N-亚磷羧甲基甘胺酸的合成方法技术

一种Ｎ－亚磷羧甲基甘胺酸的合成方法，其特征在于：令三烷基（或芳基）亚磷酸酯与一种由甘胺酸及三聚甲醛在第三胺存在的Ｃ↓［１］－Ｃ↓［４］烷基醇溶液中反应所产生的羟甲基甘胺酸，在低温进行酯化反应后以强酸或碱处理。（*该技术在2012年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及关于N-亚磷羧甲基甘胺酸(N-phosphonomethylglycine)的新颖合成方法。N-亚磷羧甲基甘胺酸是作为除草剂制造的中间体而广泛地被使用。此前已有多种制造该化合物的方法被开发，而其大部分是以亚胺二醋酸为起始原料。本专利技术方法是以一种比亚胺二醋酸廉价且较低分子量的甘胺酸作为起始原料的制法。已知的使用甘胺酸起始原料的制法，例如于美国专利第4，237，065号中揭示，是将三聚甲醛(paraformaldehyde)溶解于一有触媒量的第三碱存在的热烷基醇溶液中，然后添加甘胺酸进行反应，继之于反应溶液中再添加二烷基亚磷酸酯(简称DAP)，加热完成反应。随后于反应生成的酯中添加NaOH溶液进行皂化，并去除该第三碱，最后使获得的碱溶液酸性化以令生成的N-亚磷羧甲基甘胺酸沉淀，制取目的的N-亚磷羧甲基甘胺酸。其反应如下所示 本专利技术方法不使用价昂的DAP，企图使用较廉价的三烷基(或三芳基)亚磷酸酯(以下简称TAP)，令其与羟甲基甘胺酸反应而进行酯化反应。本专利技术涉及一种，包括令具有如下一般式的三烷基(芳基)亚磷酸酯 (式中，R＝C1～C4烷基、或苯基)与一由甘胺酸及三聚甲醛在第三胺特别是三乙胺存在的C1～C4烷基醇中，反应生成的羟甲基甘胺酸，即(a)一羟甲基甘胺酸(又称N-羟甲基甘胺酸)，及(b)二羟甲基甘胺酸(又称N，N-双(羟甲基)甘胺酸)或两者的混合物，于10℃以下，尤其10℃～-6℃的低温下进行酯化反应，再以强矿酸(尤其盐酸)或碱处理。对所获得的N-亚磷羧甲基甘胺酸的粗结晶，使用pH1.0～2.0的冷却至5℃以下之去离子水洗涤，而将纯度提升至95%以上。本专利技术人为研究其可能性，经多方实验结果证实酯化反应在诸如10℃以下的低温下进行时，不必经再结晶程序可制取96～98%纯度的目的产物N-亚磷羧甲基甘胺酸，从而完成本专利技术方法。同时，发现此方法不仅适用具有C1～C4烷基的三烷基亚磷酸酯(TAP)，同时亦适用其芳基为苯基或其衍生物例如甲氧苯基、乙氧苯基、丙氧苯基、丁氧苯基、氯苯基、甲基苯基、乙基苯基、丙基苯基等三芳基亚磷酸酯。使用三烷基(或三芳基)亚磷酸酯制造N-亚磷羧甲基甘胺酸的已知方法有令氯甲基甘胺酸与三烷基(三芳基)亚磷酸酯反应的例子，但这无非是利用氯甲基甘胺酸的Cl脱除三烷基(或三芳基)亚磷酸酯的烷基(或芳基)，显然与本专利技术方法的酯化反应，在基本的技术概念上有所不同。加之，靠Cl的脱烷基(或芳基)反应，其反应率仅为30～40%，可谓完全不具经济价值。而且，参与反应的氯甲基甘胺酸需利用SOCl2(或其他氯化合物)使甘胺酸的羟甲基化合物的-OH基氯化的手续，导致步骤的增加且又需使用价昂的耐酸设备，增加成本。本专利技术方法的要旨为依靠让TAP与一(mono)或二羟甲基甘胺酸或二者的混合物实行低温反应即可达成期望的选择性地仅使一羟甲基酯化。此便是完全打破酸与醇在常温以上的温度下、经脱水缩合方可达成酯化的一般化学常识，而且此完全不具有游离酸基的三烷基(或三芳基)亚磷酸在低温下与醇反应达成超出一般常识的酯化作用。本专利技术方法是用在低温下仅靠搅拌而滴加TAP的简单方法就能在短时间完成反应且可以高收率制得高纯度的目的产物。本专利技术方法的基本理论可作如下的说明首先，参与反应的醇是由甘胺酸与三聚甲醛的反应生成的羟甲基甘胺酸，其结合体是以一羟甲基体或二羟甲基体或其两者的混合体存在。其化学式为(A)HOCH2.NH.CH2COOH (一羟甲基甘胺酸)(B) (二羟甲基甘胺酸)利用KarlFisher检查上述的(A)、(B)结果，可检出水分，其量为相当于添加的三聚甲醛的摩尔数。由分析结果推测，此水分为由羟甲基甘胺酸分子内脱水产生，即推测在分子内发生下式的脱水 于是，此生成的H2O应会以游离的H2O而作用。其次，将三烷基(或芳基)亚磷酸酯，在低温下滴加于H2O存在的醇溶液中时，会引起单脱烷基(或芳基)化反应而生成二烷基(或芳基)亚磷酸氢酯，同时产生约18.6kcal/mol的热量(三羟甲基亚磷酸酯的场合)，即此时引起下式的反应 (R＝烷基或芳基)此时生成的二烷基(或芳基)亚磷酸氢酯将会与上述(A′)、(B′)的分子内脱水物进行下述的反应而产生目的物。此时，可能由于TAP的脱烷基(或芳基)时发生的瞬间的放出热量促进酯化而在低温下进行。为作对照实验，仅将DAP在低温下添加于上述的(A)、(B)，但结果未发生任何反应，但TAP时几乎进行完全的反应。 本专利技术方法的另一特点为，上述之(B″)的反应，在低温下选择地进行。换句话说，即使有二羟甲基甘胺酸存在，仅有第一羟甲基体参与反应，而第二羟甲基体不参与反应，这点已由TLC或HPLC确认。将上述加以结论如下在适当的溶剂中使甘胺酸与三聚甲醛在适当条件下反应生成的一羟甲基甘胺酸或二羟甲基甘胺酸或两者的混合物存在的溶液中，滴加TAP，此时保持于适当的低温。通过滴加，仅在一羟甲基体上发生因TAP而引起的脱烷基(或芳基)作用。此时虽会产生反应热，但仅为瞬间，此瞬间发生的反应热促进TAP的脱一烷基(或芳基)体与分子内脱水的羟甲基体的结合，且由于低温，故此等反应将选择地向期望的方向进行。结果可以高效率制得不纯物量少的高纯度产品。以上的反应状况可用TLC或HPLC追综。本专利技术方法的各反应条件如下使用的溶剂为具有C1～C4烷基的醇，例如甲醇、乙醇、异丙醇、丁醇及异丁醇。由经济及易于蒸镏回收的观点来说，以甲醇最为可取。又，需将三聚甲醛溶解于此烷基醇中，但由于不会直接溶解，故需添加碱或胺类作为触媒。胺以烷基胺较可取，但由经济及回收的容易性考虑，以三乙胺较佳，通过它三聚甲醛可在短时间内溶解随后添加甘胺酸，于20～50℃，最好25～45℃下搅拌，则20～30分钟内即溶解成透明溶液。三聚甲醛与甘胺酸的使用量需对甘胺酸至少使用0.8～3.0，尤其1.0～2.2摩尔倍的三聚甲醛。这样，几乎可将甘胺酸完全羟甲基化。此时的反应物为一羟甲基体，二羟甲基体或两者的混合物;这可用TLC或HPLC确认。为谋求反应完全，烷基醇的量是重要因素，即量过少时会增大聚合物的生成机会，过多时则无谓的增大设备，并且溶剂回收上多浪费时间。因此，烷基醇的用量应为甘胺酸及三聚甲醛总量的1～10倍，最好2～5倍容量。经实验结果，2～5倍量时及5～10倍量时，其收量并不因醇量的增大而有所增多。此亦可证明，因本专利技术方法采用低温反应，故不会引起不需要的副反应。又，使用的烷基醇，在含数%的水分的状态时，也可反应，但最好使用无水状态的，这样能够获得稳定的反应结果，避免根据批次而有收量的变化。经过进行对照试验，不用胺(包括三乙胺)而仅令甘胺酸及三聚甲醛在烷基醇中，用同一条件反应，结果在同一时间内大部分不溶解，结果无法获得具实用性的结果。胺，尤其选自第三胺中的三乙胺的使用量，经试验结果，在三聚甲醛及甘胺酸的反应时，不受特定的摩尔比影响，都可获得同样的结果。即，在1摩尔以下或1摩尔以上(对甘胺酸而言)的添加量的场合，虽然反应时间及反应物收量都相同，但在接下来与TAP的反应时，对甘胺酸添加0.5～4.0摩尔的三乙胺的场合，结果较佳，尤其0.9～2.5摩尔，特别在0.9～1.1摩尔的用量时，所得结果最为理想。此便是第三碱的三乙胺与TAP的一脱烷基化合物本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种Ｎ－亚磷羧甲基甘胺酸的合成方法，其特征在于，包括：令具有如下一般式的三烷基（芳基）亚磷酸酯＊＊＊（式中，Ｒ＝Ｃ↓［１］～Ｃ↓［４］烷基、或苯基）与一由甘胺酸及三聚甲醛在第三胺特别是三乙胺存在的Ｃ↓［１］～Ｃ↓［４］烷基醇中，反应生成的羟甲基甘胺酸，即：（ａ）一羟甲基甘胺酸（又称Ｎ－羟甲基甘胺酸），及（ｂ）二羟甲基甘胺酸（又称Ｎ，Ｎ－双（羟甲基）甘胺酸）或两者的混合物，于１０℃以下，尤其１０℃～－６℃的低温下进行酯化反应，再以强矿酸（尤其盐酸）或碱处理。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈明峰，
申请(专利权)人：陈明峰，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]