草铵膦的制备方法

专利名称：草铵膦的制备方法
技术领域：
本发明属于有机化学和农药化学领域，具体而言，本发明涉及草铵膦的一种新的
制备方法。
背景技术：
草铵膦(glufosinate-ammoni咖)是一种具有部分内吸作用的高效、低毒、非选择
性(灭杀性)触杀型有机膦类除草剂，是由德国赫司特(Hoechst)公司最先开发。其合成
方法有发酵法和化学合成法。发酵法主要是用双丙氨酰膦经微生物发酵生产。化学合成法
大多是以三氯化膦或亚膦酸酯为起始原料，与某些氨基衍生物反应而制备。 目前草铵膦的合成方法有阿布佐夫合成法，该法采用亚膦酸酯衍生物与卤代
a-胺基(保护的)-丁酸衍生物反应，酸性条件下脱保护制备，该法中卤代a-胺基(保护
的)-丁酸衍生物的制备较为繁琐，成本相对较高，而且，胺基的保护与脱保护，均使得制备
成本增加。 高压催化合成法使用了一氧化碳和氢气在，15-20MPa的高压下反应，对设备的要 求高，不适合工业化生产，此外CO也是剧毒气体，不太好控制。 低温定向合成法中氢化吡嗪的阴离子化过程需要-80°C的低温，不易工业化生产； 另外用到正丁基锂也是极危险的易燃易爆品；中间体甲基氯乙基膦酸乙酯也需单独制备。
阿布佐夫-迈克尔法，由西南科技大学材料学院硕士研究生提出的，用亚膦酸三 甲酯为原料生成甲基膦酸二甲酯，按文献所示，也可以用市场直接能购买的甲基膦酸二乙 酯为原料，反应过程中用到五氯化磷(污染大)和乙烯基氯化镁，该格氏反应，工业化时也 较难控制。 盖布瑞尔-丙二酸二乙酯合成法，此路线用到氯气和溴素，工业化时也较难控制， 且成本较高。 以蛋氨酸为原料，经过羟基化，成内酯氯化，再和甲基膦酸二乙酯反应得到草铵膦 的衍生物，水解得到草铵膦。此法中使用的蛋氨酸在反应过程中，将产生巯醇，污染问题较 难解决。 目前较为成熟的工艺是斯垂克_泽林斯基法，该方法由德国赫斯特_舍林农业发 展有限公司于1998年8月申请的制备方法专利(专利号为98808261)予以公开，该专利通 过W09909039进入了中国，该方法是在酸酐等条件下，由甲基亚膦酸二乙酯与丙烯醛反应， 再经氰化物等反应制备草铵膦，其反应中用到了剧毒的氰化钾或钠。

发明内容
本发明的研究人员经过大量的实验研究发现，利用三价的甲基亚磷酸化合物与丁 烯腈反应，然后利用Neber重排，再经水解反应制备草铵膦，不仅可以避免使用剧毒的氰化 物，也可以免去使用氨基酸衍生物时对氨基的保护与脱保护等反应，使得制备草铵膦的工 艺反应步骤少、操作简便、成本低，完全适合于规模化生产。

本发明是一种制备式(I)化合物或其盐的方法，
H3C— .
(I) 它主要包括以下步骤实现。
步骤1 : 将式(II)的三价甲基磷化合物与式(III)的不饱和的衍生物，如果合适在縮合剂
或活化剂及如果合适醇类存在下，生成式(IV)化合物，
(II)
(IV) 其中^为卤素、含或不含取代基的(Cl-C4)烷氧基、苄氧基、苯氧基，1 2为 (Cl-C4)烷基、苄基；式(II)化合物主要选自甲基亚磷酸酯，包括单甲酯、双甲酯、单乙酯或 双乙酯，使用到的活化剂优选乙酸酐。
步骤2: 将式(IV)化合物与式(V)的醇反应，生成式(VI)化合物；
o
II
H3C-P,
/
o
\
R
NH HCI
+R3—0H
(V)
(IV) 、" (VI) 其中R3为(Cl-C4)的烷基；制备中，使用到的醇优选甲醇。而且该步反应可以不
进行纯化，直接投下一步反应。
步骤3 : 式(VI)化合物在氧化剂的存在下，反应生成式(VII)化合物；
(VI)
(VII)
在氧化剂的选择中，我们研究过用碘、高碘酸、高碘酸钠、次氯酸或次氯酸钠等，本
5发明中，优选次氯酸钠。
步骤4 式(VII)化合物，在碱存在下，经过Neber重排反应，生成式(VIII)化合物；



同 (vm)
反应完成后，可直接将反应体系调整为酸性，进行下一步操作。
步骤5
式(VIII)化合物，在6N的盐酸水溶液下水解即可生成式(I)化合物；
;H3C-P.
(vm)

-步说明本发明,
以下通过实施例进-实施例1
步骤1 :氮气保护下将3- 丁烯腈(67g， lmol)和乙酸酐(102g， lmol)加入反应瓶， 在25-3(TC下滴加甲基亚膦酸二乙酯(136g，lmo1)入反应瓶，在3(TC搅拌6小时即反应完 全。减压蒸馏，除去未反应的原料，再高真空精馏得到产物(4-乙氧基(甲基)膦酰基-丁 腈)(166g，收率95X )。 步骤2 :氮气保护下，将以上化合物(166g，0. 95mol)溶于无水甲醇(430g)中，降 温至ot:，通入干燥的氯化氢气体，保持1小时。通完后在2t:搅拌12小时，减压蒸馏出 甲醇，得到产物(4-乙氧基(甲基)膦酰基-l-亚氨基-丁基甲基醚盐酸盐)(220g，收率 95% )。 步骤3 :将次氯酸钠(543g，7. 29mol)溶于水(3700mL)中，降温至0°C ，搅拌下加入 上步产物(220g，0. 79mol)，混合物搅拌1小时，反应完毕用石油醚(3X600g)萃取，萃取液 回收石油醚得到产物(4-乙氧基(甲基)膦酰基-l-氯代亚氨基-丁基甲基醚)(217g，收 率100% )。 步骤4 :将氢氧化钠(108g，2. 7mo1)溶于水(6000mL)中，冷却至室温加入上步产 物(217g，0. 9mol)，室温搅拌10小时。 反应液在冰水浴下通入氯化氢气体，使得反应液氯化氢的浓度为6N左右。反应物 升温至回流，反应4小时，在50-6(TC下减压蒸馏除去大部分水，得到淡黄色粘稠物质。加 入适量甲醇溶解，滤去无机盐，蒸去甲醇，剩余物溶于蒸馏水中，用5N的氢氧化钠调pH = 3. 0-3.5，加入甲醇，低温放置析出白色晶体，即为草铵膦。
实施例2 步骤1 :氮气保护下将3- 丁烯腈(67g， lmol)和乙酸酐(102g， lmol)加入反应瓶， 在25-3(TC下滴加甲基亚膦酸单乙酯(108g，lmo1)入反应瓶，在3(TC搅拌6小时即反应完 全。减压蒸馏，除去未反应的原料，再高真空精馏得到产物(4-乙氧基(甲基)膦酰基-丁 腈)(166g，收率95X )。 步骤2 :氮气保护下，将以上化合物(166g，0. 95mol)溶于无水甲醇(430g)中，降 温至ot:，通入干燥的氯化氢气体，保持1小时。通完后在2t:搅拌12小时，减压蒸馏出甲 醇，降温至0。C。加入次氯酸钠(543g，7. 29mol)/水(3700mL)溶液，混合物搅拌1小时，反 应完毕用甲苯(3X600g)萃取，萃取液回收甲苯得到产物(4-乙氧基(甲基)膦酰基-l-氯 代亚氨基_ 丁基甲基醚)(217g，收率95% )。 步骤3 :将氢氧化钠(108g，2. 7mo1)溶于水(6000mL)中，冷却至室温加入上步产 物(217g，0. 9mo1)，室温搅拌10小时。 反应液在冰水浴下通入氯化氢气体，使得反应液氯化氢的浓度为6N左右。反应物 升温至回流，反应4小时，在50-6(TC下减压蒸馏除去大部分水，得到淡黄色粘稠物质。加 入适量甲醇溶解，滤去无机盐，蒸去甲醇，剩余物溶于蒸馏水中，用5N的氢氧化钠调pH = 3. 0-3.5，加入甲醇，低温放置析出白色晶体，即为草铵膦。
权利要求
一种制备式(I)化合物或其盐的方法，包括步骤1将式(II)的甲基磷化合物与式(III)的不饱和的衍生物，如果合适在缩合剂或活化剂及如果合适醇类存在下，生成式(IV)化合物，其中R1为卤素、含或不含取代基的(C1-C4)烷氧基、苄氧基、苯氧基，R2为(C1-C4)烷基、苄基，步骤2将式(IV)化合物与式(V)的醇反应，生成式(VI)化合物；其中R3为(C1-C4)的烷基；步骤3式(VI)化合物在氧化剂的存在下，反应生成式(VII)化合物；步骤4式(VII)化合物，在碱存在下，经过Neber重排反应，生成式(VIII)化合物；步骤5式(VIII)化合物，酸性条件下水解生成式(I)化合物；F2008101826155C00011.tif,F2008101826155C00012.tif,F2008101826155C00013.tif,F2008101826155C00021.tif,F2008101826155C00022.tif,F2008101826155C00023.tif
2.根据权利要求1， Rl为氢，步骤1中，縮合剂或活化剂是指乙酸酐，或过氧化异辛酸 酯；步骤2中，式(V)的醇是指C1-C4的醇，优选甲醇；步骤3中，氧化剂可以是碘、高碘酸、 高碘酸盐、次氯酸或次氯酸盐，优选次氯酸钠；步骤4中，选用的碱为无机碱，如碳酸钠、碳 酸氢钠、氢氧化钠、碳酸钾、碳酸氢钾、氢氧化钾，优选氢氧化钠；步骤5，酸性条件下水解， 优选盐酸。
全文摘要
本发明是利用三价的甲基亚磷酸化合物与丁烯腈反应，然后利用Neber重排，再经水解反应制备草铵膦，不仅可以避免使用剧毒的氰化物，也可以免去使用氨基酸衍生物时对氨基的保护与脱保护等反应，使得制备草铵膦的工艺反应步骤少、操作简便、成本低，完全适合于规模化生产。
文档编号A01P13/00GK101747367SQ20081018261
公开日2010年6月23日 申请日期2008年12月9日 优先权日2008年12月9日
发明者李从胜, 李晶, 牛勇毅 申请人:北京上地新世纪生物医药研究所有限公司