JPS5913795A - 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】 この発明は、除草剤および植物生長調整剤として知られ
るＮ−ホスホノメチルグリシンの製造方法に関する。

除草剤は、広く農家、商業的農業会社、その他の産業に
おいて、トウモロコシ、大豆、米などのような主要作物
の収量を増大させまたハイウェイ、鉄道敷地その他の地
区での雑草の生長を阻止するのに用いられる。除草剤は
、土壌中の栄養分を作物植物と取り合う不要植物を殺し
調整するのに有効であり、４４また雑草を殺すことよシ
ハイウェイや鉄道敷地内の美観も改良されるという効果
がある。

現在、商業的に販売されている除草剤には種々のタイプ
のものがあるが、これらは大別して２つの範噛に入る。

それは、発芽前タイプの除草剤と発芽後の除草剤タイプ
のものである。発芽前夕・イブの除草剤は、通常雑草が
土壌中から発芽する前に土壌中シて適用され、そして発
芽後のタイプの除草剤は通常、雑草その他の不必要な植
物が土壌中から発芽したのちに土壌中に適用される。

商業的に使用きれた発芽後タイプの除草剤で最も早いも
のの一つは、２．４−　Ｄ　（２，４−ジクロロフェノ
キシ酢酸）である。この化合物や類似のたとえば２，４
．５−Ｔ　（２，４，５−トリクロロフェノキシ酢酸）
の多年に亘る使用ののち、これらの除草剤の成る種の分
解生成物は永く残留し、生物的に分解しないことがわか
った。政府と業界との間で２．４−Ｄ。

２、４．５−　Ｔおよび類似化合物の残留酸物の効果に
つき論議があったが、政府は数年前にこれらの除草剤の
米国における使用を制限した。

それ以来、適用後比較的短期間に生物的分解が可能な除
草剤の開発に努力がなされた。

生物的に分解可能で、少量適用しても除草効果や植物生
育調整効果があるということが判った化合物の一つは、
Ｎ〜ホスホノメチルグリシンおよびその種々の塩である
。このＮ−ホスホノメチルグリシンおよヒ農薬として有
効なぞの地に米国政府力・らその使用を認められた。そ
の後、商業的に非常な成功をおさめた。

Ｎ−ホスホノメチルグリシンおよびそのある種の塩は、
発芽後タイプ除は剤としで鳴動かつ認められた唯一のも
のである。現在の市販化合物は、Ｎ−ホスホノ、メブー
ルグリシンおよびその誘導体のイソプロピル塩テある。

農地に−おける使用では、通常約０．０１〜２０ボンド
／ニーカー、好ましくは２〜６ポンド／ニーカーの量が
適用される。

Ｎ−ホスホノメチルグリシンおよびその塩類は種々の方
法で製造し得る。米国特許第３、１６０．６３２号（Ｔ
ｏｙ他、１９［’＋４　、１２．８　）　Ｋ記述の方法
によると、Ｎ−ホスフィノメチルグリシン（クリシンメ
チレンポスフィン酸）ト二塩化水銀を水溶媒中、還流温
度で反応させ、次いで生成物を分離する。他の方法によ
ると、グリシンのホスホノメチルグシンおよびエチルグ
リシネートとホルムアルデヒドおよびジエチルホスファ
イトの反応ｋ”ＦＡんでいる。

後者の方法は、米゛国特許第３．７９９．７５８号（Ｆ
ｒａｎｚ　　１９７４　、３．２６ンにｐＨ４Ｊされテ
イル。

サラに、Ｎ−ホスホノメチルグリシン類、その塩、誘導
体に関する多くの特Ｗ「かあり、除草剤および植物生長
調節剤とじての有用性を記述している。そのようなＮ〜
ホスホノメチルグリシンに関する調整法、適用法を記述
した偶詐には、米国特約駅３．８６８．４０７号、第４
，１９７，２５４号および第４，１９９，３５４号等が
ある。

Ｎ−ホスホノメチルグリシンおよびその堪の除草剤とじ
ての重要性の故に、この化合物の製造のための他の改良
方法が常に研究されて来た。

この発明も、Ｎ−ホスフノメチルグリシンおよび特定の
中間体の新規な與法に関するものである。

本発明は、出発物質としてホルムアルデヒドおよびホル
ムアミドを使用するＮ−ホスホノメチルグリシンの製造
方法であり、４つの段階を包含する。

これらの段階のあるもの１は特定化合物に特定されるも
のであり、またある段階のものは本質的に一般性のある
ものである。そこで、先ず最初に特定化合物につき記１
ホ（−１、次いで各段階ごとに詳細に説明し、一般的な
面についても適用できるものについては記述する。

本発明の全体、プロセスは次の段階全包含する： ］）ホルムアルデヒド全ホルムアＳドー＼添加して、Ｎ
−（ヒドロキシメチル）ホルムアミドとする。この場合
、反応液のｐ［］　ｆｆ　９〜】０に保つ。

２）Ｎ−（ヒドロキシメチル）ホルムアミドを熱を伴っ
てトリエチル−ホスファイトと反応させ、ジエチル−Ｎ
〜（ホルミル）−アミノメチルホスホネートとする。

３）ジエチル−Ｎ−に１−ｓｓ＝ミル）アミノメチルホ
スホネートを適当な溶媒の存在下メチルクロロアセテー
トと反応させ、Ｎ−（ジエチルホスホニルメチル）−Ｎ
−（ホルミル）グリシンメチルエステルとする。

４）Ｎ−（ジエチルホスホノメチル）−Ｎ−（ホルミル
）グリシンメチルエステル全適当な加水分解剤と反応さ
せ、Ｎ−ホスホノメチルグリシンとする。

本発明を各段階毎に説明する。

先行文献によれば、Ｎ−（ヒドロキシメチル）ホルムア
ミドは、ホルムアミドとホルムアルデヒドとを、加熱下
即純に結合させれば生ずると記述されている。これを実
験室で行えば、生成物は次式を有するＮ−ビスヒドロキ
シメチルホルムアミドとなる。

＼ Ｈ２０Ｈ この構造は”　ＣＮＭＲで確認されている。これは、本
発明で有用とする中間体ではない。

段階１ 所望中間体、Ｎ−（ヒドロキシメチル）ホよって得られ
ることが判った。この反応は次式に示すようなものであ
り、本発明方法の段階１表なる。

ｐ）＋９−１０ 段階１の反応例おいて、２当量のホルムアミドにつき１
当量のホルムアルデヒドが用いられる。反応液のｐＨは
大事であり、９〜１゜の範囲に維持すべきである。ｐＲ
ｔｉ適宜の方法で調整してよいが、好ましくけ、炭酸カ
リウム、炭酸ナトリウノ・、重炭酸ソーダ、水酸化メと
＾贅イヒｈリクへ、 ナトリウゝＡ％　８４′好ましくは炭酸カリウムの如き
塩基を用いるのがよい。

段階１のプロセスでは、ホルムアルデヒドをホルムアミ
ドに加えねばならない。所望の１２物、Ｎ−（ヒドロキ
シメチル）ポルムアミドを得るにはこれが唯一の方法で
あることが判った。もし、ホルムアミドをポルムアルデ
ヒドに添加しても所望生成物ｆ′ｉ得られない。

反応は室温で進めることができる。この場合反応時間は
約４時間である。加熱すれば、勿論反応時間は大巾に減
少する。しかし熱の使用は本質的なことではない。反応
温度は好オしくけ約２０〜２５℃の範囲である。

段階２ 次Ｋ、Ｎ−（ヒドロキシメチル）ポルムアミドはトルエ
チルホスファイトと反応して、ジエチル−Ｎ−（ホルミ
ル）−アミノメチルホスフォネートを作る。

反応式を次に示す。

ホルムアミド　　　　　　ホスファイト　　　　　−メ
ブブ叶丙坏−トＮ−（ヒドロキシメチル）ホルムアミド
とトリエチルホスファイトととのモル比は１：ＩＴ’あ
る。反応ｄ、加熱下に行い、反応の完了に充分な温度を
かけて行う。エチルアルコールが発生１〜、これが還流
する温度になるまで加熱する。トリエチルホスファイト
ラ用いる場合、この温度は約１２０〜１２５℃である。

この温度でアルコールは留去し、残留物としてジエチＡ
・−Ｎ−（ホ箕ミルン・アミノメチルホスホネートが生
成する。

段階２の反応は寸た、一般的なプロセスとして考えるこ
ともできる。ここで、Ｎ−（ヒドロキシメチル）−ホル
ムアミドはＰ（ＯＲ）、、ここで、ＲけＣＩ”−６アル
キル、のトリアルキルホスファイトと反応して、ジアル
キル−Ｎ−（ホルミル）−アミノエチルホスホネートを
生成する。そこで一般式にはこの反応は次のトリエチル
ポスファイトの代りにトリアルキルホスファイトが用い
られる反応の条件は、一般にトリエチルホスファイトに
用いる場合のそれと同じである。すなわち、Ｎ−（ヒド
ロキシメチル）ホルムアミドとトリアルキルホスファイ
トとのモル比は１：１であシ、反応は加熱下、反応を完
了せしめるに充分な温度のもとで行われる。一般に、温
度は８０〜１５０℃であり、時間は２〜３時間である。

しるべきものである。本発明の使用に適当なトリアルキ
ルホスファイトには、トリエチルホスファイト、トリプ
ロピルホスファイト、トリブチルホスファイトおよび同
様性質の他の化合物がある。

段階３ 本発明の方法の段階３においては、プロトン引抜き塩基
と適当な溶媒の存在のもとに、ヅエチルーＮ−（ホ丹ミ
ル）アミノエチルホスホオートをメチルクロロ酢酸と反
応させて、Ｎ−（ジエチルホスホノメチル）−Ｎ−（ポ
ルミル）グリシンメチルエステル全生成させる。

この反応は、狭義には次の式で示される；ミノーメブヅ
オに々七ネート　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　シ、メブカ、３交元。

この反応金、一般的に示せば次の式となる：溶媒　　Ｃ
Ｈ２−Ｃ−（）ＣＨ。

１ ）　ミ／−メプシレ七ン４−）　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　グリシンメブソレゴシステ９し上
記３ｂ）において、Ｒ′はホルミル、アセチル、メトキ
シカルボニル、フェニルオキシカルボニル、ベンジルよ
りなる群から選ばれた基で、ＲはメチノＪ１　エチル、
プロピル、ブチル、ペンチル、ヘキシルよりなる群から
選ばれた基である。段階（３，３）あるいけ（３，ｂ）
は、適当な溶媒の存在の下に行われ、これら溶媒にはテ
トラヒドロフラン、トルエン、メチルインブチルケトン
、ジメチルホルムアミドあるいは、同様な特性の他の有
機溶媒が含まれる。好ましくけテトラヒドロフランであ
る。

この反応はまた、プロトン引抜き塩基の存在の下に行わ
れることが重要で、適当な塩基としては、水酸化ナトリ
ウム、炭酸カリウム等がある。好寸しいのけ水酸化す）
　ＩＪウムである。

このプロセスは、反応を完了ネせるための十分な温度と
十分な時間をかけて行う。正確な時間は、使用される出
発物質の特性により異るが、たとえば、ジエチル−Ｎ−
（ホルミル）アミンメチルホスホネートヲ出発化合物と
して用いる場合、反応は好ましくけ約１０〜２５℃の範
囲の温度で約２時間行われる。

段階３の反応における好ましい化合物には、ジエチル−
Ｎ−（ホルミル）アミノメチルホスホネート、メチルク
ロロ酢酸、および溶媒としてテトラヒドロフラン、プロ
トン引抜環基として水酸化ナトリウムが含まれる。

段階４ 本発明の方法の段階４は、Ｎ−（ジエチルホスホノメチ
ル）−Ｎ−（置換）グリシンメチＡ・エステルを加水分
解剤と反応させて、所望のＮ−ホスホノメチルグリシン
を得ることを包含する。段階４における出発化合物は、
段Ｗｉ３における生成物であシ、好ましい出発化合物は
、Ｎ−（ジエチルホスホノメチル）−Ｎ〜（ホ又ミル）
グリシンメチルエステルである。

この反応は次式で示される。

０（、−ＣイＨ）、加水分解剤　印 １ エステル　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　シ
ン一般的には、次の様に記述をれる： σ■２−Ｃ＋ａ（、加水分解剤　ＯＨ １ グリシンメチルニスデル ここにＲ，Ｒ’は段階３におけると同じ。

どの様な加水分解剤も段階４の反応で用い得るが、塩酸
が好ましい加水分解剤である。

その他の適当な加水分解剤としては、たとえは臭化水素
酸、硫酸等がある。

段１昔４の方法で生成したＮ−ホスホノメチルグリシン
は沈殿の沖過などの適当な方法で分離される。

段階４における好ましい反応物は、Ｎ−（ジエチルホス
ホノメチル）−、Ｎ−（ホルミル）グリシンメチルエス
テルおよび加水分基稈ｊとししての塩酸である。加水分
解剤は好１しくけ過剰に用いる。

これらの化合物を用いた場合、反応は好捷しくは約１２
０〜１２５℃の範囲で行われ、る。

本発明のよりよい理解のため次に実施例を示すが、本発
明の範囲をこれらに限るものではない。

実施例Ｉ Ｎ−（ヒドロキシメチル）フォーメートの調製Ｎ−（ヒ
）”ロキシメチル）フォーメートは次式の構造を有する
： Ｈ−Ｃ−ＮＨ−ＣＨ，−ＯＨ これを実験室で調製するには、１部の４１滴状に添加す
る。反応は次の様参勢呑：２２の無水炭酸カリウムｉ　
３２．４　ｆの４１％ホルムアルデヒドに加える。この
ホルムアルデヒド／炭酸カリウム溶液ヲ、４０．０１の
９８％ホルムアミドに室温で滴状添加し、１時間攪拌す
る。反応溶液をストリップし、アセトン、メタノールで
洗浄し、硫酸ナトリウムで乾燥し、沖過し、再びストリ
ップする。

得られた生成物は、５１．３　ｆの澄明な液である。１
３ＣＮＭＲで測定したところ、Ｎ−（ヒドロキシメチル
）ポルムアミドであると確認された。

実施例１で得られたＮ−（ヒドロキシメチル）ホルムア
ミドは、実施例２の方法で、ジエチル−Ｎ−（ホルミル
）アミンメチルホスホネート全合成するのに用いられる
。

３０、９　ｍＡのトリエチルホスファイトラ反応フラス
コ中の２２．５ｆ’のＮ−（ヒドロキシメチル）フォー
メート中に滴状添加する。添カロ中は室温に保つ。反応
混合を加熱してエタノールを還流させ、過剰のトリエチ
ルホスファジ登 イト’を溜去する。生成物は、オレンジ色の妻明液状物
で、約５４％のジエチル−Ｎ−（ホルミル）アミノメチ
ルホスホネートと仮定されたが　＋１Ｃ１赤外分光、プ
ロトンＮＭＲでこの構造を確認した。

コノジエチル−Ｎ−（ホルミル）アミンメチルホスホネ
ートは、実施例３に示す方法によりアルキル化されて、
Ｎ−（ジエチルホスホノメチル）−Ｎ−（ホルミル）グ
リシンメチルエステルヲ生成スル。

実施例３ １０ｍ／のテトラヒドロフラン中に採られた０、３２　
ｆ　（０，０１３２モル）の乾燥水素化ナトリウムに１
０ｍ１！のテトラヒドロフラン中の２．３５２のＮ−（
ホルミル）アミノメチルホスホネートを加え、窒素雰囲
気下、室温で３（）分攪拌する。得られた澄明な溶液Ｋ
　１．３　ｆ（０，０１２８勺のメチルクロロ酢酸を加
え、常温で１２時間攪拌する。

生成物は濁った黄色の溶液であシ、これをセライトを通
して濾過し、テトラヒドロ７ランで洗浄し、４０℃、高
真空でストリップするｅ、得られた生成物は、２．３４
ｆの濁った黄色液体である。ガスクロマトグラフおよび
質ＪＬ　分析で、構造ｆｃＮ−（ジエチルホスホノメチ
ル）−Ｎ−（ホルミル）グリシンメチルエステルである
と確認した。

この実施例３で得られたＮ−（ジエチルホスホノメチル
）−Ｎ−（ホルミル）グリシ／メチルエステルは、実施
例４のようにして加水分解してＮ−ホスホノメチルグリ
シンを得る。

実施例４ Ｎ−ホスホノメチルグリシンの調製 ０．９ｙのＮ−（ジエチルホスホノメチル）−Ｎ−（ホ
ルミル）クリシンメチルエステルと２０ｍ１の濃塩酸を
反応フラスコに取シ、１６時間還流する。この溶液をス
トリップし、２．３ｍＡのエタノールを加える。生成し
た沈殿を沖過する。白色同体の４００ｍ９の生成物が得
られた。これは想定どおり、Ｎ−ホスホノメチルグリシ
ンであることが、高圧法液クロマトグラフ、ＮＭＲ，お
よび”　ＣＮＭＲで確認された。

本発明の方法によって製造されたＮ−ホスホノメチルグ
リシン化合物は、それ自体に除草能力あるいは植物生長
調節能力を有している。しかしながら、酸の形のままで
は水溶液に溶は易くはないので、除草剤成分にするには
、これらの化合物を塩の形に変えることが好ましい。高
い除草効果あるいは植物生長調節能力を有する塩として
は、米国特許第４、３１５．７６５号に記されているよ
うに、Ｎ−ホスホノメチルグリシンのトリアルキルスル
ホニウノ、塩である。その調製方法は上記特許中に記述
されている。

代理人　弁理士　　桑　原　英　明

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　次の段階を包含するＮ−ホスホノメチルグリンンの
   製造方法： （２）　　ホルノ・アルデヒド１ｐ８９〜１０の範囲で
   ホルムアミドと反応させ、Ｎ−（ヒドロキシメチル）ホ
   ルムアミド全生成する（ｂ）Ｎ−（ヒドロキシメチル）
   ポルノ、アミド全トリエチルポスファイトと反応させジ
   エチル−Ｎ−（ホルミル）アミンメチルホスホネートを
   生成すＺｌ、 （（゛）ジエチル−Ｎ−（ホルミル）アミノメチルホス
   ホオ、−トケメヂルークロロ酢酸と反応させて、Ｎ−（
   ジエチルホスホノメチル）−Ｎ−（ホルミル）グリシン
   メチルエステルを生成する。 （ｄ）Ｎ−（ジエチルホスホノメチル）−Ｎ−（ホルミ
   ル）グリシンメチルエステルを加水分解剤と反応させで
   、Ｎ−ホスホノメチルグリ７ン全生成する。 ２　段階（ａｌ　’ｔホルムアルデヒドに対するポルム
   アミドのモル比を約２〜］の範囲とし、温度約２０〜２
   ５℃、反応が完了するに十分な時間行う特許請求の範囲
   第１項の方法。 ３　段階（ｂ）金、トリエチルホスファイトに対するＮ
   −（ヒドロキシメチル）ホルノ、アルデヒドのモル比全
   約１〜１．１の範囲とし、温度約１２０〜１２５℃で、
   反応が完了するに十分な時間行う特許請求の範囲第１項
   の方法。 ４　段階（Ｃ）　’ｋ　、メチルクロロ酢酸に対するジ
   エチル−Ｎ−（ホルミル）アミンメチルホスホネートの
   モル比全約１対１の範囲とし、ナトリウムハイドライド
   と溶媒としてのテトラヒドロフランの存在下、温度約１
   ０〜２５℃の範囲で行う特許請求の範囲第１項の方法。 ５　　段階（ｄ）が、Ｎ−（ジエチルホスホノメチル）
   −Ｎ−（ホルミル）グリシンメチルエステルに対する塩
   酸のモル比全約１〜５の範囲とし、温度約１２０〜１２
   ５℃の範囲で行う特許請求の範囲第１項の方法。 ６　段階（Ｃ）における溶媒がテトラヒドロフラン、ト
   ルエン、ジメチルホルムアミドおよびキシレンよりなる
   群から選ばれる特許請求の範囲第１項の方法。 ７　段階（ｄｌにおける加水分解剤が塩酸である特許請
   求の範囲第１項の方法。 ８　次の段階を包含するＮ−ホスホノメチルグリシンの
   製造方法： （ａ）　　次の式を有するアミノメチルホスホネート化
   合物を、 １ Ｒ−ＮＨ−ＣＨ２−Ｐ　−（ＯＲ’）。 ここにＲはホルミル、アセチル、メト キシカーボニル、フェニルオキシカー ボニル、ベンジルよシなる群より選ば れ、 Ｒ′は、メチル、エチル、プロピル、ブチル、ペンチル
   、ヘキシルよりなる群 より選ばれる、 有機溶媒およびプロトン引き抜き塩基の存在下反応が完
   了されるような温度で、メチルクロロ酢酸と反応させ、
   中間体としてのＮ−（ジアルキルホスホノメチル）−Ｎ
   −（置換）グリシンメチルエステルを生成し、 （ｂ）　　とのＮ−（ジアルキルホスホノメチル）−Ｎ
   −（置換）グリシンメチルエステルと加水分解剤とを、
   Ｎ−ホスホノメチルグリシンを生成するに十分な温度と
   時間反応させる。 ９　溶媒が、テトラヒドロフラン、トルエン、メチルイ
   ソブチルケトン、ジメチルホルムアミドよりなる群から
   選ばれる特許請求の範囲第８項の方法。 】０　プロトン引き抜き塩基が水素化ナトリウムである
   特許請求の範囲第８項の方法。 １１　　加水分解剤が塩酸である特許請求の範囲第８項
   の方法。