亚氨基二元羧酸的制备方法技术

一种亚氨基二元羧酸的制备方法，包括在酸性介质中在催化Ｐｄ配合物和醛的存在下使右式的化合物与一氧化碳发生酰氨基羰基化反应，接着水解裂解Ｎ－酰基，其特征在于：酰氨基羰基化反应是在含水介质中进行的，其中：Ｒ＝Ｈ、ＮＨ↓［３］、Ｃ↓［１－２８］－烷基、Ｃ↓［６－１２］－芳基。特别合适的原料是甲酰胺、乙酰胺或尿素。无机Ｐｄ（Ⅱ）盐，如乙酸钯或氯化钯，或多相Ｐｄ催化剂主要以含无机酸的混合物形式使用，用量为０．０１－０．２５％摩尔，其中催化体系应含有尤其是氢溴酸或氢氯酸。同样提供了在最大量３５％摩尔卤化物盐存在下进行反应。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术提供了一种。氨基-和亚氨基二元羧酸同对应的一元羧酸一样，一般是药物、农业化学品化合物和农药的重要起始化合物。亚氨基羧酸的应用领域的宽广已经证明它尤其是制备N-膦酰基甲基甘氨酸(草甘膦)的合成链即最重要的和目前市场上最感兴趣的除草剂。合成N-膦酰基甲基甘氨酸的基础是亚氨基二乙酸(IDA)，目前可通过若干种合成途径将亚氨基二乙酸转变成所需的产品。在这些合成途径中，可借助于甲醛和亚磷酸或三氯化磷将其转变成N-膦酰基甲基亚氨基二乙酸和氯化钠；然后将由此获得的被取代的亚氨基二乙酸例如在碳质催化剂的存在下进行氧化裂解，获得N-膦酰基甲基甘氨酸的对应酸形式。因此，亚氨基二乙酸在草甘膦的各种合成途径中起重要的作用。迄今为止，制备IDA的很实际和经济有效的方法是两步法，其中包括首先采用氢氧化钠将亚氨基二乙腈(IDAN)转变成亚氨基二乙酸的钠盐(Na2IDA)，接着用强无机酸例如盐酸或硫酸中和。但是，如果使用盐酸，那么除了获得所需的亚氨基二乙酸外，还有至少两当量的氯化钠废料存在。因此，出于经济和生态的原因，长期以来人们寻求一种经济有效的方法，该方法不具有形成副产物的缺点或这些缺点被大幅度降低。人们对完全避免盐废料形成的方法特别感兴趣。根据Wakamatsu等人(1971)对酰氨基羰基化反应的基本认识制备亚氨基二乙酸的这种“原子生态”方法首次由Stern等人在1982年通过氨基二元羰基化反应实现。该反应可形成N-保护的N-酰基亚氨基二乙酸并在催化量的Co2(CO)8存在下由低聚甲醛、一氧化碳和酰胺组分开始。在第二步中，按已知方法水解裂解N-酰基。长期以来，酰氨基羰基化方法不仅受到使用的这种类型的催化剂的限制而且受到使用的乙酰胺的限制。在该方法的实际应用中，尽管到目前为止由于高原子经济而受到很大的制约，但是，最终由于成功进行反应所需的严格的反应条件而没有制约。例如反应需在至少120巴的压力和80-110℃的温度下进行。尽管如此，可能由于这样的严格试验条件，产率值仅达到最大值约70％的中等范围。WO98/35930描述了按该方法制备的IDA的产率提高，当然，没有显著减少在钴催化方法的严格反应条件下存在的缺点。该方法所使用的反应条件仍然是反应温度至少为110℃并且高的一氧化碳压力为约100-300巴。对于根据酰氨基羰基化反应和采用甲醛、酰胺组分和一氧化碳原料制备N-保护的亚氨基二乙酸(N-酰基-IDA)的方法来说，目前还没有使压力降低到70巴以下，最佳的最高反应温度为100-120℃和催化剂的最大数量为0.3摩尔％并能有效制备IDA的方法。迄今使用和有时采用的严格试验条件使得对高压釜的材质提出更高的要采致使运行成本(能量)增加并且附带产生了低的TON值。此外，所有迄今采用的方法尽管只需要使用一氧化碳作为反应组分，但是需要使用合成气体。因此，人们仍然期望仅使用一氧化碳气体。因此，与此有关的焦点是使用亚氨基二元羧酸作为特别合适的生产草甘膦的起始原料。对此，WO98/35930公开了采用羧甲基化催化剂前体转化氨基甲酰基化合物的方法。典型的氨基甲酰基化合物是酰胺、尿素和氨基甲酸酯。实用的催化剂前体包括元素周期表第VIII族金属并适于羧甲基化反应的所有化合物，其中含钴催化剂是特别适用的。当然反应的先决条件是使用由一氧化碳和氢组成的气体混合物。原则上，根据WO98/35930采用酰氨基一元羰基化反应中已知的Pd催化剂系统成功地进行了反应。例如在J.Mol.Cat.AChemica.1998.135，23-33中，Beller等人在亚氨基一羰基化反应中，描述了这类Pd催化剂，与采用钴催化剂的系统相比，采用这种新型的催化剂系统PdBr2/LiBr/H2SO4可以在有利得多的温度和压力条件下工作。但是，在这种情况下，反应仅仅是在使用偶极非质子溶剂，例如二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺和二恶烷下在没有H2O或含水混合物的存在下进行。由于众所周知的Pd催化剂对湿度和添加水的敏感性，因此，大部分的Pd催化剂需要在排除水组分的条件下进行，这并不令人惊奇。水对Pd催化的酰氨基一元羰基化反应有副作用也是已知的例如，只有在排水介质的存在下，在烷基化醛类与CO和尿素的Pd催化反应中酰氨基一元羰基化反应的产率是90％，而在1当量水的存在下，产率急剧下降，只有55％，这清楚地说明该反应对水的敏感性很高(Beller等人，Angew.Chem.1999，111，第10期，1562-1565)。迄今为止，在酰氨基二元羰基化反应中尚未使用多相Pd催化剂，这是因为多相催化的反应机理往往完全不同。近来开展的工作说明了多相Pd/C催化剂对酰氨基一元羰基化反应的适用性(Beller等人，Tetrahedron Letters，1999，40，第4523-4526页)。因此，本专利技术的目的是提供一种，包括在酸性介质中在催化的Pd配合物和醛的存在下使下式的化合物与一氧化碳发生酰氨基羰基化反应，接着水解裂解N-酰基，但是，无需采取苛刻的反应条件，例如绝对无水和/或高压至少为100巴和/或先决条件是使用选择性的有机溶剂， 其中R＝H、NH2、C1-28-烷基、C6-12-芳基。该目的是通过酰氨基羰基化反应实现的，所述方法包括在含水介质存在下进行亚氨基羰基化反应。本专利技术人特别令人惊奇地发现与现有技术相反，所使用的Pd催化剂在含水介质中也发挥作用，甚至获得的产率有时高于上述在有机溶剂中实施的方法获得的产率。同样令人惊奇地是，在限定摩尔量的水的存在下，也高效地催化了反应，产品的高形成率证实了这点。这一点由于现有技术存在的偏见是绝对想不到的。总之，当反应介质中所含的水的摩尔量按所使用的醛的摩尔量计为0.001-10当量时，尤其是0.01-4当量时，本专利技术的反应特别有效地进行。根据本专利技术，在权利要求1中所有可使用的化合物中，特别合适的起始原料是甲酰胺、乙酰胺或尿素。用量按所用酰胺组分计在0.01-0.25％摩尔的无机Pd(II)盐例如溴化钯或氯化钯是所需催化的钯配合物的优选代表。此外，还发现多相Pd催化剂例如Pd/C是特别有效的。因为在各种情况下，酰氨基羰基化反应必须在酸性介质进行，尽管反应不受特定的酸性pH范围的限制，但是本专利技术推荐使用无机酸，尤其使用硫酸。根据本专利技术，也可将无机酸用于含Pd化合物作为其他组分的催化剂系统；优选使用氢卤酸，例如氢溴酸，尤其是48％的HBr。合适的醛类包括甲醛、苯甲醛和环己基甲醛(carbaldehyde)的游离的形式，聚合物和缩醛，尤其是30％甲醛水溶液，已经证明在实际使用中，酰胺和醛组分的化学计量比为2-2.5∶1是有利的。根据本专利技术，在最高35％摩尔的卤化物盐的存在下进行反应时可额外地提高转化率，对此，溴化物盐显然是特别合适的。但是，根据本专利技术，卤化物盐也可以是碱金属卤化物，尤其是锂盐、钠盐或钾盐。如果卤化物盐的使用量最高为10％摩尔，尤其是5％摩尔，那么其影响是最显著的。与使用的任选的共反应剂无关，选择反应条件，以便酰氨基羰基化反应最好在20-80巴，优选40-60巴的一氧化碳压力下进行根据本专利技术，进行羰基化反应的优选温度为30-120℃，优选60-80℃。对实施本方法时羰基化反应气体的组成根本不关键。尽管使用纯的一氧化碳是相当有利的，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种亚氨基二元羧酸的制备方法，包括在酸性介质中在催化的Ｐｄ配合物和醛的存在下使下式的化合物与一氧化碳发生酰氨基羰基化反应，接着水解裂解Ｎ－酰基，其特征在于：酰氨基羰基化反应是在含水介质中进行的，＊＊＊其中：Ｒ＝Ｈ、ＮＨ↓［２］、Ｃ↓ ［１－２８］－烷基、Ｃ↓［６－１２］－芳基。

【技术特征摘要】
DE 1999-11-11 19954194.91.一种亚氨基二元羧酸的制备方法，包括在酸性介质中在催化的Pd配合物和醛的存在下使下式的化合物与一氧化碳发生酰氨基羰基化反应，接着水解裂解N-酰基，其特征在于酰氨基羰基化反应是在含水介质中进行的， 其中R＝H、NH2、C1-28-烷基、C6-12-芳基。2.根据权利要求1的方法，其特征在于酰氨基羰基化反应是在其水含量在0.001-10当量，尤其是在0.01-4当量的介质中进行的，其中的水含量按所使用的醛的摩尔量计。3.根据权利要求1和/或2的方法，其特征在于所使用的起始原料是甲醛、乙醛或尿素。4.根据权利要求1-3至少一项的方法，其特征在于所使用的钯配合物是一种无机Pd(II)盐，例如溴化钯或氯化钯，或多相催化剂，例如Pd/C，其用量按所用酰胺组分计为0.01-0.25％摩尔。5.根据权利要求1-4至少一项的方法，其特征在于所使用的酸是无机酸，尤其是硫酸。6.根据权利要求1-5至少一项的方法，其特征在于所使用的催化系统是Pd化合物和无机酸的混合物。7.根据权利要求1-6至少一项的方法，其特征在于催化系统含有氢卤酸，例如氢溴酸，尤其是48％...

【专利技术属性】
技术研发人员：H格罗戈，B哈默，
申请(专利权)人：底古萨股份公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]