚盐酸盐)(220g，收率95％)。
步骤3：将次氯酸钠(543g，7.29mol)溶于水(3700mL)中，降温至0℃，搅拌下加入上步产物(220g，0.79mol)，混合物搅拌1小时，反应完毕用石油醚(3×600g)萃取，萃取液回收石油醚得到产物(4-乙氧基(甲基)膦酰基-1-氯代亚氨基-丁基甲基醚)(217g，收率100％)。
步骤4：将氢氧化钠(108g，2.7mol)溶于水(6000mL)中，冷却至室温加入上步产物(217g，0.9mol)，室温搅拌10小时。
反应液在冰水浴下通入氯化氢气体，使得反应液氯化氢的浓度为6N左右。反应物升温至回流，反应4小时，在50-60℃下减压蒸馏除去大部分水，得到淡黄色粘稠物质。加入适量甲醇溶解，滤去无机盐，蒸去甲醇，剩余物溶于蒸馏水中，用5N的氢氧化钠调pH＝3.0-3.5，加入甲醇，低温放置析出白色晶体，即为草铵膦。
实施例2
步骤1：氮气保护下将3-丁烯腈(67g，1mol)和乙酸酐(102g，1mol)加入反应瓶，在25-30℃下滴加甲基亚膦酸单乙酯(108g，1mol)入反应瓶，在30℃搅拌6小时即反应完全。减压蒸馏，除去未反应的原料，再高真空精馏得到产物(4-乙氧基(甲基)膦酰基-丁腈)(166g，收率95％)。
步骤2：氮气保护下，将以上化合物(166g，0.95mol)溶于无水甲醇(430g)中，降温至0℃，通入干燥的氯化氢气体，保持1小时。通完后在2℃搅拌12小时，减压蒸馏出甲醇，降温至0℃。加入次氯酸钠(543g，7.29mol)/水(3700mL)溶液，混合物搅拌1小时，反应完毕用甲苯(3×600g)萃取，萃取液回收甲苯得到产物(4-乙氧基(甲基)膦酰基-1-氯代亚氨基-丁基甲基醚)(217g，收率95％)。
步骤3：将氢氧化钠(108g，2.7mol)溶于水(6000mL)中，冷却至室温加入上步产物(217g，0.9mol)，室温搅拌10小时。
反应液在冰水浴下通入氯化氢气体，使得反应液氯化氢的浓度为6N左右。反应物升温至回流，反应4小时，在50-60℃下减压蒸馏除去大部分水，得到淡黄色粘稠物质。加入适量甲醇溶解，滤去无机盐，蒸去甲醇，剩余物溶于蒸馏水中，用5N的氢氧化钠调pH＝3.0-3.5，加入甲醇，低温放置析出白色晶体，即为草铵膦。
Claims (2)
1.一种制备式(I)化合物或其盐的方法，
包括：
步骤1：
将式(II)的甲基磷化合物与式(III)的不饱和的衍生物，如果合适在缩合剂或活化剂及如果合适醇类存在下，生成式(IV)化合物，
其中：
R1为卤素、含或不含取代基的(C1-C4)烷氧基、苄氧基、苯氧基，R2为(C1-C4)烷基、苄基，
步骤2：
将式(IV)化合物与式(V)的醇反应，生成式(VI)化合物；
其中R3为(C1-C4)的烷基；
步骤3：
式(VI)化合物在氧化剂的存在下，反应生成式(VII)化合物；
步骤4
式(VII)化合物，在碱存在下，经过Neber重排反应，生成式(VIII)化合物；
步骤5
式(VIII)化合物，酸性条件下水解生成式(I)化合物；
2.根据权利要求1，R1为氢，步骤1中，缩合剂或活化剂是指乙酸酐，或过氧化异辛酸酯；步骤2中，式(V)的醇是指C1-C4的醇，优选甲醇；步骤3中，氧化剂可以是碘、高碘酸、高碘酸盐、次氯酸或次氯酸盐，优选次氯酸钠；步骤4中，选用的碱为无机碱，如碳酸钠、碳酸氢钠、氢氧化钠、碳酸钾、碳酸氢钾、氢氧化钾，优选氢氧化钠；步骤5，酸性条件下水解，优选盐酸。
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| CN103965241A (zh) * | 2014-05-06 | 2014-08-06 | 西安近代化学研究所 | 一种草铵膦制备方法 |
| CN104522048A (zh) * | 2014-12-23 | 2015-04-22 | 广东中迅农科股份有限公司 | 一种含有草铵膦和敌草快的除草组合物 |
| CN109320550A (zh) * | 2018-11-02 | 2019-02-12 | 永农生物科学有限公司 | L-草铵膦酸或l-草铵膦羧酸盐水溶液的制备方法 |
| CN111117414A (zh) * | 2020-01-06 | 2020-05-08 | 林才珏 | 一种防火防水帆布涂料及其制备方法 |
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2008
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