JPH06192189A - ヒドロキシメチル−イミノジ酢酸のホスホノメチル−イミノジ酢酸への転化方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 商業的な規模で、かつ雰囲気温度で容易に貯
蔵および／または輸送することができる中間体からホス
ホノメチルイミノジ酢酸（ＰＭＩＤＡ）を製造するこ
と。 【構成】 （ａ）イミノジ酢酸のアルカリ金属塩をホル
ムアルデヒド源と反応させ、ヒドロキシメチル−イミノ
ジ酢酸（ＨＭＩＤＡ）のアルカリ金属塩を生成させるこ
と、および（ｂ）上記工程（ａ）の反応生成物を、リン
源および約２以下のｐＫ_a 有する強酸と反応させるホス
ホノメチル−イミノジ酢酸の製造方法。 【効果】 ホスホノメチルイミノジ酢酸を安定な中間体
（ＨＭＩＤＡのアルカリ金属塩）を経て高収率で製造す
ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ヒドロキシメチル−イ
ミノジ酢酸のホスホノメチル−イミノジ酢酸への転化方
法に関し、さらに詳しくはヒドロキシメチル−イミノジ
酢酸の製法およびこれよりホスホノメチル−イミノジ酢
酸を製造する方法に関する。Ｎ−ホスホノメチルグリシ
ン（グリホセイト（ｇｌｙｐｈｏｓａｔｅ））は重要な
広いスペクトルを有する除草剤である。グリホセイトの
慣用的な前駆物質のひとつとして次の構造を有するＮ−
ホスホノメチルイミノジ酢酸がある。

【０００２】

【化１】

【０００３】

【従来の技術】化合物（Ｉ）を得る慣用的なルートは、
典型的にはイミノジ酢酸（ＩＤＡ）のホスホノメチル化
を含み、これは鉱酸による酸化によってイミノジアセト
ニトリル（ＩＤＡＮ）の粗加水分解物から（ＩＤＡ）を
回収し、ＩＤＡを結晶化し、さらに濾過および乾燥する
ことによって得られる。このようなプロセスは、濾過工
程においてＩＤＡから分離されるアルカリ金属塩溶液が
未回収のＩＤＡを含むという無駄を生ずる結果となる。
実際には、アルカリ金属塩を沈澱させるために分別結晶
化が必要であり、このアルカリ金属塩は次に遠心分離に
よってＩＤＡ溶液から分離することができる。米国特許
第３，８０８，２６９号には、硫酸ナトリウムとアミノ
酸の水溶液から該溶液のｐＨを１．５−３に調整するこ
とによってＩＤＡ沈澱物と最初の母液を生成させ、これ
からＩＤＡ沈澱物を分離回収するＩＤＡの回収方法が開
示されている。次に最初の母液を濃縮し、ＩＤＡの同時
沈澱を防止するように温度を調整することによって硫酸
ナトリウムを該母液から沈澱させることができる。この
プロセスは次いで繰り返すことができる。しかしなが
ら、引き続き行われる分別結晶工程は、溶液中にまだ生
成物が存在するにもかかわらず、ある意味では不経済な
ものとなる。米国特許第３，８５２，３４４号は、硫酸
が塩酸によって置き換えられ、副生物として硫酸ナトリ
ウムの代わりに塩化ナトリウムが回収される同様なプロ
セスを開示している。

【０００４】米国特許第５，０１１，９８８号は、前記
'２６９特許のプロセスから生成した廃液流について行
うことができる追加のプロセスを開示している。この方
法では、廃液流の温度が同じ母液中でＩＤＡと硫酸ナト
リウムデカハイドレイトの沈澱を生ずるように調整され
る。この混合結晶は次に母液から分離され、ＩＤＡ製造
プロセスの初期工程に再循環される。

【０００５】イラニ（Ｉｒａｎｉ）に与えられた米国特
許第３，２８８，８４６号に開示されているように、ホ
スホノメチルイミノジ酢酸の結晶は、塩酸の存在下でＩ
ＤＡ酸、ホルムアルデヒドおよびリン酸から製造するこ
とができる。

【０００６】

【化２】

【０００７】（７０℃を超える温度で０．５時間以上か
けて１モル以上のＣＨ₂ Ｏ添加）前記プロセスを簡単に
するためには、米国特許第４，７２４，１０３号に開示
されるように、化合物（Ｉ）は、アルカリ金属塩基を用
いてイミノジアセトニトリルを加水分解してイミノジ酢
酸アルカリ金属塩を生成し、これをＩＤＡ強酸塩に転化
し、そしてホスホノメチル化することによって製造する
ことができる。より詳しくは、ＩＤＡのアルカリ金属塩
はまず強い鉱酸と反応させてＩＤＡの強酸塩と強酸のア
ルカリ金属塩を生成させ、次いでＩＤＡの強酸塩をリン
酸およびホルムアルデヒドと反応させることによってホ
スホノメチル化し、化合物（Ｉ）とアルカリ金属塩を得
る。アルカリ金属塩を溶解するに十分な量の水を添加す
ると、化合物Ｉが沈澱物として分離される。同様に米国
特許４，７７５，４９８号は、ＩＤＡのアルカリ金属塩
の第１の量の水溶液に三塩化リンを添加し、リン酸、イ
ミノジ酢酸、ヒドロクロリドおよびアルカリ金属塩化物
の混合物を生成し、この混合物に同時にＩＤＡのアルカ
リ金属塩の第２の量を添加しながらホルムアルデヒドを
加え、該アルカリ金属塩を溶解するのに十分な量の水を
添加し、得られた混合物のｐＨをＮ，Ｎ−ジ酢酸アミノ
メチレンホスホン酸の等電点に調整し、そして沈澱した
酸を分離することによってＮ，Ｎ−ジ酢酸アミノメチレ
ンホスホン酸を製造するプロセスを開示している。

【０００８】

【化３】

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ＩＤＡ
Ｎａ₂ のようなＩＤＡのアルカリ金属塩溶液は、商業的
な規模で貯蔵および輸送するには実用的ではない。これ
は室温における溶解度が約２２％にすぎず、また６０℃
のオーダーの温度においても約４０％にすぎないからで
ある。４０％の溶解度が許容される場合でさえも、この
ような溶解度に必要な高温を維持するにはコストがかか
り、不便である。

【００１０】従って商業的な規模で、かつ雰囲気温度で
容易に貯蔵および／または輸送することができる中間体
からホスホノメチルイミノジ酢酸（ＰＭＩＤＡ）を製造
することが望ましい。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、ヒドロ
キシメチルイミノジ酢酸（ＨＭＩＤＡ）のアルカリ金属
塩を生成するように、ＩＤＡのアルカリ金属塩の溶液を
ホルムアルデヒドと反応させる、Ｎ−ホスホノメチルイ
ミノジ酢酸（Ｉ）を製造する方法が提供される。ＨＭＩ
ＤＡは、引き続きリン酸のようなリン源と反応させ、高
収率でＰＭＩＤＡを製造することができる。驚くべきこ
とに、本発明者はヒドロキシメチル−ＩＤＡがリン酸と
容易に反応してＰＭＩＤＡを生成することを見出した。
これは特にＩＤＡ酸／塩が反応剤として用いられるべき
であると教示する従来技術の観点からは驚くべきことで
ある。

【００１２】本発明のプロセスに用いられるＩＤＡのア
ルカリ金属塩は好ましくはＮａ₂ ＩＤＡであるが、Ｋ₂
ＩＤＡ（これに限定される訳ではないが）を含むＭ_X Ｈ
_{(2-X )} ＩＤＡ（ここでＭはアルカリ金属、Ｘは１または
２）のような他のアルカリ金属塩を同様に用いてもよ
い。本プロセスに使用されるアルカリ金属ＩＤＡの濃度
はＩＤＡ酸として約２０−４０重量％、好ましくは約３
１重量％である。このアルカリ金属ＩＤＡは、典型的に
は、ＩＤＡＮからＩＤＡ単独の塩を生成させる結果、約
１％のフリーのアルカリ金属水酸化物を含む。

【００１３】アルカリ金属ＩＤＡには好ましくは化学量
論量のホルムアルデヒドが添加されるが、ＩＤＡとホル
ムアルデヒドのモル比は約０．５ないし２が適当であ
る。便宜的には、ホルマリン（約１％の未反応メタノー
ルを含むホルムアルデヒドの４４重量％溶液）を有利に
用いることができるが、トリオキサンまたはパラホルム
アルデヒドのような他のホルムアルデヒド源も同様に使
用することができる。アルカリ金属ＩＤＡとホルムアル
デヒド源との反応は、副生物のアルカリ金属Ｎ−メチル
−ＩＤＡの生成を制限するために、約７０℃以下、好ま
しくは約４０℃以下、最も好ましくは約３０ないし４０
℃で行うべきである。ホルムアルデヒドは２時間、好ま
しくは約１時間以下で添加することかできる。添加速度
は、反応熱が除去できる速度によってのみ制限される。

【００１４】得られたヒドロキシメチルイミノジ酢酸ア
ルカリ金属塩溶液は、テストされた最高濃度である少な
くとも４６．３％の濃度（３９．６％ＤＳＩＤＡに相
当）までは室温で安定である（勿論、これより高い濃度
は可能であるが）。従ってこのような溶液は商業的な規
模で容易に貯蔵および／または輸送することができる。
次に溶液はリン酸源およびリン酸のそれよりも低いｐＫ
_a を有する強酸、例えば硫酸、塩酸、臭素酸、ヒドロキ
シメチルスルホン酸、好ましくは塩酸と反応させ、ホス
ホノメチル−ＩＤＡを生成させる。リン酸と塩酸は代わ
りにＰＣｌ₃ の形で供給することができる。この反応式
は次のようである。

【００１５】

【化４】 このプロセスは約１００℃で行うことができる。これよ
り低い温度では収率が低下する。若干加圧下（例えば２
０−３０ｐｓｉ）でプロセスを行う場合にはより高い収
率を得ることができる。本発明方法は次の実施例によっ
て説明される。使用したイミノジ酢酸ジナトリウムは、
１３３．１ｇのＩＤＡＨ₂ を、１６８．９ｇの５０％Ｎ
ａＯＨおよび１３０ｇのＨ₂ Ｏと反応させ、１％のフリ
ーＮａＯＨを有する４１％溶液を生成させることによっ
て製造された。

【００１６】

【実施例】

実施例１ ＩＤＡジナトリウム（ＤＳＩＤＡ）４８．５％の１モル
溶液が作成され、４０℃に冷却された。４４％のホルム
アルデヒド１．２ＭがこのＤＳＩＤＡ・６Ｈ₂Ｏ結晶の
濃厚スラリに添加された。２２℃で一夜攪拌するとほと
んどの結晶は溶解し、反応してヒドロキシメチルＩＤＡ
Ｎａ₂ が生成した。１５分間かけて４５℃に加温する
と、若干の残りの結晶が溶解した。得られた４６．３％
ＨＭＩＤＡＮａ₂ 溶液は室温で一ヶ月以上結晶は析出し
ないままであった。 実施例２ ４１％ＤＳＩＤＡの１．０モル溶液が４０℃に冷却され
た。このスラリにパラホルムアルデヒド（９１％１．０
モル）が添加され、そして４０℃を維持するように加熱
された。１時間後、全ての反応剤は溶解して溶液となっ
た。４４．５％ＨＭＩＤＡＮａ₂ 溶液は室温に冷却して
も結晶が析出しないままであった。 実施例３ ４１％ＩＤＡジナトリウムの１モルが反応容器内に供給
され、５８℃に維持された。２０分間かけてこの容器内
に４４．５％ホルムアルデヒド８７．７ｇ（１．３モ
ル）が添加された。温度は６１℃に昇温した。

【００１７】別の１リットル反応器内で３７％ＨＣｌ３
３．３ｇ（３．４２モル）、９９％Ｈ₃ ＰＯ₃ ９６．４
ｇ（１．１６モル）およびＨ₂ Ｏ５０ｇが沸騰するまで
加熱された。さらにＨ₂ Ｏ９２ｇが添加され、沸点が１
００℃を超えるまで上げられた。温度が１００℃に達し
た時点でＩＤＡジナトリウムとホルムアルデヒドの反応
生成物であるヒドロキシメチルＩＤＡジナトリウムが２
時間かけて添加された。反応温度はこの期間中１０７℃
と１１０℃の間に維持された。この混合物はさらに２時
間保持され、１時間かけて１７℃に冷却され、濾過およ
び１００ｍｌの氷水で洗浄された。１００％純度のＰＭ
ＩＤＡの収率は７０％であった。 実施例４ ＤＳＩＤＡの４１％溶液４３２ｇ（１．００Ｍ）（１．
９％のフリーのＮａＯＨを含む）が１リットル丸底フラ
スコ中で攪拌しながら冷却され、このＤＳＩＤＡスラリ
に４４％ホルムアルデヒド６８．２ｇ（１．０モル）が
添加された。温度は、このフラスコを必要に応じて圧縮
空気流で冷却することによって３０℃に維持された。ヒ
ドロキシメチル−ＩＤＡジナトリウム塩（ＨＭＩＤＡＮ
ａ₂ ）が室温に冷却され、１リットルのエルレンマイヤ
フラスコに移された。

【００１８】次に１リットルの丸底フラスコに３７％Ｈ
Ｃｌ３５．５ｇ（０．３６Ｍ）と７０％ Ｈ₃ ＰＯ₃ １
２８．９ｇ（１．１０Ｍ）が供給された。これは沸騰す
るまで加熱され、この反応混合物に３７％ＨＣｌ３２
２．４ｇ（３．２７Ｍ）とＨＭＩＤＡＮａ₂ 溶液５０
０．２ｇ（１．００Ｍ）が、９０分間かけて別々にポン
プ挿入された。この間、反応フラスコから水２７５ｇが
留出した。

【００１９】ＨＭＩＤＡとＨＣｌを添加後、水の蒸留が
停止され、さらに４４％ホルモアルデヒド３０．７ｇ
（０．４５Ｍ）を１０分間かけて添加しながら反応剤が
還流された。反応混合物はさらに２時間リフラックスさ
れ、この時２７５ｇの留出物が反応混合物に戻され、室
温まで冷却された。ＰＭＩＤＡスラリが濾過され、この
フィルターケーキは５０ｍｌの水で洗浄され、次いで乾
燥すると、ＰＭＩＤＡ１９０．４ｇが純度９９％以上で
得られた。これはＰＭＩＤＡ８３％の回収率に等しい。
ＬＣによる液体分析によると、さらに２５．７ｇのＰＭ
ＩＤＡを示し、全体の転化率は９４．７％であった。 実施例５ ＤＳＩＤＡ４１％溶液４３２ｇ（１．００Ｍ）（１．９
％のフリーのＮａＯＨを含む）が１リットル丸底フラス
コ中で攪拌しながら冷却された。３０℃で４４％ホルム
アルデヒド５１．０ｇ（０．７５Ｍ）がこのＤＳＩＤＡ
スラリに９０分間をかけて添加された。温度は、フラス
コを必要に応じて１０ｐｓｉの圧縮空気流で冷却するこ
とにより３０℃に維持された。得られたヒドロキシメチ
ル−ＩＤＡジナトリウム塩（ＨＭＩＤＡＮａ₂ ）は室温
に冷却され、１リットルのエルレンマイヤフラスコに内
に移された。次に１リットル丸底フラスコに３７％ＨＣ
ｌ７０ｇ（０．７１Ｍ）と７０％Ｈ ₃ ＰＯ₃１４０ｇ
（１．２Ｍ）が供給された。この溶液混合物は沸騰する
まで加熱され、そしてこの反応混合物内に３時間かけて
３７％ＨＣｌ２７５ｇ（２．７９Ｍ）およびＨＭＩＤＡ
Ｎａ₂ 溶液（１．０Ｍ）が別々にポンプ送入された。こ
の供給時間の間に２６０ｇの水が留出した。

【００２０】全てのＨＭＩＤＡとＨＣｌが添加されたの
ち、適当に３０分間かけて追加の４４％ホルムアルデヒ
ド３７ｇ（０．５４Ｍ）がこの反応液に供給しながら反
応剤は還流された。この反応混合物はさらに４時間かけ
て還流された。この還流保持期間の終了後、２６５ｇの
留出物が反応混合物に戻され、室温まで冷却された。Ｐ
ＭＩＤＡスラリが濾過され、そしてフィルターケーキが
５５ｍｌの冷水で洗浄され、次いで乾燥され、ＰＭＩＤ
Ａ２００．６ｇが純度９９％以上で得られた。これはＰ
ＭＩＤＡの８８．４％回収率に等しい。この液体はＨＰ
ＬＣで分析したところ、１．３％のＰＭＩＤＡを含むこ
とが分かり、これは４．１％に等しく、従って全体の転
化率は９２．５％となる。 実施例６ ＤＳＩＤＡ４１％溶液４３２ｇ（１．００Ｍ）（１．９
％のフリーＮａＯＨを含む）が１リットル丸底フラスコ
中で攪拌しながら冷却された。このＤＳＩＤＡスラリに
９０分間かけて３０℃で４４％ホルムアルデヒド６８．
０ｇ（１．０Ｍ）が添加された。このフラスコを必要に
応じて１０ｐｓｉ圧縮空気流で冷却することにより、３
０℃の温度に維持された。得られたヒドロキシメチル−
ＩＤＡジナトリウム塩（ＨＭＩＤＡＮａ₂ ）は室温に冷
却され、１リットルエルレンマイヤフラスコ内に移され
た。

【００２１】２番目の供給フラスコである５００ｍｌの
エルレンマイヤフラスコに１５１．３ｇのＰＣｌ
₃ （１．１０Ｍ）が供給された。この１リットル丸底フ
ラスコには次に４２ｇのＨ₂ Ｏが供給された。このＰＣ
ｌ₃ は次いで１．２６ｇ／ｍｉｎ（約１２０分の供給量
に等しい）で反応フラスコ内に供給された。反応は室温
で開始され、ＰＣｌ₃ の供給が１．２６ｇである５分後
に、ＨＭＩＤＡＮａ₂ 溶液（１．０Ｍ）の供給が３．７
ｍｌ／ｍｉｎ（約１２０分のＨＭＩＤＡＮａ₂ 供給物に
等しい）で開始された。反応温度は発熱反応により８５
℃まで上昇後、１１５℃の還流を達成するために外部加
熱源が適用された。

【００２２】ＰＣｌ₃ とＨＭＩＤＡＮａ₂ の供給終了
後、３７％ＨＣｌ１８．７ｇがＨＭＩＤＡ供給ポンプを
通して反応物に供給された。その後、反応物は１０分間
保持され、次いでさらに４４．０％ホルムアルデヒド
０．３Ｍ（２０．５ｇ）が、表面下で３０分間（適当な
非臨界時間）かけて反応系に供給された。反応系はさら
に２時間還流された。

【００２３】この還流時間後、反応系は２５℃に冷却さ
れた。ＰＭＩＤＡスラリは濾過され、そのフィルターケ
ーキは５０ｍｌの水で洗浄され、次いで乾燥され、９
９．８％の純度でＰＭＩＤＡ２０２．０ｇが得られた。
これはＰＭＩＤＡの８９．５％回収率に等しい。

【００２４】

【発明の効果】本発明によれば、ホスホノメチルイミノ
ジ酢酸を安定な中間体（ＨＭＩＤＡのアルカリ金属塩）
を経て高収率で製造することができる。

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 イミノジ酢酸のアルカリ金属塩をホルム
   アルデヒド源と反応させることを含むヒドロキシメチル
   −イミノジ酢酸の製造方法。
2. 【請求項２】 前記反応が７０℃未満の温度で行われる
   請求項１記載の方法。
3. 【請求項３】 前記反応が約３０ないし４０℃の温度で
   行われる請求項１記載の方法。
4. 【請求項４】 前記イミノジ酢酸のアルカリ金属塩がジ
   ナトリウム塩である請求項１記載の方法。
5. 【請求項５】 前記イミノジ酢酸のアルカリ金属塩がジ
   カリウム塩である請求項１記載の方法。
6. 【請求項６】 前記イミノジ酢酸のアルカリ金属塩がモ
   ノナトリウム塩である請求項１記載の方法。
7. 【請求項７】 前記イミノジ酢酸のアルカリ金属塩がモ
   ノカリウム塩である請求項記載の方法。
8. 【請求項８】 イミノジ酢酸と前記ホルムアルデヒド源
   のモル比が約０．５ないし２の間である請求項１記載の
   方法。
9. 【請求項９】 イミノジ酢酸と前記ホルムアルデヒド源
   のモル比が実質的に化学量論量である請求項１記載の方
   法。
10. 【請求項１０】 （ａ）イミノジ酢酸のアルカリ金属塩
    をホルムアルデヒド源と反応させ、ヒドロキシメチル−
    イミノジ酢酸のアルカリ金属塩を生成させること、およ
    び（ｂ）上記工程（ａ）の反応生成物を、リン源および
    約２以下のｐＫ_a 有する強酸と反応させること、を含む
    ホスホノメチル−イミノジ酢酸の製造方法。
11. 【請求項１１】 前記リン源がリン酸である請求項１０
    記載の方法。
12. 【請求項１２】 前記リン源と強酸が三塩化リンを添加
    することによって与えられる請求項１０記載の方法。