CN1029616C - 从n-羟甲基酰胺制备氨基甲烷膦酸和氨基甲基次膦酸的方法 - Google Patents

从n-羟甲基酰胺制备氨基甲烷膦酸和氨基甲基次膦酸的方法 Download PDF

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Abstract

作为生物活性化合物或作为制备生物活性化合物的中间产物，氨基甲烷膦酸和氨基甲基次膦酸是有意义的。本发明涉及制备式I这类化合物的方法，其特征为通式为II的N-羟基甲基酰胺和通式为III的磷酸以及膦酸，在至少有等摩尔量的(以式II化合物为基准)醋酐存在下进行反应，反应形成的产物在80-300℃下再与水反应。

Description

氨基甲烷膦酸的除草作用和植物生长调节作用是众所周知的，氨基甲基次膦酸同样也是具有生物活性工业上有价值的化合物或可用作制备生物活性化合物的中间产物（见L.Maier的论文“Advances    in    The    Chemistry    of    Aminophosphinic    Acids”刊在杂志”Phosphilus    and    Sulfur”1983，Vol14，295-322页，尤其是317-323页及其引用的文献）。氨基甲烷膦酸作为制备N-膦酸甲基甘氨酸的中间产物更具有意义（见EP-A-214578）。
至今氨基甲烷膦酸的获得例如是通过N-羟甲基酰胺和三氯化磷反应，然后水解成酰胺基甲烷膦酸，再在盐酸中加热进一步水解成最终产物（US-A-2304156;US-A-2328358）。此法的特出缺点在于生成了不希望有的付产物二氯甲醚，已知它有致癌作用。在水解步骤中盐酸与在制备条件下存在于N-羟甲基酰胺以及酰胺基甲烷膦酸中的痕量甲醛反应生成此付产物。根除此付产物要求特殊的纯化，生产过程的操作要求特殊的安全措施。因而工业上需要有可用的免于生成此付产物的方法。
本发明的对象是制备通式Ⅰ化合物的方法
Figure 911057161_IMG4
其中R1为羟基，C1-C4烷基或苯基，其特征在于在至少有等摩尔量的（以式Ⅱ化合物为基准）醋酐存在下，通式Ⅱ的N-羟甲基酰胺和通式Ⅲ的磷酸或膦酸反应，反应后形成的产物在80-300℃，优选150-250℃下再和水反应，通式Ⅱ中R2为氢，带1-6（优选1-3）个碳原子的烷基，苄基或苯基，它们是未被取代的或是被一个或多个C1-C4烷基、C1-C4烷氧基和卤素取代的。通式Ⅲ中R1含义同上。
R2-CONHCH2OH （Ⅱ）
Figure 911057161_IMG5
R1优选为羟基，甲基或苯基，R2优选为CH3或是可被甲基或卤素取代的苯基，R2最好是未取代的苯基。
作为本发明方法的原料，可供考虑的有N-羟甲基甲酰胺，N-羟甲基乙酰胺，特别是N-羟甲基苯酰胺。通式为Ⅲ的酸是例如磷酸，甲烷膦酸和苯基膦酸。通式为Ⅱ和Ⅲ的化合物通常是已知的和市场上能得到的，或用已知方法易于制得的。
各组份相互间的摩尔比例对提高收率有特殊意义。通式为Ⅱ的N-羟甲基酰胺原料与通式为Ⅲ的酸以及醋酐的摩尔比优选为1∶1∶1.5到1∶（1-1.1）∶8最好是1∶1∶1.5到1∶1∶4，醋酐还可以过量。
Ⅱ和Ⅲ的反应，必要时可在有机溶剂中完成。
作为溶剂可以用极性质子性和非质子性有机溶剂，如醋酸、乙腈、四氢呋喃或二噁烷，优选的溶剂是醋酸，也可以不用溶剂。
本法适宜于比如这样进行，反应组份在5-60℃温度范围内，必要时在冷却条件下混合，组份加入的次序无关紧要，比如溶于像醋酸那样的有机溶剂的通式为Ⅲ的酸溶液按量加至醋酐中。然后在此混合物中分次或连续加入通式为Ⅱ必要时溶于溶剂的N-羟甲基酰胺。混合后必要时在比如10-60℃温度范围内搅拌，然后优选的是回流加热。反应结束后，将必要时在反应中加入的有机溶剂包括过量的醋酐以及生成的醋酸脱除去是有意义的。比如用蒸溜法，必要时减压蒸溜。此外，反应后将反应液中含有的过量醋酐，比如通过加水来水解是适宜的。有时，特别是在上述的水解之后，通过吸滤方法将从有机溶剂中以结晶形式析离出反应产物加以分离。在由式Ⅱ和Ⅲ化合物反应的粗产品或纯化了的产品中再加入水，必要时加入过量水，并在80-300℃优选于150-250℃下反应。
水过量的程度对反应并不重要，比如为了容易操作，适宜的是过量2-30摩尔优选10-25摩尔水量。反应温度为80-300℃、优选为150-250℃。反应时间根据底物，反应温度和压力而定，一般为5-40小时，优选为10-35小时。
反应后的处理是简单的。比如羧酸如苯甲酸一般作为固体分离掉，而醋酸用蒸溜法除掉。生成的氨基甲烷磷酸以及氨基甲基次膦酸必要时可以用普通方法如结晶法使之高度纯化。
实施例1
65克（0.64mol）醋酐冷却到10℃并在搅拌下滴入16.4克（0.2mol）磷酸于40ml醋酸的混合物。然后在大约10℃，在10-5分钟内分次加入30.2克（0.2mol）N-羟甲基苯酰胺。然后此反应混合物回流2.5小时。减压浓缩后剩余物总计51克，然后在搅拌下用120ml水加热溶解（总重171克）。53克此溶液在压力反应管（Bomberrohr）中在200℃下保持20小时，冷却并用水处理后滤掉苯甲酸，滤液在减压下浓缩至95℃。剩余物用甲醇处理得到6克氨基甲烷膦酸，其分解点为290℃。从总量中（171克，不是53克）获得19.4克氨基甲烷膦酸（理论值的87%）。
实施例2
40.8克（0.4mol）醋酐冷却到10℃，在搅拌下首先在5分钟内滴入16.4克（0.2mol）磷酸于40ml醋酸中的混合物。然后在10℃在10分钟内滴入17.8克（0.2mol）N-羟甲基乙酰胺。然后反应物升至室温，再加热回流2.5小时，冷到室温，缓慢加入50克水，加水时温度升至30℃。为了水解掉多余的醋酐还要加热回流。为去除溶剂，在减 压下最终浓缩至内温95℃。所得的30.3克剩余物溶于30克水中，并加热回流2小时，然后反应混合物在压力反应管中在200℃下保持20小时，冷却后减压浓缩至内温95℃。剩余物用30ml甲醇和10ml水的混合物处理，得到16.1克氨基甲烷膦酸（理论值的72.5%）。

Claims (15)

1、制备通式为Ⅰ的化合物的方法，
Figure 911057161_IMG2
式中R1为羟基，C1-C4烷基或苯基，其特征是将通式为Ⅱ的N-羟甲基酰胺和通式为Ⅲ的磷酸式膦酸，在存在有至少是等摩尔量(以通式Ⅱ化合物为基准)醋酐的条件下反应，反应生成的反应产物然后在80-300℃下与水反应，R2-CONHCH2OH (Ⅱ)
Figure 911057161_IMG3
通式Ⅱ中R2为氢，带有1-6碳原子的烷基，苄基或苯基，它们未被取代或是被一个或多个C1-C4烷基，C1-C4烷氧基和卤素取代，通式Ⅲ中R1含义同上。
2、权利要求1中的方法，其特征在于R1为羟基。
3、权利要求1中的方法，其特征在于R1为甲基、乙基或苯基。
4、权利要求1，2，或3的方法，其特征在于R2为H，C1-C3烷基，苄基或苯基。
5、权利要求1，2，或3的方法，其特征在于R2为苯基。
6、权利要求1的方法，其特征在于与水反应的温度为150至250℃。
7、权利要求1的方法，其特征在于通式Ⅱ与Ⅲ的化合物以及与醋酐在摩尔比例为1∶1∶1.5至1∶（1-1.1）∶8下进行反应。
8、权利要求7的方法，其特征为摩尔比为1∶1∶1.5至1∶1∶4。
9、权利要求1的方法，其特征为通式Ⅱ或Ⅲ的化合物在有机溶剂存在下进行反应。
10、权利要求9中的方法，其特征为溶剂是醋酸。
11、权利要求2的方法，其特征为，与水反应的反应温度为150-250℃。
12、权利要求3的方法，其特征为，与水反应的反应温度为150-250℃。
13、权利要求4的方法，其特征为，与水反应的反应温度为150-250℃。
14、权利要求7的方法，其特征为，与水反应的反应温度为150-250℃。
15、权利要求10的方法，其特征为，与水反应的反应温度为150-250℃。
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