CN102639546A - 制备膦酰基烷基亚氨基二乙酸的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种制备膦酰基烷基亚氨基二乙酸M₂PO₃-X-N-(CH₂COOM)₂的改进方法，其中，X为C_1-6线性或者支链的烷基基团；并且M选自氢、碱金属、碱土金属、铵和质子化的胺。在过量磷酸的存在下，亚氨基二乙酸与基本上按化学计量计的亚磷酸进行反应，由此产生不溶于反应介质的反应产物（PAIDA），其可从反应介质中分离。在特别优选的方法中，该亚磷酸由液态P₄O₆原位制得。

Description

制备膦酰基烷基亚氨基二乙酸的方法

技术领域

本发明涉及一种制备膦酰基烷基亚氨基二乙酸（PAIDA），特别是膦酰基甲基亚氨基二乙酸（PMIDA）组分的方法，PMIDA是用于制备草甘膦的主要中间体，草甘膦又称为N-膦酰基甲基氨基乙酸。在磷酸的存在下，亚氨基二乙酸（IDA）初始组分与亚磷酸和甲醛进行反应。亚磷酸的用量为合成膦酰基甲基亚氨基二乙酸化合物所需要的化学计量水平。在存在大量的磷酸的情况下进行反应，特别地磷酸：亚磷酸的摩尔比为9：0.8至1：1。已经发现，在要求保护的技术背景中，反应产物，主要为膦酰基烷基亚氨基二乙酸，基本上不溶于反应介质并且可常规地分离和回收。在特别优选的和主要的实施方式中，通过水解在反应介质中的液态P₄O₆原位制备亚磷酸反应物。

背景技术

草甘膦化学，包括与中间体有关的技术、制备方法等领域，已经用于商业很长时间，因此在相关领域是众所周知的。

US 3,288,846公开了一种通过形成水性混合物来制备氨基亚烃基磷酸的方法，该水性混合物的pH值低于4并包含含氮材料、有机羰基化合物和亚磷酸，其中该含氮材料选自由氨、伯胺和叔胺构成的组中，该有机羰基化合物选自由醛和酮构成的组中，并且使所述混合物置于大于约70℃的温度下。US 6,30,351公开了一种在氨羧甲基化反应器体系中制备N-（膦酰基甲基）亚氨基二乙酸的方法，将下述的原料中的每一种连续地添加到该反应器体系中：（1）乙酰胺或乙酰胺衍生物，（2）甲醛或甲醛衍生物的生成物，（3）羰基化催化剂，（4）一氧化碳，以及任选地（5）氢。将包含N-（乙酰基）亚氨基二乙酸和羰基化催化剂的氨羧甲基化反应产物流体从氨羧甲基化反应器体系中分离出并将羰基化催化剂从氨羧甲基化反应产物流体中分离出来。（1）在酸的存在下，将N-（乙酰基）亚氨基二乙酸与磷原料和甲醛原料反应以形成包含N-（膦酰基甲基）亚氨基二乙酸和乙酸的膦酰基甲基化的反应产物流体；或者（2）在酸的存在下，将N-（乙酰基）亚氨基二乙酸脱酰基并环化以形成2,5-二酮哌嗪，然后与磷原料和甲醛原料反应以形成包含N-（膦酰基甲基）亚氨基二乙酸和乙酸的膦酰基甲基化的反应产物流体。

WO 00/59915描述了一种制备PMIDA的方法，其通过使用硫酸或者盐酸来中和IDA的盐溶液，通过例如过滤来分离IDA组分并且在硫酸或者盐酸的存在下使用甲醛或者亚磷酸转化IDA，由此产生PMIDA，并且可能使滤液再循环。WO 96/40698揭露了一种制备PMIDA的方法，其使用IDA、甲醛、亚磷酸和通常为盐酸的强酸作为原料开始。该现有技术方法需要以一定的水平来注入亚磷酸和甲醛，以至于反应混合物中亚磷酸的含量降低，其将导致形成不希望的副产物。PCl₃通常做为强酸原料使用。WO 94/15939也涉及一种制备PMIDA的方法，其在浓硫酸的存在下在水性介质中使用IDA以及亚磷酸和甲醛作为原料开始。PMIDA沉淀并滤出，并且滤液可以再循环至反应介质中。

US 6,232,494涉及一种改进的制备草甘膦的方法，包括制备PMIDA的方法以及其固有的困难，例如处理阻碍的氯化钠水平以及列举出了克服将PMIDA转化为草甘膦的一系列困难。在US 2002/0148786中描述了从PMIDA中去除氯化物，其使用蒸发结晶构成了一种尝试的方法。US 4,775,498解释了一种制备N,N-二乙酸氨基亚烃基磷酸（PAIDA）的方法，其通过将三氯化磷加入至水和IDA中，加入甲醛和水以溶解碱金属盐，然后调整pH值并滤出PMIDA沉淀。EP-A 0 595 598阐释了一种制备PMIDA的方法，其中IDA首先与甲醛反应以产生HMIDA，该组分然后与亚磷酸反应并由此转化为PMIDA。

EP-A 0 679 158描述一种制备PMIDA的方法，其在浓硫酸或者盐酸的存在下，使IDA与亚磷酸和甲醛反应并回收PMIDA沉淀。类似地，EP-A 0 618 212描述了一种制备PMIDA的方法，其通过IDA与甲醛以及亚磷酸和盐酸水溶液反应，该亚磷酸和盐酸水溶液通过三氯化磷水解获得，然后可以从反应产物中回收该PMIDA。GB 2 154 589涉及一种以IDA类、硫酸和盐酸为原料制备PMIDA的节约能耗方案。CN 101348266涉及一种包含PMIDA母液的NaCl的处理方法，以由此回收PMIDA并利用NaCl副产物。CN 101307074涉及一种制备PMIDA、氯烷烃和乙缩醛副产物的方法。CN 101284847描述了一种制备PMIDA的方法，其在pH 值5-8的条件下，通过IDA Na盐与硫酸反应，并将形成的IDA与亚磷酸和甲醛混合，从而获得PMIDA。WO 2009/130322描述了一种制备氨基亚烃基磷酸的方法，其在均相Broensted催化剂的存在下，以P₄O₆为原料开始反应。该方法可以用于制备PMIDA。

现有技术中大量阐释了关于已知的PMIDA制备技术的应用存在的显著的困难和缺陷。主要的困难可归因为酸催化剂的选择（通常为硫酸和/或盐酸）、氯化物的存在（通常为碱金属氯化物）、不希望水平的副产物的形成以及缺少反应产物的选择性。此外，根据现有技术制备的PMIDA，在转化为草甘膦时需要特别注意，同时氯离子的腐蚀性会对设备的经济性产生不利影响。

尽管为了缓和制备技术的质量和/或经济方面已经花费了大量金钱，但是针对特定缺陷至多只获得了边际解决方案。

发明内容

本发明的一个目的在于获得一种制备方法，其不需要使用例如盐酸的浓酸，且不需要有有意纯化最终产物。本发明的另一个目的在于提供在反应物均匀介质中的最终产物，由此可以容易地回收母液。本发明的另一目的在于避免使用腐蚀性的反应物。本发明的另一个重要目的在于设计合成可常规回收的最终产物并且在不向反应中引入任何进一步处理的情况下回收母液。本发明的还一目的在于提供一种制备PMIDA的方法，其显著地降低亚磷酸到磷酸的转化。本发明的还一目的在于提供一种能够生成最终产物的制备方法，该最终产物能够使例如N-甲基亚氨基二乙酸和/或HO-CH₂PO₃H₂的不期望的副产物水平显著降低。本发明的一个主要目的在于提供一种制备PMIDA的方法，其不受累积的技术缺陷影响并可生成高纯度的产物。

除非另有说明，本申请中所使用的术语“百分比”或者“%”是指“重量百分比”或者“wt%”。术语“磷酸”和“膦酸盐”还可根据主要的介质的碱性/酸性条件互换使用。术语“ppm”表示“百万分之一”。术语“P₂O₃”和“P₄O₆”可以互换使用。除非另有说明，pH值为在25℃下相应的反应介质中测得的数值。名称“亚磷酸”是指这样的亚磷酸，即由P₄O₆在原位制得的亚磷酸或由PCl₃获得的纯化的亚磷酸或由PCl₃和羧酸、硫酸或醇反应制得的相应氯化物而获得纯化的亚磷酸。术语“磷酸”包括磷酸水溶液以及由P₂O₅在原位制得的磷酸。术语“甲醛”是指可互换的严格意义上的甲醛、乙醛和酮，优选为严格意义上的甲醛。术语“P₄O₆”包括液态的纯的P₄O₆、固态P₄O₆和气态P₄O₆。涉及温度和压力的术语“环境”是指陆地条件通常主要为海平面条件，即温度约为18℃-25℃，并且压力为1319.891-1399-885hPa（990-1050mm Hg）。术语“在反应介质中基本上不溶”优选是指在环境温度和压力下测试的膦酰基烷基亚氨基二乙酸在反应介质中的溶解度不大于10g/100g、更优选不大于1g/100g。该溶解度是在反应介质的pH值下测定的，优选低于2，更优选低于1。

现在，可以通过一系列方法方式来实现上述的和其它的目的，由此亚氨基二乙酸在基本上相当水平的磷酸的存在下与大约按化学计量计的亚磷酸进行反应，即磷酸：亚磷酸的摩尔比为9：0.8至1：1。更详细地，本发明涉及一种制备具有如下通式的膦酰基烷基亚氨基二乙酸的方法：

M₂PO₃-X-N-(CH₂COOM)₂

其中X为C_1-6线性或支链的亚烃基基团；并且M选自氢、碱金属、碱土金属、铵和质子化的胺；该方法包括

a）在磷酸的存在下，使亚氨基二乙酸与亚磷酸和甲醛进行反应，其中亚磷酸的用量为亚磷酸：亚氨基二乙酸的摩尔比为0.7：1至1.5：1，磷酸：亚磷酸的摩尔比为9：0.8至1：1，反应温度为45℃-200℃，反应时间为1分钟至10小时，由此获得基本上不溶于介质的反应产物；

b）从反应介质中分离不溶的反应产物，并且任选地水洗该不溶的反应产物。

在本文优选的实施方式中，亚烃基基团为C₁-C₄亚烃基基团，特别是亚甲基，并且最终产物PMIDA可容易地转化为草甘膦，该草甘膦是一种众所周知的已商品化几十年的除草剂。

在本文另一种优选的实施方式中，亚磷酸由优选为液态的P₄O₆为原料原位制得。

要求保护的技术对于在排除体系外组分的条件下操作的体系是特别有利的，该技术具有显著的优势。然而，应当理解，根据本发明的反应，即，在酸催化剂的存在下，亚氨基二乙酸与亚磷酸和甲醛的反应将通常产生低水平的磷酸。本发明内容中的磷酸被认为是准体系组分，特别是考虑到以下情况，分离反应产物后，反应介质的剩余部分，即母液通常可以容易地回收。在一些情况中，可以通过加入水和/或水溶性的有机稀释剂增强反应产物的不溶性。这样的步骤需要分离技术领域中众所周知的常规方法。合适的有机稀释剂的例子包括醇，例如乙醇和甲醇。使用的沉淀添加剂，例如水/醇的水平基于反应介质变化，并可常规地确定。不言而喻的是在回收母液前，应该通过例如蒸馏去除有机稀释剂。

例如出于回收的目的，通过本领域已知的物理方法，例如沉淀、过滤或压榨，不溶的氨基亚烃基磷酸反应产物可以从液相中分离。类似方法的例子包括重力沉降，有时通过例如在旋风分离器中的离心力的作用；筛分、真空或离心过滤；以及压榨，使用分批地或者连续地压榨，例如螺旋压榨机。

如果需要的话，可以通过已知方法进一步提纯分离的反应产物，例如重结晶或者层析。

亚磷酸反应物为本技术领域众所周知的商用材料。它可以通过例如各种众所周知的技术来制备，包括水解三氯化磷或磷氧化物。亚磷酸和相应的磷氧化物可源自任意合适的前体，包括天然生成的磷，其包含岩石，该岩石以已知的方式转化为元素磷，接着被氧化为磷氧化物和可能的亚磷酸。亚磷酸反应物还可以从水解PCl₃开始制备，其去除源于水解的盐酸和其它氯化物中间体并提纯如此获得的亚磷酸。在另一种方法中，亚磷酸可以通过三氯化磷与试剂反应而有利地获得，该试剂为羧酸或硫酸或醇。在酸性试剂或氯化物的情况下，PCl₃与试剂反应形成亚磷酸和酰基氯，该氯化物例如是源自PCl₃与相应醇的反应的烷基氯化物。该氯化物包含的产物，例如烷基氯化物和/或酰基氯，可通过本领域已知的方法，例如蒸馏，方便地从亚磷酸中分离出。当如此制备的亚磷酸可以如所要求保护的方案那样使用时，可取的并且经常优选的是纯化亚磷酸，该亚磷酸是通过基本上去除或减少包含产物和未反应原料的氯化物的水平形成的。这种纯化在相关的制备技术领域中是众所周知并十分标准的。这些技术的合适的例子包括在活性炭上选择性吸附有机杂质或使用水相分离以离析亚磷酸组分。关于三氯化磷与例如羧酸或醇的试剂反应的相关信息可参见Kirk-Othmer，Encyclopedia of Chemical Technology，亚磷酸化合物章节，2000年12月4日，John Wiley & Sons Inc。

总的来说，本发明的方法使氯化物的存在量不多于2000ppm，优选400ppm或更少，特别是200ppm或更少，基于亚磷酸组分的含量（100%）计。

在优选的实施方式中，亚磷酸反应物可以通过向反应介质中加入P₄O₆来制备。该反应介质可能会包含亚氨基二乙酸，或该亚氨基二乙酸可以与P₄O₆同时添加。该亚氨基二乙酸还可以在P₄O₆水解完全后并添加甲醛前加入至反应介质中。在任意情况中，添加甲醛前加入平衡的亚磷酸。同时加入亚氨基二乙酸和P₄O₆优选地同时起作用，即，出于显而易见的原因，在加入至反应介质之前应避免亚氨基二乙酸和P₄O₆的预混合。

在本发明的方法中，亚磷酸的用量基本上按照化学计量的比例，例如亚磷酸：亚氨基二乙酸的摩尔比为0.7：1至1.5：1，优选为0.8：1至1.3：1，特别是0.9：1至1.1：1。该反应在磷酸的存在下进行，其中磷酸的基本用量为磷酸：亚磷酸的摩尔比为9：0.8至1：1，优选为6：1至1.2：1，特别是4：1至1.5：1。本发明方法中甲醛的用量为甲醛：亚氨基二乙酸的摩尔比为2：1至0.5：1，优选1.5：1至0.7：1，特别是1.2：1至0.9：1。现已发现，使用相对小比例的甲醛有利于改善选择性，同时可以方便地回收原料中未反应的部分（母液）。磷酸的使用实际上促进了反应物效率的最大化并且由此改善了最终产物的选择性并提高产率。基于本领域技术应用中目前需要的提纯和分离方法，这构成了本技术领域中不可忽视的进步。

在优选的实施方式中，P₄O₆可以表示基本上纯的化合物，其包含至少85%、优选超过90%、更优选至少95%以及在特别优选的实施方式中为至少97%的P₄O₆。对于适用于本发明的内容中的合适的六氧化四磷，其可以通过任意已知的技术来制备，在优选的实施方式中该六氧化物可以根据在WO 2009/068636 A1 中公开的方法来制备，其名称为“制备P₄O₆的方法”。详细地讲，氧气或氧气和惰性气体的混合物，以及气态或者液态的磷本质上按照反应单元中的化学计量计的用量在1600K至2000K时下反应，去除磷和氧气的放热反应所产生的热，同时保持优选的停留时间为0.5秒至60秒，然后在低于700K的温度下淬冷该反应产物，并通过蒸馏精炼粗反应产物。由此制得的六氧化物为纯的产物，其通常包含至少97%的氧化物。由此制得的P₄O₆通常由高纯度的液态物质表示，其包含特别低含量的元素磷、P₄，优选低于1000ppm，基于P₄O₆为100%计。优选的停留时间为5秒至30秒，更优选为8秒至30秒。

在一个优选的实施方式中，该反应产物可以淬冷至低于350K的温度。

如所阐述的那样，术语“P₄O₆”包括任意的P₄O₆聚集状态。然而，学术上来说，尽管固态可以用于反应介质的制备，但是假定在45℃至200℃的温度下参与反应的P₄O₆必然为液态或气态。

P₄O₆（mp. 23.8℃；bp. 173℃），优选以液态的形式加入至水性反应介质中：

-优选包含部分磷酸，其足够维持pH值低于5，优选低于3，特别是等于或小于2，以此添加/水解P₄O₆，然后加入IDA和剩余的磷酸；或

-包含IDA组分和部分磷酸，其足够维持pH总是值低于5，优选低于3，特别是等于或小于2；

-同时与反应介质优选包含磷酸的IDA加入，只要反应的pH值总是小于5，优选小于3，特别是等于或小于2。

该反应介质由此包含P₄O₆水解产物和可能作为盐的IDA。该水解在20℃至高达约150℃的温度条件下进行。然而可以使用更高的温度，例如高达200℃或更高，该温度通常需要使用高压釜或可在自发压力增大下以连续的方式进行。在P₄O₆添加过程中的温度增高可能源自水解反应的放热并给反应混合物提供与甲醛反应所需的温度条件。如果在IDA的存在下进行P₄O₆水解，即添加P₄O₆之前IDA存在于反应介质中，或如果IDA与P₄O₆同时添加，那么应当严格遵守上述pH条件。

将液态形式的P₄O₆（mp. 23.8℃；bp. 173℃）加入至上述优选包含部分磷酸的水性反应介质中，或者该P₄O₆与IDA同时加入至包含磷酸的反应介质中，受特定的pH值规定，即pH值总是小于5，优选小于3，特别是等于或小于2。搅拌下，通常在环境温度下，优选在高于45℃的温度下开始将P₄O₆加入至反应混合物中。

基本的甲醛组分为众所周知的商品成分。严格意义上的甲醛为具有结构式CH₂O的甲醛，其被制备并以水溶液的形式出售，该水溶液包含不同含量通常很少，例如0.3%-3%的甲醇，尽管可以使用不同的浓度，典型地为37%的甲醛。甲醛溶液作为低聚物的混合物存在。例如，该甲醛前体可表示为多聚甲醛，n=8-100的通常相当短链长的线性聚（甲醛乙二醇）的固体混合物，以及分别表示为三聚甲醛和四聚甲醛的形式的环状甲醛三聚体和四聚体。

该甲醛组分还可表示为醛和酮，其具有结构式R₁R₂C=O，其中R₁和R₂可以是相同的或不同的，并选自氢和有机自由基组成的组中。当R₁为氢时，该物质为醛。当R₁和R₂均为有机自由基时，该物质为酮。除了甲醛，有用的醛的种类为乙醛、己醛、烟醛、巴豆醛、戊二醛、对甲苯甲醛、苯甲醛、萘甲醛和3-氨基苯甲醛。本文中所使用的合适的酮的种类为丙酮、甲乙酮、2-戊酮、二丙基甲酮、苯乙酮和2-丙酮基环己酮。

根据本发明的反应是以本领域已知的常规的方式进行的。如所示的实施例中描述的，该方法可以通过混合基本的反应组分并加热反应混合物来实施，加热温度的范围通常为45℃至200℃，并且如果压力升高的话使用更高的温度，更优选为70℃至150℃，通常持续1分钟至10小时，在一个优选的实施方式中，加热温度为100℃至150℃，持续15分钟至4小时。实际上，上文的温度限定目的在于防止任意的本质上不恰当的亚磷酸反应物热分解。应当理解且已知的是，亚磷酸的分解温度，以及更通常的任意其它单独的反应组分的分解温度根据其它的物理参数可能会有所不同，例如压力以及反应混合物中组分的定性和定量的参数。

本发明的方法可以在基本上排除添加水的条件下进行，是指在优选的实施方式中超过P₄O₆水解所需的化学计量水平的水。然而，应当理解，根据本发明方法的反应，即，N-C-P键的形成将产生水。在P₄O₆的水解完成之后，残留的水的重量为亚氨基二乙酸的重量的0%至60%。

应当理解，要求保护的技术对于在排除体系外组分的条件下操作的体系是特别有利的，该技术具有显著的优势。本发明内容中的磷酸被认为是准体系的组分，特别是考虑到以下情况：分离反应产物后，反应介质的残留部分，即母液，通常可以容易地回收。在一些情况中，可以通过加入水和/或水溶性的有机稀释剂增强反应产物的不溶性。这样的步骤需要分离技术领域众所周知的常规的方法来实施。合适的有机溶剂的例子包括醇，例如乙醇和甲醇。沉淀添加剂，例如水/醇的用量根据反应介质变化，并可常规确定。不言而喻的是回收母液前，应该通过例如蒸馏来去除有机溶剂。

例如出于回收的目的，通过现有技术中已知的物理方法，例如沉淀、过滤或压榨，不溶的氨基亚烃基磷酸反应产物可以从液相中分离。类似方法的例子包括重力沉降，有时通过例如在旋转分离器中施加离心力；筛分、真空或离心过滤；以及压榨，使用间歇的或连续的压榨，例如螺旋压榨器。

本发明的反应可以在环境压力下，并根据反应温度，在水的蒸馏条件下进行，由此也除去最小量的未反应的甲醛。反应的持续时间可以从实际上例如1分钟的即刻完成，延长到例如10小时的时间。这一持续时间通常包括在反应过程中逐渐添加甲醛以及其它可能的反应物。在一种建立的方法中，向反应器中加入亚磷酸、IDA和磷酸被，然后在逐渐添加甲醛组分的条件下加热该混合物，反应在例如45℃至150℃的温度下开始。该反应可以在环境压力下，蒸馏或不蒸馏通常的水和某些未反应的甲醛情况下实施。

在另一种操作方案中，反应可以在自生压力增大下在密闭的容器中进行。在该方法中，在开始阶段将全部或部分的反应组分加入至反应容器中。在部分混合的情况下，一旦达到有效的反应温度，额外的反应组分就可以单独地或与一种或多种其它反应组分逐渐地添加。例如，在反应期间，甲醛反应物可以单独地或与胺组分或亚磷酸组分一起逐渐地添加。

在另一种操作方案中，反应在蒸馏与压力的结合下进行。特别地，包含反应混合物的反应容器在选定的反应温度下保持在环境压力下。然后，该混合物可能通过在自生的（高压釜原理）压力增大下运行的反应器连续地循环，由此根据需要逐渐地添加甲醛或其它的反应组分。该反应基本上在压力下完成，然后该反应混合物离开该密闭容器，并且再循环至该反应器内，其中根据反应的变量，特别是温度，进行水和其它未反应组分的蒸馏。

因此前述的不同的方法表明反应可以通过大量基本上互补的方案进行。因此，反应可以以间歇工艺来进行，其通过（1）在自生的压力增大下的密闭容器中，或（2）在回流条件下，或（3）在水和最小量未反应甲醛蒸馏的情况下，加热通常为亚磷酸、IDA和磷酸的初始反应物至优选为70℃至150℃的温度，由此，如在实施例中所述，在反应过程中逐渐地加入甲醛组分。在特别优选的实施方式中，反应在100℃至150℃的温度下在密闭容器中进行，同时优选逐渐加入甲醛，持续时间在1分钟至30分钟，更优选为1分钟至10分钟。

在另一种方法中，可能在自生压力下，反应以连续工艺来进行，由此在优选为70℃至150℃的温度下，将反应物连续地注入反应混合物中，并且连续取出磷酸反应产物。

在另一种方案中，该方法可以通过半连续设定的方式实施，由此连续的进行磷酸反应，而间歇地进行部分组分之间的初步反应。

根据需求，反应产物可以随后部分或全部由碱中和，所述碱优选为氨、胺、碱金属氢氧化物、碱土金属氢氧化物或其混合物。

可以理解，在反应介质均一且反应组分与将要制备的产物的组成完全相同时，具有显著明显优势的要求保护的技术是特别有利的，即体系在不包含体系外组分情况下操作。这尤其包括以下这种情况，分离反应产物后，反应介质的剩余部分，即母液，通常可以容易地回收。在一些情况中，可以通过添加水和/或水溶性有机稀释剂增强反应产物的不溶性。该步骤需要分离技术领域众所周知的常规的方法。合适的有机溶剂的例子包括醇，例如乙醇和甲醇。沉淀添加剂，例如水/醇的用量根据反应介质变化且可常规确定。

不言而喻的是在母液回收前，有机溶剂应通过例如蒸馏来去除。

具体实施方式

本发明通过如下实施例进行说明，但其并不仅限于此。

实施例1

在装备有机械搅拌器的三口圆底烧瓶中，将33.28g（0.25mol）的亚氨基二乙酸（IDA）与20.5g（0.25mol，1当量）的亚磷酸和122.5g（1.25mol，5当量）的磷酸相混合。将该反应混合物加热至140℃。然后经过60分钟加入20.68ml 36.6wt%的甲醛水溶液（1.1 当量）。在添加过程中，反应混合物的温度从140℃降至125℃。在甲醛添加结束时，将反应混合物回流30分钟。冷却该反应混合物形成的沉淀通过过滤分离并使用淡水冲洗。干燥该沉淀之后，使用¹H NMR和³¹P NMR进行分析，并鉴定为纯度81.3%的N-（膦酰基甲基）亚氨基二乙酸（PMIDA，28g，产率61.2%）。

实施例2

在装备有机械搅拌器的三口圆底烧瓶中，将33.28g（0.25mol）的亚氨基二乙酸（IDA）与20.5g（0.25mol，1当量）的亚磷酸，122.5g（1.25mol，5当量）的磷酸和13.6g的水相混合。将该反应混合物加热至130℃。然后经过118分钟加入18.80ml 36.6wt%的甲醛水溶液（1当量）。在添加过程中，反应混合物的温度从130℃降至124℃。在甲醛添加结束时，将反应混合物回流30分钟。冷却该反应混合物形成的沉淀通过过滤分离并使用淡水冲洗。干燥该沉淀之后，使用¹H NMR和³¹P NMR进行分析并鉴定为纯度94.4%的N-（膦酰基甲基）亚氨基二乙酸（PMIDA，39.7g，产率79.5%）。

实施例3

在装备有机械搅拌器的三口圆底烧瓶中，将33.28g（0.25mol）的亚氨基二乙酸（IDA）与20.5g（0.25mol，1当量）的亚磷酸，122.5g（1.25mol，5当量）的磷酸和13.6g的水相混合。将该反应混合物加热至140℃。然后经过118分钟加入18.80ml 36.6wt%的甲醛水溶液（1当量）。在添加过程中，反应混合物的温度从140℃降至130℃。在甲醛添加结束时，将反应混合物回流30分钟。冷却该反应混合物形成的沉淀通过过滤分离并使用淡水冲洗。干燥该沉淀之后，使用¹H NMR和³¹P NMR进行分析并鉴定为纯度91.4%的N-（膦酰基甲基）亚氨基二乙酸（PMIDA，35.3g，产率71.7%）。

Claims (15)

1.一种制备膦酰基烷基亚氨基二乙酸或其盐的方法，该膦酰基烷基亚氨基二乙酸具有如下的通式：

M₂PO₃-X-N-(CH₂COOM)₂

其中X为C_1-6线性或支链的烷基基团；并且M选自氢、碱金属、碱土金属、铵和质子化的胺；该方法包括步骤：

a）在磷酸存在下，使亚氨基二乙酸与亚磷酸和甲醛进行反应，其中亚磷酸的用量为亚磷酸：亚氨基二乙酸的摩尔比为0.7：1至1.5：1，磷酸：亚磷酸的摩尔比为9：0.8至1：1，甲醛：亚氨基二乙酸的摩尔比为2：1至0.5：1，反应温度为45℃-200℃，反应时间为1分钟至10小时，由此获得基本上不溶于反应介质的反应产物；

b）从反应介质中分离该不溶的反应产物，并且任选地水洗该不溶的反应产物。

2.根据权利要求1所述的方法，其中X为C_1-4亚烃基基团。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中磷酸：亚磷酸的摩尔比为6：1至1.2：1，并且其中亚磷酸：亚氨基二乙酸的摩尔比为0.8：1至1.3：1。

4.根据权利要求3所述的方法，其中磷酸：亚磷酸的摩尔比为4：1.5至1.2：1，并且其中亚磷酸：亚氨基二乙酸的摩尔比为0.9：1至1.1：1。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其中甲醛：亚氨基二乙酸的摩尔比为1.5：1至0.7：1。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的方法，其中在分离反应产物后，将母液回收至反应介质中。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的方法，其中反应在70℃-150℃的温度下进行，并结合有选自以下步骤中的步骤：

-在蒸馏或未蒸馏水和未反应甲醛情况下，在环境压力下进行反应；

-在自生的压力增大下在密闭容器中进行反应；

-使反应在结合蒸馏与压力下进行，由此包含反应混合物的反应容器在反应温度下保持在环境压力下，然后通过自生的压力增大下运行的反应器循环反应混合物，由此逐渐地添加甲醛和其它反应物；和

-连续工艺方案，任选地在自生的压力增大下，由此将反应物连续地注入反应混合物中，并且连续地取出磷酸反应产物。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的方法，其中：

-X为亚甲基；

-磷酸：亚磷酸的摩尔比为6：1至2：1；

-甲醛：亚氨基二乙酸的摩尔比为1.3：1至0.8：1；

-温度为100℃-150℃；并且

-持续时间（周期）为10分钟至4小时。

9.根据权利要求8所述的方法，其中：

-磷酸：亚磷酸的摩尔比为5：1至3：1；

-亚磷酸：亚氨基二乙酸的摩尔比为1.1：1至0.9：1；

-甲醛：亚氨基二乙酸的摩尔比为0.9：1至1.1：1；

-温度为110℃-140℃；并且

-持续时间（周期）为30分钟至2小时。

10.根据权利要求1-9任一项所述的方法，其中反应介质中氯化物的含量为2000ppm或更少，基于亚磷酸（100%）计。

11.根据权利要求10所述的方法，其中反应介质中氯化物的含量少于400ppm，基于亚磷酸（100%）计。

12.根据权利要求11所述的方法，其中反应介质中氯化物的含量少于200ppm，基于亚磷酸（100%）计。

13.根据权利要求1-12任一项所述的方法，其中亚磷酸是通过将P₄O₆加入至水性反应介质中原位制备的，该水性反应介质：

（a）包含磷酸，其用量能够保持反应介质的pH值低于5，由此该反应介质除了包含水和磷酸还包含亚氨基二乙酸；或

（b）包含亚氨基二乙酸和磷酸，从而维持pH值总是低于5；或

（c）与亚氨基二乙酸一起，使反应介质总是维持在低于5的pH值。

14.根据权利要求13所述的方法，其中通过氧气和磷本质上按照反应单元中的化学计量的用量进行反应，反应温度为1600K至2000K，反应停留时间为0.5秒至30秒，然后在低于700K的温度下淬冷该反应产物，并通过蒸馏精炼该反应产物，从而制备P₄O₆。

15.根据权利要求14所述的方法，其中P₄O₆中的元素磷的含量低于1000ppm，基于P₄O₆（100%）计。