PL105557B1 - Sposob wytwarzania n-fosfonometyloglicyny - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarza¬ nia N-fosfonometyloglicyny, zwiazku o dzialaniu chwastobójczym stosowanym po wzejsciu roslin.

Z opisu patentowego Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 3 923 877 znany jest sposób wytwarza¬ nia N-fosfonometyloglicyny polegajacy na reakcji l,3,5-trójcyjanometyloszesciowodoro-l,3,5-triazyny z estrem kwasu fosforowego w obecnosci katalizato¬ ra takiego ja(k chlorowcowodory, kwasy Lewisa, halogenki kwasów alkanokarboksylowych i bez¬ wodniki kwasów alkanokarboksylowych. Otrzyma¬ ny ester N-fosfonometyloglicylonitrylu wyodrebnia sie z mieszaniny reakcyjnej, poddaje hydrolizie i oddziela N-fosfonometyleglicyne.

Wada znanego sposobu jest to, ze ze wzgledu na podstawnik cyjanowy w wyjsciowej triazynie, ja¬ ko produkt uboczny otrzymuje sie halogenek amo¬ nowy, który musi byc usuwany w dodatkowym etapie. Ponadto proces ten wymaga obecnosci ka¬ talizatora.

Powyzszych niedogodnosci pozwala uniknac spo¬ sób wedlug wynalazku.

Sposobem wedlug wynalazku, N-fosfonometyk)- glicyne wytwarza sie, na drodze reakcji fosforynu o wzorze 2, w którym R' oznacza jednowartoscio- wy rodnik weglowodorowy, ewentualnie' zawiera¬ jacy podstawniki obojetne dla przebiegu reakcji, z podstawiona w pozycjach 1,3,5- grupami -CH2COOR szesciowodoro-l,3,5-triazyna o wzorze 1, w którym R ma znaczenie podane dla R', po czym hydrolizuje sie otrzymany trójester N-fosfonome¬ tyloglicyny o wzorze 3, -w którym R i R' maja wyzej podane znaczenie. Przebieg tych reakcji przedstawiono na schemacie. Reakcje prowadzi sie, tworzac mieszanine szesciowodorotriazyny i fosfo¬ rynu, która ogrzewa sie do temperatury 20—150°, wystarczajacej do zapoczatkowania reakcji estru fosforynowego z szesciowodorotriazyna, a nastepnie utrzymujac mieszanine w temperaturze wystarcza¬ jacej do podtrzymania reakcji az przebiegnie ona do konca.

Podstawniki R i R' nie biora udzialu w poczat¬ kowej reakcji pomiedzy triazyna a' fosforynem i dlatego ich rodzaj nie ma zasadniczego znacze¬ nia. Zostaja one usuniete, gdy trójester N-fosfo¬ nometyloglicyny poddaje sie hydrolizie. Podstaw¬ nik R korzystnie oznacza rodnik alifatyczny a R' korzystnie oznacza jednopierscieniowy rodnik we¬ glowodoru aromatycznego, podstawiony rodnik ary- lowy, rodnik benzyfowy, podstawiony rodnik ben¬ zylowy lub rodnik alifatyczny o 1—6 atomach we¬ gla. Najkorzystniej R oznacza nizszy rodnik alki¬ lowy o 1—4 atomach wegla a R' — rodnik feny- lowy, benzylowy lub nizszy rodnik alkilowy.

Pierwszy etap procesu nie wymaga stosowania katalizatora. Reakcja przebiega w zasadzie calko¬ wicie podczas ogrzewania reagentów w temperatu¬ rze 20—130°C. Mozna stosowac katalizator, taki jak kwas Lewisa, nie stwierdzono jednak, aby dawalo to dostrzegalne korzysci. 105 557105 557 W pierwszym etapie procesu mozna stosowac szeroki zakres temperatury. Stosowana temperatura powinna byc. wystarczajaca dla zapoczatkowania i podtrzymania reakcji. Korzystnie stosuje sie tem¬ perature 20—150°C, zwlaszcza 30—120°C. 5 Reakcje prowadzi sie pod cisnieniem atmosfe¬ rycznym, zmniejszonym lub podwyzszonym. Ze wzgledu na dogodnosc i z uwagi na koszty pro¬ cesu, reakcje korzystnie prowadzi sie pod cisnie¬ niem atmosferycznym. 10 Chociaz w sposobie wedlug wynalazku nie jest konieczne stosowanie rozpuszczalnika, niekiedy jest on pozadany, np. gdy jeden lub wiecej reagentów stanowia ciala stale, a takze w celu latwiejszego regulowania temperatury reakcji, która prowadzi 15 sie wówczas w temperaturze wrzenia stosowanego rozpuszczalnika. Do rozpuszczalników, które moz- . na stosowac w reakcji szesciowodorotriazyny z es- trem fosforynowym, naleza rozpuszczalniki, w któ¬ rych rozpuszcza sie triazyna i fosforyn i które sa 20 obojetne wobec szesciowodorotriazyny r estru fps- forynowego. Przykladowymi takimi rozpuszczalni¬ kami sa: acetonitryl, benzen, toluen, ksylen, chlo- robenzen, dwuchlorobenzen, chlorek metylenu, chlo- iroform, czterochlorek wegla, octan etylu, dwuime- 25 tyloformamid, czterbwodorofuran, eter etylowy, eter dwumetylowy glikolu etylenowego, eter dwu- metylowy glikolu dwuetylenowego i podobne.

Stosunek ilosci triazyny do fosforynu stosowane¬ go w pierwszym etapie procesu wedlug wynalazku » nie ma istotnego znaczenia. Jak wynika ze sche¬ matu, w celu uzyskania najlepszej wydajnosci, sto¬ sunek molowy fosforynu do triazyny powinien wy¬ nosic 3:1. Mozna stosowac reagenty we wzajem¬ nym stosunku 1:10—10:1, jednak stosowanie ich w 35 ilosciach odbiegajacych od stosunku molowego 3:1 stanowi niepotrzebna strate reagentów i moze Utrudniac odzyskiwanie pozadanego produktu.

Po wytworzeniu w pierwszym etapie procesu trójestru, przed lub po dodaniu hydrolizujacego *° srodowiska, to znaczy roztworu kwasu chlorowcó- wodorowego lub zasady, oddestylowuje sie rozpusz¬ czalnik, o ile stosowano go w pierwszym etapie.

Drugi etap procesu wedlug wynalazki* korzystnie prowadzi sie ogrzewajac trójester w warunkach 45 wrzenia z wodnym, co najmniej 1 n roztworem kwasu nieorganicznego, takiego jak kwas siarkowy, . solny lub bromowodorowy. Korzystnie stosuje sie kwas solny liib bromowodorowy, które jako lotne laitwo usuwa -sie z mieszaniny reakcyjnej przez jej zatezenie. Zatezona mieszanine reakcyjna chlo¬ dzi sie w celu wykrystalizowania N-fosfonometylo- glicyny.

Drugi etap procesu mozna takze prowadzic, ogrzewajac trójester z roztworem wodorotlenku metalu alkalicznego lub metalu ziem alkalicznych w wódzie, alkoholg^lifatycznym lub w mieszani¬ nie tych rozpuszczalników. Poniewaz produkt moze powstawac w postaci soli, w celu odzyskania go w postaci kwasu, o ile jest to pozadane, produkt w postaci soli nalezy zakwasic. • Prowadzac etap hydrolizy w wodnym roztworze kwasu chlorowodorowego lub bromowodorowego, korzystnie jest stosowac co najmniej 1 n roztwór m 50 55 60 kwasu chlorowcowodorowego, zwlaszcza kwas 2n.

Mozna oczywiscie stosowac stezone kwasy, nie daje to jednak dostrzegalnych korzysci.

Gdy do hydrolizy trójestru stosuje sie roztwór zasadowy, moze to byc roztwór dowolnego wodo¬ rotlenku metalu alkalicznego lub ziem alkalicznych, korzystnie wodorotlenek metalu alkalicznego takie¬ go jak lit, sód, potas, rubid lub cez, zwlaszcza sód i potas. Wodorotlenek korzystnie stosuje'sie w po¬ staci co najmniej 0,05 n wodnego roztworu. Z za- laczonego schematu wynika w sposób oczywisty, ze najlepsze wyniki powinno sie osiagac, stosujac co najmniej trzy mole wodorotlenku metalu alka¬ licznego na kazdy mol trójestru. Szczególnie stosu¬ je sie okolo szesciu moli wodorotlenku metalu alkalicznego na kazdy mol trójestru N-fosfonome- tyloglicyny.

Reakcje hydrolizy w sposobie wedlug wynalazku korzystnie prowadzi sie w temperaturze 70—150°C, lub nawet wyzszej, zwlaszcza w temperaturze 75— 125°C, biorac pod uwage koszty i latwosc prze¬ prowadzenia reakcji.

Jednowartosciowe rodniki weglowodorowe R i R' stanowia np. nizsze rodniki alifatyczne, o 1—$ atomach wegla, takie jak alkilowy, alkenylowy i alkinylowy, a takze wymienione rodniki podsta¬ wione podstawnikiem obojetnym dla przebiegu reakcji. Przykladowymi nizszymi rodnikami alifa¬ tycznymi sa: rodnik metylowy, etylowy, propylo¬ wy, butylowy, heksylowy, winylowy, allilowy, bu- tenylowy, butynylowy, etynylowy, propynylowy, heksynylowy, i podobne oraz benzylowy, fenylo¬ etylowy i podobne. R i R' moga równiez oznaczaó rodnik fenyIowy lub naftylowy, ewentualnie pod¬ stawione podstawnikem obojetnym dla przebiegu reakcji. Przykladowymi obojetnymi podstawnikami sa: nizszy rodnik alkilowy, nizsza grupa alkoksy- lowa, nizsza grupa alkilotio, rodnik trójfluorome- tylowy, nizsza grupa karboalkoksylowa, grupa ni¬ trowa, atom chlorowca^ taki jak atom chloru, bro¬ mu, fluoru lub jodu, grupa fenylowa, benzyloksy- lowa i podobne.

Podstawiona w pozycji lX5-grupami -CH2COOR szesciowodoro-l,3,5-triazyne o wzorze 1, stosowana jako zwiazek wyjsciowy w sposobie wedlug wy¬ nalazku, wytwarza sie w reakcji formaldehydu z estrem glicyny.

Stosowany w sfcosobie wedlug wynalazku jako substancja wyjsciowa ester fasforynowy jest do¬ stepny w handlu lub otrzymuje sie go latwo >w znany sposób na drodze reakcji alkoholu z trój¬ chlorkiem fosforu.

Jak wspomniano, sposób wedlug wynalazku jest procesem korzystniejszym w porównaniu ze zna¬ nym sposobem. Wyjsciowa triazyna stosowana w procesie wedlug wynalazku jest podstawiona gru¬ pami -CH2COOR przez co unika sie otrzymywa¬ nia halogenku amonowego stanowiacego niepoza¬ dany produkt uboczny. Ponadto, proces ten nie wymaga obecnosci katalizatora, podczas gdy pro¬ ces znany nie przebiega bez katalizatora.

N-fosfonametyloglicyna, wytwarzana sposobem wedlug wynalazku, jest uzyttecznym zwiazkiem o dzialaniu chwastobójczym, stosowanym po wzej- sciiu, zwlaszcza wobec roslin wieloletnich.Y 105 557 6 Sposób wedlug wynalazku jest blizej wyjasnio¬ ny w przykladach, w "których jesli nie wskazano , inaczej, wszystkie czesci podano jako czesci wago¬ we.

Przyklad l. 1,38 czesci 1,3,5-trójkarboetoksy- metyloszesciowodoro-l,3,5-triazyny, 3,53 czesci fos¬ forynu dwu-/4-metoksyfenylu/ zawierajacego 0,15 czesci 4-metoksyfenolu i 50 ml suchego benzenu miesza sie i ogrzewa w ciagu 2 godzin w warun¬ kach wrzenia pod chlodnica zwrotna a nastepnie pozostawia do odstania w ciagu nocy. Analiza wid¬ ma magnetycznego rezonansu jadrowego wskazuje na calkowita konwersje substratów do N-[dwu-/4- -metoksyfenoksy/fosfonometylojglicynianu etylu.

Mieszanine reakcyjna zateza sie pod zmniejszonym cisnieniem, rozciencza 225 ml 2 n kwasu solnego i ogrzewa w ciagu 2 godzin w warunkach wrze¬ nia pod chlodnica zwrotna, po czym zateza i mie¬ sza z mieszanina wody i chlorku metylenu. Warst¬ we wodna odparowuje sie, otrzymujac 1,46 czesci bialej, stalej substancji zidentyfikowanej jako N- -fosfonometyloglicyna, która nie wykazuje róznic w widmie magnetycznego rezonansu jadrowego w porównaniu z wzorcowa próbka N-fosfonometylo¬ glicyny.

Obróbka roztworu w chlorku metylenu woda da¬ je dodatkowo 0,22 czesci N-fosfonometyloglicyny.

Calkowita wydajnosc wynosi 83% wydajnosci "teo¬ retycznej. ,.,,... ; ^ • Przyklad II. 1,38 czesci 1,3,5-trójkarboeto-: ksymetyloszesciowodoro-l,3,5-triazyny i 2,81 czesci fosforynu dwufenylu rozpuszcza sie w benzenie i ogrzewa w ciagu 2 godzin"w warunkach wrzenia pod chlodnica zwrotna, po czym pozostawia do ostania w ciagu 16 godzili w temperaturze pokojo¬ wej. Mieszanine reakcyjna zateza sie pód zmniej¬ szonym cisnieniem i dodaje nadmiar rozcienczo¬ nego wodorotlenku sodu, po czym ogrzewa sie ja w ciagu 6 godzin 70—100°C. Powstaly roztwór zobojetnia sie kwasem solnym i pozostawia do od¬ stania w temperaturze pokojowej w celu wytrace¬ nia sie N-fosfonometyloglicyny. Otrzymuje sie N- fosfonometyloglicyne z wydajnoscia teoretyczna.

Przyklad III. 2 czesci fosforynu dwu/4- -chlorobenzylu/ miesza sie z 0,69 czesciami tri- meru N-metylenoglicynianu etylu i 150 czesciami suchego benzenu, po czym mieszanine ogrzewa sie w ciagu 20 godzin 7w- warunkach wrzenia pod chlodnica. Oddestylowuje sie benzen, a pozostalosc rozciencza sie 125 czesciami 2 n kwasu solnego i ogrzewa w ciagu 22,5 godziny w warunkach wrzenia pod chlodnica zwrotna (w temperaturze okolo 100°C). Mieszanine reakcyjna odparowuje sie do sucha, rozpuszcza w wojdzie i ekstrahuje chlor¬ kiem metylenu. Roztwór wodny zateza sie do ma¬ lej objetosci i pozostawia do odstania w celu wy¬ tracenia sie bialej substancji stalej, zidentyfiko¬ wanej jako N-fosfonometyloglicyna na podstawie porównania jej widma magnetycznego rezonansu z widmem wzorcowej próbki N-fosfonometylogli¬ cyny. Calkowita wydajnosc — 63% wydajnosci teo¬ retycznej.

Przyklad IV. 5,76 czesci 1,3,5-trójkarboeto- ksymetyloszesciowodoro-l,3,5-triazyny i 15,3 czesci fosforynu dwu/4-metoksyfenylu/ zawierajacego 0,6 czesci 4-metoksyfenolu miesza sie i ogrzewa w cia¬ gu 0,5—1 godziny w temperaturze 80°C. Analiza widma magnetycznego rezonansu jadrowego mie¬ szaniny wskazuje, ze osiaga sie calkowita konwer- sje. do N-[dwu-/4-metoksyfenoksy/-fosfonometylo] glicynianu etylu. Nastepnie mieszanine reakcyjna rozciencza sie 225 ml 2n kwasu solnego i ogrzewa w ciagu 2 godzin w warunkach wrzenia pod chlod¬ nica zwrotna, zateza i miesza z mieszanina wody z chlorkiem metylpiu. Warstwe wodna ekstrahuje sie chlorkiem metylenu i odparowuje, otrzymujac N-fosfonometyloglicyne.

Przyklad V. 1 czesc 1,3,5-trójkarbometeksy- metyloszesciowodoro-l,3,5-triazyny i 2,93 czesci fos- forynu dwufenylu zawierajacego 0,59 czesci fenolu miesza sie i ogrzewa w ciagu 5 minut w tempera¬ turze 80°C. Nastepnie do mieszaniny reakcyjnej dodaje sie nadmiar 2n kwasu solnego i calosc ogrzewa w ciagu 6 godzin w temperaturze 70— 100°C. Powstaly roztwór pozostawia sie do odsta¬ nia w temperaturze pokojowej w celu wytracenia sie N-fosfonometyloglicyny, która otrzymuje sie z wydajnoscia ponad 80%.

Przyklad VI. 1,38 czesci fosforynu dwuetylu i 1,15 czesci l^S^trójkarbootoksymetyloszesciowo- do'ro-i,3,5-triazyny miesza sie w kolbie ze szkla pyrex i ogrzewa w ciagu 3 godzin w temperaturze 100°C. Analiza widma, magnetycznego rezonansu jadrowego mieszaniny reakcyjnej wskazuje, ze osia- ga sie calkowita konwersje do N-/dwuetoksyfosfo- nometylo/glicynianu etylu (nDtt 1,4468). Glicynian rozciencza sie stezonym kwasem solnym i ogrze¬ wa w ciagu 6 godzin w temperaturze 100eC, a na¬ stepnie odparowuje do sucha. Pozostalosc N-fosfo- nometyloglicyne rozpuszcza "sie. w malej ilosci go¬ racej wody i pozostawia do ostygniecia w celu wykrystalizowania w zasadzie czystej N-fosfpno- metyloglicyny.

Takie same wyniki osiaga sie, stosujac zamiast ^ kwasu solnego kwas bromowodorowy.

Claims (5)

Zastrzezenia patentowe c 1. Sposób wytwarzania N-fosfonometyloglicyny, znamienny tym, ze podstawiona w pozycji 1, 3, 5 grupami -CH2COOR szesciowodoro*l,3,5-triazyne o wzorze 1, w którym R oznacza jednowartosciowy rodnik weglowodorowy, ewentualnie podstawiony w podstawnikiem obojetnym dla przebiegu reakcji, poddaje sie reakcji z estrem fosforynowym o wzo¬ rze 2, w którym R', jest taki sam lub rózny niz

1. R i ma znaczenie podane poprzednio dla R, ogrze¬ wajac mieszanine wymienionych reagentów w pod- 55 wyzszonej , temperaturze wynoszacej 20—rl50°C i otrzymany trójester N-fosfonometyloglicyny^ o wzorze 3, w którym R' i R maja poprzednio po- '** dane znaczenie poddaje sie hydrolizie.

2. Sposób wedlug zastrz; 1, znamienny tym, ze w reakcje pochodnej triazyny z estrem fosforyno¬ wym prowadzi sie w obecnosci .rozpuiszczalnilka.

3. Sposób wedlug zastrz. 2, znamienny tym, ze przed hydroliza wydziela sie trójester N-fosfono¬ metyloglicyny, odparowujac rozpuszczalnik. tt

4. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze105 557 7 8 hydrolize prowadzi sie w wodnym, co najmniej 1 n rowcowodorowy przed usunieciem rozpuszczalnika, roztworze kwasu chlorowcowodorowego. 6. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze

5. Sposób wedlug zastrz. 2, znamienny tym, ze hydrolize prowadzi sie dodajac wodorotlenek me- do mieszaniny reakcyjnej dodaje sie kwas chlo- talu alkalicznego lub metalu ziem alkalicznych. /CH2 R00C-CHrNT ^H-CHtCD0R j? CH2. .CHt +3(R'0)£P-H - Wzór 1 0 \f C H 3 (R'0)2 P-CHfN-CHt COOR^^HO), P-CaN-CH* COOH Wzór3 rfzór 4 Scnema/ PZGraf. Koszalin D-1164 90 egz. A-4 Cena 45 zl