PL156933B1

PL156933B1 - Sposób wytwarzania N-(1-fosfonoalkilo) glicyn, zwlaszcza N-(fosfonometylo) glicyny PL

Info

Publication number: PL156933B1
Application number: PL27071288A
Authority: PL
Inventors: Miroslaw Soroka
Original assignee: Politechnika Wroclawska
Priority date: 1988-02-16
Filing date: 1988-02-16
Publication date: 1992-04-30
Also published as: PL270712A1

Abstract

1. Sposób wytwarzania N -(1-fosfonoalkilo)glicyn, zwlaszcza N-(fosfonometylo)glicyny, przedstawionych wzorem ogólnym 1, w którym R i R1 oznaczaja takie same lub rózne grupy alkilowe lub arylowe, atomy wodoru, lub R i R1 stanowia razem lancuch polimetyle- nowy, a zwlaszcza R i R1 oznaczaja atomy wodoru, znamienny tym, ze w pierwszym etapie poddaje sie reakcji kwas 1-aminoalkilofosfonowy przedstawiony wzorem ogólnym 2, w którym R i R1 maja wyzej podane znacze- nie z formaldehydem, zwlaszcza w postaci formaliny i kwasna sola kwasu siarkowego, zwlaszcza kwasnym siarczynem sodowym, lub ewentualnie zamiast osobnych skladników stosuje sie otrzymany uprzednio hydroksy- metanosulfonian sodowy, przy czym reakcje prowadzi sie stosujac równomolowe ilosci substratów, w tempera- turze 270-350 K, zwlaszcza w temperaturze otoczenia, az do przereagowania substratów, po czym w nastepnym etapie mieszanine poreakcyjna poddaje sie reakcji z rów- nomolowa iloscia kwasu cyjanowodorowego, ewentual- nie pod postacia soli, zwlaszcza cyjanku sodowego, w temperaturze 270-350 K, korzystnie w temperaturze otoczenia, az do przereagowania substratów, a nastepnie otrzymana w ten sposób mieszanine poreakcyjna, pod- daje sie w znany sposób hydrolizie kwasnej roztworem kwasu mineralnego o stezeniu uzasadnionym ekonomi- cznie, zwlaszcza roztworem kwasu solnego, lu b ................. RYS.1 PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania N-(1-fgsfonoa0ki0g)glicyn przedstawionych wzorem ogólnym 1, w którym R i Rl oznaczają takie same lub różne grupy alkilowe lub arylowe, atomy wodoru, lub R i Rl stanowią razem łańcuch polietylenowy, a zwłaszcza R i Rl oznaczają atomy wodoru.

156 933

Związki te odznaczają się silnym działaniem fitotoksycznym, a zwłaszcza N-(fosfonometylo)glicyna, która pod nazwą Glyphosate jest składnikiem aktywnym znanego herbicydu Roundup firmy Monsanto Co.. Ponadto związki te mogą być stosowane jako odczynniki kompleksujące oraz jako preparaty antykorozyjne.

Dotychczas znanych jest wiele metod wytwarzania N-(1-fosfonoalkilo)glicyn, a zwłaszcza N-(fosfonometylo)glicyny. Jeden z ważniejszych sposobów wytwarzania tych związków polega na karboksymetylowaniu kwasów l-aminoalkilofosfonowych, zwłaszcza kwasu aminometylofosfonowego, który jest obecnie związkiem łatwo dostępnym. Metody karboksymetylowania kwasów aminofosfonowych znane są na przykład z opisów patentowych St.Zjedn.Ameryki nr. 4221583, 4369142, 4429124, 4444693, 4425283, a ponadto z opisu patentowego Hiszpanii 504479 i opisu patentowego PRL 120759.

Karboksymetylowanie kwasów aminoalkilofosfonowych może być wykonane zasadniczo według trzech sposobów. Na przykład, znany z opisu patentowego OSA nr. 4369142, sposób wytwarzania N-(fosfonometylo)gli.cyny polega na karboksymetylowaniu kwasu aminometylofosfonowego przy pomocy wodnego roztworu glioksalu i dwutlenku siarki w podwyższonej temperaturze. Wadą tego sposobu wytwarzania jest stosunkowo niska wydajność ogólna, która zawiera się w granicach 45.5.-62.8%, co oznacza konieczność zagospodarowywania znacznych ilości niezidentyfikowanych produktów ubocznych, co jest niekorzystne z ekologicznego punktu widzenia.

Zasadniczą wadą innych sposobów karboksymetylowania kwasów aminofosfonowych jest mała selektywność reakcji, co oznacza, że obok pożądanego produktu monokarboksymetylowania powstaje znaczna ilość produktów biskarboksymetylowania oraz pozostaje nieprzereagowany substrat lub produkty jego rozkładu. Wprawdzie z opisu patentowego PRL nr. 120759, a także z monografii J.Oleksyszyn, Amidoalkilowanie związków trójwartościowego fosforu, Wrocław 1986; wynika, że karboksymetylowanie kwasu aminometylofosfonowego kwasem chlorooctowym wobec wodorotlenku sodowego zachodzi z wydajnością ogólną 70-80%, to jednak badania nie potwierdzają tych rezultatów/. Badanie mieszaniny poreakcyjnej uzyskanej zgodnie z opisem patentowym PRL nr. 120759, przy pomocy protonowego rezonansu magnetycznego 60 MHz wykazuje, że zawiera ona zaledwie 45% molowych N- (fosfonometylo) glicyny, która daje sygnały przy 265, 238 i 224 Hz, a ponadto 33% molowych kwasu N-(fosfonometylo)iminodioctowego, który daje sygnały przy 285, 257 i

249 Hz; 16% molowych nieprzereagowanego kwasu aminometylofosfonowego, który daje sygnały przy 229 i 215 Hz, oraz 6% molowych kwasu glikolowego, który jest produktem hydrolizy kwasu chlorooctowego i daje sygnał przy 271 Hz.

Zasadniczą wadą tego sposobu wytwarzania jest zatem niska selektywność reakcji.

Ponadto, produkt końcowy wydzielony według tego sposobu wytwarzania N-(fosfonometylo)glicyny zawiera ponad 30% wagowych chlorku sodowego. Dodatkową wadą tego sposobu wytwarzania jest więc zła jakość produktu.

Jeszcze inny sposób wytwarzania N-(fosfonometylo)glicyny, znany z opisu patentowego St.Zjedn.Ameryki nr. 4221583, polega na pośrednim karboksylowaniu kwasu aminometylofosfonowego, które składa się z cyjanometylowania kwasu aminometylofosfonowego formaliną i cyjankiem sodowym, a następnie hydrolizie kwaśnej lub alkalicznej uzyskanego w ten sposób N-(fosfonometylo)glicynonitrylu.

Sposób ten jest szczegółowo opisany w przykładzie 1 i 8 patentu USA 4221583. W przykładzie 1 (kolumna 3 wiersz 5) zawiesinę 5.6 g kwasu aminometylofosfonowego w 25g wody (zmierzone pH wynosiło 2.6 przy pomocy elektrody kalibrowanej dla pH 8.0)mieszano i zadano jednorazowo 5.0g 50.9% roztworu wodorotlenku sodowego, po czym ochłodzono do temperatury 0-5°C i wkroplono 4.2g (0.0525 mola) 37% formaliny w temperaturze poniżej

10°C. Następnie mieszano 30 minut w temperaturze 0-5° C przy pH 6.6 (zmierzonym z kompensacją temperatury). Do tego roztworu dodano następnie w temperaturze 10-15°C roztwór 3,6g (0.055 mola) cyjanku potasu w 15g wody. Ponieważ pH wzrosło do 9.0 dodano porcjami 2.7g 37% kwasu solnego, aby utrzymać pH w granicach 8-9. Po zakończeniu wkraplania pH wynosiło 8.0 w temperaturze 11°C, a po 95 minutach pH wynosiło 7.9 w 17 C.

156 933

Następnie mieszaninę pozostawiono w tych warunkach na 20 godzin, po czym składniki rozdzielono na kationowej żywicy jonowymiennej w formie sprotonowanej, uzyskując w rezultacie 3.94g czyli 65% wydajności kwasu N-cyjanometyloaminometylofosfonowego, dla którego identyfikacji podano jedynie analizę elementarną.

W przykładzie 8 (kolumna 5 wiersz 25) tego samego patentu, zawiesiną 5,6g (0,0% mola) kwasu aminometylofosfonowego w 30g wody (pH 1.8) potraktowano 50% wodorotlenkiem sodowym aż do pH 9.0, po czym dodano 4.6g 0.0575 mola) 37% formaliny osiągając pH 6.1, a następnie mieszano przez 60 minut w temperaturze 15°C, po czy^ wkroplano 7.5g cyjanku potasu w 20g wody, dopóki pH nie wzrosło do 8.5. Wówczas obniżono pH do 8.0 dodając porcjami roztwór kwasu solnego. Następnie dodawano naprzemiennie roztwór cyjanku potasu i kwasu solnego kontrolując stale pH, tak że końcowe pH wynosiło 8.5 w temperaturze 18°C. Mieszano 2 godziny i skorygowano pH do wartości 7.5 i zostawiono mieszaninę reakcyjną na noc. Następnie zastosowano do wydzielenia produktu kationową żywice jonowymienną i otrzymano 65.6% wydajności produktu, z którego otrzymano 47.7% wydajności N-fosfonometyloglicyny w wyniku hydrolizy kwaśnej, a 44% wydajności w wyniku hydrolizy alkalicznej.

Wadą tego sposobu wytwarzania jest stosunkowo niska wydajność. Jakkolwiek autorzy patentu utrzymywali pH około 8, co jest znanym z literatury chemicznej optimum pH dla reakcji aminometylowania, to jednak nie można było uzyskać w tych warunkach lepszych wyników:. Jest to związane przede wszystkim z niską selektywnością reakcji cyjanometylowania, co jest związane z niejednoznacznością reakcji formaldehydu z aminami, zwłaszcza pierwszorzędowwymi. W reakcjach tych powstaje zwykle szereg produktów, takich jak na przykład: zasady Schiffa, metylopochodne czy heksahydrotriazyny, które dają złożoną mieszaninę produktów w reakcji z nukleofiłami. Ponadto powstały produkt monocyjanoalkilowania ulega zamiast substratu konkurencyjnej reakcji z formaliną i cyjankiem sodowym, co powoduje powstanie dużej ilości produktu biscyjanoalilowania. Dodatkową niedogodnością tego sposobu wytwarzania jest konieczność stosowania kolumny jonowymiennej do wydzielania właściwego produktu ze złożonej mieszaniny poreakcyjnej, co praktycznie wyklucza ten sposób wytwarzania z zastosowania na skalę przemysłową, ze względu na konieczność odparowywania olbrzymich ilości eluatów z kolumny.

Jeszcze inny sposób wytwarzania N-(1-fosfonoalkilo)glicyn polega na zastosowaniu estrów kwasów l-aminoalkilofosfonowych. Sposób ten znany jest na przykład z opisów patentowych PRL nr. 113889 oraz 113965. Wadą tego sposobu wytwarzania jest konieczność otrzymywania estrów kwasów aminoalkilofosfonowych w osobnym procesie składającym się zwykle z kilku dodatkowych etapów, a ponadto estry kwasów 1-aminoalkilofoefonowych mają właściwości chemiczne typowych alifatycznych amin pierwszorzędowych i w reakcji z formaldehydem dają odpowiednie heksahydrotriazyny jako główne produkty, które następnie w reakcji z cyjanowodorem dają znaczną ilość produktów biscyjanometylowania.

Wynalazek dotyczy sposobu wytwarzania N-(1-fosfonoalkilo)glicyn, zwłaszcza N-fosfonometylo^licyny w procesie karboksymetylowania kwasów 1-aminoalkilofoefcmowych, zwłaszcza kwasu aminometylofosfonowego.

Istota wynalazku polega na tym, że w pierwszym etapie poddaje się reakcji kwas 1-aminoalkilofosfonowy o wzorze ogólnym 2, w którym R i R1 oznaczają takie same lub różne grupy alkilowe lub arylowe, atomy wodoru, lub R i R1 stanowią razem łańcuch polimetylenowy, a zwłaszcza R i Rl oznaczają atomy wodoru, z formaldehydem, zwłaszcza w postaci formaliny, i kwaśną solą kwasu siarkawego, zwłaszcza kwaśnym siarczynem sodowym, lub ewentualnie zamiast osobnych składników można zastosować otrzymany uprzednio hydroksymetanosulfonian sodowy, przy czym reakcję prowadzi się stosując równomolowe ilości substratów, w temperaturze 270-350 K, zwłaszcza w temperaturze otoczenia, aż do przereagowanft substratów, po czym w następnym etapie mieszaninę poreakcyjną poddaje się reakcji z równomolową ilością kwasu cyjanowodorowego, ewentualnie pod postacią soli, zwłaszcza cyjanku sodowego, w temperaturze 270-350 K, korzystnie w temperaturze

156 933 otoczenia, aż do przereagowania substratów, a następnie otrzymaną w ten sposób mieszaninę poreakcyjną, która nieoczekiwanie zawiera nieznaczne tylko ilości produktów biscyjanoalkilowania, poddaje się w znany sposób hydrolizie kwaśnej roztworem kwasu mineralnego o stężeniu uzasadnionym ekonomicznie, zwłaszcza kwasem solnym, lub hydrolizie alkalicznej roztworem wodorotlenku metalu, zwłaszcza wodorotlenku sodowego, a następnie w dowolny znany sposób wydziela się N-(1-fosfonoalkilo)glicynę, zwłaszcza N-(fosfonometylo)glicynę, lub ewentualnie wykorzystuje się wprost hydrolizat jako półprodukt do wytwarzania środka fiototoksycznego po korekcji pH i uzupełnieniu odpowiednimi dodatkami.

Alternatywnie sposób według wynalazku polega również na tym, że w pierwszym etapie wytwarza się anion kwasu N-metylo-l-aminoa.ikilofosfonowego w reakcji kwasu 1-aminoalkilofosfonowego, przedstawionego wzorem ogólnym 2, w którym R i R1 oznaczają takie same lub różne grupy alkilowe lub arylowe, atomy wodoru, lub R i R1 stanowią razem łańcuch polietylenowy, a zwłaszcza R i R1 oznaczają atomy wodoru, z równomolową ilością formaldehydu, zwłaszcza pod postacią formaliny, przy czym reakcję prowadzi się w temperaturze 270-350 K, korzystnie poniżej 300 K, przy rygorystycznej kontroli pH, które powinno się zawierać w granicach 9-11, korzystnie przy pH 10, ponieważ jak to wynika z badań magnetycznego rezonansu jądrowego N-metyleno-l-aminoalkilofosfoniany są trwałe tylko w tym zakresie pH, co jest przykładowo przedstawione na rysunku 1, na którym przedstawiona jest zależność wydajności od wartości pH mieszaniny reakcyjnej. Optimum tej krzywej leży nieoczekwianie przy pH około 10, a nie przy pH około 8, jak to wynika z danych literaturowych dla cyjanometylowania zwykłych amin pierwszorzędowych. Następnie w drugim etapie do roztworu anionu kwasu N-metyleno-l-aminoakkllofosforowego dodaje się równomolową ilość cyjanowodoru, ewentualnie wytworzonego in situ z jego soli, zwłaszcza cyjanku sodowego i równoważnej ilości kwasu mineralnego, a reakcję prowadzi się w temperaturze 270-350 K, korzystnie w temperaturze poniżej 300 K i pH w granicach 9-11, korzystnie 10, aż do przereaglwaoif substratów, co przebiega praktycznie ilościowo, po czym mieszaninę poreakcyjną, zawierającą nieoczekiwanie niedużą ilość produktów biscyjanoalkkllwaoia, poddaje się w znany sposób hydrolizie kwaśnej ekonomicznie uzasadnionym roztworem kwasu mineralnego, zwłaszcza kwasem solnym, lub hydrolizie alkalicznej roztworem wodorotlenku metalu, zwłaszcza wodorotlenku sodowego, po czym w dowolny znany sposób wydziela się z mieszaniny poreakcyjnej N-( 1-fosfonoalkilo) glicynę, zwłaszcza N- (fos^^m^i^f^^^^^lo) glicynę, lub ewentualnie wykorzystuje się hydrolizat wprost do zestawienia środka 0itltlksycznegl po korekcji pH i uzupełnieniu odpowiednimi dodatkami.

Zasadniczą korzyścią techniczną wynikającą ze stosowania sposobu wytwarzania według wynalazku jest możliwość otrzymywania N-Cifosfonoalkilo) glicyn, zwłaszcza N-(fos0onometylo)glicyoy z wydajnością ponad 80%, z łatwo dostępnych surowców, zo pomocą nieskomplikowanej oporotury i prostych operacji jednostkowych.

Dodatkową, istotną zaletą sposobu wytworzonio według wynalazku jest dużo czystość produktów końcowych, co umożliwia zastosowanie ich bezpośrednio do zestowianio mieszanek OitoloOsycznych bez konieczności stosowanio wielu, często żmudnych, operacji oczyszczania.

Przedmiot wynalazku przedstawiony jest w przykładzie wykonania.

Przykład I. Do roztworu wodorotlenku sodowego - 1.20g, 0.030 molo i kwosu amkoometylo0os0onowego - 3.33g, 0.030 mola, w wodzie - 10 ml, wkropla się 37% roztwór formaldehydu - 2.25 ml, 0.030 molo, o następnie koryguje się pH mieszaniny reakcyjnej do wartości 10.0 40% wodnym roztworem wodorotlenku sodowego, po czym równocześnie dodaje się przy pomocy dwóch dozowników, roztwór cyjanku sodowego - 1.55g, o czystości 95%, 0.030 molo, w wodzie 5 ml, oraz kwas octowy, tak oby pH mieszaniny reakcyjnej stole utrzymywało się w granicach 10.0+0.1. Mieszaninę reakcyjną równocześnie utrzymuje się w temperaturze 280-290 K przy pomocy łaźni wodnej. Po dodaniu całej ilości cyjanku sodowego kontynuuje się mieszanie jeszcze przez dwie godziny, po czym dodaje się 12M

156 933 kwas solny i hydrolizuje mieszaninę przez ogrzewanie do wrzenia pod chłodnica, zwrotną przez 6 godzin. Następnie hydrolizat odparowuje się pod zmniejszonym ciśnieniem do sucha, a pozostałość traktuje się 12M kwasem solnym - 5.0 ml, 0.030 mola, i metanolem - 50 ml.

Osad soli nieorganicznych sączy się i przemywa metanolem - 4x5 ml.' Próbkę filtratu - 1 ml, odparowuje się do sucha pod zmniejszonym ciśnieniem, rozpuszcza się w tlenku deuteru - 0.5 ml, i oznacza selektywność karboksyraatylowania metodą protonowego rezonansu magnetycznego przy 60 MHz integrując sygnały przy 218, 232, 260 i 279 Hz. Selektywność reakcji mierzona stosunkiem ilości produktu monokarboksymetylowania do ilości produktu biskarboksymetylowania wynosiła 97:3. Resztę filtratu traktuje się metylooksiranem 10 ml, celem korekcji pH mieszaniny, co powoduje krystalizację produktu. Mieszaninę pozostawia się do krystalizacji na 12 godzin, kryształy sączy się i przemywa obficie metanolem, po czym suszy w suszarce.

Otrzymuje się N-(fosfonometylo)glicynę - 4.97 g, 98%, w postaci białego krystalicznego proszku, którego identyczność potwierdza widmo protonowego rezonansu jądrowego: ( ppm, tlenek deuteru): 3.75 d (2H, J=14 Hz), 4.33 s (2H) . W widtaie tym jest widoczny ponadto słaby sygnał leżący przy 279 Hz, który świadczy o obecności około 1-2% kwasu N-(fosfonometylo)iminodioctowtgo, a zatem ogólna wydajność reakcji wynosi około 97%.

Przykład II. Postępuje się jak w przykładzie I, z tą różnicą, że pH mieszaniny reakcyjnej koryguje się, a następnie utrzymuje w granicach 6.0+0.2, uzyskuje się w wyniku analogicznej procedury hydrolizat, w którym selektywność wynosiła 66:34, a z którego w wyniku identycznej próby krystalizacji nie udaje się wydzielić krystalicznego produktu. Po dodaniu metylooksiranu wypada jedynie gęsta, oleista substancja, zawierająca tylko około 60% N-(fosfonometylo)glicyny.

Przykład III. Postępuje się jak w przykładzie I, z tą różnicą, że pH mieszaniny reakcyjnej koryguje się, a następnie utrzymuje w granicach 7.0+0.2, uzyskuje się w wyniku analogicznej procedury hydrolizat, w którym selektywność wynosiła 76:24, a z którego w wyniku identycznej próby krystalizacji nie udaje się wydzielić krystalicznego produktu. Po dodaniu metylooksiranu wypada jedynie gęsta, oleista substancja, zawierająca tylko około 70% N-(fosfonometylo)glicyny.

Przykład IV. Postępuje się jak w przykładzie I, z tą różnicą, że pH mieszaniny reakcyjnej koryguje się, a następnie utrzymuje w granicach 8.2+0.2, uzyskuje się w wyniku analogicznej procedury hydrolizat, w którym selektywność wynosiła 91:9, a z którego w wyniku identycznego sposobu krystalizacji uzyskuje się N-(fosfonometylo)glicynę 4.80 g, 95% wydajności, w postaci białej, krystalicznej substancji, której identyczność potwierdza widmo protonowego rezonansu magnetycznego, które jest identyczne jak w przykładzie I. Ponieważ ilość produktu biskarboksymetylowania jest mniejsza niż 3%, zatem wydajność ogólna procesu wynosi około 92%.

Przykład V. Postępuje się jak w przykładzie I, z tą różnicą, ze pH mieszaniny reakcyjnej koryguje się, a następnie utrzymuje w granicach 9.2+0.2, uzyskuje się w wyniku analogicznej procedury hydrolizat, w którym selektywność wynosiła 96:4, a z którego w wyniku identycznego sposobu krystalizacji uzyskuje się N-^osfonometyloJglicynę 4.90 g, 97% wydajności, w postaci białej, krystalicznej substancji, której identyczność potwierdza widmo protonowego rezonansu magnetycznego, które jest identyczne jak w przykładzie I. Ponieważ ilość produktu biskarboksymetylowania jest mniejsza niż 3%, zatem wydajność ogólna procesu wynosi około 94%.

Przykład VI. Postępuje się jak w przykładzie I, z tą różnicą, że pH mieszaniny reakcyjnej koryguje się, a następnie utrzymuje w granicach 11.1+0.1, uzyskuje się w wyniku analogicznej procedury hydrolizat, w którym selektywność wynosiła 95:5, a z którego w wyniku identycznego sposobu krystalizacji uzyskuje się N-(fosfonometylo)glicynę 4.80 g, 95% wydajności, w postaci białej, krystalicznej substancji, której identyczność potwierdza widmo protonowego rezonansu magnetycznego.

156 933 które jest identyczne jak w przykładzie 7. Ponieważ ilość produktu biskarboksyrnetylowania jest mniejsza niż 4%, zatem wydajność ogólna procesu wynosi około 92%.

Przykład VII. Postępuje się jak w przykładzie I, z tą różnicą, że pH mieszaniny reakcyjnej koryguje się, a następnie utrzymuje w granicach 12.0+0.2, uzyskuje się w wyniku analogicznej procedury hydrolizat, w którym selektywność wynosiła 79:21, a z którego w wyniku identycznej próby krystalizacji nie udaje się wydzielić krystalicznego produktu. Po dodaniu metylooksiranu wypada jedynie gęsta, oleista substancja, zawierająca tylko około 70% N-(fosfonometylo)glicyny.

Przykład VIII. Do roztworu wodorotlenku sodowego - 1.20 g, 0.030 mola, i kwasu aminometylofosfonowego - 3.33 g, 0.030 mola, w wodzie - 10 ml, dodaje się 37% wodny roztwór formaldehydu (formalinę) - 2.25 ml, 0.030 mola, po czym koryguje się pH mieszaniny do wartości 9.8+0.2 przez dodanie odpowiedniej ilości 40% roztworu wodnego wodorotlenku sodowego. Następnie w temperaturze 280-290 K wkrapla się cyjanowodór 1.2 ml, 0.030 mola, po czym miesza się zawartość reaktora przez 2 godziny. Po tym czasie dodaje się 12M kwas solny - 20 ml, i prowadzi hydrolizę przez ogrzewanie do wrzenia pod chłodnicą zwrotną przez 6 godzin.

Hydrolizat poddaje się następnie przeróbce identycznej jak w przykładzie I i otrzymuje w wyniku N-(fosfonometylo)glicynę - 4.90 g, 97% wydajności, w postaci białego, krystalicznego produktu identycznego jak w przykładzie I, o czystości ponad 98% , a

Przykład IX. Postępuje się jak w przykładzie VIII, z tą różnicą, że zamiast kwasu aminometylofosfonowego, stosuje się kwas 1-aminoetylofosfonowy - 3.75 g, 0.030 mola, otrzymuje się w wyniku analogicznej procedury N-(1-fosfonoetylo)glicynę - 4.67 g, 85% wydajności, w postaci białego, krystalicznego produktu, którego identyczność potwierdza widmo protonowego rezonansu magnetycznego ( 5 ppm, tlenek deuteru): 1.47 dxd (3H, J=7.5 i 14.5 Hz), 3.75 m (1H), 4.35 s (2H).

Przykład X. Postępuje się jak w przykładzie VIII, z tą różnicą, że zamiast kwasu aminometylofosfonowego, stosuje się kwas 1-aminopropylofosfonowy - 4.17 g, 0.030 mola, otrzymuje się w wyniku analogicznej procedury N-(1-fosfonopropylo)glicynę - 4.80 g, 81% wydajności, w postaci białego, krystalicznego produktu, którego identyczność potwierdza widmo protonowego rezonansu magnetycznego ( ξ ppm, tlenek deuteru); 1.17 t (3H, J=7.2), 1.95 m (2H) , 3.35 dxdxd (1H, J=13 Hz, pozostałe J nieoznaczone), 4.42 s (2H).

Przykład XI. Postępuje się jak w przykładzie VIII, z tą różnicą, że zamiast kwasu aminometylofosfonowego, stosuje się kwas 1-amino-l-metylopropylofosfonowy - 4.17 g, 0.030 mola, otrzymuje się w wyniku analogicznej procedury N-(1-fosfono-l-metylopropylo)glicynę - 4.96 g, 84% wydajności, w postaci białego, krystalicznego produktu, którego identyczność potwierdza widmo protonowego rezonansu magnetycznego ( d', ppm, tlenek deuteru): 1.45 d (6H, J=14.5 Hz), 4.40 s (2H).

Przykład XII. Postępuje się jak w przykładzie VIII, z tą różnicą, że zamiast kwasu aminometylofosfonowego, stosuje się kwas 1-aminocykloheksylofosfonowy

- 5.38 g, 0.030 mola, otrzymuje się w N-(1-fosfonocykloheksylo)glicynę - 5.69 g, 80% krystalicznego produktu, którego identyczność potwierdza widmo protonowego magnetycznego ( , ppm, tlenek deuteru): 1.2-1.9 m (10H), 4.42 s (2H).

Przykład XIII. Postępuje się jak w przykładzie VIII, z tą różnicą, że zamiast kwasu aminometylofosfonowego, stosuje się kwas 1-amino-l-fenylometylofosfonowy

- 5.61 g, 0.030 mola, otrzymuje się w wyniku analogicznej procedury N-(1-fosfono-l-fenylometylo)glicynę - 6.03 g, 82% wydajności, w postaci białego, krystalicznego produktu, którego identyczność potwierdza widmo protonowego rezonansu magnetycznego ( j* , ppm, tlenek deuteru): 4.45 s (2H), 7.2-7.5 kompleks (5H), sygnał protonów grupy CH jest zasłonięty przez sygnał wody.

procedury białego, rezonansu wyniku analogicznej wydajności, w postaci

156 933

Przykład XIV. Do roztworu kwaśnego siarczynu sodowego - 3.12 g, 0.030 mola, w wodzie - 7.5 ml, wkrapla sie 37% wodny roztwór formaldehydu (formalinę) - 2.25 ml, 0.030 mola, a następnie miesza się przez 0.5 godziny, po czym chłodzi do temperatury około 290 K i w tej temperaturze wkrapla do tej mieszaniny roztwór kwasu aminometylofosfonowego - 3.33 g, 0.030 mola, i wodorotlenku sodowego - 2.40 g, 0.060 mola, w wodzie - 10 ml. Mieszanie kontynuuje się jeszcze przez 2 godziny, po czy^ w tej samej temperaturze wkrapla się roztwór cyjanku sodowego - 1.55 g, 95% czystości, 0.030 mola, w wodzie - 4 ml. Mieszanie.kontynuuje się przez 2 godziny, a następnie dodaje się do mieszaniny reakcyjnej 12M ^^as solny - 30 ml i hydrolizuje przez ogrzewanie do wrzenia pod chłodnicą zwrotną przez 6 godzin.

Hydrolizat przerabia się dalej w sposób analogiczny do opisanego w przykładzie I, i otrzymuje się w wyniku N-(fosfonometylo,glicynę - 4.70 g, 93% wydajności, w postaci białego krystalicznego proszku o właściwościach identycznych jak w przykładzie I i czystości ponad 98%.

Przykład XV. Postępuje się jak w przykładzie XIV, z tą różnicą, że zamiast siarczynu sodowego i formaliny, stosuje się 3. OM wodny roztwór hydroksymetanosulfonianu sodowego - 10 ml, otrzymuje się w wyniku analogicznej procedury N-(fosfonometylo)glicynę - 4.85 g, 96% wydajności, identycznej jak w przykładzie I.

Przykład XVI. Postępuje się jak w przykładzie XIV, z tą różnicą, że zamiast kwasu aminometylofosfonowego, stosuje się kwas 1-aminoetylofosfonowy - 3,75 g, 0.030 mola, otrzymuje się w wyniku analogicznej procedury N-(1-fosfonoetylo)glicynę - 4.93 g, 90% wydajności, identycznej jak w przykładzie IX.

Przykład XVII. Postępuje się jak w przykładzie VIII, z tą różnicą, że zamiast prowadzić hydrolizę mieszaniny poreakcyjnej przy pomocy 12M kwasu solnego, stosuje się do tego celu wodorotlenek sodowy w ilości sumarycznej 0.090 mola, na 0.030 mola kwasu aminometanofosfonowego, a hydrolizę prowadzi się przez ogrzewanie mieszaniny reakcyjnej do wrzenia, aż do zaniku wydzielania się amoniaku. Następnie hydrolizat odparowuje się do sucha pod zmniejszonym ciśnieniem i otrzymuje w wyniku sól trójsodową N-(fosfonometylo)glicyny - 7.10 g, około 100% wydajności, w postaci białego, bezpostaciowego proszku, który można stosować bezpośrednio do sporządzania mieszanek fitotoksycznych. Sól trójsodową zakwasza się 12M kwasem solnym - 12 ml, dodaje się metanol - 50 ml, po czym sączy osad chlorku sodowego, przemywa metanolem - 4x5 ml. Połączone przesącze traktuje się metylooksiranem - 10 ml, co powoduje wytrącenie się N-(fosfonometylo)glicyny. Mieszaninę pozostawia się na 12 godzin do krystalizacji, po czym sączy, przemywa obficie metanolem i suszy w suszarce. Otrzymuje się w wyniku N-(fosfonometylo)glicynę - 4.7 g, 93% wydajności, identyczną jak w przykładzie I.

W o

H0_v p » *

..JP-C-HH-HrC-OH

HO i ^R wzór1.

R1

I

WZÓR 2.

Zakład Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz.

Cena 3000 zł

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Sposób wytwarzania N-(1-fosfonoalkilo)glicyn, zwłaszcza N-(fosfonoretylo)glicyny, przedstawionych wzorem ogólnym 1, w którym R i Rl oznaczają takie same lub różne grupy alkilowe lub arylowe, atomy wodoru, lub R i Rl stanowią razem łańcuch polietylenowy, a zwłaszcza R i Rl oznaczają atomy wodoru, znamienny tym, że w pierwszym stanie poddaje się reakcji kwas l-aminoalkilofosfonowy przedstawiony wzorem ogólnym 2, w którym R i Rl mają wyżej podane znaczenie, z formaldehydem, zwłaszcza w postaci formaliny, i kwaśną solą kwasu siarkawego, zwłaszcza kwaśnym siarczynem sodowym, lub ewentualnie zamiast osobnych składników stosuje się otrzymany uprzednio hydroksymetanosulfonian sodowy, przy czym reakcję prowadzi się stosując równomolowe ilości substratów, w temperaturze 270-350 K, zwłaszcza w temperaturze otoczenia, aż do przereagowania substratów, po czym w następnym etapie mieszaninę poreakcyjną poddaje się reakcji z równomolową ilością kwasu cyjanowodorowego, ewentualnie pod postacią soli, zwłaszcza cyjanku sodowego, w temperaturze 270-350 K, korzystnie w temperaturze otoczenia, aż do przereagowania substratów, a następnie otrzymaną w ten sposób mieszaninę poreakcyjną, poddaje się w znany sposób hydrolizie kwaśnej roztworem kwasu mineralnego o stężeniu uzasadnionym ekonomicznie, zwłaszcza roztworem kwasu solnego, lub hydrolizie alkalicznej roztworem wodorotlenku metalu, zwłaszcza wodorotlenku sodowego·, a następnie w dowolny znany sposób wydziela się N-(l-fosfonoalkilo)glicynę, zwłaszcza N-(1-fosfonometylo)glicynę.
2. Sposób wytwarzania N-(1-fgsfonoa0kilo)g0icyn, zwłaszcza N-(fosfonometylo)glicyny, przedstawionych wzorem ogólnym 1, w którym R i Rl oznaczają takie same lub różne grupy alkilowe lub arylowe, atomy wodoru, lub R i Rl stanowią razem łańcuch polietylenowy, a zwłaszcza R i Rl oznaczają atomy wodoru, znamienny tym, że w pierwszym etapie poddaje się reakcji kwas 1-amingalkilofosfgngwy przedstawiony wzorem 2, w którym R i Rl mają wyżej podane znaczenie,z równcrolcw ilością formaldehydu, zwłaszcza pod postacią formaliny, przy czym reakcję prowadzi się w temperaturze 270-350 K, korzystnie poniżej 300 K, przy rygorystycznej kontroli pH, które powinno się zawierać w granicach 9-11, korzystnie przy pH 10, po czym w drugim etapie dodaje się równomolową ilość cyjanowodoru, ewentualnie wytworzonego in situ z jego soli, zwłaszcza z cyjanku sodowego i równoważnej ilości kwasu mineralnego, a reakcję prowadzi się w temperaturze 270-350 K, korzystnie w temperaturze poniżej 300 K, przy pH 9-11, korzystnie 10, aż · do przereagowania substratów, po czym mieszaninę poreakcyjną poddaje się w znany sposób hydrolizie kwaśnej ekonomicznie uzasadnionym roztworem kwasu mineralnego, zwłaszcza roztworem kwasu solnego, lub hydrolizie alkalicznej roztworem wodorotlenku metalu, zwłaszcza wodorotlenku sodowego, po czym w dowolny znany sposób wydziela się z mieszaniny poreakcyjnej N-(1-fosfonga0kilo)g0icynę, zwłaszcza N-ifosfonornetylo)glicynę.

A A *