JPH0587079B2 - - Google Patents

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〕 米国特許第4547324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。 米国特許第4547324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
（glyphosate）の比較的低い収率（40.2％）を与
える。従つて、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、米国特許第4547324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、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
することによつ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第4547324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つ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、従つて続く酸性化
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、それぞれ除去
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
4547324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、オークトレーブ中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
つ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：

【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、オークト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4547324号から本発明を区別する他の特許であ
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つている。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
一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態様を例示し、米国特許
第4547324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 Ａ部 米国特許第4547324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
なつていた。これを200rpmで撹拌しながら10
mlの水と一緒に200℃に合計４時間加熱した。 生成物を液体クロマトグラフイーによつて分
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−オキサゾリドン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づい
ている。 分別物を再び一緒にし、ストリツプして生成
物油を得、５ｇ（0.125モル）の水酸化ナトリ
ウム、５mlの水及び0.1ｇ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つた。
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
ツクス（Dowex）50X8−400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。 Ｂ部 これは米国特許第4547324号の方法に優る
本発明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ツプして得た反応生成物
油、５ｇ（0.125モル）の水酸化ナトリウム、
25mlの水及び0.325ｇの酸化カドミウムを100ml
モネル（Monel）オークトレーブに入れた。従
つて、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であつ
た。オークトレーブを260℃に１時間加熱した。
圧力は加熱中（1/2時間）700psiに上昇し、反
応期間中一定に留どまつていた。反応生成物を
HClで酸性化し、ダウエツクス50X8−400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％およびアミノメチルスルホン酸29.2％で
あることが分かつた。 Ｃ部 この例は、米国特許第4547324号の方法を、
一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
SerialNo.823117に記載されている。 Ｂ部で用いたのと同じ反応器に、0.0265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ツプされ
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4.26ml及び酸化カドミウム0.1
ｇ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。 従つて、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つた。更に
Ｃ部では、Ａ部で用いた５モルに対して７モルの
水酸化ナトリウムが必要であつた。 これにより、本発明の方法は米国特許第
4547324号によつ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ツプされた生成
物油、0.123％（５モル％）の硫酸及び10ml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、ダウエツクス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イー
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。 Ａ部 Ｎ−ホスホノメチルエタノールアミン4.0
ｇ（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イーにより分離
し、陽子NMR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。 Ｂ部 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0.1ｇの酸化カド
ミウムを反応器に入れた。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生成を分
離し、分析すると、75.2％のグリホセート、
6.3％のアミノメチルホスホン酸及び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。 従つて、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
させるものであつた。 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4547324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
同様であつた。

【表】 ＊ 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 (1)

1. 【特許請求の範囲】 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モルより多くの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つて前記加水
   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Ｎ−ホスホノ
   メチルグリシンの製造方法。 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 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 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 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 オキサゾリドン基の加水分解が触媒として有
   効な量の存在下で行なわれる請求項１に記載の方
   法。 ７ 酸触媒が硫酸である請求項６に記載の方法。 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 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。