CN117510537A - 一种l-草铵膦或其盐的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于农药合成方法技术领域，涉及一种L‑草铵膦或其盐的制备方法。具体而言，本发明公开的L‑草铵膦或其盐的制备方法包括下列步骤：1)以式(II)化合物或其盐为原料，与六甲基二硅氮烷和三甲基氯硅烷进行反应，得到式(III)化合物或其盐；2)在碱的存在下，式(III)化合物或其盐与式(IV)化合物进行反应，得到中间体；3)中间体任选地经过分离，在水与酸的存在下反应，得到L‑草铵膦或其盐。该方法工艺简单，路线短，反应条件温和，后处理及纯化过程简单，且产品纯度、收率高，适用于工业化生产。
Description
技术领域
本发明属于农药合成方法技术领域，涉及一种除草剂的合成，特别涉及L-草铵膦或其盐的制备方法。
背景技术
草铵膦(Glufosinate ammonium)是由原德国艾格福公司(后归属拜耳公司)在20世纪80年代开发成功的一种广谱触杀型灭生性除草剂。其作用机制是抑制植物体内的谷氨酰胺合成酶活性，导致谷氨酰胺合成受阻、氮代谢紊乱、铵离子累积，从而干扰植物的代谢，使植物死亡。
草铵膦具有杀草谱广、毒性低、活性高和环境相容性好等特点，能防除和快速杀灭马唐和黑麦草等100多种一年生和多年生阔叶杂草和禾本科杂草。草铵膦发挥活性作用的速度比百草枯(Paraquat)慢，但优于草甘膦(Glyphosate)，成为与草甘膦和百草枯并存的非选择性除草剂，应用前景广阔。
草铵膦包括L-草铵膦和外消旋DL-型草铵膦。其中，L-草铵膦的除草活性为外消旋DL-型草铵膦的两倍。目前市场上销售的草铵膦制剂一般都是外消旋DL-型草铵膦，如果草铵膦产品能以L-构型的纯光学异构体形式予以使用，可使草铵膦的使用量降低50％左右，这对于提高原子经济性、降低使用成本、减轻环境压力都具有十分重要的意义。
US5442088A公开了一种以氨基保护的L-高丝氨酸内酯为原料，经过开环氯代﹑酯化后，与甲基亚磷酸二乙酯进行Arbuzov反应，最后水解、精制得到L-草铵膦盐酸盐的方法。
CN112574118A提及了一种L-草铵膦的合成方法，以高丝氨酸为原料，与尿素反应，在酸洗条件下合环、卤化后，与甲基亚磷酸二乙酯进行Arbuzov反应，最后在酸性或碱性条件下，开环水解，得L-草铵膦。
CN113490671A公开了一种方法，以L-高丝氨酸内酯盐酸盐为原料，在氯化亚砜和乙醇的作用下，开环氯化、酯化，与甲基氯膦酸乙酯进行Arbuzov反应，再水解得到L-草铵膦。
CN115093339A提及了一种L-草铵膦中间体的合成方法，以高丝氨酸或2-氨基丁内酯盐为原料，先在水相体系中进行氯代，继而在催化量质子酸作用下，在醇中进行酯化，最后中和，得到L-草铵膦中间体。而后，CN116375764A公开了一种方法，以该L-草铵膦中间体为原料，与二乙胺、甲基二氯化膦反应，反应所得产物与醇或酚反应后再水解，得到L-草铵膦盐酸盐。
由以上内容可知：现有技术中，L-草铵膦的合成步骤较为繁琐，主要以L-高丝氨酸或L-高丝氨酸内酯盐酸盐为原料，先卤化，再酯化或与尿素合环生成中间体，该中间体/酯化产物与甲基二氯化膦、甲基氯膦酸乙酯或甲基亚磷酸二乙酯反应，得到L-草铵膦。反应过程非常复杂，需要大量复杂繁琐的分离及纯化过程，工业成本较高，如酯化工段涉及蒸馏大量的溶剂(乙醇)，及溶剂(乙醇)中水分的去除等等。
发明内容
发明要解决的问题
为了解决现有问题，本公开意在提供一种L-草铵膦或其盐的制备方法。该方法工艺简单，路线短，反应条件温和，后处理及纯化过程简单，且产品纯度、收率高，适用于工业化生产。
用于解决问题的方案
[1]一种式(I)化合物或其盐的制备方法，其包括以下步骤：
1)以式(II)化合物或其盐为原料，与六甲基二硅氮烷和三甲基氯硅烷进行反应，生成式(III)化合物或其盐；
2)在碱的存在下，式(III)化合物或其盐与式(IV)化合物进行反应，得中间体；
3)中间体任选地经过分离，在水与酸存在的条件下反应得到式(I)化合物或其盐；
优选地，所述盐为盐酸盐或硫酸盐，优选盐酸盐。
[2]根据[1]所述的制备方法，其特征在于，在步骤1)中，
所述式(II)化合物或其盐与所述六甲基二硅氮烷的摩尔比为1：0.5至1：1.5，优选1：0.7至1：1.1。
[3]根据[1]或[2]所述的制备方法，其特征在于，在步骤1)中，
所述式(II)化合物或其盐与所述三甲基氯硅烷的摩尔比为1：0.03至1：0.5，优选1：0.05至1：0.1，更优选1：0.05至1：0.07。
[4]根据[1]至[3]中任一项所述的制备方法，其特征在于，在步骤1)中，
所述反应在有机溶剂中进行；
优选地，所述有机溶剂为芳烃类溶剂，优选氯苯、甲苯或二氯苯，更优选氯苯；和/或，
优选地，所述式(II)化合物或其盐与所述溶剂的重量比为1：2至1：6，优选1：3。
[5]根据[1]至[4]中任一项所述的制备方法，其特征在于，在步骤1)中，
所述反应在氮气保护的条件下进行；和/或，
所述反应的温度为35℃至75℃，优选50℃。
[6]根据[1]至[5]中任一项所述的制备方法，其特征在于，在步骤2)中，
所述式(II)化合物或其盐与所述式(IV)化合物的摩尔比为1：1.0至1：1.5，优选1：1.2。
[7]根据[1]至[6]中任一项所述的制备方法，其特征在于，在步骤2)中，
所述式(III)化合物或其盐与式(IV)化合物在-30℃至30℃下混合，优选在-10℃至0℃下混合；
所述式(III)化合物或其盐与式(IV)化合物混合后在50℃至150℃下反应，优选在85℃至100℃下反应，更优选在95℃至100℃下反应。
[8]根据[1]至[7]中任一项所述的制备方法，其特征在于，在步骤2)中，
所述碱为有机碱或氨，其中：所述有机碱选自有机胺、吡啶或具有1～3个连接到吡啶环的一个或多个碳原子上的取代基的吡啶衍生物、哌啶或具有1～3个连接到哌啶环的一个或多个碳原子上的取代基的哌啶衍生物；
优选地，所述有机碱选自三乙胺、哌啶或吡啶；
更优选地，所述有机碱为三乙胺。
[9]根据[1]至[8]中任一项所述的制备方法，其特征在于，在步骤3)中，所述酸为盐酸、乙酸或路易斯酸，优选盐酸。
[10]根据[1]至[9]中任一项所述的制备方法，其特征在于，在步骤3)中，所述反应的温度为20℃至200℃，优选60℃至120℃或90℃至100℃。
发明的效果
本发明以式(II)化合物或其盐为原料，采用一锅法直接合成精草铵膦(L-草铵膦)或其盐，该合成路线减少合成步骤及复杂繁琐的分离及纯化过程(如溶剂的去除与回收、各个中间体的纯化提纯、不同溶剂的交替使用等等)。此外，该反应条件温和，操作简单，能有效降低工业生成成本。
具体实施方式
实施例1：
在氮气氛围下，将51.5g L-氯代高丝氨酸盐酸盐、154.5g氯苯投入1L四口烧瓶中，20℃下加入2.2g三甲基氯硅烷、36.7g六甲基二硅氮烷，升温至50℃反应1-2h。反应结束后降温至-10～0℃，同时滴加31.7％135.9g甲基氯膦酸乙酯氯苯溶液和57.5g三乙胺，滴加过程中温度维持在-10～0℃，体系pH值为7-8，滴加过程中有大量固体生成。滴完后升温至90-95℃，保温2-3h，降温，抽滤，滤饼用氯苯洗涤2次，洗涤液与滤液混合，加入20％154.5g盐酸，升温至90℃搅拌1-2h，降温分相，氯苯回用。水相浓缩，甲醇打浆，抽滤，滤饼烘干，得51.3g白色固体，产率为83％，ee值为98％。
实施例2：
在氮气氛围下，将51.5g L-氯代高丝氨酸盐酸盐、154.5g氯苯投入1L四口烧瓶中，20℃下加入2.2g三甲基氯硅烷、36.7g六甲基二硅氮烷，升温至50℃反应1-2h。反应结束后降温至-10～0℃，开始滴加31.7％135.9g甲基氯膦酸乙酯氯苯溶液，滴加混合液1的同时通入氨气，维持体系pH值为7-8，滴加过程中温度维持在-10～0℃，滴加过程中有大量固体生成。滴完后升温至90-95℃，保温2-3h，降温，抽滤，滤饼用氯苯洗涤2次，洗涤液与滤液混合，加入15％154.5g盐酸，升温至90℃搅拌1-2h，降温分相，氯苯回用。水相浓缩，乙醇打浆，抽滤，滤饼烘干，得50.7g白色固体，产率为82％，ee值为97％。
实施例3：
在氮气氛围下，将51.5g L-氯代高丝氨酸盐酸盐、154.5g氯苯投入1L四口烧瓶中，20℃下加入2.2g三甲基氯硅烷、50.4g六甲基二硅氮烷，升温至50℃反应1-2h。反应结束后降温至-10～0℃，同时滴加27％159.1g甲基氯膦酸乙酯氯苯溶液和57.5g三乙胺，滴加过程中温度维持在-10～0℃，体系pH值为7-8，滴加过程中有大量固体生成。滴完后升温至95-100℃，保温2-3h，降温，抽滤，滤饼用氯苯洗涤2次，洗涤液与滤液混合，加入20％154.5g盐酸，升温至90℃搅拌1-2h，降温分相，氯苯回用。水相浓缩，乙醇打浆，抽滤，滤饼烘干，得53.8g白色固体，产率为87％，ee值为97％。
实施例4：
在氮气氛围下，将51.5g L-氯代高丝氨酸盐酸盐、154.5g氯苯投入1L四口烧瓶中，20℃下加入2.2g三甲基氯硅烷、36.7g六甲基二硅氮烷，升温至50℃反应1-2h。反应结束后降温至-10～0℃，同时滴加27％159.1g甲基氯膦酸乙酯氯苯溶液和71.8g三乙胺，滴加过程中温度维持在-10～0℃，滴加过程中有大量固体生成。滴完后升温至85-90℃，保温2-3h，降温，抽滤，滤饼用氯苯洗涤2次，洗涤液与滤液混合，加入20％154.5g盐酸，升温至90℃搅拌1-2h，降温分相，氯苯回用。水相浓缩，甲醇打浆，抽滤，滤饼烘干，得45.1g白色固体，产率为73％，ee值为98％。
各实施例中产品的产率通过如下公式计算：
其中：
mⅡ为L-氯代高丝氨酸盐酸盐质量；
m为产品质量；
MⅡ为L-氯代高丝氨酸盐酸盐分子量，其数值为174.02；
MⅠ为产品分子量，其数值为217.59。
将上述实施例中反应原料、反应条件、含量及收率等情况进行汇总，并列于下表。
Claims (10)
1.一种式(I)化合物或其盐的制备方法，其包括以下步骤：
1)以式(II)化合物或其盐为原料，与六甲基二硅氮烷和三甲基氯硅烷进行反应，得到式(III)化合物或其盐；
2)在碱的存在下，式(III)化合物或其盐与式(IV)化合物进行反应，得到中间体；
3)中间体任选地经过分离，在水与酸的存在下进行反应，得到式(I)化合物或其盐；
优选地，所述盐为盐酸盐或硫酸盐，优选盐酸盐。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤1)中，
所述式(II)化合物或其盐与所述六甲基二硅氮烷的摩尔比为1：0.5至1：1.5，优选1：0.7至1：1.1。
3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，在步骤1)中，
所述式(II)化合物或其盐与所述三甲基氯硅烷的摩尔比为1：0.03至1：0.5，优选1：0.05至1：0.1，更优选1：0.05至1：0.07。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的制备方法，其特征在于，在步骤1)中，
所述反应在有机溶剂中进行；
优选地，所述有机溶剂为芳烃类溶剂，优选氯苯、甲苯或二氯苯，更优选氯苯；和/或，
优选地，所述式(II)化合物或其盐与所述溶剂的重量比为1：2至1：6，优选1：3。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的制备方法，其特征在于，在步骤1)中，
所述反应在氮气保护的条件下进行；和/或，
所述反应的温度为35℃至75℃，优选50℃。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的制备方法，其特征在于，在步骤2)中，
所述式(II)化合物或其盐与所述式(IV)化合物的摩尔比为1：1.0至1：1.5，优选1：1.2。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的制备方法，其特征在于，在步骤2)中，
所述式(III)化合物或其盐与式(IV)化合物在-30℃至30℃下混合，优选在-10℃至0℃下混合；
所述式(III)化合物或其盐与式(IV)化合物混合后在50℃至150℃下反应，优选在85℃至100℃下反应，更优选在95℃至100℃下反应。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的制备方法，其特征在于，在步骤2)中，
所述碱为有机碱或氨，其中：
所述有机碱选自有机胺、吡啶或具有1-3个连接到吡啶环的一个或多个碳原子上的取代基的吡啶衍生物、哌啶或具有1-3个连接到哌啶环的一个或多个碳原子上的取代基的哌啶衍生物；
优选地，所述有机碱选自三乙胺、哌啶或吡啶；
更优选地，所述有机碱为三乙胺。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的制备方法，其特征在于，在步骤3)中，
所述酸为盐酸、乙酸或路易斯酸，优选盐酸。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的制备方法，其特征在于，在步骤3)中，
所述反应的温度为20℃至200℃，优选60℃至120℃，更优选90℃至100℃。
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