JPH02138191A - Ｎ−ホスホノメチルグリシンの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、Ｎ−ホスホノメチルグリシンの製造方法に関
し、特に出発材料がＮ−ホスホノメチル２−オキサゾリ
ドンである場合の方法に関する。

〔従来の技術〕

米国特許箱４，５４７，３２４号には、Ｎ−ホスホノメ
チル−２−オキサゾリドンをアルカリ金属水酸化物の水
溶液と、触媒として酸化カドミウムの存在下で反応させ
、然る後、反応生成物を酸性化して酸を発生させる方法
により、Ｎ−ホスホノメチルグリシンを製造する方法が
記載されている。

米国特許箱４，５４７，３２４号に記載されている唯一
の実施例を踏襲すると、グリホセート（ｇｌｙｐｂｏｓ
ａｔｅ）の比較的低い収率（４０，２％）を与える。従
って、前記特許に記載の方法は幾らか非効率的である。

更に、その方法では触媒として酸化カドミウムしか使用
することができない。

今度、米国特許箱４，５４７，３２４号の方法を著しく
改良し、収率の改善、反応物条件の単純化、及び触媒の
選択範囲を大きくすることができる方法が発見された。

〔発明の開示〕

本発明の方法は、Ｎ−ホスホノメチル−２−オキサゾリ
ドンの水溶液を加熱し、オキサゾリドン基の加水分解及
びガス状二酸化炭素の形成を行わせ、その反応をオキサ
ゾリドンがＮ−ホスホノメチルエタノールアミン又はそ
の環式内部エステルに実質的に完全に転化されてしまう
まで続け、そして−酸化炭素副生成物を除去し、然る後
、ホスホノメチル基中の酸基を中和した後、１モルより
多く過剰の水性アルカリと、カドミウム、亜鉛、銅、パ
ラジウム、白金及びそれらの各々の酸化物、水酸化物及
び塩から選択された触媒とを添加することによって前記
加水分解物を酸化し、２００〜３００℃の温度に加熱し
、そして反応混合物を酸性化してＮ−ホスホノメチルグ
リシンを生成させることからなる。

上記方法は米国特許箱４，５４７，３２４号の方法とは
、それが改良された収率を与えることのみならず、オキ
サゾリドン化合物の加水分解が酸化反応の前に行なわれ
る点で異なっていることは分かるであろう。このことは
、最も重要な相異点である。何故ならオキサゾリドンの
加水分解は、中性又は酸性条件下で二酸化炭素の発生を
伴うことが見出だされているからである。もし加水分解
と酸化反応を、上記特許に記載の如く、同じ反応容器で
同時に行なうならば、二酸化炭素はアルカリと反応して
炭酸塩を形成し、これが反応の速度及び収率に悪影響を
及ぼすことが見出だされている。更に、この反応はアル
カリを消費し、酸化反応を完了させるのに比較的多量を
必要とする。アルカリ及び酸化触媒を添加する前にガス
状二酸化炭素を遊離するようにオキサゾリドンを加水分
解することにより、触媒の効率を実質的に減少させる妨
害物の形成が回避される。更に、２当量のアルカリ（こ
れは二酸化炭素と反応してアルカリ金属炭酸塩を形成す
る）の浪費がなくなり、従って続く酸性化工程で２当量
の酸が節約される。更に、中和工程で２当量少ない塩が
発生する。この塩生成が少ないことはこの方法による廃
棄物の量を著しく減少させる。

硫酸の如き非求核性陰イオンをもつ酸を、触媒として有
効な量存在させて反応を行なうことができるが、勿論こ
のことは、反応に必要なアルカリの量を節約できる潜在
的能力を完全に利用するものではない。何故なら触媒と
して有効な量のこの酸は、後の酸化工程前に中和される
必要があるからである。

本発明の目的は、水中でオキサゾリドンを加水分解し、
二酸化炭素の発生が止み、それが除去された後でのみア
ルカリ及び触媒を添加し、酸化反応を遂行することによ
り達成されるのが好ましい。

オキサゾリドン誘導体の製造は、米国特許第４．５４７
，３２４号に記載されており、２−オキサゾリドンをパ
ラホルムアルデヒドと反応させ、次に例えば、カルボン
酸溶媒中で三塩化燐と上昇させた温度で反応させること
を含んでいる。

加水分解反応は、オートクレーブ中１００〜３００℃の
温度で行なうことができる。しかし、好ましくは１７５
〜２５０℃の温度が適切であることが判明している。勿
論、発生した二酸化炭素は、アルカリ及び触媒を酸化反
応のために添加する前に、反応器から除去しなければな
らない。当業者には明らかなように、この除去は多くの
方法のいずれかによって達成することができ、それらの
方法の中には反応器通風及び（又は）不活性ガスによる
追い出しがある。

加水分解反応は、Ｎ−ホスホノメチルエタノールアミン
及び式： を有するその環式内部エステルを生成する結果になるこ
とが見出だされている。

酸化工程の条件下で、この環式内部エステルは、希望の
Ｎ−ホスホノメチルグリシン及びその非環式前駆物質へ
転化される。

Ｎ−ホスホノメチルグリシン塩を生成させる酸化反応は
、Ｎ−ホスホノメチルエタノールアミン（又はその環式
内部エステル）が水及び適当な触媒の存在下で上昇させ
た温度でアルカリと反応した時に起きる。反応温度は、
約１５０〜約３００℃にすることができる。しかし、高
い方の温度は副反応の発生を増すことがあるので、好ま
しい酸化反応温度は約２００〜２５０℃であることが判
明している。反応は、オートクレーブ中自然発生的圧力
の下で行なわれるのが最も都合がよい。これは、実際に
は加水分解反応が行なわれる反応器と同じ反応器で行な
われてもよい。

触媒は、カドミウム、亜鉛、銅、白金及びパラジウムの
酸化物から選択されるのが好ましいが、酸化カドミウム
が最も好ましい触媒である。そのような金属の対応する
微粉状金属又は塩もこの反応の触媒として用いることが
できることは認められるべきである。ある場合には、こ
れらの触媒を活性炭又は他の市販担体のような不活性担
体につけて用いるのが有利であろう。この酸化に利用で
きる触媒の一般的な範囲は、酸化カドミウムだけしか触
媒として使用することができない米国特許第４，５４７
，３２４号から本発明を区別する他の特徴である。その
場で形成されるアルカリ金属炭酸塩による悪影響が、そ
の触媒の選択が限定されていることに関与していると思
われる。

アルカリは、アルカリ金属の水酸化物のいずれでもよい
が、幾つかの理由から水酸化カリウム及び特に水酸化ナ
トリウムが好ましい反応物である。

アルカリは、酸基の中和が行なわれた後、１モルより多
い過剰の量で存在するが、これは添加された量が加水分
解物中の全ての酸官能基を中和し、生成物のナトリウム
塩を形成するのに必要な量を確実に越えるようにするた
めである。酸基中和後、エタノールアミン誘導体に対す
るアルカリのモル比は１．５：１〜６：１、特に１：５
〜４：１であるのが好ましい。反応混合物（中和が行な
われた後）中のアルカリの濃度は、１０％〜５０％であ
るのが最も適切であり、１５％〜３０％が特に好ましい
。

酸化完了後、反応生成物はＮ−ホスホノメチルグリシン
のアルカリ金属塩の形になっている。勿論当業者には明
らかな数多くの方法のいずれかにより、その遊離の酸を
得ることができるが、その−例は等電点又はその近くで
の酸性化／結晶化である。

本発明を更に次の実施例で記述するが、それらの実施例
は単に本発明の悪様を例示し、米国特許第４，５４７，
３２４号に記載されたものに優る本発明の利点を指摘す
るように構成されたものにすぎない。

実施例１ 」　　米国特許第４，５４７，３２４号に記載の方法に
より０．０２５モルの２〜オキサゾリドンから作られた
Ｎ−ホスホノメチル−２−オキサゾリドンを反応器に入
れた。その生成物は粘稠な油の状態になっていた。これ
を２００ｒｐｍで撹拌しながら１０ｍ１の水と一緒に２
００℃に合計４時間加熱した。

生成物を液体クロマトグラフィーによって分別し、Ｎ−
ホスホノメチルエタノールアミン７７．４％及びその環
式内部エステル９，６％、及びＮ−ホスホノメチル−２
〜才キサゾリドン５％を収率として含むことが判明した
。これらの収率は全て出発材料２−オキサゾリドンに基
ついている。

分別物を再び一緒にし、ストリップして生成物油を得、
５ｇ＜０．１２５モル）の水酸化ナトリウム、５ｍｌの
水及び０．１Ｆｉの酸化カドミウムと共に加熱した。

これは５：１の水酸化ナトリウム対出発２−オキサゾリ
ドン当量比であった。加熱を２２５℃で８０分間行ない
、反応混合物を塩化水素酸で酸性化し、遊離酸を形成し
、ダウエックス（Ｄ　ｏｗｅｘ）　５０Ｘ　８−４００
イオン交換カラムで水により分離した。得られたグリホ
セートの量は３．６ｇであり、２−オキサゾリドンに基
づいて８５．７％の収率であることを表していた。

影１　　これは米国特許第４，５４７，３２４号の方法
に優る本発明の方法の利点を例示するものである。

次の条件は、その特許の実施例３に記載されているもの
を繰り返したものである。

０．０２５モルの２−オキサゾリドンのホスホノメチル
化からストリップして得た反応生成物油、５ｇ（０，１
２５モル）の水酸化ナトリウム、２５社の水及び０．３
２５ｇの酸化カドミウムを１００ＩＴＩＮモネル（Ｍｏ
ｎｅｌ）オートクレーブに入れた。従って、反応混合物
に含まれていたアルカリ対オキサゾリドン誘導体のモル
比は５：１であった。オートクレーブを２６０　’Ｃに
１時間加熱した。圧力は加熱中（１部２時間）７００ｐ
ｓｉに上昇し、反応期間中一定に留とまっていた。

反応生成物を）（ＣＩで酸性化し、ダウエックス５０Ｘ
　８−４００イオン交換カラムで水により分離した。

陽子ＮＭＲによる分析で、収率は　２−オキサゾリドン
出発材料に基づき　Ｎ−ホスホノメチルグリシン４０．
２％及びアミノメチルホスホン酸２９．２％であること
が分かった。

１　　　この例は、米国特許第４．５４７．３２４号の
方法を、−層少ない酸化カドミウム触媒を用いながら、
その特許には教示されていない一層有利な温度条件で操
作し、アルカリ対オキサゾリドンモル比を増大すること
により改良することができることを例示するものである
。これらの反応条件は、本願と同じ日に出願された米国
特許出願Ｓ　ｅｒｉａｌＮｏ、　８２３，１１７に記載
されている。

Ｂ部で用いたのと同じ反応器に、Ｏ，０２６５モルの２
−オキサゾリドンのホスホノメチル化から、Ａ部及びＢ
部で用いられたのと同じストリップされた反応生成物油
６．０７ｇ、水酸化ナトリウム７．４４ｇ（０，１８６
モル）（アルカリ対２−オキサゾリドンモル比７：１〉
、水４，２６＋ｆ及び酸化カドミウム０．１ｇを入れた
。

反応物を２２５℃で２時間１０分加熱し、反応生成物を
分離し、Ａ部及びＢ部に記載したのと同じやり方で分析
した。これは、反応生成物の収率が２オキサゾリドンに
基づいて８１．９％のＮ−ホスホノメチルグリシン及び
４．６％のアミノメチルホスホン酸であることを示して
いた。

従って、調節した条件は、副生成物の形成を明らかに減
少したが、Ｎ−ホスホノメチルグリシンの生成に依然と
してかなりの不足があった。更に０部では、Ａ部で用い
た５モルに対し７モルの水酸化ナトリウムが必要であっ
た。

これにより、本発明の方法は米国特許第４，５４７゜３
２４号によって表されるような従来技術で教示されてい
る方法よりもはるかに有利な結果を与えることは容易に
認められるであろう。

実施例２ この実施例は、硫酸を含む溶液中で行なわれた加水分解
工程を例示する。

０　、０２５モルの２−オキサゾリドンから出発して実
施例１で用いたのと同じストリップされた生成物油、０
．１２３ｔｒ（５モル％）の硫酸及び１０ｎ＋１の水を
反応器に入れた。この反応混合物を１７５℃で４時間加
熱した。

生成物を、ダウエックス５０Ｘ８−４００イオン交換樹
脂カラムで水を用いた液体クロマトグラフィーにより分
離した。第一分別物は、未反応出発材料（収率１０％）
であり、第二分別物（収率６．４％）はＮホスホノメチ
ルエタノールアミンの環式内部エステルであり、第三分
別物（収率７６．３％）はＮ−ホスホノメチルエタノー
ルアミンであることが判明した。

非求核的陰イオンをもつ酸の存在下でのこの加水分解は
、エタノールアミン誘導体への良好な転化を生じ、その
誘導体は、後で上述の方法を用いて酸化することができ
る。

実施例３ この実施例は、Ｎ−ホスホノメチルエタノールアミンの
グリホセートへの酸化に際し、炭酸ナトリウムの存在が
触媒の効率に与える影響を例示する。

ＡＩＬＮ−ホスホノメチルエタノールアミン４．０ｇ（
０，０２６モル）を、４．１３ｇ（０，１０３モル）の
水酸化ナトリウム（アルカリ対オキサゾリドンモル比４
：１）、４．１３ｇの水及び０．１ｇの酸化カドミウム
と一緒に反応器へ再び導入した。反応器を閉じ、２２５
℃で１時間加熱した。

生成物を液体クロマトグラフィーにより分離し、陽子Ｎ
ＭＲ分析器で分析した。これは、反応生成物が９４．５
％のＮ−ホスホノメチルグリシン及び３．５％のアミノ
メチルホスホン酸を含むことを示していた。

ＢＪＩ　　　４．０ｇ（０，０２６モル）のＮ−ホスホ
ノメチルエタノールアミン、４．１３ｇ（０，１０３モ
ル）の水酸化ナトリウム、２．７３ｇ（０，０２６モル
）の炭酸ナトリウム、４．１３ｇの水及び０．１ｇｃｒ
）酸化カドミウムを反応器に入れた０反応器を２２５℃
で１時間加熱した。希薄塩化水素酸で酸性化した後、Ａ
部の場合と同じく反応混合物の成分を分離し、分析する
と、７５２％のグリホセート、６．３％のアミノメチル
ホスポン酸及び１４．０％の未反応Ｎ−ホスホノメチル
エタノールアミンの収率を示していた。

従って、水酸化ナトリウムの存在下で加水分解反応中に
形成された炭酸ナトリウムの効果は、炭酸ナトリウムを
存在させないで操作した場合と比較して、希望の生成物
への転化水準を著しく低下させるものであった。

実施例４ この実施例は、炭酸ナトリウムを存在させないで反応の
酸化段階で酸化カドミウム以外の触媒を用いた場合を例
示する。これは、酸化カドミウムしか使用できない米国
特許第４，５４７，３２４号の教示と驚くべき対照をな
すものである。

夫々の場合で４．０ｇ（０，０２６モル）のＮ−ホスホ
ノメチルエタノールアミン、４．１３ｇ（０，１０３モ
ル）の水酸化ナトリウム、４．１３ｇの水及び記載した
量の触媒を用いた。各場合の反応温度は２５０℃で、生
成物分離及び分析は、実施例３に記載したのと同様であ
った。

一触一一一一煤一　　　反　　応　　　　　転　　　　
　率５＄ＰｄＯ／炭素０．１５ｇ　０．７５時間　７３
．９％　　１３．１％Ｃｕ　　金属　　０．１ｇ　　２
．０時間　６２．４％　１６　、４　％Ｚｎ　　金属　
　０．１ｇ　　１．０時間　７５．７％　１４．１％Ｚ
ｎＯＯ，１ｇ　　１．２５時間　７１１％　］、　４　
、９　％ＣｕＯ０，１ｇ　　２．０時間　　６７．２％
　１６．２％１＄ＰｔＯ／炭素０．３ｇ　　１．０時間
　　７６　、７　％　　１５　、７　％＊アミノメチル
ホスホン酸 この反応の希望の最終生成物であるＮ−ホスホノメチル
グリシンは、非常に魅力のある広い用途をもつ極めて重
要な除草剤である。本発明は、この商業的に重要な生成
物を製造するための魅力的な経路中の臨界的工程を示す
ものである。

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. （１）Ｎ−ホスホノメチル−２−オキサゾリドンの水溶
   液を、オキサゾリドン基の加水分解を行なわせて二酸化
   炭素を形成するように反応させ、その反応を、オキサゾ
   リドンがＮ−ホスホノメチルエタノールアミン又はその
   環式内部エステルに転化されてしまうまで続け、二酸化
   炭素副生成物を除去し、然る後、ホスホノメチル基中の
   酸基を中和した後、１モルより多く過剰の水性アルカリ
   と、カドミウム、銅、亜鉛、パラジウム、白金及びそれ
   らの各々の塩、酸化物及び水酸化物から選択された触媒
   とを添加することによって前記加水分解物を酸化し、２
   ００〜３００℃の温度に加熱し、そして反応混合物を酸
   性化してＮ−ホスホノメチルグリシンを生成させること
   からなるＮ−ホスホノメチルグリシンの製造方法。
2. （２）Ｎ−ホスホノメチル−２−オキサゾリドンがオー
   トクレーブ中で自然発生的圧力の下で１００〜２７０℃
   で加水分解される請求項１に記載の方法。
3. （３）触媒が酸化カドミウム又は水酸化カドミウムであ
   る請求項１に記載の方法。
4. （４）酸化反応が２００〜２５０℃の温度で行なわれる
   請求項１に記載の方法。
5. （５）酸化反応で、ホスホノメチル基中の酸基を中和し
   た後の加水分解物に対し１．５：１〜６：１のモル比で
   水酸化ナトリウムを用いる請求項１に記載の方法。
6. （６）オキサゾリドン基の加水分解が触媒として有効な
   量の酸の存在下で行なわれる請求項１に記載の方法。
7. （７）酸触媒が硫酸である請求項６に記載の方法。
8. （８）加水分解反応が１００〜３００℃で行なわれる請
   求項７に記載の方法。
9. （９）Ｎ−ホスホノメチル−２−オキサゾリドンの水溶
   液を、オートクレーブ中で自然発生的圧力の下で１７５
   〜２５０℃で加熱することにより加水分解し、その加水
   分解中に形成された二酸化炭素を除去し、反応混合物中
   に、ホスホノメチル基中の酸基を中和した後の加水分解
   物に対し１．５：１〜４：１のモル比の化学量論的に過
   剰の水酸化ナトリウム及び触媒として有効な量の酸化カ
   ドミウムを添加し、然る後、反応混合物をオートクレー
   ブ中２００〜２５０℃の温度で加熱し、前記加水分解物
   を酸化してＮ−ホスホノメチルグリシンの三ナトリウム
   塩とし、酸化反応が完了した時、酸を添加することによ
   り前記塩から遊離の酸を遊離させることからなるＮ−ホ
   スホノメチルグリシンの製造方法。