CN106008596B - 一种草胺膦中间体4-(羟基甲基磷酰基)-2-羰基丁酸的制备方法 - Google Patents

一种草胺膦中间体4-(羟基甲基磷酰基)-2-羰基丁酸的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种草胺膦中间体4‑(羟基甲基磷酰基)‑2‑羰基丁酸的制备方法。该方法包括：1)在‑30℃条件下，向环磷酸酐中加入适当的有机溶剂、碱性物质和相转移催化剂，搅拌，升温至25～50℃，再和草酸二乙酯在室温条件下反应，搅拌，直接从溶剂中析出、过滤，得到产物；2)取上述产物，向其中加入水，缓慢通入氯化氢气体，控制pH，加热升温，反应16h后，旋蒸出去水分，真空烘干，得到最终产物。本发明克服了环磷酸酐在低温条件下溶解度差、易析出的问题；还克服了由于升高温度环磷酸酐在碱性条件酸酐极易开环，磷酸基团易分解的问题，成功实现了利用环磷酸酐制备草胺膦中间体4‑(羟基甲基磷酰基)‑2‑羰基丁酸的可行性。

Description

一种草胺膦中间体4-(羟基甲基磷酰基)-2-羰基丁酸的制备 方法
技术领域
本发明属于化学合成技术领域，特别涉及一种除草剂草胺膦中间体4-(羟基甲基磷酰基)-2-羰基丁酸的制备方法。
背景技术
草胺膦(Glufosinafe)是由Hoechest公司最先开发的高效、低毒、非选择性除草剂，商品名为Basta。草胺膦的合成方法有多种，20世纪七十年代Hoechest报导了利用环磷酸酐制备草胺膦的方法，该方法避免使用了甲基亚磷酸二乙酯，直接使用甲基二氯化磷和丙烯酸反应得到3-(氯代甲基磷酰基)-丙酰氯，再经过环合，得到阻燃剂2-甲基-2，5-二氧-1，2-氧磷杂环戊烷(俗称环磷酸酐)，再经过缩合、脱羧得到4-(羟基甲基磷酰基)-2-羰基丁酸，然后氨化、还原后得到草胺膦。因此4-(羟基甲基磷酰基)-2-羰基丁酸作为生产草胺膦的重要中间体，对最终的产物有重大影响。
1991年Hoechest(J.Org.Chem.，Vol.56，No.5 1991)报导了由甲基亚磷酸二乙酯和丙烯酸甲酯反应制备3-(乙氧基甲基磷酰基)-丙酸甲酯，该化合物在零下30℃条件和甲醇钠制备反应得到负离子在升至室温和草酸二乙酯反应再经酸化得到4-(羟基甲基磷酰基)-2-羰基丁酸。但由环磷酸酐制备4-(羟基甲基磷酰基)-2-羰基丁酸未见相关专利、文献报导。
发明内容
为了克服上述问题，本发明的目的是提供一种草胺膦关键中间体4-(羟基甲基磷酰基)-2-羰基丁酸的制备方法，操作简便，特别适用于工业化生产；产品经重结晶后，HPLC纯度达到99％。
为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种草胺膦中间体4-(羟基甲基磷酰基)-2-羰基丁酸的制备方法，按以下具体步骤进行：
1)在-30℃条件下，向环磷酸酐(II)中加入适当的有机溶剂、碱性物质和相转移催化剂PTC，搅拌5h，升温至25～50℃，再和草酸二乙酯在室温条件下反应，搅拌24h，直接从有机溶剂中析出、过滤，得到产物2-[(2-甲基-2，5-二氧-1，2-氧磷杂环戊烷)-4-基]-2-羰基乙酸酯类化合物(III)；其中R为(C1-C4)的烷烃基。
2)取一定量步骤1)中所得到的2-[(2-甲基-2，5-二氧-1，2-氧磷杂环戊烷)-4-基]-2-羰基乙酸酯类化合物，向其中加入20ml水，缓慢通入氯化氢气体，控制pH为2±0.5，加热升温至100℃，反应16h后，旋蒸出去水分，真空烘干，得到所示的(4-(羟基甲基磷酰基)-2-羰基丁酸)(IV)。
进一步的，步骤(1)中所述相转移催化剂PTC为苄基三乙基氯化铵TEBA、四丁基溴化铵、四丁基氯化铵或四丁基硫酸氢铵TBAB季铵盐化合物。
进一步的，步骤(1)中所述相转移催化剂PTC用量为环磷酸酐质量的5％～20％。
进一步的，步骤(1)中所述有机溶剂为醇类和醚类的混合溶剂。
进一步的，所述有机溶剂中的醇类为甲醇或乙醇，醚类为乙醚、甲叔醚或叔丁醚，醇类和醚类的体积比为1：5～20。
进一步的，步骤(1)中所述碱性物质为甲醇钠、乙醇钠、碳酸钾、三乙胺或氢化钠。
进一步的，步骤(1)中，所述碱性物质的用量为环磷酸酐摩尔量的1eq～3eq。
与现有技术相比，有益效果是：
(1)本发明不仅克服了环磷酸酐在低温条件下在溶剂中的溶解度较差，容易析出来的问题；还克服了由于升高温度环磷酸酐虽然溶解在溶剂中但在碱性条件酸酐极易开环，磷酸基团也不稳定容易分解的问题，成功实现了利用环磷酸酐制备草胺膦中间体4-(羟基甲基磷酰基)-2-羰基丁酸的可行性；
(2)本发明的方法衔接有序，操作简便，步骤1)中产物直接在溶剂中析出，过滤即可得到产物2-[(2-甲基-2，5-二氧-1，2-氧磷杂环戊烷)-4-基]-2-羰基乙酸酯类化合物，特别适合工业规模化生产；
(3)本发明的方法收率高，两步反应总收率、纯度均达90％以上。
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1
向100ml三口烧瓶中加入环磷酸酐5.0g(37mmol)、甲醇5ml、乙醚30ml、四丁基溴化铵0.25g、甲醇钠1.8g(37mmol)、草酸二乙酯5.4g(37mmol)，-30℃下搅拌5h，升温至室温，搅拌24h，过滤，得到白色固体8.1g，收率93.5％；取2-[(2-甲基-2，5-二氧-1，2-氧磷杂环戊烷)-4-基]-2-羰基乙酸乙酯4.7g(20mmol)，向其中加入20ml水，缓慢通入氯化氢气体，加热升温至100℃，反应16h后，旋蒸出去水分，真空烘干，得到产品3.2g，纯度92％。
HPLC条件:不锈钢柱125X 4.6mm，填充物SB，粒径5mm，UV检测波长195nm，进样量20u1，柱温30℃，流速1.3m1/1，洗脱液：0.lmol/1KH2P04。
实施例2
向100ml三口烧瓶中加入环磷酸酐5.0g(37mmol)、甲醇5ml、乙醚30ml、苄基三乙基氯化铵0.25g、甲醇钠1.8g(37mmol)、草酸二甲酯4.4g(37mmol)，-30℃下搅拌5h，升温至室温，搅拌24h，过滤，得到白色固体7.9g，收率97.5％；取2-[(2-甲基-2，5-二氧-1，2-氧磷杂环戊烷)-4-基]-2-羰基乙酸甲酯4.4g(20mmol)，向其中加入20ml水，缓慢通入氯化氢气体，加热升温至100℃，反应16h后，旋蒸出去水分，真空烘干，得到产品3.4g，纯度94.4％。
实施例3
向100ml三口烧瓶中加入环磷酸酐5.0g(37mmol)、甲醇5ml、乙醚30ml、四丁基氯化铵0.5g、甲醇钠1.8g(37mmol)、草酸二乙酯5.4g(37mmol)，-30℃下搅拌5h，升温至室温，搅拌24h，过滤，得到白色固体8.2g，收率94.7％；取2-[(2-甲基-2，5-二氧-1，2-氧磷杂环戊烷)-4-基]-2-羰基乙酸乙酯4.7g(20mmol)，向其中加入20ml水，缓慢通入氯化氢气体，加热升温至100℃，反应16h后，旋蒸出去水分，真空烘干，得到产品3.4g，收率94％。
实施例4
向100ml三口烧瓶中加入环磷酸酐5.0g(37mmol)、甲醇5ml、乙醚30ml、四丁基硫酸氢铵0.5g、甲醇钠1.8g(37mmol)、草酸二乙酯5.4g(37mmol)，-30℃下搅拌5h，升温至室温，搅拌24h，过滤，得到白色固体8.2g，收率94.7％；取2-[(2-甲基-2，5-二氧-1，2-氧磷杂环戊烷)-4-基]-2-羰基乙酸乙酯4.7g(20mmol)，向其中加入20ml水，缓慢通入氯化氢气体，加热升温至100℃，反应16h后，旋蒸出去水分，真空烘干，得到产品3.4g，收率94％。
实施例5
向100ml三口烧瓶中加入环磷酸酐50.0g(373mmol)、甲醇50ml、乙醚300ml、四丁基溴化铵5.0g、甲醇钠18g(370mmol)、草酸二乙酯54g(370mmol)，-30℃下搅拌5h，升温至室温，搅拌24h，过滤，得到白色固体81.5g，收率93.5％；取2-[(2-甲基-2，5-二氧-1，2-氧磷杂环戊烷)-4-基]-2-羰基乙酸乙酯47.2g(200mmol)，向其中加入水200ml，缓慢通入氯化氢气体，加热升温至100℃，反应16h后，旋蒸出去水分，真空烘干，得到产品32.5g，收率90％，纯度95％。

Claims (7)

1.一种草胺膦中间体4-(羟基甲基磷酰基)-2-羰基丁酸的制备方法，其特征在于，按以下具体步骤进行：
1)在-30℃条件下，向环磷酸酐(II)中加入适当的有机溶剂、碱性物质和相转移催化剂PTC，搅拌5h，升温至25～50℃，再和草酸二乙酯在室温条件下反应，搅拌24h，直接从有机溶剂中析出、过滤，得到产物2-[(2-甲基-2，5-二氧-1，2-氧磷杂环戊烷)-4-基]-2-羰基乙酸酯类化合物；
其中R为C2的烷烃基；
2)取一定量步骤1)中所得到的2-[(2-甲基-2，5-二氧-1，2-氧磷杂环戊烷)-4-基]-2-羰基乙酸酯类化合物，向其中加入20ml水，缓慢通入氯化氢气体，控制pH为2±0.5，加热升温至100℃，反应16h后，旋蒸出去水分，真空烘干，得到所示的4-(羟基甲基磷酰基)-2-羰基丁酸(IV)；
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述相转移催化剂为苄基三乙基氯化铵、四丁基溴化铵、四丁基氯化铵或四丁基硫酸氢铵季铵盐化合物。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述相转移催化剂用量为环磷酸酐质量的5％～20％。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述有机溶剂为醇类和醚类的混合溶剂。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述有机溶剂中的醇类为甲醇或乙醇，醚类为乙醚、甲叔醚或叔丁醚，醇类和醚类的体积比为1：5～20。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述碱性物质为甲醇钠、乙醇钠、碳酸钾、三乙胺或氢化钠。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述碱性物质的用量为环磷酸酐摩尔量的1eq～3eq。
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