CN1319102A - 制备n－(膦酰甲基)亚氨基二乙酸的连续方法 - Google Patents

制备n－(膦酰甲基)亚氨基二乙酸的连续方法 Download PDF

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Abstract

在本发明的方法中,经过一个连续的酰氨基羧甲基化反应生成了N－(乙酰基)亚氨基二乙酸。在该反应中,在一个连续送入下列各种料源的酰氨基羧甲基化反应器内形成N－(乙酰基)亚氨基二乙酸:(1)乙酰胺或乙酰胺衍生物,(2)甲醛或能产生甲醛的试剂或衍生物,(3)羰基化催化剂,(4)一氧化碳,和任选的(5)氢气;然后从酰氨基羧甲基化反应器系统内取出包含N－(乙酰基)亚氨基二乙酸和羰基化催化剂的酰氨基羧甲基化反应产物料流;将羰基化催化剂与酰氨基羧甲基化反应产物料流分离,回收羰基化催化剂,并形成已除催化剂的含N－(乙酰基)亚氨基二乙酸的产物料流;分出的羰基化催化剂返回酰氨基羧甲基化反应器系统;将已除催化剂的产物料流中的N－(乙酰基)亚氨基二乙酸:(1)在酸存在下与磷源和甲醛源反应,形成含N－(膦酰甲基)亚氨基二乙酸和乙酸的膦酰甲基化反应产物料流;或(2)脱酰化和环化,形成2,5－二酮哌嗪;然后,在一种酸存在下与磷源和甲醛源反应,生成含N－(膦酰甲基)亚氨基二乙酸和乙酸的膦酰甲基化反应产物料流;在这两种情况下,均在乙酸存在下,使N－(膦酰甲基)亚氨基二乙酸从膦酰甲基化反应产物料流中沉积出来,回收沉积物,形成滤液料流;将滤液料流分成富乙酸料流和贫乙酸料流;将至少一部分富乙酸料流送到乙酰胺合成反应器内,与同时送入的氨进行反应,形成乙酰胺产物料流;将乙酰胺产物料流直接或间接送回酰氨基羧甲基化反应器系统。

Description

制备N-(膦酰甲基)亚氨基二乙酸的连续方法
发明背景
本专利要求美国专利申请序列号60/096,205的优先权。
发明领域
概括地说，本发明涉及一种制备N-(膦酰甲基)亚氨基二乙酸的连续方法，其中本方法包括一个酰氨基羧甲基化反应。
先有技术介绍
N-(膦酰甲基)氨基乙酸，常用名称又叫草甘膦，是一种商业上重要的高效除草剂，可用于杀死许多种不希望的植物，包括农业上的杂草。1988到1991年之间，世界范围每年用草甘膦处理的土地面积达到约一千三百万到两千万英亩。因此，采用一种简单和经济的方法生产草甘膦和其它氨基羧酸非常重要。
Franz等人在草甘膦：一种独特的环球除草剂(ACS论文集单行本189,1997)233-257页中确定了几条制备草甘膦的路线。按照其中的一条路线，将亚氨基二乙酸二钠盐(DSIDA)用甲醛和磷酸或三氯化磷处理，生成N-(膦酰甲基)亚氨基二乙酸和氯化钠。然后在碳催化剂存在下，将N-(膦酰甲基)亚氨基二乙酸上的羧甲基基团氧化裂解，生成N-(膦酰甲基)氨基乙酸。此方法的的一个很显著缺点是，每生产1当量草甘膦就会产生3当量的氯化钠副产物。这种性质的氯化钠很难再循环使用，因为一般在沉积过程后，盐里会包含大量夹带的有机质。这些夹带的有机质使氯化钠不能再用于许多用途，如不能用于食品和饲料。并且氯化钠的重结晶过程需要额外费用，使循环过程不够经济。而处理氯化钠的环保方法成本很高且很困难。
发明概述
本发明提供一种意义重大的低成本生产N-(膦酰甲基)亚氨基二乙酸的方法，本方法不会产生氯化钠副产物。
在本发明的方法中，通过一个连续的酰氨基羧甲基化反应来形成N-(乙酰基)亚氨基二乙酸。在此反应中，在一个连续送入下列各种料源的酰氨基羧甲基化反应器内形成N-(乙酰基)亚氨基二乙酸：(1)乙酰胺或乙酰胺衍生物，(2)甲醛或能产生甲醛的试剂或衍生物，(3)羰基化催化剂，(4)一氧化碳和任选的(5)氢气。接着，从酰氨基羧甲基化反应器系统内取出包含N-(乙酰基)亚氨基二乙酸和羰基化催化剂的酰氨基羧甲基化反应产物料流。将羰基化催化剂与酰氨基羧甲基化反应产物料流分离，回收羰基化催化剂，并形成已除催化剂的含N-(乙酰基)亚氨基二乙酸的产物料流。分出的羰基化催化剂返回酰氨基羧甲基化反应器系统。在已除催化剂的产物料流中的N-(乙酰基)亚氨基二乙酸有两种处理方式：(1)在一种酸存在下与磷源和甲醛源反应，形成含N-(膦酰甲基)亚氨基二乙酸和乙酸的膦酰甲基化产物料流，或者(2)进行脱酰化和环化反应，形成2,5-二酮哌嗪，然后再在酸存在下与磷源和甲醛源反应，形成含N-(膦酰甲基)亚氨基二乙酸和乙酸的膦酰甲基化产物料流。无论采用何种方式，在乙酸存在下，N-(膦酰甲基)亚氨基二乙酸都会从膦酰甲基化反应产物料流中沉积出来，回收沉积物，形成滤液料流。滤液料流分成富乙酸料流和贫乙酸料流。至少一部分富乙酸料流要被送到乙酰胺合成反应器内，在其中与同时送入的氨进行反应，形成乙酰胺产物料流，再将其送回(直接或间接)酰氨基羧甲基化反应器系统。
本发明的其它的应用范围可从下文的详细说明中看出。但是，很显然，下面所给出的详细说明和代表本发明优选实施方案的实施例仅仅是为了例示说明，从事本领域工作的技术人员会很清楚地知道在本发明实质精神和范围下的各种变动和改进。
附图简介
图1例示说明一个本发明的连续方法优选实施方案的工艺流程图。
图2例示说明实施例1所用的连续反应器系统。
优选实施方案的详细说明
参看图1，在一个连续酰氨基羧甲基化反应器系统内形成N-(乙酰基)亚氨基二乙酸。送入反应器系统的原料包括以下各种料源：(1)乙酰胺或乙酰胺衍生物，如二乙酰胺、三乙酰胺、羟甲基乙酰胺或亚甲基双乙酰胺；(2)甲醛，能产生甲醛的试剂如三聚甲醛或多聚甲醛，或甲醛衍生物如醛缩醇或醛缩酯；(3)羰基化催化剂；和(4)一氧化碳或一氧化碳与氢气的混合物。
从反应器系统内取出含N-乙酰基亚氨基二乙酸产物的酰氨基羧甲基化反应产物料流，送入催化剂回收系统。如需要的话，将催化剂再生处理，送回酰氨基羧甲基化反应器系统。从酰氨基羧甲基化反应产物料流中移出溶剂，留下的料流连同甲醛和一种磷源(如PCl3或H3PO3)一起送入一个膦酰甲基化反应器系统，生成膦酰甲基化反应产物混合物，其中含有N-(膦酰甲基)亚氨基二乙酸和乙酸。然后将膦酰甲基化反应产物混合物送到分离器，自反应混合物中回收N-(膦酰甲基)亚氨基二乙酸。反应混合物的其余部分排出系统，留下的部分送入乙酸回收系统。自乙酸回收系统出来两股料流，其中一股料流富含乙酸，被送到乙酰胺合成系统，另一股贫含乙酸的料流则返回膦酰甲基化反应器系统内。
在乙酰胺合成反应器系统内，乙酸与氨水反应生成乙酰胺产物。然后可任选将乙酰胺产物与一种溶剂混合，并送回到酰氨基羧甲基化反应器系统内，或者该混合物可先与甲醛混合，生成羟甲基乙酰胺或亚甲基双乙酰胺，然后再送入酰氨基羧甲基化反应器系统内。在本文的另一处更详细的描述中，可任选将一部分乙酰胺送到催化剂回收系统。A．酰氨基羧甲基化反应器系统和反应
总体说来，酰氨基羧甲基化反应器系统可包括一个、两个或多个反应器，例如反应器系统可包括若干个，如三个串联的连续的搅拌式高压釜。或者，反应器系统可包括单个搅拌式高压釜，然后是一个活塞流式反应器或氧代类反应过程常用的环管式反应器。一般来说，优选第一反应器应能使乙酰胺(或乙酰胺衍生物)转化为N-(乙酰基)亚氨基二乙酸的转化率达到较高程度，例如至少达到约65％，更优选达到至少约85％。为达到如此高的转化率，第一反应器最好能提供极好的气/液混合。在第二反应器(和其后的反应器，若采用更多反应器)中，N-(乙酰基)亚氨基二乙酸的转化率达到至少约95％，且优选至少约98％。
酰氨基羧甲基化反应一般在从约1400kPa到约28000kPa(约200磅/平方英寸到约4000磅/平方英寸)下进行。优选压力至少约(3500kPa)500磅/平方英寸，更优选至少约(10500kPa)1500磅/平方英寸，且最优选至少约21000-24000kPa(3000到约3500磅/平方英寸)。
酰氨基羧甲基化反应的温度可以是反应物和设备可方便操作的任何温度。一般反应温度在约50℃到约170℃，优选约65℃到约140℃，更优选约80℃到约130℃，且最优选约95℃到115℃。
酰氨基羧甲基化反应可在与反应混合物化学或物理相容的溶剂存在下进行。一般来说，溶剂可以是醚、酮、酯、腈、羧酸、甲酰胺如二甲基甲酰胺或它们的混合物。优选溶剂的醚、酮或腈。更优选溶剂是乙二醇醚如二甲氧基乙烷(DME)、醚如四氢呋喃(THF)或叔丁基甲基醚、丙酮、2-丁酮、乙腈或乙酸。
在优选的实施方案中，酰氨基羧甲基化反应是在水存在下进行的。在此实施方案中，酰氨基羧甲基化反应混合物中的水与乙酰胺(或乙酰胺衍生物)的摩尔比一般低于约10∶1，优选在约1∶1到约5∶1之间，更优选在约1.5∶1和约5∶1之间，且最优选在约1.65∶1到4.5∶1之间。
酰氨基羧甲基化反应可在纯一氧化碳气氛下进行。或者可将稀释气体如氢气、氮气或氦气随同一氧化碳一起送入酰氨基羧甲基化反应器。反应气氛优选包含较大分压的氢气。一氧化碳与氢气分压的比例一般至少为约1∶1，优选约70∶30到约99∶1，且更优选从约85∶15到约97∶3。
能构成羰基化催化剂源的各种材料的任一种都可送入酰氨基羧甲基化反应器。催化剂源材料例如可以是本身为活性形式的催化剂。或者，催化剂源材料可以是能在羧甲基化反应器内生成催化剂的催化剂前体或催化剂衍生物。
一般来说，酰氨基羧甲基化反应催化剂源材料含已知用于酰氨基羧甲基化反应的任何组合物，一般包含元素周期表Ⅷ族金属(CAS版本)。催化剂源材料优选包含钴或钯，更优选包含钴，进一步优选钴金属衍生物，氧化钴、有机-或无机钴盐，例如卤化物像氯化钴和溴化钴，芳族或脂族羧酸盐乙酸钴、丙酸钴、辛酸钴、硬脂酸钴、苯甲酸钴和环烷酸钴，以及含一或多个配体如羰基、腈和膦配体的配合物。优选含钴的酰氨基羧甲基化反应催化剂源是八羰基二钴(Co2(CO)8)、四羰基氢化钴(HCo(CO)4)、四羰基钴阴离子([Co(CO)4]-1)或钴(Ⅱ)盐。
目前所获得的实验证据表明，酰氨基羧甲基化反应之前，乙酰胺(或乙酰胺衍生物)与酰氨基羧甲基化反应催化剂源之间先形成一个基础配对物。当催化剂包括钴时，基础配对物的结构式为BH+[Co(CO)4]-1，式中B可以是一个质子化乙酰胺或乙酰胺衍生物。因此，在本发明的一个具体实施方案中，酰氨基羧甲基化反应催化剂源先在酰氨基羧甲基化反应器外与乙酰胺(或乙酰胺衍生物)反应，然后将基础配对物送入反应器。或者，将乙酰胺和酰氨基羧甲基化催化剂源分别引入反应器，当场形成基础配对物。
乙酰胺可以各种形式送入酰氨基羧甲基化反应器。例如，它可以送入含至少约3％，优选至少约6％，且更优选至少约10％到30％之间的乙酰胺于上述任何一种溶剂，优选四氢呋喃(THF)、丙酮或乙酸中所形成的溶液中。乙酰胺进料可包含能经水解或反应而得到与乙酰胺的酰氨基羧甲基化反应等价产物的其它酰胺衍生物。这些衍生物例如可以是二乙酰胺、三乙酰胺、亚甲基双乙酰胺或羟甲基乙酰胺、二羟甲基乙酰胺或者它们的混合物。这些衍生物在进料溶液中的重量百分数可从痕量组分，即低于约1重量％到主要组分，优选从6重量％到30重量％范围变动。
送入酰氨基羧甲基化反应器系统的酰氨基羧甲基化催化剂的金属原子与乙酰胺(或乙酰胺衍生物)的摩尔比可在约0.001到约0.3，优选约0.03到约0.15，更优选约0.06到约0.1的范围变动。
甲醛可以各种形式送入酰氨基羧甲基化反应器。例如可将含50％的福尔马林溶液或多聚甲醛与水和任选乙酸的浆液送入反应器。或者，更理想是更为浓的甲醛溶液。例如可使用由多聚甲醛溶于适量水中或通过蒸馏/浓缩37-50重量％甲醛所生成的含约70重量％甲醛的溶液。
在一个具体实施方案中，反应混合物内包括一种酸性助催化剂。助催化剂可以是一种无机酸，如硫酸、磺酸、亚磷酸、磷酸或盐酸。优选助催化剂是一种有机酸，如pKa约大于3的羧酸。有机酸助催化剂例如可以是甲酸、乙酸或丙酸，优选甲酸或乙酸，且最优选为乙酸。乙酸与钴的摩尔比一般在约2到约60，优选约7到约55，且更优选约10到约50范围。当使用乙酸作为助催化剂时观察到，在连续酰氨基羧甲基化反应的情况下，较之不存在乙酸所进行的反应，反应速率有所提高。
当在较低压力下，例如低于约12500kPa(1800磅/平方英寸)的压力下使用乙酸作为助催化剂时，乙酸与钴的摩尔比一般在约2到约20范围，优选约7到约15，且更优选在约11到约13。中压条件下，例如约12500到约17250kPa(1800到约2500磅/平方英寸)范围内的压力下，乙酸与钴的摩尔比一般在约2到约45范围，优选约8到约30，且更优选在约10到约20。较高压力下，例如至少17250kPa(2500磅/平方英寸)的压力下，乙酸与钴的摩尔比一般在约3到约60范围，优选约8到约55，且更优选在约10到约50。
有效负荷以乙酰胺的质量(克，gc)除以反应混合物的质量(克，gr)来量度。从事本领域工作的技术人员会知道，有效负荷的适用范围部分取决于所采用的反应条件和乙酰胺与所用溶剂的相容性。有效负荷一般将在约0.02克乙酰胺/克反应混合物(gc/gr)到0.3gc/gr范围变动。有效负荷优选约0.04到约0.18gc/gr，且更优选约0.08到约0.13gc/gr。
反应混合物在酰氨基羧甲基化反应区内的停留时间可在较大范围变动，取决于所用的具体反应物和反应条件。停留时间一般在约1分钟到约500分钟范围变动，优选约10分钟到约250分钟，更优选约30分钟到约100分钟。从事本领域工作的技术人员能够确定本文所述的特定反应器构造所应采用的最佳停留时间。B．酰氨基羧甲基化反应催化剂的回收
优选从酰氨基羧甲基化反应产物料流中回收再利用酰氨基羧甲基化反应催化剂。一般来说，目前优选有三条催化剂回收途径：沉积法、聚合物或其他固体载体床法和萃取法。1．聚合物或其它固体载体床法
为回收催化剂，可将反应产物料流与负载于聚合物或其它固体材料床层上的、能反向结合反应产物料流中所含催化剂的物质接触。例如，床层可包括三芳基一或三烷基膦物质，如负载于交联聚苯乙烯或其它适宜的烃聚合物如聚丁二烯，或者是无机氧化物载体如氧化硅或氧化铝上的三苯基膦。聚苯乙烯负载的膦物质可由市场购得，例如从Fluka Chmie公司(Milwaukee,WI)购得，或者按Evans等人在有机化学杂志67(1974)295-314页中概述的方法制备。聚合物例如可包含约3mmol膦/克树脂。
负载的膦物质与反应产物混合物在尽可能接近工业实际操作允许的定量回收催化剂的条件下进行接触。例如，膦物质与反应产物混合物中催化剂的摩尔比一般约1∶1到约3∶1，优选约1.5∶1到约2∶1。吸附温度一般约50到约130℃，优选约100到120℃。吸附压力一般约140到22000kPa(约20到3200磅/平方英寸)，优选约275到约16500kPa(约40到2400磅/平方英寸)，且更优选约350到约5200Pa(约50到约750磅/平方英寸)。反应气氛优选是一氧化碳/氢气气氛，两种气体的分压比约95∶5。反应产物混合物与床层接触的时间应足以生成含较少量，例如少于约0.08重量％、且优选少于约0.015重量％催化剂和较大量的、例如至少约5重量％、优选至少约15重量％、且更优选至少约20重量％N-(乙酰基)亚氨基二乙酸的溶液。
吸附过程完成后，可通过将床层与乙酰胺(或乙酰胺衍生物)于一种溶剂如THF、丙酮或乙酸中形成的溶液进行接触的方法使催化剂脱附。一般来说，脱附溶液中的乙酰胺与聚合物所结合的催化剂之间的摩尔比约为1∶1到1000∶1，优选约5∶1到100∶1。此外，脱附溶液优选含至少约3重量％乙酰胺，更优选至少含约6重量％乙酰胺，且最优选含约10％到30重量％乙酰胺。脱附温度优选约170到约190℃，脱附压力至少约2000磅/平方英寸，更优选至少约2500磅/平方英寸，且最优选是生产实际操作允许的最大压力。脱附操作优选在一氧化碳/氢气气氛下进行，两种气体的分压比约95∶5到约70∶30。得到的包括溶于溶剂的四羰基钴阴离子的脱附产物由于不需要再生过程，因此可简单地送回酰氨基羧甲基化反应器系统。
或者，可以通过在一种氧化剂如氧气、过氧化物或质子存在下氧化处理载体上的钴物质的方法，将钴从载体上脱附下来，脱附反应优选在升温(例如＞100℃)和减压(例如＜100磅/平方英寸)条件下进行。得到的氧化物质可溶于脱附介质。
替代负载的膦，床层可由能反向将催化剂结合到固体载体，如交联聚苯乙烯、聚丁二烯、或无机氧化物如氧化硅或氧化铝上的阳离子或阴离子交换物质组成。这类物质包括磺酸盐、羧酸盐、磷酸盐、烷基磺酸、芳基磺酸、羧酸、亚氨基二乙酸、膦酸、硫醇、多元胺、烷基胺、芳基胺、酰胺、吡啶、季铵盐、季烷基胺、季烷基链烷醇胺和季烷基苄胺物质。此外，床层可包括这些材料的混合物。
当使用离子交换树脂时，酰氨基羧甲基化反应产物混合物中的钴物质在酸存在下被氧化成Co(Ⅱ)。为此目的，所用的酸是结合了聚合物的酸物质的离子交换树脂。或者，可将一种酸如无机酸或有机酸任选加入到反应产物混合物中。为使氧化反应快速完成，酰氨基羧甲基化反应产物混合物在酸存在下被加热到至少约100℃的温度。得到的Co(Ⅱ)最好结合到树脂上，且得到的酰氨基羧甲基化反应产物混合物含较少量，例如少于约0.08重量％、且优选少于约0.015重量％催化剂和较大量，例如至少约5重量％，优选至少约15重量％、且更优选至少约20重量％N-(乙酰基)亚氨基二乙酸的溶液。
吸附过程完成后，可通过将床层与乙酰胺(或乙酰胺衍生物)于一种溶剂如THF、丙酮或乙酸中形成的溶液进行接触的方法，使催化剂脱附。一般来说，脱附溶液中的乙酰胺与树脂所结合的催化剂间的摩尔比约为1∶1到1000∶1，优选约5∶1到100∶1。此外，脱附溶液优选含至少约3重量％乙酰胺，更优选至少含约6重量％乙酰胺，且最优选含约10％到30重量％乙酰胺。脱附温度为约70到约200℃，优选约100到约130℃，脱附压力至少约1500磅/平方英寸，更优选至少约3000磅/平方英寸，且最优选是生产实际操作允许的最大压力。脱附操作优选在一氧化碳/氢气气氛下进行，两种气体的分压比约70∶30。得到的包括溶于溶剂的四羰基钴阴离子的脱附产物由于不需要再生过程，因此可简单送回酰氨基羧甲基化反应器系统。
目前优选使用多个容器来回收酰氨基羧甲基化反应产物料流中的催化剂，并将其循环回酰氨基羧甲基化反应器系统，供再次使用。例如，可使用一或多个容器处于吸附过程，同时另一个或多个其它容器处于脱附过程。2．沉积法
在沉积法回收酰氨基羧甲基化反应产物料流中催化剂的方法中，催化剂被氧化形成沉积物，然后再与产物料流分离。例如，可通过将草酸加入到酰氨基羧甲基化反应产物料流中，并将混合物加热到100℃约1小时、使草酸钴(Ⅱ)沉积出来的方法，将四羰基钴氧化成草酸钴(Ⅱ)沉积物。沉积物可通过任何常规方法如过滤或离心分离法与产物料流分离。然后将固体在炉内焙烧，生成氧化钴，例如在约300℃到400℃温度下焙烧约1到3小时。得到的氧化钴可用一种溶剂(如THF、庚烷、水或水/乙酸混合物)制成悬浮液并再生。这样得到的反应产物包含溶剂，较少量如少于约0.08重量％，且优选少于约0.015重量％的催化剂和较大量，如至少约5重量％，优选至少约15重量％，且更优选至少约20重量％N-(乙酰基)亚氨基二乙酸。
已有文献报道了若干钴催化剂再生方法，按照本发明的一个方面，可采用这些方法。例如在美国专利4,954,465中Weisenfeld建议，通过在150到180℃的温度和10345到41380kPa(1500到6000磅/平方英寸)的压力下将沉积物与一氧化碳和氢气一起加热的方法，可将钴(Ⅱ)沉积物转化成八羰基二钴。
在欧洲专利申请公开号EP 0 779 102 A1中描述了钴催化剂再生的另一种方法。在该方法中，从酰氨基羧甲基化反应过程中回收的氢氧化钴被引入到N-酰基氨基酸衍生物如N-酰基肌氨酸的熔体中。然后将混合物加入到一种极性非质子溶剂中并与一氧化碳或一氧化碳与氢气的混合物反应，形成酰氨基羧甲基化反应催化混合物四羰基氢化钴。
若将钴(Ⅱ)盐与乙酰胺(或乙酰胺衍生物)反应和/或开始时将催化量的羰基钴种与一氧化碳和氢气一起加入，则钴(Ⅱ)盐的再生速率会有很大提高。此反应产物最好是能在酰氨基羧甲基化步骤中沉积的基础配对物。
再生过程中，反应压力一般在从至少约1400到约42000kPa(200磅/平方英寸到约6000磅/平方英寸)范围，优选从约5600到约26000kPa(800磅/平方英寸到约3700磅/平方英寸)，且更优选从约10500到约24000kPa(1500磅/平方英寸到约3500)。一般来说，再生过程中一氧化碳与氢气的分压比在约99∶1到约1∶99范围，优选在约30∶70到约90∶10，且更优选在约50∶50到约75∶25。可通过监测气体吸收的情况，例如监测顶压(head pressure)来跟踪再生反应的进程。再生步骤中，通常最好将混合物加热。反应混合物的温度一般在从约70℃到170℃范围，优选从约90℃到约150℃，且更优选从约100℃到约140℃。再生步骤的时间可从约1分钟到5小时不等，优选从约5分钟到约2小时，且更优选从约10分钟到约1小时。若希望的话，再生步骤可在酰氨基羧甲基化步骤所用的有机酸助催化剂存在下操作。若希望的话，再生后的活性催化剂配合物可在再生后直接用于酰氨基羧甲基化反应。
钴(Ⅱ)盐的阴离子部分对再生步骤来说并不关键。例如，钴(Ⅱ)可以是酰氨基羧甲基化反应产物共扼碱的盐形式，从中回收钴(Ⅱ)。或者，钴(Ⅱ)可以是任何其它方便的形式如乙酸钴、硬脂酸钴、乙酰丙酮钴或草酸钴及其水合物。3．萃取法
可溶于有机溶剂的钴化合物，如八羰基二钴和四羰基氢化钴可通过用基本与水不互溶的有机溶剂萃取的方法，从酰氨基羧甲基化反应产物料流中回收。这类有机溶剂的实例包括芳族溶剂如苯和萘，取代的芳族溶剂如甲苯、二甲苯和茴香醚，链烷烃类如戊烷、己烷、庚烷、辛烷，和取代的链烷烃类如辛醇、四氯化碳、氯仿、二氯甲烷、二硫化碳、四氯乙烷，三氯乙烷类即1,1,1-三氯乙烷、1,1,2-三氯乙烷，环戊烷，环戊烯，碳酸二乙酯，新戊烷，戊烷，1-戊烯，2-戊烯，三氯苯类即邻二氯苯、间二氯苯、对二氯苯，硝基苯，苯，环己烷，己烷类即2,2-二甲基丁烷、2,3-二甲基丁烷，亚磷酸三乙酯，庚烷，庚烷类，苄腈，甲苯，环庚烷，甲基环己烷，乙苯，间二甲苯、邻二甲苯、对二甲苯，辛烷、异辛烷，壬烷，癸烷、呋喃、萘烷，甲乙醚，乙醚，甲基叔丁基醚和石油醚。可在有利于形成有机可溶性钴物质的条件下进行萃取操作。例如，在一氧化碳存在下进行萃取操作可影响所回收的八羰基二钴的比例，酸或其他助剂的加入可提高四羰基氢化钴或四羰基钴阴离子的萃取率。酰氨基羧甲基化反应产物料流的萃取过程可在一或多个真实或理论级，按并流或逆流方式实施，且任选引入外加水。
由萃取过程得到的含水液相可包含高浓度的N-(乙酰基)亚氨基二乙酸，形成结晶后，可通过过滤或离心分离的方法回收，或者不分离N-(乙酰基)亚氨基二乙酸，而是将浓溶液用于膦酰甲基化反应。钴化合物可通过反萃取的方法从有机相移出，例如用乙酰胺、甲醛或其等效物的水溶液反萃取，或者通过气提法移出挥发性钴(即四羰基氢化钴)(已知用于加氢甲酰化反应过程，例如W.H.Summerlin的美国专利5,237,104)并吸收到例如乙酰胺溶液中。C．膦酰甲基化反应
自催化剂回收系统出来的产物料流一般含溶剂、较大量的酰氨基羧甲基化反应产物(主要是N-(乙酰基)亚氨基二乙酸)和较少量的催化剂。在进入膦酰甲基化反应器之前，优选通过蒸馏方法从酰氨基羧甲基化反应产物料流中移出溶剂，并将其返回到酰氨基羧甲基化反应器系统。一般来说，较为理想的是得到含实际操作能达到的最少溶剂量，优选少于1重量％溶剂，且最优选少于0.1重量％溶剂的N-(乙酰基)亚氨基二乙酸溶液。
Miller等人(美国专利4,657,705)公开了一种将取代的脲、酰胺和氨基甲酸酯进行膦酰甲基化反应，来生产可转化为草甘膦的N-取代的氨基甲基膦酸的方法，在所公开的方法中，脲、酰胺和氨基甲酸酯(1)与一种包括亚磷酸和一种选自硫酸、盐酸和氢溴酸的酸的酸性水介质混合，和(2)加热到约70到约120℃间的温度。也可使用三氯化磷来替代亚磷酸进行膦酰甲基化反应。(例如参见美国专利4,400,330)。
Jone等人(美国专利5,527,953)公开一种由亚氨基二乙酸生产N-(膦酰甲基)亚氨基二乙酸的方法，包括(1)将亚氨基二乙酸与亚磷酸和一种甲醛料源的水溶液在浓硫酸存在下(即0.5-2摩尔硫酸/摩尔亚氨基二乙酸)进行反应，(2)将第一步沉积出来的N-(膦酰甲基)亚氨基二乙酸产物过滤回收，(3)回收第二步中的滤液，任选移出其中的一部分水，(4)将第三步中的滤液送到下一反应阶段，，亚氨基二乙酸进一步与亚磷酸和一种甲醛料源的水溶液在浓硫酸存在下进行反应，和(5)在一个多次循环过程中重复步骤1到4。1．N-(乙酰基)亚氨基二乙酸路线
总体而言，Miller等人和Jone等人所公开的方法可用来对N-(乙酰基)亚氨基二乙酸进行膦酰甲基化。一般是将N-(乙酰基)亚氨基二乙酸用一种亚磷酸源和甲醛源进行处理。优选加入另一种无机酸如硫酸，磺酸像甲磺酸、甲苯磺酸，或是盐酸。反应温度一般在从约80℃到150℃范围，优选从约100℃到约140℃，且更优选从约120℃到约140℃。反应时间一般在从约10分钟到5小时范围，，优选从约20分钟到约3小时，且更优选从约30分钟到约2小时。任何能够提供亚磷酸或亚磷酸等效物料源的膦酰化试剂都可用于膦酰甲基化反应。例如，可使用亚磷酸、三氯化磷、三溴化磷、亚磷酸酯、氯膦酸和氯膦酸酯。优选亚磷酸和三氯化磷。甲醛可由任何料源得到，例如福尔马林溶液(优选50％)或多聚甲醛。
膦酰甲基化反应的结果是将N-(乙酰基)亚氨基二乙酸的N-乙酰基取代基置换成一个膦酰甲基基团，从溶液中沉积出N-(膦酰甲基)亚氨基二乙酸。
膦酰甲基化反应可以分批或连续方式进行。优选以连续方式进行。若以连续方式进行，反应过程任选包括(1)将N-(乙酰基)亚氨基二乙酸与亚磷酸和一种甲醛料源的水溶液在一种诸如硫酸，磺酸、氢溴酸或盐酸的酸存在下进行反应，形成N-(膦酰甲基)亚氨基二乙酸，并将N-(膦酰甲基)亚氨基二乙酸产物在乙酸存在下进行沉积，(2)将第一步沉积出来的N-(膦酰甲基)亚氨基二乙酸产物过滤回收，(3)回收第二步中的滤液，任选移出其中的一部分水，(4)将第三步中的滤液送到下一反应阶段，N-(乙酰基)亚氨基二乙酸进一步与磷源和甲醛料源在一种诸如硫酸，磺酸、氢溴酸或盐酸的酸存在下进行反应，和(5)在一个多次循环过程中重复步骤1到4。2．二酮哌嗪路线
在上述N-(乙酰基)亚氨基二乙酸路线中，膦酰甲基化反应的结果是将N-乙酰基取代基置换成一个膦酰甲基基团，生成N-(膦酰甲基)亚氨基二乙酸产物。该反应大体如反应式4所示，式中，R1是甲基，R2是羧甲基。
反应式4
Figure A9981112300171
在本发明的另一实施方案中，是按反应式4a所示，在甲醛料源存在下，将2,5-二酮哌嗪用三氯化磷、亚磷酸或亚磷酸料源进行膦酰甲基化，形成N-(膦酰甲基)亚氨基二乙酸。式中R2和R2a是羧甲基或其盐或酯。一般来说，上述对N-(乙酰基)亚氨基二乙酸进行膦酰甲基化的方法可用于对二酮哌嗪进行膦酰甲基化的过程。
通过将N-(乙酰基)亚氨基二乙酸-步法脱羧并环化，可很容易地获得2,5-二酮哌嗪，如反应式2所示。
反应式2式中R2和R2a是羧甲基或其盐或酯。形成二酮哌嗪反应的温度一般在从约100℃到250℃范围，优选从约150℃到约220℃，更优选从约185℃到约200℃。反应较快，反应时间一般在从约1分钟到10小时范围，，优选从约5分钟到约5小时，且更优选从约10分钟到约3小时。所加水在起始原料中的百分比一般在约85重量％以内，优选从约5重量％到约70重量％，且更优选从约9重量％到约20重量％。若需要的话，反应混合物中可加入催化剂，优选是有机酸，更优选是C1到C3羧酸。酸催化剂最优选是乙酸。在反应混合物中任选存在有溶剂。例如可加入醚、酮或腈。
出于几个原因的考虑，由N-(乙酰基)亚氨基二乙酸形成2,5-二酮哌嗪比较有利。原则上讲，在许多溶剂和水中，2,5-二酮哌嗪比相应酸更难溶，这样，二酮哌嗪就可很容易地从反应混合物中沉积出来、分离并处理。并且，由于脱羧反应不需要强无机酸，因而对生产设备的腐蚀性要低于使用强无机酸的水解反应。D．N-(膦酰甲基)亚氨基二乙酸的回收
将包含N-(膦酰甲基)亚氨基二乙酸、甲醛、溶剂和其它副产物的膦酰甲基化反应产物送至离心分离机或其它适用的分离设备，分离出N-(膦酰甲基)亚氨基二乙酸产物。
目前所获得的实验证据表明，乙酸的存在能提高N-(膦酰甲基)亚氨基二乙酸的分离收率。不用受任何理论的约束，乙酸似乎能降低N-(膦酰甲基)亚氨基二乙酸的溶解度。因此，膦酰甲基化反应产物混合物中优选包含至少约5重量％，更优选至少约7重量％，且更优选至少约10重量％乙酸。但是，一般来说，膦酰甲基化反应产物混合物包含低于30重量％，且一般包含少于20重量％乙酸。E．乙酸回收
从离心分离机出来的料流，即离心液流由分离步骤中未沉积的N-(膦酰甲基)亚氨基二乙酸、甲醛、亚磷酸、乙酸、亚氨基二乙酸和诸如羟甲基膦酸和N-(甲基)亚氨基二乙酸的杂质所组成。要对此料流进行净化处理，以降低这类杂质在系统内累积循环。
在净化处理之前或之后，将离心液流蒸馏浓缩，移出部分乙酸。除去乙酸后的料流优选含不高于10重量％的乙酸，在某些具体实施方案中可含不高于5重量％乙酸，并将其返回到膦酰甲基化反应器系统。F．乙酰胺合成
将富含乙酸的料流与一种氨料源，优选无水氨一起送至乙酰胺合成反应器。然后，可将乙酰胺产物直接送到酰氨基羧甲基化反应器系统，或者先与甲醛反应，生成羟甲基乙酰胺或亚甲基双乙酰胺后，再送到酰氨基羧甲基化反应器系统，或者用于催化剂的回收或循环。G．草甘膦合成
N-(膦酰甲基)亚氨基二乙酸回收步骤中分离出来的N-(膦酰甲基)亚氨基二乙酸可通过任何本领域已知方法转化为N-(膦酰甲基)氨基乙酸。例如，可使用Hershman的美国专利3,969,398述及的碳催化剂，将N-(膦酰甲基)亚氨基二乙酸氧化成N-(膦酰甲基)氨基乙酸。碳催化剂优选是按Chou的美国专利4,624,837所述方法制备的碳。H．乙酰胺衍生物
在酰氨基羧甲基化反应中，可用乙酰胺衍生物来替代乙酰胺作为起始原料。这里所说的乙酰胺衍生物包括羟甲基乙酰胺、亚甲基双乙酰胺和任何能经水解得到乙酰胺或羟甲基乙酰胺的其它组成。乙酰胺等效物的实例包括下列组成：
Figure A9981112300201
Figure A9981112300202
Ⅰ．定义
为帮助读者更好地理解本发明的详细说明，现给出下面的定义：
“草甘膦”是指酸形式的N-(膦酰甲基)氨基乙酸或是其任何盐或酯形式。
“烃基”是指由碳和氢组成的基团。这一定义包括链烷基、链烯基和链炔基，各自可以是从1到约20个碳原子的直链、支化链或环烃。此定义还可包括由碳和氢组成的芳基。因此烃基例如包括甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、环丙基、环丁基、环戊基、环己基、甲基环戊基、乙烯基、丙烯基、丁烯基、戊烯基、己烯基、乙炔基、丙炔基、丁炔基、戊炔基、己炔基、苯基、萘基、蒽基、苄基和它们的异构体。
“取代的烃基”是指一或多个氢用含杂原子的基团取代的烃基。这类取代基团例如包括卤、氧、杂环、烷氧基、羟基、芳氧基、-NO2、氨基、烷基氨基或酰氨基。当取代基是氧时，取代烃基例如可以是酰基基团。
“杂原子”是指任何能够形成化学键的非碳或氢元素的原子。
“杂环”是指其中一或多个碳原子换成N、S、P或O的单或多环型饱和或不饱和碳环，例如包括下列结构：
Figure A9981112300211
或 式中Z、Z’、Z”或Z是C、S、P、O或N，条件是Z、Z’、Z”或Z之一不是碳，当通过双键与另一Z连接或者当连接另一O或S原子时也不是O或S。并且，显然Z、Z’、Z”或Z只有各自为C时才能连有任选取代基。与所考虑分子连接的点可以在杂原子上或环内其它位置。
“卤素”或“卤”是指氟、氯、溴或碘基团。
“羧甲基”是指一种所含羧基部分通过羧基碳原子与一个饱和碳原子连接，此饱和碳原子再连接所考虑分子的基团。
“酰氨基羧甲基化催化剂”或“羰基化催化剂”是指用于羰基化反应、特别是用于酰氨基羧甲基化反应的催化剂。
“酰氨基羧甲基化”是指将取代或未取代的羧甲基基团引入所考虑分子的反应。
“PM”是指膦酰甲基化反应。
“GC”是指气相色谱。
“HPLC”是指高压液相色谱。
“IC”是指离子色谱。
“NMR”是指核磁共振谱。
“MS”是指质谱。
下面的实施例将例示说明本发明。
实施例通用方法：用HPLC分析方法测定羰基化产物的收率。经离子交换分离然后用UV检测器来测定N-(乙酰基)亚氨基二乙酸(NAIDA)的量。制备含25ppm到250ppm NAIDA的水溶液标样，将样品稀释到标度范围。在此项分析中使用下列条件的Alltech Adsorbosphere XL SAX色谱柱。在实施例13的情况下，使用一个内标样来测定产物收率。
流动相：0.0062M KH2PO4+4％MeOH
        用85％H3PO4调节到pH2.0
柱流速：0.3ml/分钟
柱温：  室温
检测器波长：195nm
样品环管：50μl
运行时间：20分钟经离子交换分离、然后用UV检测器来测定N-(乙酰基)氨基乙酸(NAG)和羟甲基乙酰胺(HMA)的量。制备含25ppm到300ppm HMA和300ppm到500ppm NAG的水溶液标样。在此项分析中使用Intereaction化学公司生产的下列条件的ION-310 HPLC色谱柱。在实施例13的情况下，使用一个内标样来测定产物收率。
流动相：    1ml浓H2SO4于1L水中的溶液
柱流速：    0.5ml/分钟
柱温：      32℃
检测器波长：210nm
样品环管：  30μl
运行时间：30分钟
实施例1
本实施例例示说明在连续反应器系统中乙酰胺的羰基化过程。
连续反应器系统的总设计方案示于图1。设备由三个固定液体容积(1000rpm下450ml,2000rpm下350ml)的1升搅拌式高压釜组成，每阶段的停留时间等于液体总流量除以反应器体积。第三阶段终止于一个起高压液/气分离器作用的5加仑高压釜。分离后的气体经冷凝器后，送到高压碱洗涤塔(350ml的50％NaOH)，然后经背压调节阀和出料管线排放到外面的大气中。乙酰胺/溶剂/HOAc、48重量％福尔马林和八羰基钴(Co2(CO)8)或四羰基氢化钴(HCo(CO)4)的溶液用高压500D连续流动ISCO泵分别泵送到系统的阶段1。还经一个10 SLLM Brooks流量控制器向阶段1的CMA反应器送入3200磅/平方英寸的CO或CO/H2混合物。此气体来源于一个压力维持在3500到4200磅/平方英寸的4升高压容器。此系统的操作结果总结如下：(A)使用乙酸钴(Ⅱ)作为四羰基氢化钴(HCo(CO)4)催化剂的前体进行反应。
在一个12 L的圆底烧瓶内装入Co(OAc)2·4H2O和冰醋酸，制成含7重量％钴金属的溶液。将此悬浮液加热到70℃并搅拌至混合物变成均质溶液。于75℃下，将此混合物在0.5小时内转移到一个1加仑的搅拌式高压釜内。保留一段较长时间且沉积的不溶性钴盐或多或少溶于水。温度越高或保留时间越长会使这类钴盐的形成量越多。移入1加仑高压釜后，将此钴/乙酸溶液在3200磅/平方英寸、CO∶H2为70∶30和130℃的温度下加热，直到明显出现气体放出现象，表明有转化为羰基的反应发生。将此料流在高压条件下转移到一个热示踪的500D连续输送式ISCO泵系统，以用于向反应器系统的第一阶段进料。将含约14.5重量％乙酰胺、4重量％HOAc和72.5重量％丙酮的一个22升烧瓶内容物用250ml/分钟的柱塞式隔膜泵泵送到高压500D ISCO泵单元，以用于输送到反应器系统的第一阶段。在这些条件下，乙酰胺料流室温下是溶液。将48％的福尔马林维持在75℃并靠重力送入高压500D ISCO泵，用于输送到反应器系统的第一阶段。维持反应器温度在75℃并以1000rpm进行搅拌。
组分 流速ml/分钟
乙酰胺/丙酮/乙酸混合物48％福尔马林(HCo(CO)4)/乙酸CO∶H2(95∶5) 33.879.666.476.0(L/分钟)
Figure A9981112300241
曲线图1 在连续反应器系统中使用乙酸钴(Ⅱ)催化剂
    前体进行羰基化反应的结果(B)使用Co2(CO)8作为催化剂进料进行的反应
在氢气氛下，将300gCo2(CO)8(95％)(Strem化学品公司)和1500ml THF装入一个5升高压玻璃反应器内，放置到室温25磅/平方英寸的CO条件下。将此钴料流靠CO正压力送到高压连续输送式500DISCO泵，以用于计量送入反应器系统的第一阶段。乙酰胺进料由14.5％乙酰胺、4％冰醋酸的THF溶液组成，甲醛进料是48％的水溶液(用1％甲醇稳定)。所有阶段的压力通过回流调节阀维持在3200磅/平方英寸，95∶5的CO∶H2组合物的气体流速为6L/分钟。实验结果总结于表2
                                   表2
                                进料ml/分钟                    收率1实验    历时     温度  搅拌速度       阶段1                     归一化摩尔％编号 (小时：阶段
 分钟)       (℃)    rpm    酰胺   CH2O Co2(CO)8 NAIDA  NAG   HMA1   0:58    1    100   1000    34.4    8.9     6.7        81    15    4
 1:08    2    100   1000                               87.5  11    1.5
 1:14    3    100   1000                               91    8     1
 1:56    1    100   1000                               78    18    4
 2:05    2    100   1000                               89    11    0
 2:15    3    100   1000                               94    6     02   1:03    1    100   2000    34.4    8.9     6.7        84    16    0
 1:18    2    100   2000                               93    7     0
 1:26    3    100   1000                               97    3     0
 2:03    1    100   2000                               86    14
 2:07    2    100   2000                               94    6
 2:12    3    100   1000                               98    23   1:06    1    100   1000    16.8    4.6     3.5        85    13    2
 1:13    2    100   1000                               91    9
 1:21    3    100   1000                               91    9
 1:56    1    100   1000                               86    12
 2:00    2    100   1000                               94    6
 2:05    3    100   1000                               97    3
 2:58    1    100   1000                               90    8
 3:03    2    100   1000                               95    5
 3:08    3    100   1000                               98    2
 5:56    1    100   1000                               85    13
 6:01    2    100   1000                               94    6
 6:04    3    100    1000                              98    2
                                    表2(续)
                                  进料ml/分钟                  收率1
实验  历时        温度  搅拌速度         阶段1                  标准化摩尔％编号 (小时:  阶段
 分钟)        (℃)    rpm     酰胺   CH2O  Co2(CO)8 NAIDA  NAG    HMA
4    2:11    1    100    1000     8.4     2.3     1.7      86      12     2
  2:17    2    100    1000                              93      7      0
  2:22    3    100    1000                              91      9      0
  5:09    1    100    1000                              86      12     2
  5:13    2    100    1000                              95      5      0
  5:17    3    100    1000                              96      4      0
  8:10    1    100    1000                              86      12     2
  8:15    2    100    1000                              94      6      0
  8:20    3    100    1000                              95      5      0
  12:13   1    100    1000                              88      12     0
  12:18   2    100    1000                              94      6      0
  12:24   3    100    1000                              96      4      05    0:59    1    100    2000     33.6     9.7     6.5     87      11     2
  1:03    2    100    2000                              97      3      0
  1:07    3    100    2000                              97      3      0
  1:59    1    100    2000                              87      11     2
  2:07    2    100    2000                              97      3      0
  2:12    3    100    2000                              99      1      06    1:56    1    117    2000     33.8     9.7     6.5     86      11     3
  2:02    2    100    2000                              93      5      2
  2:06    3    100    1000                              95      3      2
  3:20    1    117    2000                              86      11     3
  3:28    2    100    2000                              92      5      3
  3:33    3    100    1000                              96      2      2
  4:26    1    118    2000                              85      11     4
  4:30    2    100    2000                              91      6      3
  4:34    3    100    1000                              94      3      3
实施例2
本实施例例示说明用负载于聚合物上的膦将钴催化剂从羧甲基化反应中回收的过程。
在一个顶部装有旋涡式搅拌器的300ml高压釜内加入乙酰胺(11.90g,0.202mol)、多聚甲醛(13.57g,0.45mol)、水(12.97g,0.72mol)、乙酸(4.22g,0.070mol)、Co2(CO)8(4.085g,0.0120mol)和90ml THF。将高压釜加压到3177磅/平方英寸的95:5 CO/H2、并于120℃下加热1小时。然后，将此反应产物料流经过移液管送入初始温度为室温、含交联聚苯乙烯负载的三苯基膦(9.931g,0.0318mol P)的第二个300ml高压釜。在100℃和3197磅/平方英寸压力的95/5 CO/H2条件下，进行吸附操作1小时。脱钴了的溶液的颜色为浅黄色，钴分析测定得知溶液含1228ppm钴，是原先加入的总钴量的18.2％。树脂颜色是暗红色，钴分析结果显示树脂含8.66％钴，是原先加入的总钴量的77.8％。进行一系列类似的吸附实验，结果总结于表2。
                    表2
                  吸附条件mmolCo/    温度    CO/H2比       压力          ％钴
mmolP    (℃)                (磅/平方英寸)   留在溶液中
0.73      23       95/5          3160         81.6％
0.73      60       95/5          3160         49.0％
0.75      100      95/5          3197         18.2％
0.75      120      95/5          3160         14.3％
0.74      100      95/5          126          13.2％
0.74      100      95/5          53           5.2％
0.63      100      95/5          2460         9.6％
0.61      100      95/5          745          9.6％
0.50      100      95/5          3126         11.4％
0.61      100      100/0         3190         13.2％
0.57      120      50/50         3185         12.9％
0.59      120      95/5          3210         6.4％a
0.61      120      95/5          3145         7.0％a羧甲基化反应在水少22％的条件下进行b羧甲基化反应在水少40％的条件下进行
如表2所示，在100到200℃范围的温度下可获得很好的钴吸附结果。此外，降低CO/H2的压力和减少钴/磷比例能改善钴在含膦树脂上的吸附量。气体组成对吸附性的影响很小，但降低羧甲基化反应的含水量能进一步改善钴从溶液中的移出量。这些实验表明了使用含三苯基膦树脂将羧甲基化反应产物料流脱钴的可行性。
实施例3
本实施例例示说明在不同条件下使用乙酰胺溶液将钴催化剂从膦树脂脱附的过程。
在一个代表性的实验中，将乙酰胺(11.81g,0.200mol)、多聚甲醛(13.63g,0.454mol)、水(12.93g,0.72mol)、乙酸(4.25g,0.071mol)、Co2(CO)8(4.043g,0.0118mol)和90ml THF加入到一个顶部装有旋涡式搅拌器的300ml高压釜内。将高压釜用95∶5 CO/H2加压到3272磅/平方英寸，并于120℃下加热30分钟。然后，将此反应产物料流经过移液管送入初始温度为室温、含交联聚苯乙烯负载的三苯基膦(9.997g,0.032mol P)和40ml THF的第二个300ml高压釜。在100℃和53磅/平方英寸95/5 CO/H2的条件下进行吸附操作30分钟。然后将溶液用烧结的移液管移出高压釜，釜内留下树脂。脱钴溶液的颜色为浅橙色，钴分析测定得知溶液含311ppm钴，是原先加入的总钴量的5.2％。将THF(90ml)和乙酰胺(20.134g,0.341mol)脱附溶液泵送到高压釜内的含钴树脂上，将高压釜用95∶5 CO/H2加压到3185磅/平方英寸，并加热到190℃。脱附1小时后，测得溶液含4779ppm钴，计算得知是最初吸附于树脂上钴量的63％。由一系列脱附实验所得到的脱附数据总结于表3。
                                  表3
                               脱附条件
10g树脂上的钴a mol乙酰胺/mol Co CO/H2比 压力(磅/平方英寸) 温度(℃) 时间 脱附的％钴b
0.72g0.77g0.92g1.14g1.322g0.891g0.947g0.978g     16.415.112.917.715.213.212.512.1     95/595/595/595/595/5100/070/3050/50     31603130309027303185323032103214     190190190190190190190190  30min1hr1hr1hr1hr1hr1hr1hr 24％25％37％47％63％14.9％51.7％43.4％
a以每10g树脂吸附的钴金属克数表示。钴的量是按加入羧甲基化
  反应的总量减去吸附过程未被移出的钴量计算出来的
b脱附的钴百分数是以最初吸附于三苯基膦树脂上的钴量为基准计
  算的。
实施例4
本实施例例示说明用装在连续流动塔内的树脂将钴从羧甲基化反应产物料流中回收的过程。
将乙酰胺(11.87g,0.201mol)、多聚甲醛(13.64g,0.454mol)、水(12.92g,0.72mol)、乙酸(4.22g,0.070mol)、Co2(CO)8(4.020g,0.0118mol)和90ml THF加入到一个顶部装有旋涡式搅拌器的300ml高压釜内。将高压釜用95∶5 CO/H2加压到3246磅/平方英寸并于110℃下加热40分钟。然后，将此反应产物料流从高压釜移出并泵送通过一个装有交联聚苯乙烯负载的三苯基膦(11.36g,0.034mol P)的吸附塔。在100℃和2500磅/平方英寸95/5 CO/H2的条件下，以2.5ml/分钟的流速通过树脂床进行吸附操作。脱钴溶液的颜色为浅橙色，钴分析测定得知溶液含589ppm钴，是原先加入的总钴量的6.7％。然后，在同一批号树脂的塔床内进行类似的第二次吸附过程。表4包含了一系列类似的吸附实验数据。
                            表4树脂批号#    运行次数    塔前钴金属克数   塔后钴金属克数     残留钴％
  1             1            0.69             0.026            3.8％
  1             2            0.65             0.049            7.6％
  2             1            1.386            0.093            6.7％
  2             2            1.417            0.168            11.8％
  3             1            1.723            0.126            7.3％
采用这些条件可获得很高的钴吸附量，甚至在同一树脂床上进行第二次操作时亦如此。这些实验表明了使用连续流动床中的三苯基膦树脂将羧甲基化反应产物料流脱钴的可行性。
实施例5
本实施例例示说明将羧甲基化反应产物料流中的钴回收和再生的过程。
将乙酰胺(11.8g,200mmol)、多聚甲醛(13.6g,450mmol)、八羰基二钴(2g,6mmol)、乙酸(4g)、水(13ml)和THF(90ml)加热到110℃，同时施加快速机械搅拌，并用95∶5 CO/H2气体混合物维持压力在3200磅/平方英寸。30分钟后，将产物混合物冷却到约35℃，泄压至100磅/平方英寸。然后将草酸二水合物(1.8g,14mmol)于THF(20ml)中的溶液泵送到高压釜内，并加热混合物到110℃。110℃下60分钟后，分析过滤后的混合物，发现超过98％的钴以草酸盐形式沉积出来。
将草酸钴二水合物(182.98g,1.00mol)在350℃的马福炉内于空气中焙烧1.5小时，得到75.4g黑色固体，所得物质于室温下冷却过夜，留下80.3g黑色固体。
将一部分上文所制的氧化钴(54.0g,0.673mol)放入一个装有1L THF的2L Hastelly-C高压釜中。将混合物在3400磅/平方英寸的CO/H270/30混合物及快速机械搅拌的条件下加热到150℃。达到150℃后约10分钟时间内，注意到有气体快速放出，记录到有适度放热(约10℃)。FTIR谱图显示对应于Co2(CO)8和[Co(CO)4]-有较大吸光度。混合物在140-150℃及3400磅/平方英寸下继续搅拌6小时。冷却到25℃并减压至约1000磅/平方英寸后，通过一个装有金属烧结过滤器的简单管线将液体混合物从反应器内撤出。经测定得知972.5g暗棕色的溶液中含约3.8重量％钴，为所加入的氧化钴(为Co3O4)量的92％。液体完全移出后检查反应器，未发现残留固体。
实施例6
本实施例例示说明包含滤液循环过程的、由典型的羧甲基化反应混合物制备N-(膦酰甲基)亚氨基二乙酸的方法。
将典型的羧甲基化反应混合物用空气鼓泡，浓缩以移出溶剂。将混合物用草酸处理并过滤来移出钴。滤液进一步浓缩成每100g含0.4334molN-(乙酰基)亚氨基二乙酸加亚氨基二乙酸的浓度。A)循环1：在500ml的玻璃耐压反应器中装入上述羰基化反应混合物(88.5g)、水(40g)、乙酸(24g)、亚磷酸(39.4g)和12 N HCl(68g)。将混合物加热到120℃，滴入43.7％甲醛(31.4ml)，历时1小时。120℃下再反应1/2小时后，将混合物于35℃、减压并搅拌的条件下蒸馏2小时进行冷却。过滤混合物，固体用水洗涤，得到58.1g的N-(膦酰甲基)亚氨基二乙酸。B)循环2：将循环1的滤液与洗涤液合并后浓缩到65g。在500ml的耐压反应器中装入此浓缩液(65g)、羰基化反应混合物(88.5g)、水(20g)、乙酸(12g)、亚磷酸(39.4g)和12 N HCl(55g)。将混合物加热到120℃，滴入43.7％甲醛(31.4ml)，历时1小时。120℃下再反应1/2小时后，将混合物于45℃、减压条件下蒸馏2小时进行冷却。过滤混合物，固体用水洗涤，得到75.1g的N-(膦酰甲基)亚氨基二乙酸。C)循环3：将循环2的滤液与洗涤液合并后浓缩到149g。在500ml的耐压反应器中装入此浓缩液(149g)、羰基化反应混合物(92.2g)、亚磷酸32.8g)和12N HCl(50g)。将混合物加热到120℃，滴入43.7％甲醛(31.4ml)，历时1小时。120℃下再反应1/2小时后，将混合物于45℃、减压条件下蒸馏2小时进行冷却。过滤混合物，固体用水洗涤，得到80.6g的N-(膦酰甲基)亚氨基二乙酸。D)循环4：将循环3的滤液与洗涤液合并后浓缩到110g。在500ml的耐压反应器中装入此浓缩液(110g)、羰基化反应混合物(88.5g)、亚磷酸(39.4g)、水(50g)和12N HCl(50g)。将混合物加热到120℃，滴入47.0％甲醛(31.4ml)，历时1小时。120℃下再反应1/2小时后，将混合物于45℃、减压条件下蒸馏2小时进行冷却。过滤混合物，固体用水洗涤，得到85.9g的N-(膦酰甲基)亚氨基二乙酸。
实施例7
本实施例例示说明包含滤液循环过程的、以硫酸为催化剂、由1,4-二(羧甲基)-2,5-二酮哌嗪制备N-(膦酰甲基)亚氨基二乙酸的方法。A)循环1：在耐压反应器中装入1,4-二(羧甲基)-2,5-二酮哌嗪(9.21g)、水(6.99g)、亚磷酸(8.22g)和98％浓硫酸(13.3g)。将混合物加热到130℃，滴入43.7％甲醛(5.0ml)，历时1小时。130℃下再反应1/2小时后，将混合物冷却到30℃。过滤混合物，固体用水洗涤，得到13.0g的N-(膦酰甲基)亚氨基二乙酸。B)循环2：将循环1的滤液与洗涤液合并后浓缩。在耐压反应器中装入此浓缩滤液、1,4-二(羧甲基)-2,5-二酮哌嗪(9.22g)、水(1.46g)、亚磷酸(8.10g)和98％浓硫酸(5.5g)。将混合物加热到130℃，滴入43.7％甲醛(5.0ml)，历时1小时。130℃下再反应1/2小时后，将混合物冷却到30℃，加入水(15ml)。过滤混合物，固体用水洗涤，得到10.15g的N-(膦酰甲基)亚氨基二乙酸。C)循环3：将循环2的滤液与洗涤液合并后浓缩。在耐压反应器中装入此浓缩滤液、1,4-二(羧甲基)-2,5-二酮哌嗪(9.21g)、水(7.00g)、亚磷酸(6.56g)和98％浓硫酸(8.03g)。将混合物加热到130℃，滴入43.7％甲醛(5.0ml)，历时1小时。130℃下再反应1/2小时后，将混合物冷却到30℃。过滤混合物，固体用水洗涤，得到9.49g的N-(膦酰甲基)亚氨基二乙酸。
实施例8
本实施例例示说明包含滤液循环过程的、以盐酸为催化剂、由1,4-二(羧甲基)-2,5-二酮哌嗪制备N-(膦酰甲基)亚氨基二乙酸的方法。A)循环1：在耐压反应器中装入1,4-二(羧甲基)-2,5-二酮哌嗪(9.20g)、水(7.05g)、亚磷酸(8.20g)和12N盐酸(12.03g)。将混合物加热到130℃，滴入43.7％甲醛(5.0ml)，历时1小时。130℃下再反应1/2小时后，将混合物冷却到30℃。过滤混合物，固体用水洗涤，得到10.30g的N-(膦酰甲基)亚氨基二乙酸。B)循环2：将循环1的滤液与洗涤液合并后浓缩。在耐压反应器中装入此浓缩滤液、1,4-二(羧甲基)-2,5-二酮哌嗪(9.20g)、水(1.48g)、亚磷酸(6.63g)和12N盐酸(7.69g)。将混合物加热到130℃，滴入43.7％甲醛(5.0ml)，历时1小时。130℃下再反应1/2小时后，将混合物冷却到30℃。过滤混合物，固体用水洗涤，得到9.33g的N-(膦酰甲基)亚氨基二乙酸。C)循环3：将循环2的滤液与洗涤液合并后浓缩。在耐压反应器中装入此浓缩滤液、1,4-二(羧甲基)-2,5-二酮哌嗪(9.20g)、水(7.02g)、亚磷酸(6.56g)和12N盐酸(7.69g)。将混合物加热到130℃，滴入43.7％甲醛(5.0ml)，历时1小时。130℃下再反应1/2小时后，将混合物冷却到30℃。过滤混合物，固体用水洗涤，得到10.7g的N-(膦酰甲基)亚氨基二乙酸。D)循环4：将循环3的滤液与洗涤液合并后浓缩。在耐压反应器中装入此浓缩滤液、1,4-二(羧甲基)-2,5-二酮哌嗪(9.20g)、水(7.00g)、亚磷酸(6.56g)和12N盐酸(7.67g)。将混合物加热到130℃，滴入43.7％甲醛(5.0ml)，历时1小时。130℃下再反应1/2小时后，将混合物冷却到30℃。过滤混合物，固体用水洗涤，得到9.7g的N-(膦酰甲基)亚氨基二乙酸。
实施例9
本实施例例示说明包含滤液循环过程的、且用三氯化磷补充HCl和磷酸的、由N-(乙酰基)亚氨基二乙酸制备N-(膦酰甲基)亚氨基二乙酸的方法。A)循环1：在耐压反应器中装入N-(乙酰基)亚氨基二乙酸(ⅩⅥ)一水合物(15.21g)、水(7.00g)、亚磷酸(8.21g)和12N盐酸(12.00g)。将混合物加热到120℃，滴入43.7％甲醛(4.75ml)，历时1小时。120℃下再反应1/2小时后，将混合物冷却到30℃。过滤混合物，固体用水洗涤，得到13.63g的N-(膦酰甲基)亚氨基二乙酸。B)循环2：将循环1的滤液与洗涤液合并后浓缩。在耐压反应器中装入此来自循环1的浓缩滤液、N-(乙酰基)亚氨基二乙酸一水合物(13.68g)、水(7.07g)和亚磷酸(3.41g)。将三氯化磷(2.72ml)滴入反应混合物。将混合物加热到120℃，滴入43.7％甲醛(5.0ml)，历时1小时。120℃下再反应1/2小时后，将混合物冷却到30℃。过滤混合物，固体用水洗涤，得到10.69g的N-(膦酰甲基)亚氨基二乙酸。C)循环3：将循环2的滤液与洗涤液合并后浓缩。在耐压反应器中装入此来自循环2的浓缩滤液、N-(乙酰基)亚氨基二乙酸一水合物(13.68g)、水(7.07g)和亚磷酸(3.41g)。将三氯化磷(2.72ml)滴入反应混合物。将混合物加热到120℃，滴入47.0％甲醛(5.0ml)，历时1小时。120℃下再反应1/2小时后，将混合物冷却到30℃。过滤混合物，固体用水洗涤，得到11.60g的N-(膦酰甲基)亚氨基二乙酸。D)循环4：将循环3的滤液与洗涤液合并后浓缩。在耐压反应器中装入此来自循环3的浓缩滤液、N-(乙酰基)亚氨基二乙酸一水合物(13.69g)、水(8.07g)和亚磷酸(3.41g)。将三氯化磷(2.72ml)滴入反应混合物。将混合物加热到120℃，滴入47.0％甲醛(5.0ml)，历时1小时。120℃下再反应1/2小时后，将混合物冷却到30℃。过滤混合物，固体用水洗涤，得到11.19g的N-(膦酰甲基)亚氨基二乙酸。E)循环5：将循环4的滤液与洗涤液合并后浓缩。在耐压反应器中装入此来自循环4的浓缩滤液、N-(乙酰基)亚氨基二乙酸一水合物(13.68g)、水(7.07g)和亚磷酸(3.41g)。将三氯化磷(2.72ml)滴入反应混合物。将混合物加热到120℃，滴入47.0％甲醛(5.0ml)，历时1小时。120℃下再反应1/2小时后，将混合物冷却到30℃。过滤混合物，固体用水洗涤，得到13.21g的N-(膦酰甲基)亚氨基二乙酸。F)循环6：将循环5的滤液与洗涤液合并后浓缩。在耐压反应器中装入此来自循环5的浓缩滤液、N-(乙酰基)亚氨基二乙酸一水合物(13.68g)、水(7.07g)和亚磷酸(3.41g)。将三氯化磷(2.72ml)滴入反应混合物。将混合物加热到120℃，滴入47.0％甲醛(5.0ml)，历时1小时。120℃下再反应1/2小时后，将混合物冷却到30℃。过滤混合物，固体用水洗涤，得到12.11g的N-(膦酰甲基)亚氨基二乙酸。
实施例10
本实施例例示说明包含滤液循环过程的、以硫酸为催化剂、由N-(乙酰基)亚氨基二乙酸制备N-(膦酰甲基)亚氨基二乙酸的方法。A)循环1：在耐压反应器中装入N-(乙酰基)亚氨基二乙酸一水合物(17.0g)、水(5g)、亚磷酸(11.39g)和98％浓硫酸(15g)。将混合物加热到110℃，滴入42.2％甲醛(5.6ml)，历时1小时。110℃下再反应13/4小时后，将混合物冷却到25℃。过滤混合物，固体用水洗涤，得到12.46g的N-(膦酰甲基)亚氨基二乙酸。B)循环2：将循环1的滤液与洗涤液合并后浓缩。在耐压反应器中装入此来自循环1的浓缩滤液、N-(乙酰基)亚氨基二乙酸一水合物(19.0g)、水(5g)和亚磷酸(8.2g)。将混合物加热到110℃，滴入42.2％甲醛(4.9ml)，历时1小时。110℃下再反应13/4小时后，将混合物冷却到25℃。过滤混合物，固体用水洗涤，得到21.8g的N-(膦酰甲基)亚氨基二乙酸。C)循环3：将循环2的滤液与洗涤液合并后浓缩。在耐压反应器中装入此来自循环2的浓缩滤液、N-(乙酰基)亚氨基二乙酸一水合物(19.0g)、亚磷酸(8.2g)和98％浓硫酸(3g)。将混合物加热到110℃，滴入42.2％甲醛(4.9ml)，历时1小时。110℃下再反应13/4小时后，将混合物冷却到25℃。过滤混合物，固体用水洗涤，得到14.7g的N-(膦酰甲基)亚氨基二乙酸。D)循环4：将循环3的滤液与洗涤液合并后浓缩。在耐压反应器中装入此来自循环3的浓缩滤液、N-(乙酰基)亚氨基二乙酸一水合物(19.0g)、亚磷酸(8.2g)、水(3g)和98％浓硫酸(3g)。将混合物加热到110℃，滴入42.2％甲醛(4.9ml)，历时1小时。110℃下再反应13/4小时后，将混合物冷却到25℃。过滤混合物，固体用水洗涤，得到17.2g的N-(膦酰甲基)亚氨基二乙酸。
实施例11
本实施例例示说明包含滤液循环过程的、以甲磺酸为催化剂、由N-(乙酰基)亚氨基二乙酸制备N-(膦酰甲基)亚氨基二乙酸的方法。A)循环1：在耐压反应器中装入N-(乙酰基)亚氨基二乙酸一水合物(19.3g)、水(16.6g)、亚磷酸(9.8g)和甲磺酸(15g)。将混合物加热到120℃，滴入42％甲醛(6.9ml)，历时3/4小时。120℃下再反应3/4小时后，将混合物冷却。过滤混合物，固体用水洗涤，得到17.6g的N-(膦酰甲基)亚氨基二乙酸。B)循环2：将循环1的滤液与洗涤液合并后浓缩。在耐压反应器中装入N-(乙酰基)亚氨基二乙酸一水合物(19.3g)、亚磷酸(8.2g)、甲磺酸(1.2g)和水(10ml)。将混合物加热到120℃，滴入42％甲醛(6.9ml)，历时3/4小时。120℃下再反应3/4小时后，将混合物冷却。过滤混合物，固体用水洗涤，得到20.4g的N-(膦酰甲基)亚氨基二乙酸。C)循环3到7：将前一循环的滤液与洗涤液合并后浓缩。在耐压反应器中装入浓缩滤液、N-(乙酰基)亚氨基二乙酸一水合物(19.3g)、亚磷酸(8.2g)和水(10ml)。将混合物加热到120℃，滴入47％甲醛(5.8ml)，历时3/4小时。120℃下再反应3/4小时后，将混合物冷却。过滤混合物，固体用水洗涤，得到N-(膦酰甲基)亚氨基二乙酸。
                           表5
    循环     (XV)的克数
    3     18.9
    4     21.2
    5     20
    6     18.9
    7     18.0
实施例12
本实施例例示说明用甲苯磺酸为催化剂、由N-(乙酰基)亚氨基二乙酸制备N-(膦酰甲基)亚氨基二乙酸的方法。
在耐压反应器中装入N-(乙酰基)亚氨基二乙酸一水合物(19.3g)、水(16.6g)、亚磷酸(9.8g)和甲苯磺酸一水合物(35.2g)。将混合物加热到120℃，滴入47％甲醛(5.8ml)，历时3/4小时。120℃下再反应3/4小时后，将混合物冷却。过滤混合物，固体用水洗涤，得到16.5g的N-(膦酰甲基)亚氨基二乙酸。
实施例13
本实施例例示说明在酰氨基羧甲基化反应中加入乙酸能够使反应速度高于未外加乙酸的生产过程。
这些实验所用的设备与实施例1所述的相同。实验A所用的酰胺进料溶液组成如下：13.58重量％乙酰胺、5.11重量％乙酸、81.3重量％THF。实验B所用的酰胺进料溶液组成如下：6.08重量％乙酰胺、0.20重量％乙酸、93.7重量％THF。实验A和实验B中的催化剂进料都是含18.71重量％Co2(CO)8的THF溶液。每一实验的进料比如下所示。
实验A：组分                                 进入阶段1的流速    ml/分钟1乙酰胺/THF/乙酸混合物                24.1848％福尔马林(1000ppm磷酸盐内标样)    6.19Co2(CO)8/THF                      4.63CO∶H2(95∶5)                       10.0(L/分钟)
实验B：组分                                 进入阶段1的流速   ml/分钟1乙酰胺/THF/乙酸混合物                25.2944.4福尔马林(1000ppm磷酸盐内标样)    6.48Co2(CO)8/THF                       4.23CO∶H2(95∶5)                       10.0(L/分钟)
                        表6
实验      历时     温度  搅拌速度              收率1
编号  (小时：阶段                              毫摩尔
      分钟)        (℃)     rpm     NAIDA   NAG    乙酰胺
  A   1:50    1     99     2000     36.6    10.8    3.1
      1:56    2     99     2000     42.3    6.6     0.4
      2:01    3     99     1000     43.5    4.5     0.06
  B   1:58    1     98     2000     16.5    4.8     1.4
      2:04    2     100    2000     22.6    1.8     0.0
      2:10    3     100    1000     24.1    0.3     0.0
                              表6A
            阶段1中乙酰胺消失速率(mole L-1分钟-1)实验A      110实验B      35
实施例14
本实施例例示说明使用萃取方法从酰氨基羧甲基化反应产物料流中分离羰基化催化剂的过程。
在2L的高压釜中，将乙酰胺(66.35g,1.12mol)、多聚甲醛(76.33g,2.54mol)、八羰基二钴(约95％,12.55g,0.035mol)、水(73g,4mol)、乙酸(20g,0.33mol)和四氢呋喃(480ml)的混合物强力搅拌并加热到约110℃，同时用95∶5的CO/H2混合物维持压力在3200磅/平方英寸。约1小时后，将混合物冷却到70℃，将甲苯(750ml)加入到一个加压容器中。在3200磅/平方英寸的95∶5 CO/H2混合物条件下，将加完料后的混合物强力搅拌同时冷却到30℃。停止搅拌，使其分层30分钟。底层由317g有机混合物组成，将其撤出反应器，上层相由1340g暗棕色溶液组成，将其回收。对两相进行分析的结果显示，底层相含要回收量37％的钴和50重量％N-(乙酰基)亚氨基二乙酸。当静置时，底层相得到含N-(乙酰基)亚氨基二乙酸的结晶。上层相主要由甲苯和四氢呋喃溶剂组成，经测定得知，它含要回收量63％的钴和1.3重量％N-(乙酰基)亚氨基二乙酸。
实施例15
本实施例例示说明在搅拌式间歇反应器中使用阳离子交换树脂从羧甲基化反应产物料流中吸附钴催化剂的方法，
在这些实验中，将乙酰胺(11.83g,0.200mol)、多聚甲醛(13.60g,0.453mol)、水(12.89g,0.72mol)、乙酸(4.21g,0.070mol)、Co2(CO)8(4.048g,0.0118mol)和90ml THF加入到一个顶部装有旋涡式搅拌器的300ml高压釜内。将高压釜加压到3324磅/平方英寸的95∶5CO/H2并于110℃下加热35分钟。然后，将此含9520ppm钴的反应产物料流经过移液管送入初始温度为室温、装有31.62g Amberlite 200磺酸型树脂(H+形式)的第二个300ml高压釜。将高压釜降至大气压并封盖。在110℃下进行氧化和吸附操作3小时。从反应器内移出样品，脱钴溶液的颜色为浅黄色，含42ppm钴，是原先加入的总钴量的0.37％。
实施例16
本实施例例示说明从含有吸附了Co2+的阳离子交换树脂中脱附活性钴催化剂的方法。所用树脂是Amberlite 200树脂，已用乙酸钴四水合物溶液洗涤，得到含钴4.7重量％的树脂。为脱附钴和将活性催化剂再生，将乙酰胺(40.00g,0.677mol)、乙酸(250ml,4.37mol)、750ml四氢呋喃和107.10g含Co2+的Amberlite 200树脂加入到一个顶部装有旋涡式搅拌器的2L高压釜内。将高压釜在3200磅/平方英寸的70/30 CO/H2条件下加热到130℃。反应6小时后，溶液含4100ppm钴，表明已有77.9％的钴从树脂上脱附。对脱附溶液进行现场红外谱图分析显示，1888cm-1处的峰指示存在四羰基钴阴离子Co(CO)4 -，在酰氨基羧甲基化反应过程的溶液中也可观察到此阴离子。
实施例17
本实施例例示说明，随乙酸浓度升高，N-(膦酰甲基)亚氨基二乙酸在膦酰甲基化反应混合物中的溶解度随之降低。
在类似条件下，进行典型的膦酰甲基化反应，但变动乙酸浓度。发现乙酸浓度较高的一些实验中，其滤液中所含的GI浓度较低：
    ％乙酸   溶液中N-(膦酰甲基)亚氨基二乙酸的％实验A    10                   3.3实验B    20                   2.6
实施例18
在2L的高压釜中，将乙酰胺(66.35g,1.12mol)、多聚甲醛(76.33g,2.54mol)、八羰基二钴(约95％,12.55g,0.035mol)、水(73g,4mol)、乙酸(20g,0.33mol)和四氢呋喃(480ml)的混合物强力搅拌并加热到约110℃，同时用95∶5 CO/H2混合物维持压力在3200磅/平方英寸。约1小时后，将混合物冷却到70℃，将甲苯(750ml)加入到一个加压容器中。在3200磅/平方英寸的95∶5 CO/H2混合物条件下，将加完料后的混合物强力搅拌同时冷却到30℃。停止搅拌，使其分层30分钟。底层由317g有机混合物组成，将其撤出反应器，上层相由1340g暗棕色溶液组成，将其回收。对两相进行分析的结果显示，底层相含要回收量的37％的钴和50重量％的N-(乙酰基)亚氨基二乙酸。当静置时，底层相得到含N-(乙酰基)亚氨基二乙酸的结晶。上层相主要由甲苯和四氢呋喃溶剂组成，经测定得知，它含要回收量的63％的钴和1.3重量％N-(乙酰基)亚氨基二乙酸。
图2说明A 福尔马林原料储罐B 酰胺进料储罐C 催化剂前体进料储罐D 高压计量泵E 高压计量泵F 高压计量泵G 反应器系统所用的合成气压缩机H 反应器系统所用高压合成气储罐I 1L高压釜反应器系统J 1加仑高压釜催化剂再生系统K 催化剂再生系统所用合成气(70∶30,CO∶H2)储罐L 催化剂再生系统所用的合成气压缩机M 高压液气分离器N 产物罐O 冷凝器P 气体碱洗塔

Claims (19)

1．一种制备N-(膦酰甲基)亚氨基二乙酸的连续方法，包括如下步骤：
(a)在一个连续送入下列各种料源的酰氨基羧甲基化反应器内形成N-(乙酰基)亚氨基二乙酸：(1)乙酰胺或乙酰胺衍生物，(2)甲醛或能产生甲醛的试剂或衍生物，(3)羰基化催化剂，(4)一氧化碳，和任选的(5)氢气；
(b)从酰氨基羧甲基化反应器系统内取出包含N-(乙酰基)亚氨基二乙酸和羰基化催化剂的酰氨基羧甲基化反应产物料流；
(c)将羰基化催化剂与酰氨基羧甲基化反应产物料流分离，回收羰基化催化剂，并形成已除催化剂的含N-(乙酰基)亚氨基二乙酸的产物料流；
(d)分出的羰基化催化剂返回酰氨基羧甲基化反应器系统；
(e)任选将已除去催化剂的产物料流中的N-(乙酰基)亚氨基二乙酸进行脱酰化和环化反应，形成2,5-二酮哌嗪；
(f)将已除去催化剂的产物料流中的N-(乙酰基)亚氨基二乙酸或2,5-二酮哌嗪在酸存在下与磷源和甲醛源反应，形成含N-(膦酰甲基)亚氨基二乙酸和乙酸的膦酰甲基化产物料流；
(g)在乙酸存在下，使N-(膦酰甲基)亚氨基二乙酸从膦酰甲基化反应产物料流中沉积出来，回收沉积物，形成滤液料流；
(h)将滤液料流分成富乙酸料流和贫乙酸料流；
(i)将至少一部分富乙酸料流送到乙酰胺合成反应器内，与同时送入的氨进行反应，形成乙酰胺产物料流；
(j)将乙酰胺产物料流直接或间接送回酰氨基羧甲基化反应器系统。
2．按权利要求1的方法，其中酰氨基羧甲基化反应产物料流中的羰基化催化剂包括钴，且以草酸盐形式沉积出来。
3．按权利要求2的方法，其中草酸盐经焙烧形成氧化钴，并在返回酰氨基羧甲基化反应器系统之前将氧化钴再生处理。
4．按权利要求1的方法，其中乙酸被送入到酰氨基羧甲基化反应器系统。
5．按权利要求4的方法，其中是将一个结构式为BH+[Co(CO)4]-1的基础配对物被送入到酰氨基羧甲基化反应器系统，式中B可以是一个质子化乙酰胺或乙酰胺衍生物。
6．按权利要求4的方法，其中已除去催化剂的产物料流中的N-(乙酰基)亚氨基二乙酸或2,5-二酮哌嗪在磺酸存在下与磷源和甲醛源反应，形成含N-(膦酰甲基)亚氨基二乙酸和乙酸的膦酰甲基化产物料流。
7．按权利要求4的方法，其中将乙酸送入反应器的操作在权利要求的步骤(f)或步骤(g)中实施，这样在乙酸存在下，就能发生步骤(g)的沉积反应。
8．按权利要求4的方法，其中权利要求1的步骤(ⅰ)所形成的乙酰胺是在酰氨基羧甲基化反应器系统外与在权利要求1的步骤(c)中从酰氨基羧甲基化产物料流分离出来的羰基化催化剂混合。
9．按权利要求1的方法，其中结构式为BH+[Co(CO)4]-1的基础配对物被送入到酰氨基羧甲基化反应器系统，式中B可以是一个质子化的乙酰胺或质子化的乙酰胺衍生物。
10．按权利要求1的方法，其中羰基化催化剂是通过吸附于一种载体材料床层而回收，该载体材料上具有一种结合其上的、能反向结合反应产物料流中所含羰基化催化剂的物质。
11．按权利要求10的方法，其中载体材料是阳离子或阴离子交换树脂。
12．按权利要求10的方法，其中载体材料包括无机氧化物。
13．按权利要求10的方法，其中载体材料包括交联了的聚合物。
14．按权利要求10的方法，其中一种膦物质负载于载体材料表面上。
15．按权利要求10的方法，其中一种结合其上的物质是存在于载体材料的表面上，且选自包括磺酸盐、羧酸盐、磷酸盐、烷基磺酸、芳基磺酸、羧酸、亚氨基二乙酸、膦酸、硫醇、多元胺、烷基胺、芳基胺、酰胺、吡啶、季铵盐、季式烷基胺、季式烷基链烷醇胺和季式烷基苄胺物质。
16．按权利要求10的方法，其中羰基化催化剂被吸附到载体材料上的同时被氧化。
17．按权利要求10的方法，其中羰基化催化剂未经过吸附于载体材料的同时被氧化的过程，它从载体材料上脱附。
18．按权利要求10的方法，其中羰基化催化剂在乙酰胺存在下从载体材料上脱附。
19．按权利要求10的方法，其中羰基化催化剂被吸附到固体载体上的同时再生。
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