CN103396440B

CN103396440B - 一种草铵膦的制备方法

Info

Publication number: CN103396440B
Application number: CN201310370866.7A
Authority: CN
Inventors: 王飞; 朱丽利; 姚如杰; 郑道敏; 万霞; 刘丹
Original assignee: Chongqing Unisplendour Chemical Co Ltd
Current assignee: Chongqing Unisplendour Chemical Co Ltd
Priority date: 2013-08-23
Filing date: 2013-08-23
Publication date: 2016-03-16
Anticipated expiration: 2033-08-23
Also published as: CN103396440A

Abstract

本发明属于化学合成领域，特别涉及一种除草剂草铵膦的新制备方法，所述方法是以甲基二氯化磷与醇反应制得甲基膦酸酯类化合物Ⅳ，甲基膦酸酯类化合物Ⅳ再与丙烯醛反应制得甲基丙醛基膦酸酯类化合物Ⅱ；甲基丙醛基膦酸酯类化合物Ⅱ经过Bucherer-Bergs环合反应制得式Ⅲ所示的海因衍生物，海因衍生物再经过水解反应制得式Ⅰ所示的草铵膦化合物；本发明制备草铵膦的方法，所需条件温和、容易检测，所需原料易得、成本低，得到的产物收率高、纯度高，无需多次重结晶去除铵盐。

Description

一种草铵膦的制备方法

技术领域

本发明属于化学合成领域，特别涉及一种除草剂草铵膦的制备方法。

背景技术草铵膦(Glufosinafe)是由Hoechest公司最先开发的一种高效、低毒,非选择性除草剂，商品名为Basta。其分子式为：C₅H₁₂NO₄P；分子量：181.1；结构式为：

草铵膦的化学名称：4-[羟基(甲基)膦酰基]-DL-高丙氨酸；CAS号：[151276-47-22]。草铵膦易溶于水，在有机溶剂中溶解性低，对光稳定。在pH=5-9的水中易水解；DL型草铵膦的熔点229-231℃，L型为214-216℃。草铵膦由于其药效只在叶子内传导，不转移到别处，对已出土的植物不会通过根部而起作用，因此其药害较小；而且经草胺膦处理过的土壤，随后播种各类植物，其生长也不会受影响。

草铵膦作为一种优良的除草剂，具有高效、低毒和非选择性等特点，是目前转基因抗性作物的理想除草剂，其市场需求量随着转基因作物的快速发展而大大增加。国内外有较多的文献报道了草铵膦的制备方法，严海昌等在《草铵膦的制备方法》[《农药》，2002年，第43卷第9期，页码：46-48]一文中综述了目前国内外常用的几种合成方法，主要有高压催化合成法、低温定向合成法、溴化合成草铵膦法、斯特累克尔(Strecker)反应制备草铵膦法、密切尔(Michael)加成法和微生物发酵法。李以名等在《一种制备草铵膦的新方法》[《农药》，2012年1月，第51卷第1期，页码：11-12]文献中总结了目前合成草铵膦所采用的主要三条路线，路线1：以亚膦酸三甲酯为起始原料，通过重排、氯化、格氏反应、Michael加成、水解5步反应得到草铵膦；路线2：以甲基亚膦酸二酯为原料，与丙烯醛发生重排反应后，再通过Strecker反应得到氨基氰衍生物，水解后得到草铵膦；路线3：以甲基亚膦酸二乙酯为原料经重排、取代、水解、溴化、脱羧、氨解6步反应得到草铵膦。其中路线2的化学合成方法是比较成熟的工艺，赫彻斯特-舍林农业发展有限公司在CN1267305A中专利中公布了一种草铵膦及其中间体的合成方法，就是采用的上述路线2的方法，由甲基膦化合物，例如甲基亚膦酸二乙酯等与不饱和的酮或醛类化合物比如丙烯醛，反应产生加合物，经后续的施特雷克（Strecker）反应及最终的氨基腈水解，在合成氨基腈的过程中需要用到原料是NH₃、NaCN、NH₄Cl，然后将氨基腈化合物，使用盐酸或氢氧化钠来水解产生草铵膦。US6359162的美国专利中也是利用Strecker反应制备得到氨基氰化合物，然后水解得到草铵膦。其工艺如下：

路线2反应过程短，收率相对较高，是目前国内合成草铵膦比较成熟的工艺，其具有两方面的缺点：一是甲基亚膦酸二酯性质活泼，不易储存。以甲基亚膦酸二乙酯为例，常温下在空气中极易发生重排及氧化反应变成甲基次膦酸乙酯和甲基膦酸二乙酯，从而无法再进一步与丙烯醛发生Strecker反应。另一方面，将氨基腈化合物使用盐酸或氢氧化钠来水解产生草铵膦，会产生大量的盐，其中主要是氯化钠，导致在工业生产当中存在着氯化钠和产品的分离这一步骤，而由于草铵膦和氯化钠溶解性能有一定的相似之处，比如都溶解于水等，使这一步物理过程变的并不容易，目前都是用甲醇来离析产品当中的氯化钠，这样的一个操作会占用大量的设备，添加进去了合成工艺当中原来没有的原料甲醇，并带来较高的操作成本。其他方法也具有不同的优缺点：路线1原料市场上容易购得，但格氏反应要求无氧无水的条件，在工业化生产上难度较大，且Michael加成这一步收率仅有60%，总收率不高。路线3路线过长，且收率低。高压催化合成法是在高压条件下合成草铵膦的路线，但其压力要求达15-20MPa，对设备要求高，且收率不高。

海因衍生物因具有很好的生物活性，被广泛的运用于生物、医药、农药等行业，其中5位取代的海因则是生产α-氨基酸的重要原料，可用下列通式表示。

申请号为201210025815.6的中国专利鉴于Strecker反应存在的缺点，公开了一种草铵膦的新制备方法，以甲基膦酸酯衍生物类化合物与碳酸铵及氰化物利用Bucherer-Bergs反应环合生成海因衍生物，海因衍生物再水解制备草铵膦的方法，该方法的优点是以半缩醛或者缩醛为原料，经过BuchererBergs反应环合得到海因衍生物，收率高、易检测、条件温和；海因环水解后产物纯度高，无需多次重结晶去除铵盐。但是其缺点是反应起始物甲基膦酸酯衍生物类化合物不稳定，导致原料利用率降低。

发明内容

本发明人在研究过程中发现，以甲基二氯化膦为原料，与醇在催化剂的作用下反应可以生成甲基次膦酸酯类化合物，其在常温下性质稳定，在空气中不会发生重排、氧化等现象，并且可以与丙烯醛反应制备合成草铵膦所需的中间体物质甲基丙醛基膦酸酯类化合物，可降低生产成本；中间体物质即甲基丙醛基膦酸酯类化合物可以与碳酸铵及氰化物（M-CN）在特定的介质中和一定的反应条件下制备海因衍生物，海因衍生物进一步水解可以制备草铵膦。

本发明是基于发明人的上述发现而完成了。因此，本发明的目的之一在于提供一种制备草铵膦中间体甲基丙醛基膦酸酯类化合物的方法，该方法稳定性高，可降低生产成本。

本发明中，化学反应式中“Cat.”代表催化剂。M-CN为氰化物的通式，M可以为Na、K或H等。

本发明中甲基二氯化膦可由三氯化磷与甲烷反应制得，具体可参见拜尔公司在US4521348中提出的二氯甲基化膦的合成方法，二氯甲基化膦合成如下：

或者可参考马志宏等在《钙钛矿型复合氧化物La_0.9K_0.1CoO₃催化合成甲基二氯化膦》文献中报道的方法；也可以通过商业途径直接获得。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：

一种制备式Ⅱ所示的甲基丙醛基膦酸酯类化合物的方法，通过如下步骤制得：

（a）甲基二氯化膦与醇在有机溶剂的体系中反应，反应完毕后，过滤、脱溶，制得甲基次膦酸酯类化合物Ⅳ，所述有机溶剂为对酸稳定的有机溶剂；有机溶剂可选择液体环烷烃如环己烷等。所述脱溶是反应完毕后将体系中的溶剂脱除，脱溶可以选择旋转蒸发或者减压蒸馏等方式进行；

其中R_a为具1-8个碳原子的烷基；R_a可以是未经取代的具1-8个碳原子的烷基，也可以是经取代的具1-8个碳原子的烷基，取代基可以是卤素、硝基、磺酰基或氰基等。R_a优选为具1-4个碳原子的烷基；

（b）将步骤（a）中所得到的甲基次膦酸酯类化合物Ⅳ与丙烯醛在催化剂的作用下反应得到式Ⅱ所示的甲基丙醛基膦酸酯类化合物；所述催化剂为具1-10个碳原子的脂肪族羧酸或具8-16个碳原子的含芳香基的脂肪族羧酸；所述催化剂与甲基次膦酸酯类化合物的摩尔比为0.2-3：1。

进一步，所述的方法，步骤（a）中，所述甲基二氯化磷与所述醇反应的摩尔比1∶2-6，反应温度-20℃-40℃。

进一步，所述的方法，步骤（a）中，所述甲基二氯化磷与所述醇在缚酸剂存在的条件下反应制得甲基次膦酸酯类化合物Ⅳ，所述缚酸剂为氨气或者三乙胺或者碳酸钠。在无缚酸剂条件下，也能得到产品，但收率较低。主要原因在于强酸条件下，容易发生副反应，同时对设备腐蚀强，因此需引进合适的缚酸剂。当用碳酸钠作为缚酸剂时，收率得到一定的提高，但由于碳酸钠在体系中溶解度不高，因此效果不佳。而三乙胺和氨气的缚酸效果最佳，收率达到94%以上，但三乙胺增加了产品后期分离难度，因此，以氨气作为缚酸剂最为理想，得到较高纯度和收率的甲基次膦酸酯类化合物。

进一步，所述的方法，步骤（b）中所述甲基次膦酸酯类化合物Ⅳ与丙烯醛的反应摩尔比为1:1-3，所述反应的温度为-50℃-150℃，反应时间1-12小时。

本发明的另一目的在于提供一种制备海因衍生物的方法，该方法是以上述方法制备的甲基丙醛基膦酸酯类化合物为原料，所使用的原料性质稳定，原料利用率高，提高了海因衍生物产率。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：

一种制备式Ⅲ所示的海因衍生物的方法，所述的方法如下：

将上述方法所制得的式Ⅱ所示的甲基丙醛基膦酸酯类化合物、过量的碳酸铵和过量的氰化物M-CN为原料，以醇的水溶液、醚的水溶液或酮的水溶液为溶剂，在惰性气体的保护条件下，进行Bucherer-Bergs环合反应，制得式Ⅲ所示的化合物；反应过程可以用气相跟踪原料转化情况，用液相跟踪产品生成情况来判定反应终点；所述的环合反应也可在有气相转移催化剂的存在下进行；

其中式Ⅱ、式Ⅲ中Ra为具1-8个碳原子的烷基；优选为具1-4个碳原子的烷基；所述的氰化物M-CN为NaCN、KCN或HCN；所述的醇为甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇和丁醇中的一种或多种；所述的醚为乙醚、丁醚和四氢呋喃中的一种或多种；所述的酮为丙酮和丁酮中的一种或多种。

本发明中所述Bucherer–Bergs反应，是羰基化合物与氰化物及碳酸铵，或氰醇与碳酸铵直接反应生成乙内酰脲类化合物的反应。反应以德国化学家汉斯·布克尔（HansTheodorBucherer）和H.Bergs的名字命名，其反应原理是氰根离子与羰基化合物加成为羟腈，碳酸铵释放出的氨对羟腈发生SN2反应生成氨基腈，氨基腈的胺氮原子对二氧化碳发生亲核加成，生成含氰基的氨基甲酸。然后该氨基甲酸发生分子内环化，生成5-亚氨基恶唑烷-2-酮，最后恶唑烷酮通过一个异氰酸酯中间体重排为5,5-二取代的乙内酰脲。因此，该反应中所用的甲基丙醛基膦酸酯类化合物中R_a也可以是除具1-8个碳原子的烷基以外的其他基团，如R_a可以为H或具1-8个碳原子的酰基或苄基或苯基，所述酰基、苄基和苯基也可以是经卤素、硝基、磺酰基或氰基等取代基取代过的。当甲基丙醛基膦酸酯类化合物中R_a为上述基团时，化合物可以通过市售或其他现有技术来进行合成来取得。

进一步，所述的方法，所述氰化物与甲基丙醛基膦酸酯类化合物的摩尔比为1-5：1，优选为1.0～2.0：1，更优选比例为1.2：1；所述碳酸铵与甲基丙醛基膦酸酯类化合物的摩尔比为1-10：1，优选为2-5：1，更优选比例为2.5：1；所述Bucherer-Bergs环合反应在>0-100℃，反应1-24小时，优选温度为60-80℃，优选反应时间为3小时。

进一步，所述的方法，所述的醇的水溶液，水与醇的体积比为1：0.2-4.0，优选为1：1；所述的醚的水溶液，水与醚的体积比为1：0.2-4.0，优选为1：1；所述的酮的水溶液，水与酮的体积比为1：0.2-4.0，优选为1：1。

另外，还公开了一种基于制备式Ⅲ所示的海因衍生物的方法制备草铵膦的方法，其步骤如下：

将上述制得的式Ⅲ所示的化合物与碱在水介质中加热反应20-30小时，反应结束后加入酸调节pH为5-6，过滤，滤液脱溶后用氨水调节pH=12，浓缩后加入有机溶剂重结晶得式Ⅰ所示的草铵膦化合物，其中式Ⅲ所示的化合物与碱在水介质中加热反应可以采用加热回流的方式进行，滤液脱溶可以采取旋转蒸发的方法进行。草铵膦在一般有机溶剂中的溶解度很低，因此，重结晶所采用的有机溶剂可以采用一般的醇类、醚类或酮类有机化合物等，如甲醇。其反应式如下：

进一步，所述的碱为Ba(OH)₂、NaOH、KOH和Ca(OH)₂中的一种或多种，所述碱与式III所示的化合物投料摩尔量之比优选为0.2～3：1，所述碱优选为Ba(OH)₂；所述酸为HCl、H₂S0₄、HNO₃和H₃P0₄中的一种或多种。

本发明的又一目的在于提供一种制备草铵膦的新方法，该方法所需条件温和，原料易得，成本低。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：

一种制备草铵膦的方法，具体包括如下步骤：

（a）甲基二氯化膦与醇在有机溶剂的体系中反应，反应完毕后，过滤、脱溶，制得甲基次膦酸酯类化合物Ⅳ，所述有机溶剂为对酸稳定的有机溶剂；有机溶剂可选择液体环烷烃如环己烷等。

其中R_a为具1-8个碳原子的烷基；

其中式II、IV中的R_a为具1-8个碳原子的烷基；

（c）将步骤（b）所得的式Ⅱ所示甲基丙醛基膦酸酯类化合物与过量的碳酸铵和过量的氰化物M-CN，以醇的水溶液、醚的水溶液或酮的水溶液为溶剂，在惰性气体的保护条件下，进行Bucherer-Bergs环合反应，制得式Ⅲ所示的化合物；

其中式Ⅱ、式Ⅲ中R_a为具1-8个碳原子的烷基；

（d）将步骤（c）所得的海因衍生物与碱在水介质中加热反应，反应结束后加入酸调节pH为5-6，过滤，滤液脱溶后用氨水调节pH=12，浓缩后加入有机溶剂重结晶得式Ⅰ所示的草铵膦化合物。

本发明的有益效果在于：本发明具有以下优点：1、本发明以甲基二氯化膦与醇在催化剂的作用下反应可以生成甲基次膦酸酯类化合物，甲基次膦酸酯类化合物在常温下性质稳定，易于存储使用，并且可以与丙烯醛反应制备合成草铵膦所需的中间体物质甲基丙醛基膦酸酯类化合物，可降低生产成本。2、中间体物质甲基丙醛基膦酸酯类化合物经过Bucherer-Bergs反应环合得到海因衍生物，收率高、易检测、条件温和；海因水解后产物纯度高，无需多次重结晶去除铵盐。

具体实施方式

所举实施例是为了更好地对本发明的内容进行说明，但并不是本发明的内容仅限于所举实施例。所以熟悉本领域的技术人员根据上述发明内容对实施方案进行非本质的改进和调整，仍属于本发明的保护范围。

实施例l：5-(2-(甲基乙氧基膦酰基)乙基）海因的制备

向500ml三口烧瓶中依次加入甲基丙醛基膦酸乙酯16.4g（0.1mol），NaCN5.9g（0.12mol），l00ml乙醇，通入氮气，室温搅拌15min后滴加含21.0g（0.25mol）碳酸铵的l00ml水溶液，升温到70℃反应3小时。80℃条件下旋蒸脱溶除去溶剂，加入l00mL乙醇溶解、过滤、脱溶后得粗产品5-（2-（甲基乙氧基膦酰基）乙基）海因24.5g，含量87.2%，按甲基丙醛基膦酸乙酯计收率为91.3%。

实施例2：5-(2-(甲基乙氧基膦酰基)乙基）海因的制备

向500ml三口烧瓶中依次加入甲基丙醛基膦酸乙酯16.4g（0.1mol），NaCN5.9g（0.12mol），l00ml乙醇，通入氮气，室温搅拌15min后滴加含21.0g（0.25mol）碳酸铵的l00ml水溶液，升温到70℃反应1.5小时。80℃条件下旋蒸脱溶除去溶剂，加入l00mL乙醇溶解、过滤、脱溶后得粗产品5-(2-(甲基乙氧基膦酰基)乙基）海因23.5g，含量79.1%，按甲基丙醛基膦酸乙酯计收率79.4%。

实施例3：5-(2-(甲基乙氧基膦酰基)乙基）海因的制备

向500ml三口烧瓶中依次加入甲基丙醛基膦酸乙酯16.4g（0.1mol），NaCN5.9g（0.12mol），l00ml乙醇，通入氮气，室温搅拌15min后滴加含21.0g（0.25mol）碳酸铵的l00ml水溶液，升温到40℃反应3小时。80℃条件下旋蒸脱溶除去溶剂，加入l00mL乙醇溶解、过滤、脱溶后得粗产品5-（2-（甲基乙氧基膦酰基）乙基）海因11.5g，含量76.2%，按甲基丙醛基膦酸乙酯计收率37.4%。

实施例4：5-(2-(甲基乙氧基膦酰基)乙基）海因的制备

向500ml三口烧瓶中依次加入甲基丙醛基膦酸乙酯16.4g（0.1mol），NaCN5.9g（0.12mol），l00ml四氢呋喃，通入氮气，室温搅拌15min后滴加含21.0g（0.25mol）碳酸铵的100ml水溶液，升温到70℃反应3小时。80℃条件下旋蒸脱溶除去溶剂，加入100mL乙醇溶解、过滤、脱溶后得粗产品5-（2-（甲基乙氧基膦酰基）乙基）海因23.5g，含量87.1%，按甲基丙醛基膦酸乙酯计收率87.5%。

实施例5：5-(2-(甲基异丁氧基膦酰基)乙基）海因的制备

向500ml三口烧瓶中依次加入甲基丙醛基膦酸异丁酯19.2g（0.1mol），NaCN5.9g(0.12mol)，l00ml乙醇，通入氮气，室温搅拌15min后滴加含21.0g(0.25mol)碳酸铵的100ml水溶液，升温到70℃反应3小时。80℃条件下旋蒸脱溶除去溶剂及碳酸铵，加入100mL乙醇溶解、过滤、脱溶后得粗产品5-(2-(甲基异丁氧基膦酰基)乙基）海因26.8g，含量89.9%，按甲基丙醛基膦酸异丁酯计收率92.0%。

实施例6：草铵膦的制备

向250ml三口瓶中加入实施例1制得的5-(2-(甲基乙氧基膦酰基)乙基）海因13.4g（含量87.2%，0.05mol），水l50ml，Ba(OH)₂·8H₂O31.5g(0.1mol)，加热回流30小时，加入硫酸(20%，w/w)调节pH至6，过滤，滤液旋蒸脱溶后加入氨水(25%，w/w)调节pH至12，加入甲醇30mL重结晶得草铵膦固体9.7g，纯度98.0%，收率96.0%。

实施例7：草铵膦的制备

向250ml三口瓶中加入实施例5制得的5-(2-(甲基异丁氧基膦酰基)乙基）海因13.0g（含量89.9%，0.05mol），水200ml，Ba(OH)₂·8H₂O47.3g(0.15mol)，加热回流24小时，加入硫酸(20%，w/w)调节pH至6，过滤，滤液旋蒸脱溶后加入氨水(25%，w/w)调节pH至12，加入甲醇40mL重结晶得草铵膦固体9.7g，纯度96.7%，收率94.7%。

实施例8：甲基丙醛基膦酸乙酯的合成

向1000mL四口瓶加入环己烷300.0mL、乙醇92g(2.0mol)，以60mL/min的流量通入氨气，搅拌冷却，在-10℃时滴加含117.0g(1.0mol)甲基二氯化磷和200.0mL环己烷的溶液。滴毕后反应1小时，过滤，减压脱除溶剂，得到无色液体102.6g，甲基次膦酸乙酯含量98.2%，收率93.3%。

向100mL四口瓶加入甲基次膦酸乙酯10.8g(0.1mol)和丙烯醛6.2g（0.11mol），通入氮气，搅拌下加入乙酸20g，升温至100℃，反应5小时，减压脱去低沸点物质后得产品14.9g，纯度95.0%，收率86.2%。

实施例9：甲基丙醛基膦酸异丁酯的合成

向1000mL四口瓶加入环己烷300.0mL、异丁醇148.0g(2.0mol)，以50mL/min的流量通入氨气，搅拌冷却，在-10℃时滴加含117.0g(1.0mol)甲基二氯化磷和250.0mL环己烷的溶液。滴毕后反应2小时，过滤，减压脱除溶剂，得到无色液体134.2g，甲基次膦酸异丁酯含量96.3%，收率95.0%。

向100mL四口瓶加入甲基次膦酸异丁酯13.6g(0.1mol)和丙烯醛6.2g（0.11mol），通入氮气，搅拌下加入丙酸30g，升温至130℃，反应6小时，减压脱去低沸点物质后得产品17.0g，纯度97.1%，收率86.0%。

实施例10：甲基丙醛基膦酸正己酯的合成

向1000mL四口瓶加入环己烷400.0mL、正己醇204.3g(2.0mol)，以60mL/min的流量通入氨气，搅拌冷却，在0℃时滴加含117.0g(1.0mol)甲基二氯化磷和200.0mL环己烷的溶液。滴毕后反应3小时，过滤，减压脱除溶剂，得到无色液体157.9g，甲基次膦酸正己酯含量96.4%，收率92.8%。

向100mL四口瓶加入甲基次膦酸正己酯16.4g(0.1mol)和丙烯醛6.2g（0.11mol），通入氮气，搅拌下加入乙酸20g，升温至100℃，反应2小时，减压脱去低沸点物质后得产品19.7g，纯度97.6%，收率87.6%。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims

1.一种制备式Ⅱ所示的甲基丙醛基膦酸酯类化合物的方法，其特征在于，通过如下步骤制得：

(a)甲基二氯化膦与醇在有机溶剂的体系中反应，反应完毕后，过滤、脱溶，制得甲基次膦酸酯类化合物Ⅳ，所述有机溶剂为对酸稳定的有机溶剂；

式中R_aOH、式IV中R_a为具1-8个碳原子的烷基；

(b)将步骤(a)中所得到的甲基次膦酸酯类化合物Ⅳ与丙烯醛在催化剂的作用下反应得到式Ⅱ所示的甲基丙醛基膦酸酯类化合物；所述催化剂为具1-10个碳原子的脂肪族羧酸；所述催化剂与甲基次膦酸酯类化合物的摩尔比为0.2-3：1；

式IV、式II中R_a为具1-8个碳原子的烷基。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(a)中，所述甲基二氯化磷与所述醇反应的摩尔比为1∶2～6，反应温度-20℃～40℃。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(a)中，所述甲基二氯化磷与所述醇在缚酸剂存在的条件下反应制得甲基次膦酸酯类化合物Ⅳ，所述缚酸剂为氨气或者三乙胺或者碳酸钠。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(b)中所述甲基次膦酸酯类化合物Ⅳ与丙烯醛的反应摩尔比为1:1-3，所述反应的温度为-50℃-150℃，反应时间1-12小时。

5.一种制备式Ⅲ所示的海因衍生物的方法，其特征在于，在权利要求1的基础上，将所得的式Ⅱ所示的甲基丙醛基膦酸酯类化合物、过量的碳酸铵和过量的氰化物M-CN为原料，以醇的水溶液、醚的水溶液或酮的水溶液为溶剂，在惰性气体的保护条件下，进行Bucherer-Bergs环合反应，制得式Ⅲ所示的化合物；

其中式Ⅱ、式Ⅲ中R_a为具1-8个碳原子的烷基；所述的氰化物M-CN为NaCN、KCN或HCN；所述的醇为甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇和丁醇中的一种或多种；所述的醚为乙醚、丁醚和四氢呋喃中的一种或多种；所述的酮为丙酮和丁酮中的一种或多种。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述氰化物与甲基丙醛基膦酸酯类化合物的摩尔比为5：1，所述碳酸铵与甲基丙醛基膦酸酯类化合物的摩尔比为10：1；所述反应温度为0-100℃，反应时间1-24小时。

7.根据权利5所述的方法，其特征在于，所述的醇的水溶液，水与醇的体积比为1：0.2-4.0；所述的醚的水溶液，水与醚的体积比为1：0.2-4.0；所述的酮的水溶液，水与酮的体积比为1：0.2-4.0。

8.制备草铵膦的方法，其特征在于：在权利要求5的基础上，将所述海因衍生物与碱在水介质中加热反应20-30小时，反应结束后加入酸调节pH为5-6，过滤，滤液脱溶后用氨水调节pH＝12，浓缩后加入有机溶剂重结晶得式Ⅰ所示的草铵膦化合物；

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述的碱为Ba(OH)₂、NaOH、KOH或Ca(OH)₂，所述碱与所述海因衍生物投料摩尔量之比为0.2～3：1。

10.基于权利要求1所述的方法制备草铵膦的方法，其特征在于，具体包括如下步骤：

其中R_a为具1-8个碳原子的烷基；

其中式II、IV中的R_a为具1-8个碳原子的烷基；

(c)将步骤(b)所得的式Ⅱ所示甲基丙醛基膦酸酯类化合物与过量的碳酸铵和过量的氰化物M-CN，以醇的水溶液、醚的水溶液或酮的水溶液为溶剂，在惰性气体的保护条件下，进行Bucherer-Bergs环合反应，制得式Ⅲ所示的化合物；所述的氰化物M-CN为NaCN、KCN或HCN；

其中式Ⅱ、式Ⅲ中R_a为具1-8个碳原子的烷基；

(d)将步骤(c)所得的海因衍生物与碱在水介质中加热反应，反应结束后加入酸调节pH为5-6，过滤，滤液脱溶后用氨水调节pH为12，浓缩后加入有机溶剂重结晶得式Ⅰ所示的草铵膦化合物；