DE2555573A1 - PROCESS FOR THE PRODUCTION OF N- (PHOSPHONOMETHYL) -GLYCINE - Google Patents
PROCESS FOR THE PRODUCTION OF N- (PHOSPHONOMETHYL) -GLYCINEInfo
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Description
DR. BERG D'PL.-ING. STAPF 25 5 5 Γ 7 n DR. BERG D'PL.-ING. STAPF 25 5 5 Γ 7 n
DIPL.-ING. SCHWABE DR. DR. SANDMAIR QOOfO DIPL.-ING. SCHWABE DR. DR. SANDMAIR QOOfO
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Monsanto Company, St. Louis /USAMonsanto Company, St. Louis / USA
"Verfahren zur Herstellung von N-(Phosphonmethyl)-"Process for the production of N- (Phosphonmethyl) -
glycin"glycine "
Diese Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von U-(Phosphonmethyl)-glycin durch Reduktion von Carbonylaldiminmethanphosphonat. Die Carbonylaldiminmethanphosxhonate werden durch Umsetzung von Glyoxylsäureestern oder Glyoxal mit Aminomethanphosphonsäureestern hergestellt.This invention relates to a process for the production of U- (phosphonomethyl) glycine by reducing carbonylaldimine methane phosphonate. The Carbonylaldiminmethanphosxhonate are by reaction of glyoxylic acid esters or Glyoxal made with aminomethane phosphonic acid esters.
AS-1009 609825/1010 AS - 1009 609825/1010
8 München 80, Mauerkircherstraße 45 Banken: Bayerische Vereinsbank München 4531008 Munich 80, Mauerkircherstraße 45 Banks: Bayerische Vereinsbank Munich 453100
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Es ist bekannt, daß U-(Phosphonmethyl)-glycin durch Oxidation von Ef-(Phosphonmethyl ^iminodiessigsäure entweder elektrolytisch oder mittels chemischer Oxidation hergestellt werden kann.It is known that U- (phosphonomethyl) -glycine by oxidation of Ef- (Phosphonmethyl ^ iminodiacetic acid either can be produced electrolytically or by means of chemical oxidation.
Es wurde nunmehr gefunden, daß N-(Phosphonmethyl)-glycin mittels katalytischer Reduktion von Carbonylaldiminmethanphosphonsäureestern und nachfolgender Hydrolyse der Ester hergestellt werden kann.It has now been found that N- (phosphonomethyl) -glycine by means of catalytic reduction of carbonylaldimine methanephosphonic acid esters and subsequent hydrolysis of the esters can be produced.
Each dem Verfahren der Erfindung stellt man Ή-(Phosphonmethyl) -glycin in der Weise her, daß man eine .Aminomethylphosphonsäureverbindung der allgemeinen FormelEach the process of the invention is prepared Ή- (phosphonmethyl) -glycine in such a way that one. Aminomethylphosphonic acid compound of the general formula
(I) H2Ii - CH2 P(I) H 2 Ii - CH 2 P
0 OX0 OX
IiIi
OYOY
worin die Reste X und T, unabhängig voneinander, Wasserstoff- oder Hiedrigalkylgruppen sind, mit einem Aldehyd der allgemeinen Formelwherein the radicals X and T, independently of one another, are hydrogen or are lower alkyl groups, with an aldehyde of the general formula
0 00 0
11 M11 M.
(II) Z-C-C-H ,(II) Z-C-C-H,
worin Z ein Wasserstoffatom, eine Hydroxyl- oder Fiedrigalkoxylgruppe ist, unter Bildung eines Oarbonylaldiminmethanphosphonats der allgemeinen Formelwherein Z is a hydrogen atom, a hydroxyl or lower alkoxyl group is to form an carbonylaldimine methane phosphonate the general formula
-3-609825/10 10 -3- 609825/10 10
OH 0OH 0
II t I!II t I!
(Ill) Z-G-C=H- CH2P(III) ZGC = H-CH 2 P
ουου
worin X, Y und Z die oben definierte Bedeutung haben, umsetzt, und dann das Carbonylaldiminmethanphosphonat unter Bildung einer Verbindung der allgemeinen Formel, 0 Hwherein X, Y and Z have the meaning defined above, reacts, and then the carbonylaldimine methane phosphonate Formation of a compound of the general formula, 0 H
K IK I
Z-C-CH2-H-CH2-PZC-CH 2 -H-CH 2 -P
worin X, Y und Z die oben definierten Bedeutungen haben, hydriert.wherein X, Y and Z have the meanings defined above, hydrogenated.
Wenn Z Wasserstoff ist, behandelt man die Verbindung mit einem Oxidierungsmittel, entweder vor oder nach der Hydrierungsstufe, um den Aldehyd in eine Carbonsäure umzuwandeln. Wenn Alkoxylgruppen vorliegen, werden diese zu Hydroxylgruppen unter Verwendung einer Säure, wie einer Halogenwasserstoff säure, Schwefelsäure und dergleichen, hydrolysiert. When Z is hydrogen, the compound is treated with an oxidizing agent, either before or after the hydrogenation step, to convert the aldehyde into a carboxylic acid. When there are alkoxyl groups, they become hydroxyl groups hydrolyzed using an acid such as hydrohalic acid, sulfuric acid and the like.
Im einzelnen wird das Verfahren dieser Erfindung in der Y/eise durchgeführt, daß man ein Gemisch von Aminomethanphosphonat und Glyoxal oder Glyoxylsäure oder deren Ester in einem Lösungsmittel bildet, das Gemisch auf eine ausreichend erhöhte Temperatur erhitzt, um die Kondensationsreaktion einzuleiten und das Reaktionswasser entfernt, wo- In particular, the process of this invention is carried out by using a mixture of aminomethane phosphonate and glyoxal or glyoxylic acid or its ester in a solvent forms the mixture to a sufficient level heated elevated temperature to initiate the condensation reaction and the water of reaction removed, where-
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durch man Carbonylaldiminmethanphosphonat erhält.by obtaining carbonylaldimine methanephosphonate.
Das Carbonylaldiminmethanphosphonat oxidiert man dannt\ wenn Z Wasserstoff ist unter Bildung eines Carboxyaldiminmethanphosphonats. Das Carbonyl- oder Carboxy-aldiminmethanphosphonat hydriert man dann unter Verwendung von Wasserstoff mit einem Hydrierkatalysator, wie Edelmetallkatalysator und erhält U-(Phosphonmethyl)-glycin oder dessen Ester. Die Estergruppen hydrolysiert man unter Bildung von N-(PhOsphonmethyl)-glycin. The Carbonylaldiminmethanphosphonat is then oxidized t \ when Z is hydrogen to form a Carboxyaldiminmethanphosphonats. The carbonyl or carboxy aldimine methane phosphonate is then hydrogenated using hydrogen with a hydrogenation catalyst, such as a noble metal catalyst, and U- (phosphonomethyl) glycine or its ester is obtained. The ester groups are hydrolyzed to form N- (PhOsphonmethyl) -glycine.
Bei der Durchführung der Anfangskondensationsstufe des Verfahrens dieser Erfindung ist es vorzuziehen, ein Lösungsmittel zu verwenden, in dem die Reaktionspartner und das Reaktionsprodukt löslich sind. Verwendbare Lösungsmittel sind die aromatischen Kohlenwasserstoffe, wie Benzol, Toluol, Xylol und dergleichen.When performing the initial condensation stage of the process this invention, it is preferable to use a solvent in which the reactants and the Reaction product are soluble. Usable solvents are the aromatic hydrocarbons such as benzene, Toluene, xylene and the like.
Unter den Bezeichnungen "ITiedrigalkyl" und "ITiedrigalkoxyl", wie sie hier verwendet werden, sind Alkyl- und Alkoxylgruppen zu verstehen, die 1 bis 5 Kohlenstoffatome enthalten. Die Alkyl- und Alkoxylgruppen sind beispielsweise Methyl-, Äthyl-, Propyl-, Butyl-, Pentylgruppen und dergleichen und ihre Isomeren und Eethoxyl-, A'thoxyl- und Pentoxylgruppen und die Isomeren- derartiger Alkoxylgruppen. Bei der Durchführung der Kondensationsstufe in dem Verfahren dieser Erfindung wird es bevorzugt, Liolarver-Under the names "IT-lower alkyl" and "IT-lower alkoxyl", As used herein, alkyl and alkoxyl groups are understood to contain 1 to 5 carbon atoms. The alkyl and alkoxyl groups are, for example, methyl, ethyl, propyl, butyl, pentyl groups and the like and their isomers and ethoxyl, ethoxyl and pentoxyl groups and the isomers of such alkoxyl groups. In carrying out the condensation step in the process of this invention, it is preferred to use Liolarver-
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hältnisse von Glyoxal oder Glyoxylsäure oder -ester zu Aminomethylphosphonat von wenigstens 1 zu 1 zu verwenden. Mehr "bevorzugt wird, Molarverhältnisse von 1,5 bis 2 zu T zu verwenden.To use ratios of glyoxal or glyoxylic acid or ester to aminomethylphosphonate of at least 1 to 1. More "preferred is molar ratios of 1.5 to 2 to T to use.
Bei der Durchführung der Kondensationsstufe des Verfahrens dieser Erfindung kann die Reaktionstemperatur im Bereich von 0 bis HO0C oder sogar höher liegen. Es wird zur Erleichterung der Reaktion und zum Erzielen einer besseren Geschwindigkeit bevorzugt, das Verfahren dieser Erfindung bei Temperaturen von etwa 50 bis etwa 115 C, und vorzugsweise bei der Rückflußtemperatur des jeweils verwendeten Lösungsmittels durchzuführen.In carrying out the condensation step of the process of this invention, the reaction temperature can range from 0 to HO 0 C or even higher. It is preferred, to facilitate the reaction and to achieve a better rate, that the process of this invention be carried out at temperatures from about 50 to about 115 ° C., and preferably at the reflux temperature of the particular solvent used.
Zum Hydrieren des Aldiminmethylenphosphonat«Zwischenprodukts nach dem Verfahren dieser Erfindung kann man gasförmigen Wasserstoff und einen Hydrierkatalysator verwenden, wobei dieser entweder auf einem inerten Träger geträgert oder ein fein verteilter Metallkatalysator wie Raney-JTickel, Raney-Kobalt, Mladium, Platin, Rhodium, Iridium und dergleichen ist0 To hydrogenate the Aldiminmethylenphosphonat «intermediate product according to the process of this invention, one can use gaseous hydrogen and a hydrogenation catalyst, this being either supported on an inert support or a finely divided metal catalyst such as Raney-JTickel, Raney-Cobalt, Mladium, platinum, rhodium, iridium and like is 0
Die Menge an verwendetem Metallkatalysator kann in weitem Bereich, je nach der gewünschten Hydriergeschwindigkeit, variieren. Es können daher Metallkatalysatoren in Mengen von 0,001 bis 20 oder mehr Gewichtsteile pro 100 Gewichtsteile Carbonyliminomethanphosphonat verwendet werden. IJm The amount of metal catalyst used can be widely Range, depending on the desired rate of hydrogenation, vary. Metal catalysts can therefore be used in amounts of 0.001 to 20 or more parts by weight per 100 parts by weight of carbonyliminomethane phosphonate. IJm
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die Reaktion zu erleichtern und aus Zweekmäßigkeitsgründen wird es bevorzugt von 0,01 bis 0,1 Gewichtsteile Katalysator pro 100 G-ewichtsteile Carbonyliminomethanphosphonat zu verwenden.to facilitate the response and for reasons of expediency it is preferably from 0.01 to 0.1 parts by weight of the catalyst per 100 parts by weight carbonyliminomethane phosphonate to use.
Bei der Durchführung der Hydrierstufe des Verfahrens dieser Erfindung kann die Temperatur weit variieren, d.h. von O C oder darunter bis zu 150 C oder höher und es kann der Wasserstoff druck im Bereich von 1 bis 100 Atmosphären oder sogar höher gehalten werden. Aus Zweckmäßigkeitsgründen wird es bevorzugt,Temperaturen im Bereich von 0 bis etwa 75 C und Wasserstoffdrücke von 1 bis 100 Atmosphären oder höher, zu verwenden. Insbesondere bevorzugt werden Wasserst off drücke von 1 bis 10 Atmosphären.In carrying out the hydrogenation step of the process of this invention the temperature can vary widely, i.e. from O C or below up to 150 C or higher and it can be of the Hydrogen pressure in the range of 1 to 100 atmospheres or even higher. For convenience it is preferred to use temperatures in the range of 0 to about 75 C and hydrogen pressures from 1 to 100 atmospheres or higher to use. Hydrogen pressures of 1 to 10 atmospheres are particularly preferred.
Die Reaktionszeit in 3e(*er der Stufen des Verfahrens der Erfindung ist nicht kritisch und kann von so geringen Zeiten wie 1 Minute bis zu hohen Zeiten wie 40 Minuten oder noch mehr variieren. Es ist natürlich dem Fachmann klar, daß die Produktausbeute entsprechend der Reaktionszeit und der Reaktionstemperatur variieren kann.The reaction time in 3 e ( * er of the steps of the process of the invention is not critical and can vary from times as short as 1 minute to times as high as 40 minutes or even more Reaction time and reaction temperature can vary.
Das nach dieser Erfindung hergestellte H-(Phosphonmethyl)-glycin ist als Nachauflauf-Herbizid wertvolleThe H- (phosphonomethyl) glycine produced according to this invention is valuable as a post-emergence herbicide
Die nachfolgenden Beispiele dienen der weiteren Erläuterung der Erfindung. Alle Teile sind G-ewicht st eile, es sei denn, daß dies anders angegeben ist.The following examples serve to further illustrate the invention. All parts are weight parts, be it because that this is stated otherwise.
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Zu einer Lösung von 13,0 g (0,10 Mol) n-Butylglyoxylat in 100 ml !Toluol gibt man unter Rühren Diäthylaminomethylphosphonat (8,3 g, 0,05 Mol) und erhitzt das Gemisch, wobei man das Kondensationswasser mittels azeotroper Destillation entfernt. Die Reaktion ist in weniger als 15 Minuten beendet.To a solution of 13.0 g (0.10 mol) of n-butyl glyoxylate Diethylaminomethylphosphonate (8.3 g, 0.05 mol) is added to 100 ml of toluene with stirring and the mixture is heated, whereby the water of condensation is removed by means of azeotropic distillation. The reaction is in less than 15 minutes completed.
Man entfernt das Toluol unter Vakuum in einem Drehverdampfer und erhält ein bernsteinfarbiges Öl als Rückstand. Das bernsteinfarbige öl destilliert man in einer Molekulardestillat ionskolonne mit gereinigten Wandungen bei 150 bis 1710C (Wandung3temperatur) und einem Druck von 5 bis 23/um. Man gewinnt ein gelbes öldestillat (6,9 g). Dieses gä-be öl destilliert man erneut in einer Hickman-Molekulardestillationskolonne (mit magnetischem Rühren) und erhält eine Fraktion} Siedepunkt 134 - 1370C bei 12 - 13/um n^2 1,4514 und der nachfolgenden Analyse.The toluene is removed in vacuo in a rotary evaporator and an amber-colored oil is obtained as a residue. The amber oil was distilled in a molecular distillation ionskolonne with purified walls at 150 171 0 C (Wandung3temperatur) and a pressure of 5 to 23 / to. A yellow oil distillate (6.9 g) is obtained. This ga-be oil was redistilled in a Hickman molecular distillation column (with magnetic stirring) to give a fraction} boiling point 134-137 0 C at 12 - 13 / um n ^ 2 1.4514 and the following analysis.
Errechnet für C11H22NO5P: P = 11,09 gefunden: P = 11,22Calculated for C 11 H 22 NO 5 P: P = 11.09 found: P = 11.22
Dieses Material wurde als Diäthylcarbo-n-butoxyaldiminomethanphosphonat identifiziert.This material was called diethyl carbonate n-butoxyaldiminomethane phosphonate identified.
Bei einem zweiten Versuch, bei dem man einen nur 25$igen Überschuß an n-Butylglyoxylat verwendet, erhält man eine 45$ige Ausbeute an weniger reinem Produkt.On a second try where you only get a $ 25 If an excess of n-butyl glyoxylate is used, a 45% yield of less pure product is obtained.
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Zu einer Lösung von Diäthylaminomethanphosphonat (8,3 g oder 0,050 Mol) in 100 ml Toluol gibt man 40$iges wäßriges Glyoxal (3,6 g oder 0,025 Mol). Man beobachtete eine schwach exotherme Reaktion, wonach man das Gemisch auf Rückfluß erhitzt und das Wasser mittels azeotroper Destillation entfernt .To a solution of diethylaminomethane phosphonate (8.3 g or 0.050 mol) in 100 ml of toluene is added 40% aqueous Glyoxal (3.6 g or 0.025 mole). A mildly exothermic reaction was observed after which the mixture was heated to reflux and the water is removed by azeotropic distillation .
Nach Entfernen des loluols unter nachfolgender Molekulardestillation in einer gereinigten Destillationskolonne bei 150 - 1520C (Wandungstemperatur) und 5 - 29/um Druck, erhält man 2,0 g hellgelbes Öl nj 1,4575, das man als Diäthylformylmethyleniminomethanphosphonat identifiziert.After removal of the loluols with subsequent molecular distillation in a purified distillation column at 150-152 0 C (wall temperature) and 5-29 / to pressure are obtained 2.0 g of a light yellow oil nj 1.4575, which is identified as Diäthylformylmethyleniminomethanphosphonat.
Analyse:Analysis:
Errechnet für C7K14IiO4P: P = 14,95 $ Calculated for C 7 K 14 IiO 4 P: P = $ 14.95
gefunden: P = 15,24 i° found: P = 15.24 i °
Den in Beispiel 1 erhaltenen Aldiminoester löst man in dem 5-fachen seines Volumens in Äthanol und gibt 1 Gew.$ 10$iges Palladium auf Holzkohlenkatalysator der Lösung in einem Druckbehälter aus rostfreiem Stahl zu. Den Druckbehälter entlüftet man bis das Äthanol zu destillieren beginnt, leitet dann langsam Wasserstoff durch, bis der Druck 7,0 kg/cm erreicht. Man stellt den Schüttler an, wodurch der Druck auf einen stabilen Wert fällt; erhitzt den Reaktor auf 50 C, stellt erneut einen Druck von 7,0 kg/cm her, bis der Druck stabil bleibt.The aldimino ester obtained in Example 1 is dissolved in 5 times its volume in ethanol and gives 1 wt. $ Add 10% palladium on charcoal catalyst to the solution in a stainless steel pressure vessel. The pressure vessel vent until the ethanol begins to distill, then slowly passes hydrogen through until the pressure is reached 7.0 kg / cm is reached. The shaker is turned on, whereby the pressure falls to a stable value; heats the reactor to 50 ° C, re-establish a pressure of 7.0 kg / cm until the pressure remains stable.
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Man kühlt den Reaktor, läßt den Druck ab und filtriert die Lösung unter Entfernen des Katalysators und konzentriert sie, Das als Rückstand erhaltene Öl, das n-Butyl-!T-(diäthoxyphosphinylmethyl)-glycinat enthält, ist ausreichend rein, zur Hydrolyse. Das n-Butyl-I-(diäthoxyphosphinylmethyl)-glycinat hydrolysiert man, in dem man es mit einem Überschuß an konzentrierter Bromwasserstoffsäure erhitzt, wonach man das Produkt durch Kristallisation konzentriert und abtrennt. Das Produkt ist ET-(Phosphonmethyl)-glycin.The reactor is cooled, the pressure is released and the solution is filtered to remove the catalyst and concentrated, The oil obtained as residue, the n-butyl-! T- (diethoxyphosphinylmethyl) glycinate contains is sufficiently pure for hydrolysis. N-Butyl-I- (diethoxyphosphinylmethyl) -glycinate hydrolyzed by heating it with an excess of concentrated hydrobromic acid, after which the product is concentrated and separated by crystallization. The product is ET- (Phosphonmethyl) -glycine.
Eine Lösung von 24 g (0,20 Mol) Silbernitrat in 100 ml Wasser behandelt man mit einer Natriumhydroxidlösung (16 g) in 15 ml ?/asser. Zu dieser Suspension von braunem Silberoxid gibt man unter Kühlen in kleinen Portionen bei 15 bis 20 C Diäthylformylmethyleniminomethanphosphonat (20,7g). Mach kurzem Rühren filtriert man die Lösung zur Ausfällung von metallischem Silber und säuert das ffiltrat sorgfältig mit verdünnter Salzsäure auf Ρττ 3 an.A solution of 24 g (0.20 mol) of silver nitrate in 100 ml Water is treated with a sodium hydroxide solution (16 g) in 15 ml / water. To this suspension of brown silver oxide are added, with cooling, in small portions at 15 to 20 ° C., diethylformylmethyleneiminomethane phosphonate (20.7 g). After brief stirring, the solution is filtered to precipitate metallic silver and the filtrate is carefully acidified with dilute hydrochloric acid to Ρττ 3.
Durch Konzentrieren der Lösung und Trocknen mittels azeotroper Destillation mit Äthanol unter nachfolgendem Filtrieren zur Entfernung des !Tatriumnitrats erhält man die rohe ungesättigte Säure Diäthylcarboxyaldiminmethanphosphonat. By concentrating the solution and drying by azeotropic distillation with ethanol, followed by filtration to remove the sodium nitrate one obtains the crude unsaturated acid diethyl carboxyaldimine methane phosphonate.
Zu der obigen Lösung gibt man 1 g 1Obiges Palladium auf Holzkohle in einen Druckbehälter aus rostfreiem Stahl.1 g of 1Obiges palladium is added to the above solution Charcoal in a stainless steel pressure vessel.
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Den Druckbehälter verschließt man und entlüftet ihn bis das Äthanol zu verdampfen beginnt. Man leitet Wasserstoff in den Druckbehälter bis zu einer Ablesung von 8 kg/cm , stellt den Schüttler an und läßt die Reaktion ablaufen, bis sich der Druck stabilisiert. Durch erneutes Einstellen des Druckes und Erhitzen auf 500C beendet man die Reaktion.The pressure vessel is closed and vented until the ethanol begins to evaporate. Hydrogen is passed into the pressure vessel up to a reading of 8 kg / cm, the shaker is turned on and the reaction is allowed to proceed until the pressure has stabilized. The reaction is ended by adjusting the pressure again and heating to 50 ° C.
Man läßt den Druck vom &efäß ab und filtriert das Gemisch zur Entfernung des Katalysators. Das 3?iltrat konzentriert und filtriert man erneut und bringt es danach zur Trockne, wodurch man die rohe gesättigte Carbonsäure, die etwas Ester enthält, erhält, wobei jedoch diese zur Hydrolyse zufriedenstellend ist. Die obige Säure (Ester) erhitzt man mit 4S folgern Bromwasserstoff im Überschuß, bis die Hydrolyse abgelaufen ist. Die Lösung konzentriert und kristallisiert man dann unter Bildung von N-(Phosphonmethyl)-glycin.The pressure is released from the vessel and the mixture is filtered to remove the catalyst. The 3? Filtrate is concentrated and filtered again and then brought to dryness, whereby the crude saturated carboxylic acid, which contains some ester, but this is satisfactory for hydrolysis. The above acid (ester) is heated with 4S in excess of hydrogen bromide until the hydrolysis has taken place. The solution was concentrated and then crystallized to give N- (phosphonomethyl) glycine.
609825/1 0 1 0609825/1 0 1 0
Claims (9)
ITiedrigalkoxylgruppen sind, dadurch gekennzeichnet , daß man eine Garbonylaldiminmethanphosphonsäureverbindung der allgemeinen lormel
X-O 0 0wherein the radicals X and Y, independently of one another, are hydrogen or I-lower alkyl groups and Z is hydrogen or
IT-lower alkoxyl groups are characterized in that a carbonylaldimine methanephosphonic acid compound of the general formula
XO 0 0
mit Wasserstoff in Gegenwart eines Hydrierungskatalysators in Kontakt bringt, wodurch die Carbonyliminomethanphosphonsäure verbindung zu der 1-(Phosphonmethyl)-glycinverbindung reduziert wird.wherein X, Y and Z have the meanings defined above,
brings into contact with hydrogen in the presence of a hydrogenation catalyst, whereby the carbonyliminomethanephosphonic acid compound is reduced to the 1- (phosphonmethyl) -glycine compound.
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