DD227437A1 - PROCESS FOR PREPARING N-ALKYLATED AMINOMETHANE PHOSPHONIC ACID - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung N-alkylierter Aminomethandiphosphonsaeure gegebenenfalls im Gemisch mit anderen Aminoalkandiphosphonsaeuren. Ziel und Aufgabe der Erfindung ist es, die Herstellung von N-alkylierten Aminomethandiphosphonsaeuren aus einer Formylaminokomponente und einer PIII-Verbindung oekonomisch zu verbessern und technologisch zu vereinfachen, wobei die entstehenden Nebenprodukte direkt dem Umsetzungsprozess wieder zugefuehrt werden sollen. Es wurde gefunden, dass die gewuenschten Verbindungen entstehen, wenn P4Ox (X6-9) Essigsaeure und eine Formylaminokomponente, gegebenenfalls unter Zusatz von a) Wasser und/oderb) H3PO3 oder Monoalkylphosphiten und/oderc) von Aminocarbonylverbindungen mit der NH2CO-Gruppierungim Molverhaeltnis P4Ox:Essigsaeure:Formylaminokomponente:Wasser:H3PO3 oder Monoalkylphosphit:Aminocarbonylverbindung1:4:1-3:0-2:0-2:0-2, wobei das Molverhaeltnis der eingesetzten PIII-Derivate:Formylaminokomponente nicht kleiner als 2:1 betragen soll, unterhalb von 50C vermischt und die entstandene Loesung bei 50C 15 bis 60 min temperiert, dann auf 80C erwaermt und anschliessend eingesetzte und/oder wiederfreigesetzte Essigsaeure weitestgehend abdestilliert.The invention relates to a process for preparing N-alkylated Aminomethandiphosphonsaeure optionally in admixture with other Aminoalkandiphosphonsaeuren. The aim and object of the invention is to improve the production of N-alkylated AminomethandiphosphonsÄuren from a Formylaminokomponente and a PIII compound economically and to simplify technologically, the resulting by-products are to be fed directly to the implementation process again. It has been found that the desired compounds are formed when P4Ox (X6-9) acetic acid and a formylamino component, optionally with the addition of a) water and / or b) H3PO3 or monoalkyl phosphites and / or c) of aminocarbonyl compounds with the NH2CO grouping in the molar ratio P4Ox: Acetic acid: formylamino component: water: H3PO3 or monoalkylphosphite: aminocarbonyl compound 1: 4: 1-3: 0-2: 0-2: 0-2, wherein the molar ratio of the PIII derivatives: formylamino component used should be not less than 2: 1, below of 50C and tempered the resulting solution at 50C for 15 to 60 min, then heated to 80C and then used and / or released liberated acetic acid as far as possible distilled off.
Description
Verfahren zur Herstellung N-alkylierter Aminomethandiphosphonsäure Process for the preparation of N-alkylated aminomethane diphosphonic acid
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung N-alkylierter Arainoraethandiphosphonsäure gegebenenfalls im Geraisch mit anderen Arainoalkandiphosphonsäuren.The invention relates to a process for preparing N-alkylated Arainoraethandiphosphonsäure optionally in the presence of other Arainoalkandiphosphonsäuren.
Alkylierte Aminoalkandiphosphonsäuren wie auch insbesondere alkylierte Aminoraethandiphosphonsäure sind für die verschiedensten technischen Anwendungsgebiete, z.B. als Wasserbehandlungskomponente( als Komplexbildner, interessant.Alkylated Aminoalkandiphosphonsäuren as well as in particular alkylated Aminoraethandiphosphonsäure are for a variety of technical applications, for example as a water treatment component ( as a complexing agent, interesting.
Die gemäß DE 2.533.27I1 2.651.904, 2.722.539 bekannten Syntheseverfahren zur Herstellung N-Acyl-N-alkylaminomethandiphosphonsäure und Ν,Ν-Diraethylaminomethandiphosphonsäure erfordern einen ca. 100%igen Oberschuß des teuren Formylaminoderivates, was zu nicht unbeträchtlichen Kostenbelastungen führt.The according to DE 2,533.27I 1 2,651,904, 2,722,539 known synthesis method for the preparation of N-acyl-N-alkylaminomethanediphosphonic and Ν, Ν-Diraethylaminomethandiphosphonsäure require an approximately 100% excess of the expensive Formylaminoderivates, resulting in not inconsiderable cost burdens.
Gemäß DE 3.133.308 wird dieser Nachteil durch die Um- Setzung von äquimolaren Gemischen von H3PO3 und Essigsäureanhydrid und der entsprechenden Formylaminokomponente im Molverhältnis 2:2:1 beseitigt . Die Formylderivate von Aminocarbonsäuren können auch ohne deren Isolierung vorteilhaft aus Mischungen von Ameisensäure,According to DE 3,133,308, this disadvantage is eliminated by the reaction of equimolar mixtures of H 3 PO 3 and acetic anhydride and the corresponding formylamino component in a molar ratio of 2: 2: 1. The formyl derivatives of aminocarboxylic acids can advantageously also be prepared from mixtures of formic acid without their isolation.
der entsprechenden Aminoverbindung und Essigsäureanhydrid aufgebaut werden. Die Verfahrensvarianten gemäß DE 3.133.308 besitzen jedoch noch einen für eine ökonomische Prozeßführung bedeutenden Nachteil. Es entstehen z.T. beträchtliche Mengen an Essigsäure, die entweder als Verlust abgebucht werden müssen, was in der Summe zu keinen ökonomischen Verbesserungen gegenüber den eingangs erwähnten Verfahren führt oder die in einem separaten Prozeß wieder zu Essigsäureanhydrid aufgearbeitet werden muß. Die Anlage zur Herstellung von N-alkylierter Aminomethandiphosphonsäure erfordert somit gleichzeitig die Errichtung einer Aufarbeitungsanlage zur Herstellung von Essigsäureanhydrid aus Essigsäure.the corresponding amino compound and acetic anhydride are built up. However, the process variants according to DE 3,133,308 still have a significant disadvantage for economical process control. It arise z.T. considerable amounts of acetic acid, which must be debited either as a loss, which in total leads to no economic improvements compared to the aforementioned process or which must be worked up again in a separate process to acetic anhydride. The plant for the preparation of N-alkylated Aminomethandiphosphonsäure thus simultaneously requires the establishment of a processing plant for the production of acetic anhydride from acetic acid.
Ziel der Erfindung ist ein ökonomisch günstiges und technologisch einfaches Verfahren zur Herstellung von N-alkylierter Aminomethandiphosphonsäure gegebenenfalls im^Gemisch^mit anderen Aminoalkandiphosphonsäuren.The aim of the invention is an economically favorable and technologically simple process for the preparation of N-alkylated Aminomethandiphosphonsäure optionally in ^ mixture ^ with other Aminoalkandiphosphonsäuren.
Aufgabe der Erfindung ist es, die Synthese aus einer Formylaminokomponente und einer geeigneten P(III)-Verbindung so durchzuführen, daß die entstehenden Nebenprodukte direkt wieder dem Umsetzungsprozeß zugeführt werden können .The object of the invention is to carry out the synthesis of a formylamino component and a suitable P (III) compound in such a way that the by-products formed can be directly recycled to the conversion process.
Es wurde gefunden, daß N-alkylierte Arainomethandiphosphonsäure gegebenenfalls im Gemisch mit anderen Aminoalkandiphosphonsäuren entsteht, wenn P-O (X = 6 - 9, vorzugsweise 6), Essigsäure und eine Formylaminokomponente, gegebenenfalls unter ZusatzIt has been found that N-alkylated Arainomethandiphosphonsäure optionally arises in admixture with other Aminoalkandiphosphonsäuren when P-O (X = 6-9, preferably 6), acetic acid and a Formylaminokomponente, optionally with addition
a) von Wasser und/odera) of water and / or
b) von H3PO3 oder Monoalkylphosphiten und/oderb) of H 3 PO 3 or monoalkyl phosphites and / or
c) von Aminocarbonylverbindungen mit der NH-CO-Gruppierung vorzugsweise Harnstoff,c) of aminocarbonyl compounds with the NH-CO grouping, preferably urea,
im Molverhältnis P.O : Essigsäure : Formylaminokomponente : Wasser : HxPO7. oder Monoalkylphosphit : Aminocarbonylverbindung =1 : = 4, vorzugsweise = 6 : 1-3 : 0-2 ί 0-2 : 0-2, wobei das Molverhältnis der eingesetzten P(III)-Derivate : Formylaminokomponente nicht kleiner als 2 : 1 betragen soll unterhalb von ro 500C, vorzugsweise bei Zimmertemperatur, vermischt, gegebenenfalls vorhandene Anteile an P. und Phosphorsuboxiden bei Zimmertemperatur abfiltriert werden, und die entstandene Lösung bei Temperaturen um 50 C 15 bis 60 min temperiert, anschließend auf Temperaturen = 80 C, vorzugsweise = 90 C erwärmt und nachfolgend eingesetzte und/oder wiederfreigesetzte Essigsäure weitestgehend abdestilliert und das entstandene Reaktionsprodukt gegebenenfalls in an sich bekannter Art und Weise einer Hydrolyse unterworfen wird. Die günstigste P.O -Verbindung ist das P4O6, welches in flüssiger Form leicht zugetropft werden kann. Geeignet sind auch die Phosphor-(III,V)oxide P4O7* paPq> P4°g sowie polymere Phosphor(III,V)oxide. Geeignete Formylaminoderivate sind z.B.in the molar ratio PO: acetic acid: formylamino component: water: H x PO 7 . or monoalkyl phosphite: aminocarbonyl compound = 1: = 4, preferably = 6: 1-3: 0-2 ί 0-2: 0-2, wherein the molar ratio of the employed P (III) derivatives: formylamino moiety is not less than 2: 1 to below ro 50 0 C, preferably at room temperature, mixed optionally present proportions of P. and Phosphorsuboxiden at room temperature are filtered off, and the resultant solution at temperatures around 50 C 15 to 60 tempered min, then to temperatures = 80 C, preferably = 90 C heated and subsequently used and / or liberated acetic acid as far as possible distilled off and the resulting reaction product is optionally subjected to hydrolysis in a conventional manner. The cheapest PO compound is the P 4 O 6 , which can be easily dropped in liquid form. Also suitable are the phosphorus (III, V) oxides P 4 O 7 * p aPq> P 4 ° g and polymeric phosphorus (III, V) oxides. Suitable formylamino derivatives are, for example
- Mono- und Dialkylformamide wie Methyl- und Dimethylformamid, Ethyl- und Diethylformamid,Mono- and dialkylformamides such as methyl and dimethylformamide, ethyl and diethylformamide,
- Formylverbindungen von Ethanol- und Propanolamine, Piperidin und Morpholin,Formyl compounds of ethanol and propanolamines, piperidine and morpholine,
- die Forraylderivate von Aminocarbonsäuren wie Formylglycin, Formylalanin, Formylaspaginsäure, Formylglutaminsäure.the forrayl derivatives of aminocarboxylic acids such as formylglycine, formylalanine, formylaspagic acid, formylglutamic acid.
Letztere können auch aus Mischungen von Ameisensäure, der entsprechenden Aminoverbindung (Aminocarbonsäure) und Essigsäureanhydrid ohne Isolierung erhalten und dann mit den übrigen Reaktionskoraponenten umgesetzt werden. Die Umsetzung nimmt man zweckmäßigerweise in einem mit Rührer, Temperaturmeßfühler und gegebenenfalls (Rückfluß)kühler versehenen temperierbaren Gefäß in Inertgasatmosphäre unter Feuchtigkeitsausschluß vor. Der Vorteil des Verfahrens besteht darin, daß die ge-The latter can also be obtained from mixtures of formic acid, the corresponding amino compound (aminocarboxylic acid) and acetic anhydride without isolation and then reacted with the remaining Reaktionskoraponenten. The reaction is conveniently carried out in a temperature-controlled vessel provided with a stirrer, temperature sensor and, if appropriate, (reflux), in an inert gas atmosphere with exclusion of moisture. The advantage of the method is that the
wünschte alkylsubstituierte Aminomethandiphosphonsäure in reiner Form oder im Gemisch mit anderen Diphosphonsäuren, was 'für bestimmte Anwendungsgebiete, z.B. als Wasserbehandlungsmittel, günstig ist, mittels der billigen und gut verfügbaren Essigsäure synthetisiert werden können. Es entstehen keine nicht verwertbaren Nebenprodukte. Die ein- und wiederfreigesetzte Essigsäure (auch wasserhaltig) kann leicht im Kreislauf erneut eingesetzt werden, sofern sie nicht zur Synthese anderer Diphosphonsäureanteile teilweise verbraucht wird. Der Einsatz von P4O6 im Vergleich zu H3PO3 hat u.a. den Vorteil, daß erstere Verbindung nicht hygroskopisch ist. Bei Einsatz von Phosphor-(III,V)oxiden kann auf Grund der Schwerlöslichkeit einzelner N-alkylierter Arainomethandiphosphonsäuren in Wasser recht gut eine Trennung von dem P(V)-Anteil erfolgen.desired alkyl-substituted aminomethanediphosphonic acid in pure form or in admixture with other diphosphonic acids, which is suitable for certain applications, for example as a water treatment agent, can be synthesized by means of cheap and readily available acetic acid. There are no non-recoverable by-products. The acetic acid (also hydrous), which has been released and released, can easily be reused in the circulation, provided that it is not partially consumed for the synthesis of other diphosphonic acid moieties. The use of P 4 O 6 in comparison to H 3 PO 3 has, inter alia, the advantage that the former compound is not hygroscopic. When using phosphorus (III, V) oxides can be done quite well due to the poor solubility of individual N-alkylated Arainomethandiphosphonsäuren in water, a separation of the P (V) content.
Nachfolgende Beispiele dienen der Erläuterung des Verfahrens.The following examples serve to explain the process.
Zu einem Gemisch aus 96 g Essigsäure und 16,4 g H3PO3 werden unter Rühren und Kühlen (20 C) 22 g P4O5 zugetropft. Diese Lösung wird unter Rühren zu 19 g Dimethylformamid zugesetzt, wobei eine Temperaturerhöhung auf ^400C eintritt. Das Reaktionsgemxsch wird ca. 20 min bei 50 C temperiert und anschließend auf 90 C erwärmt und 2 h bei dieser Temperatur belassen . Dann werden 25 ml Wasser zugesetzt und kurz aufgekocht. Nach dem Abkühlen kristallisieren 60 g N.N-Dimethylaminomethandiphosphonsäure aus.22 g of P 4 O 5 are added dropwise to a mixture of 96 g of acetic acid and 16.4 g of H 3 PO 3 with stirring and cooling (20 C). This solution is added with stirring to 19 g of dimethylformamide, wherein a temperature increase to ^ 40 0 C occurs. The Reaktionsgemxsch is heated at 50 C for about 20 min and then heated to 90 C and left for 2 h at this temperature. Then 25 ml of water are added and boiled briefly. After cooling, 60 g of N, N-dimethylaminomethane diphosphonic acid crystallize out.
Zu einem Gemisch aus 360 g Essigsäure und 150 g Dimethylformamid werden unter Rühren und· Kühlen (200C) 230 g ei-A mixture of 360 g of acetic acid and 150 g of dimethylformamide is added with stirring and cooling (20 ° C.) to 230 g of
nes Geraisches von P4O5*. P4°7 unc' P4Ps mit ^er mittleren Zusammensetzung von ΡΛΟ,- Q zugegeben. Die klare Lösunga mixture of P 4 O 5 *. P 4 ° 7 unc 'P 4Ps with ^ he communicates l older composition of Ρ Λ Ο, - Q added. The clear solution
' ο'o
wird 2 h bei einer Temperatur von 35 - 40 C gehalten und weitere 3 h bei 800C temperiert. Na-ch dem Abdestillieren des größten Teiles der eingesetzten Essigsäure (240 g)is kept for 2 h at a temperature of 35- 40 C and heated at 80 0 C for a further 3 h. Na-ch distilling off most of the acetic acid used (240 g)
31 wird das gut wasserlösliche Reaktionsgemisch P-NMR-spektroskopisch untersucht. Der zu 97 % in P-C-Bindungen umgewandelte P(III)-Anteil liegt als Gemisch von Verbindungen mit den Anionen der Ν,Ν-Dimethylarainomethandiphosphonsäure und einer Ringverbindung (analog dem Aufbau des Trimetaphosphates) bestehend aus einem Mol N1N-Dimethylaminomethandiphosphonsäure und einem Mol Phosphorsäure vor.31, the readily water-soluble reaction mixture is analyzed by P-NMR spectroscopy. Of 97% in PC bonds converted P (III) content is present as a mixture of compounds with the anions of Ν, Ν-Dimethylarainomethandiphosphonsäure and a ring connection (analogous to the structure of the Trimetaphosphates) consisting of one mole of N 1 N-dimethylaminomethane and Mole of phosphoric acid.
Nach der Hydrolyse in eigensaurer Lösung bei Temperaturen von 100°C lag der gesamte P-C-gebundene Anteil als Anion der N,N-Dimethylaminomethandiphosphonsäure vor.After hydrolysis in an acidic solution at temperatures of 100 ° C., the entire P-C-bound fraction was present as an anion of N, N-dimethylaminomethanediphosphonic acid.
Zu einer Mischung von 51,5 g Formylglycin und 200 g einer 95%igen Essigsäure wurde unter Rühren und Kühlung (200C) 110 g P4O6 zugetropft, danach wurde im Laufe von 30 min auf 600C und danach auf 800C (1,5 h) erwärmt. Es wurden 80 ml Wasser zugegeben, 30 min gekocht und anschließend im Vakuum eingedampft. Der gefärbte Rückstand enthielt die N-Carboxymethanaminomethandiphosphonsäure in ca. 85%iger Ausbeute.110 g of P 4 O 6 were added dropwise with stirring and cooling (20 ° C.) to a mixture of 51.5 g of formylglycine and 200 g of 95% strength acetic acid, after which the mixture was heated to 60 ° C. in the course of 30 minutes and then to 80 0 C (1.5 h) heated. There were added 80 ml of water, boiled for 30 min and then evaporated in vacuo. The dyed residue contained the N-carboxymethanaminomethanediphosphonic acid in about 85% yield.
3 Mol Sarcosin, 3 Mol Ameisensäure und 3 Mol Essigsäureanhydrid werden bei 50°C zu Formylsarcosin umgesetzt. In diese Lösung tropft man unter Rühren das aus 275 g P4O6, 80 g Η,ΡΟ-, und 400 g Essigsäure hergestellte Reaktionsprodukt und erwärmt 1 h auf 85 C. Man hydrolysiert mit 350 ml Wasser und engt im Vakuum ein. Man erhält die N-Methyl-N-carboxymethanaminomethandiphosphonsäure in ca. 85%igerkAusbeute.3 moles of sarcosine, 3 moles of formic acid and 3 moles of acetic anhydride are reacted at 50 ° C to formylsarcosine. Into this solution is added dropwise with stirring, the reaction product prepared from 275 g of P 4 O 6 , 80 g of ΡΟ, ΡΟ-, and 400 g of acetic acid and heated for 1 h to 85 C. It is hydrolyzed with 350 ml of water and concentrated in vacuo. To give the N-methyl-N-carboxymethanaminomethandiphosphonsäure in about 85% yield k.
In einem Dreihalskolben mit Rührer, Innenthermometer und Rückflußkühler werden 285 g Essigsäure, 30 g Harnstoff und 73 g Dimethylformamid zu einer Lösung verrührt. Bei 20 - 30°C wird innerhalb von 30 min ein Gemisch von P4O6 und P(III,V)oxiden mit 155 g P(III)oxidanteile und 26 g P(V)oxidanteile zugegeben. Mittels eines Wasserbades erwärmt man den Kolbeninhalt, wobei die Temperatur innerhalb von 30 min kurzzeitig bis auf 1360C stieg. Anschließend bleibt die Innentemperatur von 90 - 950C für weitere 4 Stunden konstant. Danach werden 250 ml Wasser zugesetzt und es wird weitere 30 min bei ca. 95 - 100 C erwärmt, um insbesondere die aus einem Mol Dimethylaminomethandiphosphonsäure und einem Mol H3PO4 gebildete "Ringverbindung zu hydrolysieren. Aus der Lösung kristallisierten 220 g eines Feststoffes mit einem Pnao = 19,65 %, P(III) = 0,95 %, P(V) = 0,19 % undIn a three-necked flask equipped with stirrer, internal thermometer and reflux condenser, 285 g of acetic acid, 30 g of urea and 73 g of dimethylformamide are stirred into a solution. At 20-30 ° C., a mixture of P 4 O 6 and P (III, V) oxides with 155 g of P (III) oxide constituents and 26 g of P (V) oxide fractions is added over the course of 30 minutes. By means of a water bath, the contents of the flask are heated, the temperature briefly rising to 136 ° C. within 30 minutes. Then the internal temperature of 90 - 95 0 C remains constant for another 4 hours. Thereafter, 250 ml of water are added and the mixture is heated for a further 30 minutes at about 95 ° -100 ° C. in order to hydrolyze in particular the ring compound formed from one mole of dimethylaminomethanediphosphonic acid and one mole of H 3 PO 4. 220 g of a solid crystallized from the solution a P nao = 19.65 %, P (III) = 0.95 %, P (V) = 0.19 % and
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N= 5,36 Gew.-% aus. Die P-NMR-spektroskopische Auswertung ergab für den P-Q-gebundenen Anteil das ausschließliche Vorliegen der Dimethylaminomethandiphosphonsäure als reine Saure, teilweise als Salz.N = 5.36 wt .-% of. The P-NMR spectroscopic analysis revealed for the P-Q-bound portion the exclusive presence of Dimethylaminomethandiphosphonsäure as pure acid, partly as a salt.
31 Zusammen mit dem P-NMR-spektroskopisch ermittelten Anteil an Dimethylaminomethandiphosphonsäure (45 g) ergibt sich eine Gesamtausbeute an Dimethylarainomethandiphosphonsäure von 85 %. Die übrige P-Komponente lag vor allem als Hydroxyethandiphosphonsäure, H3PO3 und H3PO4, vor.31 Together with the proportion of dimethylaminomethane diphosphonic acid (45 g) determined by P-NMR spectroscopy, a total yield of dimethylarainomethanediphosphonic acid of 85% results. The remainder of the P component was mainly present as hydroxyethane diphosphonic acid, H 3 PO 3 and H 3 PO 4 .
Claims (3)
Reaktionsprodukte eingesetzt werden.3. A process for the preparation of N-alkylated Aminomethandiphosphonsäure according to item 1 and 2, characterized in that the water-binding agent acetic anhydride and from P "0 and acetic acid, optionally with the addition of further compounds according to the invention, resulting
Reaction products are used.
Priority Applications (1)
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DD26869084A DD227437A1 (en) | 1984-10-25 | 1984-10-25 | PROCESS FOR PREPARING N-ALKYLATED AMINOMETHANE PHOSPHONIC ACID |
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