DD299432A5 - PROCESS FOR PREPARING N-PHOSPHONOMETHYL GLYANE - Google Patents

PROCESS FOR PREPARING N-PHOSPHONOMETHYL GLYANE Download PDF

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DD299432A5 DD34441989A DD34441989A DD299432A5 DD 299432 A5 DD299432 A5 DD 299432A5 DD 34441989 A DD34441989 A DD 34441989A DD 34441989 A DD34441989 A DD 34441989A DD 299432 A5 DD299432 A5 DD 299432A5
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phosphonomethylglycine
formaldehyde
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David A Cortes
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American Cyanamid Com.,Us
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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von N-Phosphonmethylglycin. In einem einzigen integrierten Verfahren wird Glycin mit Formaldehyd und Cyclopentadien in Gegenwart einer Saeure bei etwa 25C bis 40C zur Reaktion gebracht; Phosphortrichlorid zugesetzt und die erwaermte Reaktionsmischung nach Wasserzugabe filtriert und hydrolysiert, um das N-Phosphonmethylglycin zu erhalten.{Verfahren; Herstellung; N-Phosphonmethylglycin; Glycin; Formaldehyd; Cyclopentadien; Phosphortrichlorid}The invention relates to a process for the preparation of N-phosphonomethylglycine. In a single integrated process, glycine is reacted with formaldehyde and cyclopentadiene in the presence of an acid at about 25C to 40C; Added phosphorus trichloride and filtered the filtered reaction mixture after addition of water and hydrolyzed to obtain the N-phosphonomethylglycine. {Process; manufacture; N-phosphonomethylglycine; glycine; Formaldehyde; Cyclopentadiene; phosphorus trichloride}

Description

Fließdiagramm IFlowchart I

H2NCH2-Y + HCHO +H 2 NCH 2 -Y + HCHO +

IIII

Lösungsmittelsolvent

N-CH2-YN-CH 2 -Y

Die Präsenz einer Säure ist erforderlich, wenn Y CON(R1)], COOR oder CN ist. Keine zusätzliche Säure ist notwendig, wenn YThe presence of an acid is required when Y is CON (R 1 )], COOR or CN. No additional acid is necessary if Y

COOHist.COOHist.

In dem Reaktionsablauf, der im Fließdiagramm I veranschaulicht ist, können auch Diene, außer Cyclopentadien, wie z. B.In the course of the reaction, which is illustrated in the flow diagram I, and dienes, except cyclopentadiene, such as. B.

substituierte Cyclopentadiene, verwendet werden, um die entsprechenden Azanorbornene zu liefern.substituted cyclopentadienes can be used to provide the corresponding azanorbornenes.

Die so gewonnenen N-substituierten Azabicycloalken-Zwischenverbindungen, wie z. B. N-substituierte Azanorbornen-The thus obtained N-substituted azabicycloalkene intermediates, such as. B. N-substituted azanorbornene Zwischenverbindungen mit der Formel I, worin Y vorzugsweise COOH ist, können mit einem Phosphorsäureäquivalent, wie z. B.Intermediates of formula I, wherein Y is preferably COOH, may be reacted with a phosphoric acid equivalent, e.g. B. Dialkylphosphit, oder einem Phosphortrihalogenid, vorzugsweise Phosphortrichlorid, in Gegenwart eines Lösungsmittels,Dialkyl phosphite, or a phosphorus trihalide, preferably phosphorus trichloride, in the presence of a solvent,

vorzugsweise einer C,-C4-Alkylcarbonsäure, vorzugsweise Essigsäure, zur Reaktion gebracht werden, woran sich wahlweisepreferably a C, -C 4 alkylcarboxylic acid, preferably acetic acid, are reacted, optionally

Hydrolyse in Gegenwart wäßriger Säure oder Base, vorzugsweise Säure, anschließt, um N-Phosphonmethylglycin gemäßHydrolysis in the presence of aqueous acid or base, preferably acid, followed by N-phosphonomethylglycine according to Darstellung im Fließdiagramm Il zu produzieren, worin Y der oben gegebenen Beschreibung entspricht, R2 H oder C,-C4-AlkylRepresentation in the flow diagram II to produce, wherein Y corresponds to the above given description, R 2 is H or C, -C 4 alkyl

und X Cl oder Br ist.and X is Cl or Br.

Fließdiagramm IlFlowchart Il

"N-CHn-Y"N-CH n -Y

HP(OR2)2 oder PX3IVHP (OR 2 ) 2 or PX 3 IV

IIIIII

1. Lösungsmittel1. solvent

2. (wahlweise) wäßriges HH wäßriges 0H~2. (optional) aqueous HH aqueous 0H ~

oderor

(HO)2P-CH2-Nh-CH2-COOH(HO) 2 P-CH 2 -Nh-CH 2 -COOH

Erfindungsgemäß wird N-Phosponmethylglycin durch das besonders vorteilhafte integrierte Eintopf-Verfahren hergestellt. Bei diesem Verfahren wird die N-substituierte Azabicyclo-jlken-Zwischenverbindung eine Azanorbornenverbindung der Formel I, worin Y vorzugsweise COOH ist, und in situ durch Reaktion von Glycin mit etwa 1,0 bis 1,5 Moläquivalenten Formaldehyd und etwa 1,0 bis 2,5 Moläquivalenten Cyclopentadien in Gegenwart von Eisessig bei einem Temperaturbereich von etwa 20°C-40°C, vorzugsweise 25°C-35°C, in etwa 1 bis 24 Stunden erzeugt und anschließend wird diese Reaktionsmischung mit etwa 1,0 bis 3,0 Moläquivalenten eines Phosphortrihalogenids, vorzugsweise 1,0 bis 1,5 Moläquivalenten Phosphortrichlorid, behandelt und 5 bis 16 Stunden bei einem Temperaturbereich von etwa 350C bis 60°C erwärmt. Es folgen das Verdünnen der abgekühlten Reaktionsmischung mit etwa 1,0 bis 5,0 Volumenteilen Wasser, das Filtern, das Erwärmen bei Rückfluß, um die N-Acetylverbindung der Formel VII zu hydrolysieren, das Destillieren des Fiitrats, um das Volumen auf das Volumen vor dem Verbinden der Reaktionsmischung mit Wasser zu reduzieren, das Abkühlen, das erneute Filtern und das Behandeln des Fiitrats mit genügend wäßriger Base, um den pH-Wert auf etwa 1,3 bis 1,5 einzustellen, und das Isolieren (Reindarstellen) des Produktes N-Phosphonmethylglycin durch Filtration.According to the invention, N-phosphonomethylglycine is produced by the particularly advantageous integrated one-pot process. In this process, the N-substituted azabicyclo-1-olene intermediate becomes an azanorbornene compound of the formula I wherein Y is preferably COOH and in situ by reaction of glycine with about 1.0 to 1.5 molar equivalents of formaldehyde and about 1.0 to 2 , 5 molar equivalents of cyclopentadiene in the presence of glacial acetic acid at a temperature range of about 20 ° C-40 ° C, preferably 25 ° C-35 ° C, generated in about 1 to 24 hours and then this reaction mixture is about 1.0 to 3, 0 molar equivalents of a phosphorus trihalide, preferably 1.0 to 1.5 molar equivalents of phosphorus trichloride, treated and heated for 5 to 16 hours at a temperature range of about 35 0 C to 60 ° C. This is followed by dilution of the cooled reaction mixture with about 1.0 to 5.0 parts by volume of water, filtering, heating at reflux to hydrolyze the N-acetyl compound of formula VII, distilling the filtrate, volume to volume reducing the reaction mixture with water, cooling, re-filtering and treating the filtrate with sufficient aqueous base to adjust the pH to about 1.3 to 1.5, and isolating (recovering) the product N Phosphonylmethylglycine by filtration.

Hydrolyse und Isolierung des Produktes N-Phosponmethylglycin können alternativ durch den Zusatz von 5 bis 30 Moläquivalenten Wasser (0,1 bis 1,0 Volumenteile) zu der abgekühlten Reaktionsmischung im Anschluß an die Erwärmung mit Phosphortrichlorid erreicht werden.Hydrolysis and isolation of the product N-phosphonomethylglycine may alternatively be achieved by the addition of 5 to 30 molar equivalents of water (0.1 to 1.0 part by volume) to the cooled reaction mixture following heating with phosphorus trichloride.

AusfuhrungsbelsplelAusfuhrungsbelsplel

Zum weiteren Verständnis der Erfindung werden mit dem folgenden Beispiel vorwiegend spezifische Details veranschaulicht. Mit Ausnahme der Festlegungen in den Ansprüchen wird die Erfindung dadurch nicht eingeschränkt. Sofern keine anderen Angaben gemacht werden, sind alta Tei Masseteile. Der Terminus HPLC bezeichnet Hochdruckflüssigchromatografie.To further understand the invention, the following example illustrates primarily specific details. With the exception of the provisions in the claims, the invention is not limited thereby. Unless otherwise stated, Alta Tei are parts by mass. The term HPLC refers to high pressure liquid chromatography.

Herstellung von N-Phosphonmethylglycln über 2-Azablcyclo(2.2.1 )-hept-5-en-esslgs8ure In einem einzigen Integrierten ProzeßPreparation of N-phosphonomethylglycine via 2-Azablcyclo (2.2.1) -hept-5-ene-Esslgs8ure in a single integrated process

Eine gerührte Mischung aus Glycin (16,0g, 0,20MoI) und Methylformcel (55% Formaldehyd, 10% Wasser und 35% Methanol) (12,2g 0,22MoI Formaldehyd) in 60ml Eisessig bei 2O0C wird mit Cyclopentadien (16,5g, 0,25MoI) behandelt. Die Temperatur wird mit Eisbadkühlung auf 25°C-30°C gehalten, um die Exotherme zu kontrollieren. Die Reaktionsmischung wird 3 Stunden bei 250C gerührt, woran sich 3 Stunden bei 250C unter 25 Zoll Quecksilbervakuum anschließen. (Der HPLC-Versuch zeigt eine etwa 91%igo Ausbeute von 2-Azabicyclo(2.2.1)-hept-5-en-2-essigsäure.)A stirred mixture of glycine (16.0 g, 0,20MoI) and Methylformcel (55% formaldehyde, 10% water and 35% methanol) (12.2 g 0,22MoI formaldehyde) in 60 ml of glacial acetic acid at 2O 0 C (with cyclopentadiene 16 , 5g, 0.25 mol). The temperature is maintained at 25 ° C-30 ° C with ice bath cooling to control the exotherm. The reaction mixture is stirred for 3 hours at 25 0 C, followed by 3 hours at 25 0 C under 25 inches of mercury vacuum followed. (HPLC assay shows about 91% yield of 2-azabicyclo (2.2.1) hept-5-ene-2-acetic acid.)

Die gerührte Reaktionsmischung wird bei 250C mit Phosphortrichlorid (34,3g, 0,25 Mol) behandelt, 4 Stunden bei 40"C bis 450C erwärmt, auf 2O0C abgekühlt, dann werden 350 ml Wasser unter Rühren zugesetzt. Die Reaktionsmischung wird filtriert und der Filterkuchen mit 50ml Wasser gewaschen. Die vereinigten Filtrate werden durch Destillation bei 1000C bis 1050C konzentriert, bis etwa 350ml Destillat aufgefangen sind. Die Reaktionsmischung wird auf 20-250C abgekühlt, filtriert und das Filtrat mit 50%iger NaCH-Lösung auf pH 1,4 behandelt. Das entstehende Präzlpitat wird filtriert, um N-Phosphonmethylglycin als grauen Feststoff, Masse = 28,7g, zu erhalten, wobei die HPLC-Bestimmung eine Reinheit.von 63% anzeigt.The stirred reaction mixture is treated at 25 0 C and phosphorus trichloride (34,3g, 0.25 mol), heated at 40 "C for 4 hours to 45 0 C, cooled to 2O 0 C, then 350 ml of water are added with stirring. The reaction mixture is filtered and the filter cake washed with 50 ml of water. the combined filtrates are concentrated by distillation at 100 0 C to 105 0 C, to about 350 ml of distillate are collected. the reaction mixture is cooled to 20-25 0 C, filtered and the filtrate 50% NaCH solution to pH 1.4 The resulting precursor is filtered to give N-phosphonomethylglycine as a gray solid, mass = 28.7 g, HPLC assay indicating a purity of 63%.

Claims (3)

1. Verfahren zur Herstellung von N-Posphonmethylglycin, gekennzeichnet durch die Reaktion von Glycin mit Formaldehyd und Cyclopentadien in Gegenwart einer Säure bei einer Temperatur von etwa 25°C bis 4O0C, um eine Reaktionsmischung zu erhalten; den Zusatz von Phosphortrichlorid zu der genannten Reaktionsmischung bei einerTemperatur von etwa 150C bis 25°C; das Erwärmen der entstehenden abgekühlten Reaktionsmischung auf eine Temperatur von etwa 3O0C bis 8O0C, um eine erwärmte Reaktionsmischung zu erhalten; das Mischen der erwärmten Reaktionsmischung mit Wasser; das Filtrieren und Hydrolysieren, um das N-Phosphonmethylglycin zu erzielen.1. A process for the preparation of N-Posphonmethylglycin, characterized by the reaction of glycine with formaldehyde and cyclopentadiene in the presence of an acid at a temperature of about 25 ° C to 4O 0 C, to obtain a reaction mixture; the addition of phosphorus trichloride to said reaction mixture at a temperature of about 15 0 C to 25 ° C; heating the resulting cooled reaction mixture to a temperature of about 3O 0 C to 8O 0 C, to obtain a heated reaction mixture; mixing the heated reaction mixture with water; filtering and hydrolyzing to obtain the N-phosphonomethylglycine. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Glycin mit etwa 0,9 bis 10,0 Moläquivalenten Formaldehyd und etwa 1,0 bis 10,0 Moläquivalenten Cyclopentadien in Gegenwart von Essigsäure zur Reaktion gebracht wird.2. The method according to claim 1, characterized in that the glycine is reacted with about 0.9 to 10.0 molar equivalents of formaldehyde and about 1.0 to 10.0 molar equivalents of cyclopentadiene in the presence of acetic acid. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der genannten Reaktionsmischung 1,0 bis 5,0 Moläquivalente Phosphortrichlorid zugesetzt werden und das Formaldehyd aus Paraformaldehyd besteht.3. The method according to claim 1, characterized in that said reaction mixture 1.0 to 5.0 molar equivalents of phosphorus trichloride are added and the formaldehyde consists of paraformaldehyde. Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von N-Phosphonmethylglycin, das als Herbizid und Wachstumsregulator angewendet wird.The invention relates to a process for the preparation of N-phosphonomethylglycine which is used as a herbicide and growth regulator. Charakteristik des bekannten Standes der TechnikCharacteristic of the known state of the art Für die technische Entwicklung ist hervorzuheben, daß ständig nach besseren Verfahren zur Herstellung dieser agronomisch wichtigen Verbindung gesucht wird.For technical development, it should be emphasized that there is a constant search for better methods of producing this agronomically important compound. Ziel der ErfindungObject of the invention Ziel der Erfindung ist es, N-Phosphonmethylglycin auf effektivere Weise bereitzustellen.The aim of the invention is to provide N-phosphonomethylglycine in a more effective manner. Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein rationelles Verfahren zur Herstellung von N-Phosphonmethylglycin ohne die Verwendung von Estern zu entwickeln.The invention has for its object to develop a rational process for the preparation of N-phosphonomethylglycine without the use of esters. Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe geht von der überraschend getroffenen Feststellung aus, daß N-substituierte Azanorbornene mit der Formel I, worin Y COOR, CON(R1)] oder CN ist und R und R1 jeweils unabhängig Wasserstoff oder -AIkYl sind, brauchbare Zwischenverbindungen für die Herstellung von N-Phosphonmethylglycin sind.The achievement of this object is based on the surprisingly found finding that N-substituted azanorbornenes of the formula I where Y is COOR, CON (R 1 )] or CN and R and R 1 are each independently hydrogen or alkyl Intermediates for the preparation of N-phosphonomethylglycine. N-CH2-YN-CH 2 -Y Die oben beschriebenen Verbindungen mit der Formel I können gebildet werden, indem Aminomethyl-(Methylamin-)verbindungen der Formel II, oder ihre protonierten SalzeThe compounds of formula I described above can be formed by reacting aminomethyl (methylamine) compounds of formula II, or their protonated salts H2NCH2-Y IlH 2 NCH 2 -Y II worin Y der vorangehenden Beschreibung für Formel I entspricht, mit etwa 0,90 bis 10,0 Moläquivalenten Formaldehyd und etwa 1,0 bis 10,0 Äquivalenten Cyclopentadien in Gegenwart eines Lösungsmittels zur Reaktion gebracht werden, wie im Fließdiagramm I gezeigt wird.wherein Y is as previously described for formula I, is reacted with about 0.90 to 10.0 molar equivalents of formaldehyde and about 1.0 to 10.0 equivalents of cyclopentadiene in the presence of a solvent, as shown in flow diagram I.
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