JPS5989694A - 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、除草剤としておよび植物生長調節剤として
知られているＮ−ホスホノメチルグリシンの新規な製造
方法に関する。

除草剤は、主要作物であるトウモロコシ、大豆、米その
他の収穫量を増大するために、あるいはまたハイウェー
、鉄道用地その他の地域の雑草を除去するために、農家
や農産会社その他の産業分野で広く使用されている。

除草剤は作物のための土壌中養分を奪ってしまう不用雑
草を殺したり調節したり、あるいはハイウェーや鉄道用
地の美観を改善したシするのに有効である。商業的に販
売されている除草剤には種々の異ったタイプのものがあ
るが、大別して発芽前の除草剤と発芽後の除草剤という
２つの範聯に分けられる。発芽前の除草剤は、雑草の発
芽前に土壌中に適用される。そして発芽後の除草剤は、
雑草や不用植物が土壌から現われ次のちに植物表面に適
用される。

早くから商業的に知られている発芽後除草剤の一つは、
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．　ｓ　−Ｔ　
（２，４，５−トリクロロフェノキシ酢酸）は永年使用
されて来たが、これらの分解物は永く土壌中に留り、生
物的にも分解されないことが判った。政府当局と商業上
の利害関係者の間で、これらの残留影響について論議が
あったが、当局は数年前これらの除草剤の米国における
使用を制限した。そのとき以来、適用後比較的短期間で
生物的に分解されて無害なものになる除草剤の開発に努
力が払われた。

そのように、生物的に分解可能で、少量適用しても除草
あるいは植物生長調節効果のあル化合物の一つは、Ｎ−
ホスホノメチルグリシンおよびその各種塩類である。Ｎ
−ホスホノメチルグリシンおよび農薬として有効な塩類
は米国政府によシ承認され、商業的に非常な成功をおさ
めている。

Ｎ−ホスホノメチルグリシンおよびその塩はこの分野で
認められかつ有効な唯一の発芽後除草剤である。現在の
市販の化合物は、Ｎ−ホスホノメチルグリシンおよびそ
の誘導体のイソプロピルアミン塩である。

畑地適用においては、通常的０．０１〜２０ポンド／ニ
ーカー好ましくＦｉ２〜６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、およびその可溶性塩は種
々の方法で製造される。その一つの方法として、米国特
許第３，１６０，６３２号（Ｔｏｙ他１９６４．１２．
　ｓ　）は、Ｎ−ホスフィノメチルグリシン（グリシン
メチレンホスフィン酸）を塩化第２水銀と水溶媒中、還
流温度で反応させ、次いで反応生成物を分離することを
記述している。また他の方法は、エチルグリシンをホル
ムアルデヒドおよびジエチルホスファイトと反応させる
ものである。この方法は米国特許第３，７９９，７５８
　　（フランツ。

１９７４、３．２６）に記述されている。さらに、Ｎ−
ホスホノメチルグリシン、その塩、誘導体が除草剤や植
物生長調節剤として、有効として記している多くの特許
がある。そのような、Ｎ−ホスホノメチルグリシン、適
用方法、製造方法、塩、誘導体に関する他の特許は、米
国特許第３，８６８，４０７号、第４，１９７，２５４
号および第４，１９９，３５４号等である。

Ｎ−ホスホノメチルグリシンおよび或種の塩の除草剤と
しての重要性の故に、この化合物を製造する他の改良方
法が常に探し求められて来た。

次の手段によ＃）Ｎ−ホスホノメチルグリシンが製造さ
れることが判った： （ａ）　　次式を有するヒダントインまたは３置換ヒダ
ントイン ここにＲは、水素、Ｃアルキル、 １〜１０ ０６〜ツアリール、アルキル基がＣ工〜□。であるアル
キルカルがニル、およびアリール基がＣであるアルキル
カル？ニル ６〜１２ よりなる群から選ばれる と、パラホルムアルデヒドとを、 低分子量カルボン酸の存在下、１−（ヒドロキシメチル
）誘導体を含む中間生成物の混合物を生成する温度と充
分な時間反応させ、 （ｂ）　　この反応混合物に、 （：）三塩化リンおよび三臭化リンよりなる群から選ば
れる置換リン化合物、または（ｉＤ　　亜リン酸および
無水酢酸、無水プロピオン酸、無水酪酸あるいは非対称
の無水物からなる群から選ばれるカルゲン酸無水物 を添加することにより、１−（ヒドロキシメチル）誘導
体を、１−ホスホノメチルヒダントインに変え、そして
この反応を充分な温度と時間継続し、１−（ホスホノメ
チル）誘導体の生成反応を完結させる。そして （Ｃ）　　このようにして生成した１−（ホスホノメチ
ル）誘導体をアルカリまたはアルカリ土類水酸化物より
なる群から選ばれる塩基の水溶液で加水分解し、Ｎ−ホ
スホノメチルグリシンの塩を生成する。そして （ｄ）　　この塩を強酸で中和して、最終生成物である
Ｎ−ホスホノメチルグリシンを得る。

本発明の方法に用いる出発化合物は、上記式のようなヒ
ダントインあるいは３−置換ヒダントインである。好ま
しくは、置換していないヒダントインであるが、しかし
、３−メチルヒダントイン、３−エチルヒダントイン等
の３置換ヒダントインも使用できる。また、３位置にＣ
アルキル基や０６〜２８了り−ル１〜２゜ 基、Ｃ□〜、。アルキルを有するアルキルカルがニル基
、Ｃ６〜、２アリールを有するアリールカル−？ニル基
を有するヒダントインもまた使用に適している。しかし
置換基を有する化合物はコストが高くなるので好ましく
ない。

本発明の方法では、パラホルムアルデヒドが反応の最初
の段階で水を除去するために用いられる。水は好ましく
ないので水性のポルマリンは明らかに不適当である。

酢ＷＩは、本発明の（、）段階における低分子量カルが
ン酸として好ましいものである。他の好適なものとして
は、たとえばプロピオン酸、酪酸等がある。

置換リン化合物として最も好適な化合物は三塩化り／で
ある。他の使用し得るものとしては三臭化リンがある。

酸 （Ｃ）段階の方法に好適な塩基は、水欅化ナトリウムで
ある。しかしながら、水酸化カリウム、水酸化バリウム
などの他の塩基も同様に使用できる。

（ｂ）　（ｉＤ段階において好適な酸無水物は無水酢酸
である。しかしながら他の使用し得る無水■ 無としては、ゾロピオン酸無水物、酪酸無水物、および
、酢酸、プロピオン酸、酪酸の無水物の混合物がある。

本発明の方法の（ｄ）段階の好適な酸は、塩酸である。

しかしながら、塩化臭素酸、ヨウ化水素酸、硫酸、リン
酸等も使用できる。これらの酸は比較的強いプロトン酸
として記述できる。そしてこの範躊に入るものであれば
他の酸もまた使用できる。

好ましい化合物を使用して、本発明の方法を以下に説明
する。

ヒダントイン　　ノ母うホルムアルデヒドｂ）（１）　
　ｐｃ！、＋　　　６ＡｅＯＨ−−ラａＡｅ、ｏ　　＋
三塩化リン　　　　酢酸　　　　無水酢酸ＨＰ（ＯＨ）
！　　　＋　　　３Ｈα 亜リン酸　　　　　塩化水素 および／または ヒドロキシメチルヒダントイン　　亜リン酸１ （ＮａＯ）ＩＰＣＨＩＮＨＣＨ，Ｃ０ＩＮａ　＋　Ｎａ
、ｃｏ、　十ＲＭＨ１＋　　２Ｈ，Ｏ Ｎ−ホスホノメチルグリシン３−ナトリウム塩１ ｄ　）　　　（Ｎａｐ）　！　ＰＣＨｔＮＨＣ）Ｔ＊　
Ｃ０ｔＮａ　　＋　　３　Ｈα−一−すＮ−ホスホノメ
チルグリシン　　＋　　３　Ｎａα本発明の方法におい
ては、出発物質であるヒダントイン、パラホルアルデヒ
ド、三塩化リンは全てほぼ化学量論的な量すなわち１；
１：１で用られる。低分子量カルボン酸は通常過剰に用
いる。（ｃ）段階での水酸化ナトリウムも同様に過剰に
適用する。また（ａ段階でも酸は充分使用して、反応混
合物のｐＨを約１．４にまで下げる。これが最終生成物
であるＮ−ホスホノメチルグリシンが溶液中から最も効
率よく結晶化するｐＨである。

反応の第１段階は還流温度で行われ、もし酢酸を用いる
場合は約１１５〜１２０℃の範囲である。ヒダントイン
とホルムアルデヒドとＣｄ約４５分間還流される。しか
し、厳密な時間を要求するものではない。

（ｂ）段階における三塩化リンは最初は室温で添加され
、それから還流するよう加熱される。

反応物が加熱されるにつれて塩化水素が発生する。加熱
は約５０分かけて還流温度、約１１５〜１２０℃に達す
るようＫゆつくシ昇温する。還流温度に達したら反応が
充分完結するようにさらに２０分間加熱する。

前記式には示されていないが、（ｂ）段階の最後に場合
によっては水を加えてもよい。水を添加したのち約２時
間還流する。その後減圧下にカル？ン酸−水混合溶媒を
除去する。

（ｃ）段階の塩基は室温で加えられる。そして加水分解
工程は塩基として水酸化ナトリウムを用いる場合は還流
温度（約１０２℃）で約２４時間行われる。

もし、無水酢酸やアセチルクロライドが、（ａ）段階の
初期にノ母うホルムアルデヒドとヒダントインとともに
加えられると、ホスホノメチルヒダントインの収量が向
上することが判った。その理由は正確には判明していな
い。

しかし、３−置換ヒダントインではなくて、ヒダントイ
ンが用いられる場合だけこの向上が見られる。そこで、
もしヒダントインを用いる場合には、好ましくは反応初
期の（、）段階において無水酢酸またはてセチルクロラ
イドを添加する。

本発明を説明するために以下に実施例を示す。

実施例ｌ ５００ｄの丸底フラスコに温度計、コンデンサー、磁気
攪拌機、および加熱マントルを設ける。このフラスコに
窒素気流中で、１０ｆ（０，１０モル）のヒダントイン
、３．２２（０，１０モル）のノやラホルムアルデヒド
（純度約９５％）を６０−の無水酢酸とともに加える。

この混合物を還流温度にまで加温し、４５分間還流する
。その後、反応混合物を室温にまで冷却し、１３．８　
ｔ　（０，１０モル）の三塩化リンを一度に加える。発
熱が起る。反応混合物を徐々に還流温度にまで加温する
。

その間ガスの発生が起る。加熱の過程で、白色の沈澱（
ｉ、ｉ’−メタン−ビス（ヒダントイン））が生成し、
再び溶解する。反応混合物は還流温度に約２時間還流れ
、その後１５〇−の水を加え、さらに１．５時間還流さ
れる。混合物はそれから減圧下にストリップされ２４．
４ｆｒ　　の粘稠なピンク色の油状物として粗１−（ホ
スホノメチル）ヒダントイ・ンを得る。この粗生成物は
液体クロマトグラフで定量され４３、７　％の純度であ
シ、、収量は１０．７　ｔｒ　　で理論量の５６％であ
ることが判った。

実施例■ 前述のようにして粗１−（ホスホノメチル）ヒダントイ
ンを生成し、低温で結晶化し、イソプロピルアルコール
−エーテル（１：５）で還流温浸して部分精製する。精
製物質は陰イオン交換カラムの液体クロマトグラフで評
価し、純度７５．３重量係であることが判った。

これの１．９４ｆ（７，５３ミリモル）と５０ｍの２Ｎ
カセイソーダの溶液を還流源ｆ　（１０２℃）で２４時
間加熱する。冷却された反応混合物を陰イオン交換・カ
ラムの液体クロマトグラフで評価し、７．６５±０６４
０ミリモルのＮ−ホスホノメチルグリシン−３−ナトリ
ウム塩を含有していることが判った。そこで、塩の収率
は約１００％でおる。

この塩の溶液を１２ＮＨαでｐＨ，１，５４で酸性化し
、沈殿した白色固体（多分ケイ酸であろう）を戸別する
。ｐ液を冷却し、結晶核を入れ約５℃で数日放置する。

ホスホノメチルグリシン結晶の沈殿が生成し、これを戸
別、洗滌、乾燥する。収量は０．４８　ｆｒ　　（１，
８４ミリモル、１−ホスホノメチルグリシン基準で３８
％）であった。ＮＭＲ，ＩＲスペクトルは真正化合物の
それと同じであった。

実施例■ 造 最初から１１．２９　（０，１１０モル）の無水酢酸を
添加する以外は実施例Ｉと同じようにして行った。１−
（ホスホノメチル）ヒダントインの収率は理論量の７６
％であった。

実施例■ １−（ホスホノメチル）ヒダントインの製実施例Ｉの方
法において、最初から８．６２（ｏ、ｉｉｏモル）のア
セチルクロライドを加えテ行った。これは加熱を始める
とガスの発生を伴う強い発熱反応であるので、注意深く
加熱する必要がある。その他の点では、実施例■と同様
である６１−（ホスホノメチル）ヒダントインの収率は
理論量の７５％であった。

実施例■ ！ ５００ｍの丸底フラスコに温度計、コ７デンサー、磁気
攪拌機、加熱マントルを設ける。

これに、窒素気流中で１０．　Ｏｔ　（ｏ、ｉｏｏモル
）のヒダントイン、３．２９（０，１０モル）のノ４ラ
ホルムアルデヒド（純度約９５％）および６１１−の無
水酢酸を加える。この混合物を還流温度で０．７５時間
加熱し冷却する。得られた澄明な液に８．５９　（０，
１００モル）の９７％の亜リン酸および３０．６９　（
０，３００モル）の無水酢酸を加える。反応混合物は還
流温度に１．２時間加熱し、さらに０．１時間この温度
に保つ。（加熱の初期に白色固体の沈殿が生成しのち再
び溶解する）。この反応混合物を少し冷却し、１５０−
の水を加える。これを２時間還流温度に加熱し、のち冷
却し、７０℃で減圧ストリップし、油状の粗１−（ホス
ホノメチル）ヒダントインを２Ｌ４ｆ得る。液体クロマ
トグラフによる定量によ！Ｄ、１−（ホスホノメチル）
ヒダントインの収量は４６悌であることが判った。

実施例■ Ｎ−ホスホノメチルグリシン３−ナトリウム塩の製造 実施例１の方法にしたがい、２．８５ｆ（０，０２５モ
ル）の３−メチルヒダントイン、０．８ｆ（約０．０２
５モル）のパラホルムアルデヒド、１１ｇ１ｔの無水酢
酸および３．５２（０，０２４モル）の三塩化リンによ
り粗３−メチル−１−（ホスホノメチル）ヒダントイン
（６，５４９）を得た。５．５６９の当該粗生成物を１
０ｍの水に溶解し、２０％カセイソーダでｐＨ１０，７
のアルカリ性にした。かくて得喪溶液を２４時間還流し
たのち冷却し、液体クロマトグラフでＮ−ホスホノメチ
ルグリシン３−ナトリウム塩を定量する。収率は理論量
の７２％であることが判った。

本発明の方法を行うにあたって、反応混合物に三塩化リ
ンを加えたのち通常白色の沈殿が生成し、のちこれが還
流温度に加熱されると再び溶解することに留意すべきで
ある。この沈殿は単離され、１．１’−メタン−ビス−
ヒダントインであることが判った。これを三塩化リンお
よび酢酸で処理し反応を通常どおシ行えば、この物質Ｆ
ｉ１−（ホスホノメチル）ヒダントイン（４９％収率）
に変ることが判った。

本発明の方法の（ｂ）段階では、中によっても（ＩＤに
よっても、最終生成物は同じである。三塩化リンが酢酸
と一緒に用いられる場合は、中間生成物は１−（ホスホ
ノメチル）ヒダントインであり、一方（１１）で、無水
酢酸と亜リン酸が一緒に用いられる場合も、１−（ホス
ホノメチル）ヒダントインを生成する。三塩化リンと酢
酸は溶液中で反応して、（１１）と同じく亜リン酸と無
水酢酸とを生ずるものと思われる。

本発明の範囲内において、この発明の分野における通常
の知識を有する者は、反応物の量、温度、モル比、反応
時間等随意変更し得るものである。

代理人　弁理士　　桑　　原　　英　　明（２３） １２９３−

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 Ｌ　　次の各段階を含むＮ−ホスホノメチルグリシンの
   製造方法： （、）　　次式を有するヒダントインまたは３置換ヒダ
   ントイン ここに、 Ｒは水素、Ｃアルキル、Ｃ６〜１２ア １〜１０ リール、アルキル基がＣ工〜うであるアルキルカルがニ
   ル、およびアリール基 がＣ６〜、２であるアルキルカル？ニルよりなる群から
   選ばれる。 と、ノ４５ホルムアルデヒドトヲ、 （１）１＾、１ 低分子量カルがン酸の存在下、出発ヒダントインの１−
   （ヒドロキシメチル）誘導体を含む中間生成物の混合物
   が生成する温度で充分な時間反応させ、 （ｂ）　　この反応混合物に、 （１）三塩化リンおよび三臭化リンよりなる群から選ば
   れる置換リン化合物、ま たは （１１）　　亜リン酸および無水酢酸、無水プロピオン
   酸、無水酪酸または非対称の無 水物からなる群から選ばれる酸無水物 を添加することにより、１−（ヒドロキシメチル）誘導
   体を１−ホスホノメチル誘導体に変え、そしてこの反応
   を、充分な温度と時間継続し、１−（ホスホノメチル）
   誘導体の生成反応を完結させる。 そして、 （ｃ）　　このようにして生成した１−（ホスホノメチ
   ル）誘導体をアルカリまたはアルカリ土類水酸化物より
   なる群から選ばれ（２） る塩基で加水分解し、Ｎ−ホスホノメチルグリシンの塩
   を生成する。そして （ｄ）　　この塩を強酸で中和して、最終生成物である
   Ｎ−ホスホノメチルグリシンを得る。 ２、置換リン化合物が、三塩化リンおよび三臭化リンよ
   りなる群から選ばれる特許請求の範囲第１項記載の方法
   。 ３、　低分子量カルゲン酸が、酢酸、プロピオン酸、酪
   酸からなる群から選ばれる特許請求の範囲第１項記載の
   方法。 ４、　ヒダントイン、パラホルムアルデヒドおよび置換
   リン化合物が、はぼ化学量論的な量用いられ、カルＦ＋
   ？ン酸が過剰に用いられる特許請求の範囲第１項記載の
   方法。 ５、　ヒダントインが、３−メチルヒダントインである
   特許請求の範囲第１項記載の方法。 ６、ハラホルムアルデヒドがヒダントインに対し過剰に
   用いられる特許請求の範囲第１項記載の方法。 ７、　酸が、塩酸、硫酸、臭化水素酸、およびヨウ化水
   素酸からなる群から選ばれる特許請求の範囲第１項記載
   の方法。 ８、　　（ｅ）段階の塩基が、アルカリまたはアルカリ
   土類水酸化物よシなる群から選ばれる特許請求の範囲第
   １項記載の方法。 ９、　　（ａ）段階の他の反応物と一緒に、アセチルク
   ロライドまたは無水酢酸が加えられる特許請求の範囲第
   １項記載の方法。 １０、　亜リン酸および無水酢酸、無水プロピオン酸、
   無水酪酸またはこれらの混合物からなる群から選ばれる
   酸無水物を反応混合物に加えることにより（ｂ）段階を
   達成する特許請求の範囲第１項記載の方法。