DD228813A1

DD228813A1 - Verfahren zur herstellung von n-phosphonigmethylaminosaeuren und deren derivaten

Info

Publication number: DD228813A1
Application number: DD26918184A
Authority: DD
Inventors: Kurt Issleib; Werner Moegelin; Arno Balszuweit
Original assignee: Univ Halle Wittenberg
Priority date: 1984-11-07
Filing date: 1984-11-07
Publication date: 1985-10-23

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von N-Phosphonigmethyl-aminosaeuren und deren Derivaten der allgemeinen Formel I durch Umsetzung von Hexahydro-s-triazinen mit Alkoxycarbonylphosphonigsaeure-bis-trimethylsilylestern und einem Protonendonator, im Molverhaeltnis 1:3:3, zu Alkoxycarbonyl-Otrimethylsilyl-phosphinomethyl-aminosaeureestern, die durch saure Hydrolyse unter CO2-Abspaltung in Verbindungen der Formel I ueberfuehrt werden. In der Formel I bedeuten: R1 Wasserstoff, ein Alkalimetall, Ammonium bzw. substituierten AmmoniumrestR2 Alkyl von C1 bis C7, Cycloalkyl, Benzyl, Wasserstoff, Ammonium bzw. substituierten AmmoniumrestA verzweigte oder unverzweigte, substituierte bzw. unsubstituierte Alkylen von C1 bis C9, Cycloalkylen oder heterocyclische ResteN-Phosphonigmethyl-aminosaeuren besitzen herbicide, pflanzenwachstumsregulierende Eigenschaften. Formel I

Description

Verfahren zur Herstellung von N-Phosphonigmethylaminosauren und deren Derivaten

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein neues Verfahren zur Herstellung von N-PhosphonigjjiethylaHiinosäuren und deren Derivaten dar allgemeinen Formel I ,

H-P 2 ^Z

^ CH₂-NH-A-COOR^

in der

R Wasserstoff, ein Alkalimetall, Ammonium bzw. substituierten Ammoniumrest

2 '" '

R Alkyl von C₁ bis C-,, Cycloalkyl, Benzyl, Wasserstoff, ein

Alkalimetall* Ammonium bzw. substituierten Amsnoniumrest A verzweigte oder unverzweigte, substituierte bzw. unsubstituierte Alkylen von C₁ bis Cg, Cycloalkylen - oder heterocyclische Reste bedeuten,

Die Verbindungen besitzen herbicide, ρflanzenwachstumsregulierende bzw. Pflanzeninhaltsstoffe beeinflussende Eigenschaften.

Charakteristik aer bekannten technischen Lösungen

N-Phosphonigmethylglycin wurde durch Umsetzung von Chlormethylphosphonigsäure mit Glycin in Gegenwart von Alkalihydroxid und nachfolgender Neutralisation (US 3 160 632; 3RD 2 152 826) bzw, durch katalytische Oxidation von N-Phosphonigmethyl-imino-diessigsäure (BRD 2 900 024) hergestellt. Der Nachteil beider Me-

thoden besteht in dem relativ hohen Syntheseaufwand für die Ausgangsverbindungen und in den mäßigen Ausbeuten.

Ziel der Erfindung

Das Ziel aer Erfindung ist eine vorteilhafte Herstellung von Verbindungen der allgemeinen Formel I, welche in wenigen einfachen Verfahrensschritten Phosphonigjaethylaminosäuren in annähernd quantitativen Ausbeuten liefert.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Die Aufgabe der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung der N-Phosphonigraethylarainosäuren und deren Derivaten der allgemeinen Formel I unter Verwendung einer neuartigen Schutzgruppe für die P-H-Funktion.

Es wurde gefunden, daß durch Umsetzung von Hexahydro-s-triazinen der Formel II mit Alkoxycarbonyl-bis-trimethylsilylestern der Formel III (DDR WP C07F/255243/5) in Gegenwart einer äquivalenten Menge eines geeigneten Protonendonators unter Schutzgas bei erhöhter Temperatur in? annähernden Molverhältnis von 1:3:3 in sehr guten Ausbeuten Verbindungen der Formel IV resultieren, die in saurer Lösung unter CO_-Abspaltung in Verbindungen der Formel I übergehen» (Gleichung 1 und 2)

_A ι ι . , Ii OSiMe, Dioxan FHOOC-A-N. . N-A-COOFT + 3 R^-Q-C-P ^ώ + 3 ROH *- IV_.(i)

OSiMe, -Me,SiOR

II III ^{ό ό}

9-?^ OSiMe ⁵ ° Η_ο ¹

* H-P_x

CH₂-NH-A-COOR^ (2)

IV I

In den Forseln bedeuten R Alkyl von C. bis C,, Benzyl R Alkyl von C^ bis C₇, Cycloalkyl, Benzyl A die gleichen Reste wie in Formel I

Die Umsetzungen gemäß Gleichung 1 können ohne Lösungsmittel, vorzugsweise aber in einem polaren aprotischen Lösungsmittel, wie z.3. 1,4—Dioxan oder Tetrahydrofuran durchgeführt werden. Insbesondere zur besseren Kontrolle aer Reaktionstemperatur ist die Verwendung eines Lösungsmittels vorteilhaft. Die Reihenfolge der Zugabe der Reaktionskomponenten ist nicht beliebig. Es ist zweckmäßig, Hexahydro-s-triazin und Alkoxycarbonylphosphonigsäure-bis-trimethylsilylester unter Schutzgas in einem geeignetem Lösungsmittel zu vermischen und mit der äquivalenten Menge eines Protonendonators, wie beispielsweise einem primären niedermolekularen Alkohol oder Wasser, in der Weise zu versetzen, daß die Reaktionstemperatur zwischen 60 und 80 C gehalten wird, Anschließend erwärmt man weitere 1 bis 2 Stunden auf 80 C. Die Reaktionsteroperatur kann grundsätzlich über einen weiten Bereich variiert werden· Im allgemeinen wird jedoch ein Temperaturbereich von 50° bis 1OG⁰C bevorzugt. Die Reaktionszeit beträgt 0,5 bis 2 Stunden« Die resultierenden N-(Alkoxycarbonylphosphinoraethyl)aminosäureester der Formel IV werden mit einem geringen Oberschuß wässriger Halogenwasserstoffsäure hydrolysiert« Die Freisetzung der P-H-Funktion wird durch mehrstündiges Erwärmen auf dem Wasserbad komplettiert. Anschließend wird unter schonenden Bedingungen im Vakuum eingeengt und aus Wasser/Aceton oder Wasser/Alkohol umkristallisiert.

Aus führungsbeispiele

O —

Beispiel 1

N-Phosphonigmethyl-glycin

11,5 g (0,033 Mol} (CH₂=N-CH₂-GOOEt)₃ und 28,2 g (0,1 Mol) EtO-C(O)-P(QSiMe_)p werden in 25 ml absolutem 1/4-Oioxan unter Schutzgas gemischt und anschließend unter Rühren mit 4,6 g Ethanol, gelöst in 10 ml 1,4-Oioxan, versetzt, wobei sich die Reaktionsmischung auf ca. 50⁰C erhitzt. Nach Abklingen aer exothermen Reaktion wird noch 2 Stunden auf 80°c erwärmt. Lösungsmittel und leicht flüchtige Reaktionsprodukte werden im Vakuum abdestilliert. Den so erhaltenen ^4-(Ethoxycarboπylphosphinoraethyl)-glycinethylester löst man in 30 ml konzentrierter Chlorwasserstoffsäure und erwärmt bis zur Beendigung aer CO_-Entwicklung

- 4 -

auf ca 8O⁰C. Leichtflüchtige Anteile der Reaktionsmischung werden im Vakuum entfernt und der Rückstand aus Alkohol/Wasser umkristallisiert.

Ausbeute O^ OH "'^K CH₂	: 14,3 g 94% -NH-CH₂-COOH	(d	d.Thu	H 26 01	MG 153,08	N 9,15 8,97	P 20 20	210⁰C Ze rs.
Analysen ber. ge f.	C 25, 53 25,33	► 92	5, 5,		in D₂O/HC1		,23 ,11
³¹P-NMR	14,8 ppm	'⁰PH	612 Hz)	12 Hz)
¹H-NMR	P-CH₂ 3,	ppm
	'⁰PCH

P-H 7,3 ppm (d,3p_H CH₂-C(O) 4,78 ppm

Beispiel 2

N-Phosphonigraethyl-o^ -alanin

12,9 g (0,033 Mol) (CH₂=N-CH(CH₃)-COOEt)₃ und 28,2 g (0,1 Mol) EtO-C(O)-P(0SiMe₃)₂ werden in 25 ml absolutem 1,4-Dioxan unter Argon mit 4,6 g Ethanol, gelöst in 10 inl Oioxan tropfenweise unter Rühren versetzt. Nach Abklingen der exothermen Reaktion erwärmt man weitere 2 Stunden auf 8O⁰G, destilliert das Lösungsmittel im Vakuum ab und hydrolysiert den zurückbleibenden Ester, EtO-C(O)-P(O)(0SiMe₃)-CH₂-NH-CH(CH₃)C00Et durch Zugabe von 12 g NaOH gelöst in 25 ml Wasser. Das resultierende Trinatriumsalz des N-(Oxycarbonylphosphinomethyl)-c<-alanin wird mittels Ionenaustauscher (Wofatit KPS) in die freie Säure umgewandelt, wobei durch Erwärmen unter CO_-Entwicklung das N— Phosphonign3ethyl-<A-alanin entsteht. Nach dem Einengen oer Lösung im Rotationsverdampfer wird die Verbindung ia Vakuum getrocknet.

³¹P-NMR 12,6 ppm (d,0_pH 614 Hz)

MG 167,10

N P

8,37 18,52

7,98 18,41

Ausbeute :	14,8 g	. 89% d.Th.	C	6	H
			29,75	δ	,02
^CH₂-	CH	DOH	29,59		»13
Analysen
ber.
gef.

Beispiel 3

N-Phösphonigmethyl-β -alanin

Analog Beispiel 1 werden aus 13 g (0,035 Mol) ₂₂₂ COOMe),, 30,3 g. (0,11 Mol) MeOC(O)P(OSiMe.,) und 4,57 ml Methanol der N-iMethoxycarbonyl-O-trimethylsilyl-phosphinomethyl)-ß -alaninmethylester erhalten, dessen saure Hydrolyse die Titelverbindung unter C0₂-Eliminierung liefert.

Ausbeute	: 15,4 g 92% d.Th·	10,3 ppm	-COOH	28,	C	MG	167,10	N	,38	P	53
P OH H-P^ ^ CH	₂-NH-CH₂-CH	4		28,	75			8	,09	18,	27
Analysen	.,·		564	56		H	8		18,
ber·-				Hz)	5,	03
ge f .		^⁰PH			5,	79
³¹P-NMR
Beispiel

Ν-Phosphoniginethyl-leucin

Analog Beispiel 1 werden aus 12,3 g (CH₂=M-CH(COOEt)CH₂-XPr).., 20,3 g EtOC(O)P(OSiMe,)_o und 4,18 ml Ethanol der N-(Ethoxycar~ bony1-0-trimethylsilylphosphinoraethyl)-leucinethy!ester erhalten, dessen saure Hydrolyse die Titelverbindung liefert. Ausbeute: 11,5 g 79% d.Th, MG 209,13 Fp 186⁰C

H-P COOH

^ -NH-CH ^

Analysen CHN P

ber. 40,19 7,70 6,59 14,81

gef · 39,83 7,51 6,78 14,70

³¹P-NMR 19,4 ppm (d,ö_pH 578 Hz) in HCl

- ο Beispiel 5

N-Phosphonigmethy!-methionin

Analog Beispiel 1 werden aus 13,7 g (0,023 Mol) (CH₂=N-CH(COOEt)-CH₀-CH₀-S-Me),, 20,15 g EtO-C(O)P(OSiMe,)' und 4,15 ml Etnanol der N-(Ethoxycarbonyl-O-trisnethylsilylphosphinomethyl)-methioninethylester erhalten, der durch wässrige Chlorwasserstoffsäure in die Titelverbindung überführt wird. Ausbeute: 19,7 g 87% d.Th. MG 227,22 Fp 163-165⁰C

H-P"" ^COOH

^{2 x} CH₂-CH₂-S-CH₃

Analysen C H N P. /Λ

ber.

ge f.

³¹P-NMR 21,7 ppm (d,D_pH 562 Hz)

Beispiel 6

N-Phosphonigmethy1-valin

Analog Beispiel 2 werden aus 10,5 g EtOC(O)P(OSiMe₃^₂, 5,8 g (CH₂=N-CH(COOEtJiPr)₃ und 2,16 ml Ethanol der N-(Ethoxycarbonyl-0-trinjethylsilylphosphinoinethyl)-valinethylester erhalten, der in das Trinatriumsalz und mittels Ionenaustausch in die freie Säure überführt wird, die unter CO₂-Eliroinierung die Titelverbindung liefert

Ausbeute: 6,8 g 94% d.Th. MG 195,16 Fp 178⁰C Zers,

H-P. COOH

	C	6	H	6	N	13	P
31	,71	6	,21	6	,16	13	,63
31	,59	,43	,01	,42

² - iPr

Analysen C H N P

ber_# 36,92 7,23 7,14 15,87

gef. 37,08 7,14 6,93 15,96 31,

"P-NMR 11,5 ppm (d,3_pH 560 Hz)

Beispiel 7

Ν—Phosphonigmethyl-glutaminsäure

12,8 g (0,045 Mol) EtOC(O)P(OSiMe₃)₂ und 9,7 g (CH₂=N-CH(COOEt) CH₂-CH-COOEt) werden in 25 ml 1,4-Dioxan mit 2,64 g Ethanol versetzt und 1 Stunde auf 90⁰C erwärmt.

Anschließend setzt man 5,4 g (0,135 Mol) einer wässrigen Natron lauge zu, erwärmt 2 Stunden auf 6O⁰C und setzt mittels Ionenaus tauscher (Wofatit RPS) die N-Hydroxycarbonylphosphonigmethylglu taminsäure frei. Durch Erwärmen bildet sich unter CO₉-Elirainierung die Titelverbindung.

Ausbeute: 9 g 89% d.Th.

MG 225,14

CH--NH-CH-CH -CH -COOH . COOH ^ Analysen C

ber. 32,00

gef« 31,89

Fp 218⁰C Zers.

	H	N	P	76
5	,37	6,22	13,	58
(Jl	,47	6,01	13,

Beispiel S

N-Phosphonigraethy!-asparaginsäure

Analog Beispiel 1 werden aus 14,3 g EtOC(O)P(OSlMe₃)- und 10,18 g (CH₂=N-CH(COOEt)CH₂-COOEt)₃ in 25 ml 1,4-Dioxan mit 3 ml Ethanol nach ehr üblichen Aufarbeitung die Titelverbindung erhalten. Ausbeute: 10,6 g 95% d.Th. MG 211,11

CH₂-NH-CH(COOH J-CH₂-GOOH

Analysen	C	,44	4	H	N	P	67
ber.	28	/31	4	,77	6,63	14,	46
ge f.	28		,50	6,71	14,

•P-NMR 12,5 ppm (d,0_pH 552 Hz)

Claims

- S Erfindungsanspruch

1. Verfahren zur Herstellung von N— Phosphonigmethyl-amino säuren und deren Derivaten der allgemeinen Formel I

H-P ρ I

in der

R Wasserstoff, ein Alkalimetall, Ammonium bzw. substituierten Ammoniumrest

'

R Alkyl von C, bis C_, Cycloalkyl, Benzyl, Wasserstoff, ein Alkalimetall, Ammonium bzw* substituierten Ammoniumrest

A verzweigte oder unverzweigte, substituierte oder unsubstitaierte-.Alky.lenvon C₁ bis C-, Cycloalkylen-oder hetero« cyclische Reste bedeuten, gekennzeichnet dadurch, daß durch Umsetzung von Hexahydro-s—triazinen der allgemeinen Formel II mit Alkoxycarbonylphosphonigsäure-bis-trimethylsilylestern der 'allgemeinen Formel III in Gegenwart einer äquivalenten Menge eines geeigneten Protonendonators unter Schutzgas bei erhöhter Temperatur im annähernden Molverhältnis von 1:3:3 Verbindungen der allgemeinen Formel IV resultieren, die in saurer Lösung unter COp-Abspaltung in Verbindungen dsr allgemeinen Formel I übergehen, wobei

in der Formel II bis IV

R Alkyl von C₁ bis C₄, Benzyl

'R "^Alkyl von C₁ bis C-, Cycloalkyl, Benzyl

A die gleichen Reste wie in Formel I bedeuten. -

Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daB als Reaktiop&msdiusi ein polares aprotisches Lösungsmittel verwendet viird.