专利名称：膦酸酯化合物的制作方法
技术领域：
本发明涉及限定类别的新型膦酸酯化合物以及涉及对于这些膦酸 酯化合物的可能的应用。根据本发明所述的化合物实际上包括两个部 分，§卩如在下文中较详细说明的反应性膦酸酯部分和一类具体的反 应配对部分。该新型化合物可以考虑有利地用于多种工业应用，例如 分散、水处理、污标抑制、螯合、腐蚀抑制、药物和药物中间体、纺 织品、清洁剂、二次采油、造纸工业、糖和啤酒工业、肥料和微量营 养素和金属处理。
背景技术：
膦酸酯化合物长时间以来是公知的并已经在多种商业应用领域中 使用。因此如本领域普通技术人员能够预见的，现有技术是非常完善 的并且报导相当多。
US 5,879,445描述了含有至少一个膦酸氨基亚烷基基团和至少一 个聚垸氧基化的链的化合物用于使矿物颗粒或水硬性粘结剂糊剂流态 化的用途。WO 94/08913公开了相似的技术。
US 4,330,487描述了通过使a,co-亚烷基二胺与甲醛和亚磷酸在根 据Mannich反应的水性介质中，在pH通常小于1的情况下进行反应制 备N,N，-二取代的亚甲基膦酸的方法。Zaitsev V.N.等人，Russian Chemical Bulletin, (1999)， 48(12), 2315-2320,公开了含有氨基膦酸的改 性二氧化硅，所述氨基膦酸共价键接到所述二氧化硅的表面上。
US 4,260,738描述了含有氨基膦酸基团的淀粉醚衍生物，即一个 或两个带负电荷离子的亚甲基膦酸基团，连接于带正电荷离子的氮。
7该淀粉衍生物据称表现出阳离子或阴离子性质，这些(性质)可以通 过将选择的基团与所述氨基膦酸试剂一起引入而被增加。所述淀粉衍
生物在造纸工艺中可以有利地用作颜料保持助剂。US 4，297，299涉及新 型的N-(烷基)-N-(2-卤代乙基)-氨基亚甲基膦酸，当在造纸工艺中使用 时，其表现出理想的颜料保持性质。EP-A 0 772 084公开了一种漂白固 定溶液，其包含聚氨基单琥珀酸的金属配合物，其中所述聚氨基单琥 珀酸可以是N-膦酰基甲基-N'-单琥珀酸。
然而，已知的膦酸酯，不管理想的应用益处如何，都可能到最小 限度，这可能与应用领域次要地相关，不包括介质相容性和边缘最优 化的应用适应性。因此一直需要提供适合于应用的膦酸酯化合物，以 特别地形成增加的应用益处，而同时使性能不稳定和不理想的妨害最 小化。
发明内容
本发明的主要目的是提供新型的膦酸酯化合物，其适合用于宽范 围的选择的应用。本发明的另一个目的是制备新型的膦酸酯化合物， 其可以容易地和有效地从选择的反应配对部分开始而被合成。本发明 的又一个目的涉及通过将选择的膦酸酯部分与选择的反应配对部分组 合而提供新型膦酸酯化合物，从而形成为提供选择的应用益处而改性 的膦酸酯化合物。
上述的和其它的益处现在可以借助于新型的膦酸酯化合物而实 现，所述新型的膦酸酯化合物包含选择的反应性膦酸酯部分和选择的 反应配对部分，以及由这些部分制备。
术语"百分比"或，如在本申请中通篇所用的，表示"重 量百分比"或"wt%"，除非有不同定义。术语"膦酸"和"膦酸酯" 自然地取决于介质的主导的碱性/酸性条件而可以互换地使用。术语"反 应性"的膦酸酯仅仅是为了强调从部分B开始的膦酸酯可以容易用于合成本发明权利要求请求保护的膦酸酯化合物。
膦酸酯化合物现在已经发现含有反应性膦酸酯部分和选自许多单 独种类的反应配对部分。更详细地，本发明在此处涉及如下通式的新 型膦酸酯化合物
T-B
其中B是含有膦酸酯的部分，其具有下式 -X-N(W)(ZPO美)
其中X选自C2-Qo的直链、支链、环状或芳香性的烃链，该烃链
任选被Q-d2的直链、支链、环状或芳香性的基团取代，(所述链和/ 或所述基团可以)任选被OH、 COOH、 F、 OR'和SR'的部分取代，其 中R'是d-d2的直链、支链、环状或芳香性的烃链；和[A-O]x-A，其 中A是CVC9的直链、支链、环状或芳香性的烃链，和x是1至200 的整数；
Z是d-Q亚烷基链；
M选自H和d-C2o的直链、支链、环状或芳香性的烃链； W选自H、 ZP03M2和[V-N(K)]nK，其中V选自02-<:5()的直链、 支链、环状或芳香性的烃链，该烃链任选被CrC12的直链、支链、环 状或芳香性的基团取代，(所述链和/或基团)任选被OH、 COOH、 F、 OR'或SR'的部分取代，其中R'是d-Cu的直链、支链、环状或芳香性 的烃链；和选自[A-O]x-A，其中A是CVC9的直链、支链、环状或芳香 性的烃链，和x是l至200的整数；和
K是ZP03M2或H,和n是0至200的整数；
和，其中T是选自如下基团的部分
(i) MOOC-X-N(U)誦；
(ii) MOOC-C(X2)2-N(U)-;
(iii) MOOC-X-S-;
(IVi) [X(HO)n,(N-U)n，]n"-;
(Vi) U-N(U)-[X-N(U)]n,"-; (VIi) D-S-;(VIIi) CN誦；
(vim) mooc-x-o-;
(IXi) MOOC-C(X2)2-0-;
(Xi) NHR，，-;禾口
(XIi) (DCO)2-N-; 其中，M、 Z、 W和X如上所定义；U选自直链、支链、环状或 芳香性的C广d2烃链、H和X-N(W)(ZP03M2); 乂2独立地选自H、直链、 支链、环状或芳香性的Q-C2。烃链，该烃链任选被CVCu的直链、支 链、环状或芳香性的烃基团取代，所述烃基团任选被OH、 COOH、 R'O、 R，S禾卩/或NH2的部分取代；n，、 n"和n"，独立地选自1至100的整数； D和R"独立地选自C,-C5o的直链、支链、环状或芳香性的烃链，该烃 链任选被Q-d2的直链、支链、环状或芳香性的基团取代，(所述链 和/或所述基团可以)任选被OH、 COOH、 F、 OR'和SR'的部分取代， 其中r，是crc12的直链、支链、环状或芳香性的烃链；和a'0-[a-0]x-a， 其中A是CVC9的直链、支链、环状或芳香性的烃链，x是l至200的 整数，
和A'选自CrCso的直链、支链、环状或芳香性的烃链，该烃链任 选被CVd2的直链、支链、环状或芳香性的基团取代，(所述链和/或 所述基团可以)任选被OH、 COOH、 F、 OR'和SR'的部分取代，其中 R，具有如上给出的含义；另外的附加条件是D还可以代表H;
其中排除如下化合物
乙二胺-N-膦酰基甲基-N，-单琥珀酸、1,6-六亚甲基二胺-N-膦酰基 甲基-N，-单琥珀酸、2-羟基亚丙基-l,3-二氨基-N-膦酰基甲基-N'-单琥珀 酸、1，2-丙二胺-N-膦酰基甲基-N，-单琥珀酸、1,3-丙二胺-N-膦酰基甲基 -N，-单琥珀酸和亚乙基-双(氧基亚乙基次氮基)-N-膦酰基甲基-N'-单琥珀酸。
本发明的新型膦酸酯化合物实际上包括对应于通式 Y-X-N(W)(ZP03M2)2的膦酸酯与选自编号(i) - (XIi)的部分的反应 配对部分，和可以在一个过程中，通过将所述部分进行反应而被制备。在所述膦酸酯化合物中的Y代表如下取代基，该取代基的共轭酸具有
等于或小于4.0，优选等于或小于l.O的pKa。
pKa值公知是可以变化的，其可以表示为下式 pKa = -log10Ka，
其中，Ka表示热力学平衡酸性常数。
所有酸性物质的pKa值都可以从文献中获知，或者如果需要，可 以方便地测定。
Y可以优选选自Cl、 Br、 I、 HS04、 N03、 CH3S03和对甲苯磺酸 根合及其混合物。
在X、 R'、 A和V的定义中，CVCy的直链或支链的烃链优选是直 链或支链的具有相应链长度的垸烃-二基。环状烃链优选是C3-Qo环烷 烃-二基。芳香性烃链优选是CVd2芳垸-二基。当上述烃链被取代时， 其优选取代以直链或支链的具有相应链长的烷基、C3-C1Q环烷基或 Cs-d2芳基。所有这些基团都可以进一步取代以如下基团，所述基团用 各自的符号列出。
对于垸烃的部分，更优选和特别优选的链长用具体的符号列出。 环状的部分是更优选的环己烷的部分，在环己垸-二基的情况下，特别 是环己垸-l,4-二基的部分。芳香族的部分优选是亚苯基或苯基，在这种 情况下，对于亚苯基，特别优选l，4-亚苯基。
在膦酸盐B反应配对部分中的各个部分可以有利地选自如下所示 的种类
11部分_^_最优选
XC2-C30 C2-C12x-A [A國O]x-A
vc2-c30 c2-c12x-A [A-0]x-A
其中对于二者，x和v独立地
A C2-C6 C2-C4
x 1-100 1-100
z c2-c3
M H、 C广C6 H、 CPC4
n 1-100 1-25
所述反应配对部分T的各个种类的具体例子通常表述为如下基
团
(i) 式MOOC-X-N(U)-的氨基酸；
(ii) 式MOOC-C(x2)2-N(U)-的a-氨基酸；
(iii) 式MOOC-X-S-的硫羰酸；
(IVi)式[X(HO)n，(N-U)n，]n，，-的氨基醇，其包括组合的聚合和/或单
体种类；
(Vi)对应于式U-N(U)-[X-N(U)]n，，，-的二胺和聚胺；
(VIi)式D-S-的硫醇；
(VIIi)式CN-的氰化物；
(Villi)式MOOC-X-O-的羟基酸；
(IXi)式MOOC-C(x2)2-0-的a-羟基酸；
(Xi)式NHR"-的胺;和
(XIi)式(DCO)2-N-的酰亚胺。
在优选的种类(ii)中，乂2可以被如下部分的任一种或多种取代:SR'、 OR'、 COOH、 NH2和OH。同样优选的a-氨基酸的例子是谷氨酸、 甲硫氨酸、赖氨酸和苏氨酸。在(XIi)中的D可以独立地进行选择。
在所述T反应配对部分中的各个部分可以有利地选自与对于所述 膦酸盐B反应配对部分表述的具有相同术语的部分，包括所述的优选 的和最优选的种类。这特别适用于在所述配对部分T的结构式中的所 有结构要素。另外的配对部分T (相对于B)的要素具有如下含义 部分 优选 最优选
X2 rT、 n， n，" R，，
D
H、 C广Ci2 1-50 1-100
C1-C30 A，O-[A-O]x隱A
C1-C30、 H A，O-[A-O]x-A
H、 C广C!o 1-25 1-50
A，O陽[A-O]x-A
C广Ci6、 H A，O國[A-O]x-A
其中，对于二者:
A x A, W
u
R"和D独立地，
C2-C6
1-100 Ci-C30 ZPO美 H、 Ci-Cg、 -X-N(ZPO美)
C2-G4 1-100
优选其中X为(32-(:12和
z为d-C3
所述反应配对部分T和前体的合适的种类的例子因此列举如下 A 种类 前体
(i) 6-氨基己酸 H("
(ii) 天冬氨酸；赖氨酸 H
(iii) 巯基乙酸 H、碱金属
13(IVi)聚(氨基醇) H
二丙醇胺 H
2-(2-氨基乙氧基)乙醇 H
(Vi) 聚乙烯亚胺 H
聚烯丙胺 H
(VIi)硫醇、硫醇盐 H、碱金属
(VIIi)氰化物 H、碱金属
(Villi) 羟基酸 H
(IXi) a-羟基酸 H
(Xi)胺 H
(XIi) 酰亚胺 H、碱金属 (*)除非使用相应的内酰胺
在(Vi)中的胺的部分可以并入到所述烃链中，如直链聚乙二胺， 或者可以通过单键连接于所述烷基链，如在聚烯丙胺中，或者可以是 两种构型的混合物，如在支链聚乙二胺中。其适用于在(IVi)中的氮 和氧。特别地，明确为OH的氧，可以是所述烃链的一部分或者可以通 过单键连接于所述链或者可以是两种构型的混合物。
反应配对部分T的烃的部分可以包含正构的和支链的种类，或者 可以表示为这些种类。例如，术语"丁基"可以表示任何一种已知的 异构体，并且同样可以表示正丁基、异丁基、仲丁基和叔丁基。沿 着同样的思路，含有光学碳原子的配对部分T的定义指任何一种异构 体，即D种类、L种类、D,L种类和它们的组合。
在本发明的一个方面中，反应配对部分的优选的种类可以选自 (i) 、 (ii) 、 (IVi) 、 (Vi) 、 (Xi)和(XIi)。同样优选种类的 例子表示为
(i):己内酰胺或6-氨基己酸；2-吡咯烷酮或4-氨基丁酸；和十
二碳内酰胺或12-氨基十二垸酸；(ii) 谷氨酸；甲硫氨酸；赖氨酸；天冬氨酸；苯丙氨酸；甘氨酸 和苏氨酸；
(IVi) 2-乙醇胺；6-氨基己醇；4-氨基丁醇；二(2-乙醇胺)；2-(2-氨基乙氧基)乙醇；和3-丙醇胺；
(Vi) 二氨基甲苯；1,6-六亚甲基二胺；1,4-丁二胺；1,2-乙二胺； 直链或支链的聚乙烯亚胺；和聚烯丙胺；
(Xi)甲胺；乙胺；丙胺；丁胺；己胺；庚胺、辛胺；壬胺；癸 胺；十二垸胺；苯胺；和^2-0:22脂肪胺，其包括直链和支链的种类； 和
(XIi)苯二甲酰亚胺；琥珀酰亚胺；和马来酰亚胺。
在本发明的另一个方面中，反应配对部分T的优选的种类可以选 自(iii) 、(VIi) 、(Villi)和(IXi)。同样优选种类的例子表示为
(iii) 巯基乙酸；和半胱氨酸；
(VIi)甲基硫醇；乙基硫醇；丙基硫醇；戊基硫醇；己基硫醇； 辛基硫醇；苯硫酚；萘硫酚；癸基硫醇；和十二烷基硫醇；
(Villi) 3-羟基丙酸；4-羟基丁酸；5-羟基戊酸；和2-羟基乙酸；
禾口
(IXi)酒石酸；羟基琥珀酸；和(X-羟基异丁酸。 在本发明优选的实施方案中，在化合物(i)中，基团T中的X不
是CH(COOH)-CH2
和在化合物(ii)中，CX22不是-CH(CH2-COOH)-。
在本发明特别优选的实施方案中，基团(i)是如下基团
MOOC-X，-N(U)- (i，)
其中
X，是CH2-CH2-、 -CH(CH3)-CH2-、 -(CH2)3-、 -(CH2)5KCH2)u-，
禾口
M和U具有如上给出的含义；
15和/或
基团(ii)是如下基团
MOOC-C(X2')2-N(U)- (ii，) 其中
-C(X2')2- 是 -CH2- 、 -CH(CH3)- 、 -CH(CH(CH3)2)-、 -CH(CH2-CH(CH3)2)-、 -CH(CH(CH3)(C2H5))-、 -CH(CH2-CH2-S-CH3)-、 -CH(CH2OH)- 、 -CH(CH(OH)-CH3)- 、 -CH(CH2-SH)-、
-<3!1((:112-(:112-(:0011)-或-(:11((:112-012-0:112-(:^12-1^12)-，禾口
M和U具有如上给出的含义。
本文中的膦酸酯化合物可以借助于在相关领域中通常可用的常规 手段制备。在一个途径中，反应性膦酸酯和反应配对部分可以在水性 介质中通过加入化学剂量比例的两种物质而被合并，在此方面考虑所 需要的取代程度。制备本发明的膦酸盐化合物的方法包括将具有通式 Y-X-N(W)(ZP03M2)的膦酸酯化合物与选自i-XIi的反应物，在水性介 质中，在一定温度下进行反应，在所述通式中，Y是如下取代基，其 共轭酸的pKa等于或小于4，优选等于或小于1;所述水性介质的pH 为7或更高，通常pH的范围为8-14;所述温度通常高于0"，通常的 范围为l(TC至200°C，优选5(TC至140'C。较高的反应温度可适用于 合适的压力封闭系统，例如通过标准压力容器。所述pH值是在反应温 度下在反应介质中进行测量的。在优选的操作中，所述制备方法是在 碱金属碘化物的存在下进行的，所存在的碱金属碘化物使得T部分与 碘化物的摩尔比例的范围为5000:1至1:1。碘离子起到催化剂的作用， 从而促进了 B部分与反应配对部分T的反应。存在最小水平的碘化物 离子导致原位形成与相对应的含氯结构相比反应性更高的衍生物。
所述膦酸酯的回收优选通过本身为本领域普通技术人员已知的方 法进行。例如，游离膦酸可以通过例如采用浓盐酸进行酸化所述反应 混合物而沉淀，过滤除去，洗涤和干燥。另外的纯化可以例如通过重 结晶或者色谱法进行。本发明的膦酸酯T-B优选在化学和制药工业、纺织工业、油工业、 造纸工业、糖工业、啤酒工业、农用化学品工业中和在农业中使用
优选的用途为作为分散剂、水处理剂、污垢抑制剂、药物和药物 中间体、二次采油剂、肥料和微量营养素(对于植物)。
具体实施例方式
根据本发明所述的膦酸酯化合物通过实施例I - XX而示例性说
明。为了这样的效果，将膦酸酯部分B的前体与反应配对部分T的前
体进行如下反应
聚胺 1:
将146.65 g (0.50摩尔)的96%纯度的3-氯丙基亚氨基双(亚甲基 膦酸)在搅拌下在100分钟内加到如下混合物中，所述混合物由29.25 g 线性聚乙二胺(Mw二423，基于-CH2-CH2-NH2计为0.66摩尔)与160.8 g (2.01摩尔)的50%的氢氧化钠和100g水组成，同时保持温度为35 'C至4(TC。当加入完成时，将该混合物回流加热7小时。粗产品的"P 分析表明92%的聚合物键接的丙基亚氨基双(亚甲基膦酸)与7%的3-羟 基丙基亚氨基双(亚甲基膦酸)(HOPIBMPA)。
II:
将146.65 g (0.50摩尔)的96%纯度的3-氯丙基亚氨基双(亚甲基 膦酸)在搅拌下在100分钟内加到如下混合物中，所述混合物由19.5g 线性聚乙二胺(Mw:423，基于-CH2-CH2-NH2计为0.44摩尔)与160.8 g (2.01摩尔)的50%的氢氧化钠和100g水组成，同时保持温度为35 'C至4(TC。当加入完成时，将该混合物回流加热7小时。粗产品的"P 分析表明93%的聚合物键接的丙基亚氨基双(亚甲基膦酸)与5%的羟基 丙基亚氨基双(亚甲基膦酸)(HOPIBMPA)。氨基酸 III:
将7.51 g (0.1摩尔)的甘氨酸与1.9 g (0.011摩尔)的碘化钾和 8 g(O.l摩尔)的50°/。氢氧化钠和30 ml水混合。通过在冷却下将58.65 g (0.2摩尔)的96。/。纯度的3-氯丙基亚氨基双(亚甲基膦酸)与32g (0.4 摩尔)的50%氢氧化钠和100ml水混合而制备第二溶液。将两个溶液 在搅拌下混合在一起，同时控制温度在10'C。将另外32g (0.4摩尔) 的50%氢氧化钠加入到该混合物中，所述混合物在搅拌下加热到100 。C持续5小时。粗产品的"P分析表明60n/。的甘氨酸N,N-双(丙基亚氨 基双[亚甲基膦酸])和12.3%的相应的单加成物。
IV:
将15.02 g (0.2摩尔)的甘氨酸与2.05g (0.012摩尔)的碘化钾 和16 g (0.2摩尔)的50%氢氧化钠和30 ml水混合(溶液1)。通过 在冷却下将58.65 g (0.2摩尔)的96%纯度的3-氯丙基亚氨基双(亚甲 基膦酸)与32 g (0.4摩尔)的50%氢氧化钠和100 ml水混合而制备第 二溶液。将两个溶液在搅拌下混合在一起，同时控制温度在l(TC。将 另一份32g (0.4摩尔)的50%氢氧化钠加入到该混合物中，所述混合 物在搅拌下加热到IOO'C持续5小时。粗产品的31P分析表明43.5%的 甘氨酸N,N-双(丙基亚氨基双[亚甲基膦酸])和44.5%的相应地单加成 物。
V:
将35.6 g (0.4摩尔)的D，L-丙氨酸与32g (0.4摩尔)的50%氢 氧化钠和40ml水在l(TC冷却下混合。在l(TC下将U7.3g (0.4摩尔) 的96%纯度的3-氯丙基亚氨基双(亚甲基膦酸)与150 ml水以及与用水 稀释至100ml体积的32 g (0.4摩尔)的50%氢氧化钠混合(溶液1)。 通过将120 g ( 1.50摩尔)的50%氢氧化钠稀释在300 ml水中而制备另 一种溶液(溶液2)。将溶液1和2在搅拌下同时加到D,L-丙氨酸溶液中，同时控制温度在1(TC。将该反应混合物进一步在80至IO(TC之间 加热6小时。粗产品的31P分析表明72.6%的D，L-丙氨酸N-[丙基亚氨 基双(亚甲基膦酸)];16.2%的相应的二加成物和9.2% (重量)的3-羟 基丙基亚氨基双(亚甲基膦酸)。
VI:
将44.5 g (0.5摩尔)的p-丙氨酸与50ml水和40 g (0.5摩尔)的 50%氢氧化钠混合。在l(TC冷却下将146.61 g (0.5摩尔)的96%纯度 的3-氯丙基亚氨基双(亚甲基膦酸)与150ml水以及80 g (1摩尔)的 50%氢氧化钠混合。在搅拌及在l(TC冷却下，将所述(3-丙氨酸溶液加 到3-氯丙基亚氨基双(亚甲基膦酸)中。将另一份80g(l摩尔)的50% 氢氧化钠和2 g (0.012摩尔)的碘化钾加到该混合物中，所述混合物 在搅拌下加热到IO(TC维持4小时。粗产品的31P分析表明54.8% (重 量)的P-丙氨酸N，N-双[丙基亚氨基双(亚甲基膦酸)];43.1%的相应的 单加成物和2.1%的3-羟基丙基亚氨基双(亚甲基膦酸)。
VII:
将26.7g (0.3摩尔)的P-丙氨酸与35ml水和24 g (0.3摩尔)的 50%氢氧化钠混合。在10。C冷却下将175.98 g (0.6摩尔)的96%纯度 的3-氯丙基亚氨基双(亚甲基膦酸)与250 ml水以及96g (1.2摩尔)的 50%氢氧化钠混合。在搅拌及在l(TC冷却下，将所述P-丙氨酸溶液加 到3-氯丙基亚氨基双(亚甲基膦酸)中。将另一份96 g(1.2摩尔)的50% 氢氧化钠加到该混合物中，所述混合物在搅拌下加热到IO(TC维持6小 时。粗产品的31P分析表明80.6% (重量)的(3-丙氨酸N,N-双[丙基亚 氨基双(亚甲基膦酸)];6.7%的相应的单加成物和3.7%的3-羟基丙基亚 氨基双(亚甲基膦酸)。
VIII:
将58.85 g (0.4摩尔)的谷氨酸与40ml水和64g (0.8摩尔)的 50%氢氧化钠混合。在l(TC冷却下将117.3 g (0.4摩尔)的96%纯度的3-氯丙基亚氨基双(亚甲基膦酸)与150 ml水以及32 g(0.4摩尔)的50% 氢氧化钠混合(溶液1)。将120g (1.5摩尔)的50%氢氧化钠用水稀 释以制备300 ml溶液(溶液2)。在1(TC下，将溶液1和2同时在搅 拌下加到所述谷氨酸溶液中。将该混合物在搅拌下加热到100'C维持6 小时。粗产品的"P分析表明8.7% (重量)的谷氨酸N，N-双[丙基亚氨 基双(亚甲基膦酸)];72.8%的相应的单加成物和12.9%的3-羟基丙基亚 氨基双(亚甲基膦酸)。
IX:
将53.24 g (0.4摩尔)的天冬氨酸与50ml水和64 g (0.8摩尔) 的50%氢氧化钠混合。在l(TC冷却下将117.32 g (0.4摩尔)的96%纯 度的3-氯丙基亚氨基双(亚甲基膦酸)与150ml水以及64g (0.8摩尔) 的50%氢氧化钠混合。将L-天冬氨酸在搅拌以及在l(TC冷却下加到所 述3-氯丙基亚氨基双(亚甲基膦酸)溶液中。在加入结束时，将另一份 64 g (0.8摩尔)的50。/。氢氧化钠和2g (0.012摩尔)的碘化钾加到所 述反应混合物中。然后将该混合物在搅拌下加热至10(TC维持9小时。 粗产品的"P分析表明14.5% (重量)的天冬氨酸N，N-双[丙基亚氨基 双(亚甲基膦酸)];76.9%的相应的单加成物和4.6%的3-羟基丙基亚氨 基双(亚甲基膦酸)。
X:
将39.93 g (0.3摩尔)的天冬氨酸与40 ml水和48 g (0.6摩尔) 的50%氢氧化钠混合。在IO'C冷却下将175.9 g (0.6摩尔)的96%纯 度的3-氯丙基亚氨基双(亚甲基膦酸)与230 ml水以及96 g (1.2摩尔) 的50%氢氧化钠混合。将L-天冬氨酸溶液在搅拌以及在IO'C冷却下加 到所述3-氯丙基亚氨基双(亚甲基膦酸)溶液中。将另一份96g (1.2摩 尔)的50%氢氧化钠与2g (0.012摩尔)的碘化钾加到所述反应混合 物中，然后将该混合物在搅拌下加热至IOO'C维持5小时。粗产品的31P 分析表明51.5% (重量)的天冬氨酸N，N-双[丙基亚氨基双(亚甲基膦 酸)];25.3%的相应的单加成物和7.2%的3-羟基丙基亚氨基双(亚甲基膦酸)。
XI:
将7.51 g (0.1摩尔)的甘氨酸与30 ml水和8g(0.1摩尔)的50% 氢氧化钠和混合。在l(TC下将55.7g (0.2摩尔)的96%纯度的2-氯乙 基亚氨基双(亚甲基膦酸)与150ml水和15 g (0.1875摩尔)的50%氢 氧化钠在搅拌下混合(溶液l)。将53 g (0.6625摩尔)的50%氢氧化 钠用水稀释至体积为110 ml (溶液2)。将溶液1和2在l(TC下在搅 拌下加到所述甘氨酸溶液中。将反应混合物进一步在90至IO(TC下加 热4小时。粗反应混合物的31P分析表明74.%的甘氨酸N,N-双[乙基亚 氨基双(亚甲基膦酸)];7.1%的相应的单加成物和4.8%的2-羟基乙基亚 氨基双(亚甲基膦酸)。
XII:
将17.8 g(0.2摩尔)的D，L-丙氨酸与20 ml水混合。将55.7 g(0.2 摩尔)的96%纯度的2-氯乙基亚氨基双(亚甲基膦酸)与200 ml水混合 (溶液l)。将96g (1.2摩尔)的50%氢氧化钠与250 ml水混合(溶 液2)。将溶液1和2在l(TC下加到所述丙氨酸悬浮液中。将该反应 混合物在55"C下加热2小时。粗反应混合物的31P分析表明79.3%的 D,L-丙氨酸N-[乙基亚氨基双(亚甲基膦酸)];9.8%的相应的二加成物和 4.2%的2-羟基乙基亚氨基双(亚甲基膦酸)。
XIII:
将21.02 g (0.2摩尔)的L-丝氨酸与50g水混合。将55.7 g (0.2 摩尔)的2-氯乙基亚氨基双(亚甲基膦酸)与150 ml水和15 g (0.1875 摩尔)的50%氢氧化钠在搅拌下和在l(TC下混合(溶液1)。将69g (0.8625摩尔)的50%氢氧化钠用水稀释至100 ml (溶液2)。将溶液 1和2在l(TC下在搅拌下加到所述L-丝氨酸悬浮液中。将该反应混合 物进一步在95'C下加热4小时。粗反应混合物的31P分析表明81.1%的 丝氨酸N-[乙基亚氨基双(亚甲基膦酸)]和7.9%的相应的二加成物。醇
XIV:
将18.8 g (0.2摩尔)的苯酚与100 ml水和32g(0.4摩尔)的50% 氢氧化钠混合。将58.65 g (0.2摩尔)的96%纯度的3-氯丙基亚氨基双 (亚甲基膦酸)与100ml水和32g (0.4摩尔)的50%氢氧化钠在l(TC下 混合。将所述苯酚溶液在搅拌下在l(TC下逐渐加到所述3-氯丙基亚氨 基双(亚甲基膦酸)溶液中。将另外的24 g (0.3摩尔)的50%氢氧化钠 加到该反应混合物中，所述反应混合物在10(TC下加热6小时。当冷却 时，通过加入80 ml浓盐酸将衍生的3-苯氧基丙基亚氨基双(亚甲基膦 酸)沉淀。在过滤、洗涤和干燥后，31P NMR分析确定产品的身份，并 且表明纯度为98% (重量)。分离的产品的产率为65%。
硫醇
XV:
将40.48 g (0.2摩尔)的十二垸基硫醇与150 mi乙醇、50 ml水和 16 g (0.2摩尔)的50%氢氧化钠混合。将58.65 g (0.2摩尔)的96% 纯度的3-氯丙基亚氨基双(亚甲基膦酸)与100ml水和16 g (0.2摩尔) 的50%氢氧化钠在搅拌下在l(TC下混合(溶液1)。将48g (0.6摩尔) 的50%氢氧化钠与水混合以得到70 ml溶液(溶液2)。将溶液1和2 在搅拌下在65至75'C下同时加到所述硫醇溶液中。将反应混合物在 80。C下进一步加热2小时。当冷却时，通过加入66ml浓盐酸将衍生的 3-十二垸基硫代丙基亚氨基双(亚甲基膦酸)沉淀。在过滤、洗涤和干燥 后，31P NMR分析确定产品的身份，并且表明纯度为85% (重量)， 与15%的十二烷基硫醇。
XVI:
将40.48 g (0.2摩尔)的十二垸基硫醇与150 ml乙醇、50 ml水和 16 g (0.2摩尔)的50%氢氧化钠混合。将55.7g (0.2摩尔)的96%纯 度的2-氯乙基亚氨基双(亚甲基膦酸)与75ml水和15 g (0.1875摩尔)的50%氢氧化钠在搅拌下在IO'C下混合(溶液1)。将49g (0.6125 摩尔)的50y。氢氧化钠与水混合以得到75ml溶液(溶液2)。将溶液 1和2在搅拌下在60至7(TC下同时加到所述硫醇溶液中。将反应混合 物在8(TC下进一步加热1小时。当冷却时，通过用浓盐酸进行酸化而 将衍生的2-十二垸基硫代乙基亚氨基双(亚甲基膦酸)沉淀。在过滤、洗 涤和干燥后，"PNMR分析确定产品的身份，并且表明纯度为94%。
硫羰酸
XVII:
将18.42 g (0.2摩尔)的巯基乙酸与20 ml水和16 g (0.2摩尔) 的50%氢氧化钠混合。将58.65 g (0.2摩尔)的96%纯度的3-氯丙基 亚氨基双(亚甲基膦酸)与100ml水和32 g (0.4摩尔)的50%氢氧化钠 在搅拌下在l(TC下混合(溶液1)。将所述巯基乙酸溶液在搅拌下在O 。C下加到所述3-氯丙基亚氨基双(亚甲基膦酸)溶液中。将另外的52 g (0.65摩尔)的50%氢氧化钠加到该反应混合物中，所述反应混合物 在95。C下加热5小时。粗产品的"PNMR分析显示96%的巯基乙酸S-丙基亚氨基双(亚甲基膦酸)和4%的3-羟基丙基亚氨基双(亚甲基膦酸)。
XVIII:
将36.85 g (0.4摩尔)的巯基乙酸与40ml水和32 g (0.4摩尔) 的50%氢氧化钠混合。将114.4 g (0.4摩尔)的96%纯度的2-氯乙基 亚氨基双(亚甲基膦酸)与150ml水和30g (0.375摩尔)的50%氢氧化 钠在搅拌下在IO'C下混合(溶液1)。将146g ( 1.825摩尔)的50% 氢氧化钠用水稀释至体积为250 ml (溶液2)。将溶液1和2在搅拌下 在l(TC下同时加到所述巯基乙酸溶液中。将所述反应混合物加热至65 r下维持4小时。粗产品的31P NMR分析显示93%的巯基乙酸S-乙基 亚氨基双(亚甲基膦酸)和5%的2-羟基乙基亚氨基双(亚甲基膦酸)。
XIX:
将24.23 g (0.2摩尔)的L-丝氨酸与25ml水和32g (0.4摩尔)的50%氢氧化钠混合。将55.7g (0.2摩尔)的96%纯度的2-氯乙基亚 氨基双(亚甲基膦酸)与75ml水和15 g (0.1875摩尔)的50%氢氧化钠 在搅拌下在l(TC下混合(溶液l)。将65 g (0.8125摩尔)的50%氢 氧化钠用水稀释至总体积为200 ml (溶液2)。将溶液1和2在充分搅 拌下在l(TC下加到所述L-丝氨酸溶液中。然后将所述反应混合物在55 t:下加热2小时。粗产品的31P NMR分析显示95%的丝氨酸S-乙基亚 氨基双(亚甲基膦酸)和5%的2-羟基乙基亚氨基双(亚甲基膦酸)。
烷醇胺
XX:
将15.27 g (0.25摩尔)的乙醇胺与10ml水混合。在l(TC下，将 146.65 g (0.5摩尔)的96%纯度的3-氯丙基亚氨基双(亚甲基膦酸)与 80g(l摩尔)的50%氢氧化钠一起加到所述乙醇胺溶液中。在10'C下 将另一份80g (1摩尔)的50y。氢氧化钠与2g (0.012摩尔)的碘化钾 一起加入。然后将所述反应混合物在75t:下加热6小时。
粗产品的31P NMR分析显示8.8%的2-(3-亚氨基双[亚甲基膦酸] 氨基丙基)羟基乙垸；71.7%的2-双(3-亚氨基双[亚甲基膦酸]氨基丙基) 羟基乙烷和4.1%的3-羟基丙基亚氨基双(亚甲基膦酸)。
这些实施例示例性说明了本发明的范围，并且还说明了所述新型 的膦酸盐化合物可以以非常好的收率和纯度而被容易地制备。
2权利要求
1.如下通式的膦酸酯化合物T-B其中B是具有下式的含有膦酸酯的部分-X-N(W)(ZPO3M2)其中X选自C2-C50的直链、支链、环状或芳香性的烃链，该烃链任选被C1-C12的直链、支链、环状或芳香性的基团取代，(所述链和/或基团可以)任选被OH、COOH、F、OR’和SR’的部分取代，其中R’是C1-C12的直链、支链、环状或芳香性的烃链；和[A-O]x-A，其中A是C2-C9的直链、支链、环状或芳香性的烃链，和x是1至200的整数；Z是C1-C6亚烷基链；M选自H和C1-C20的直链、支链、环状或芳香性的烃链；W选自H、ZPO3M2和[V-N(K)]nK，其中V选自C2-C50的直链、支链、环状或芳香性的烃链，该烃链任选被C1-C12的直链、支链、环状或芳香性的基团取代，(所述链和/或基团)任选被OH、COOH、F、OR’或SR’的部分取代，其中R’是C1-C12的直链、支链、环状或芳香性的烃链；和选自[A-O]x-A，其中A是C2-C9的直链、支链、环状或芳香性的烃链，和x是1至200的整数；和K是ZPO3M2或H，和n是0至200的整数；和，其中T是选自如下基团的部分(i)MOOC-X-N(U)-；(ii)MOOC-C(X2)2-N(U)-；(iii)MOOC-X-S-；(IVi)[X(HO)n’(N-U)n’]n”-；(Vi)U-N(U)-[X-N(U)]n’”-；(VIi)D-S-；(VIIi)CN-；(VIIIi)MOOC-X-O-；(IXi)MOOC-C(X2)2-O-；(Xi)NHR”-；和(XIi)(DCO)2-N-；其中，M、Z、W和X如上所定义；U选自直链、支链、环状或芳香性的C1-C12烃链、H和X-N(W)(ZPO3M2)；X2独立地选自H、直链、支链、环状或芳香性的C1-C20烃链，该烃链任选被C1-C12的直链、支链、环状或芳香性的烃基团取代，所述烃基团任选被OH、COOH、R’O、R’S和/或NH2的部分取代；n’、n”和n’”独立地选自1至100的整数；D和R”独立地选自C1-C50的直链、支链、环状或芳香性的烃链，该烃链任选被C1-C12的直链、支链、环状或芳香性的基团取代，(所述链和/或所述基团可以)任选被OH、COOH、F、OR’和SR’的部分取代，其中R’是C1-C12的直链、支链、环状或芳香性的烃链；和A’O-[A-O]x-A，其中A是C2-C9的直链、支链、环状或芳香性的烃链，x是1至200的整数，和A’选自C1-C50的直链、支链、环状或芳香性的烃链，该烃链任选被C1-C12的直链、支链、环状或芳香性的基团取代，(所述链和/或所述基团可以)任选被OH、COOH、F、OR’和SR’的部分取代，其中R’具有如上给出的含义；和D还可以代表H；附加条件是，排除如下化合物乙二胺-N-膦酰基甲基-N’-单琥珀酸、1，6-六亚甲基二胺-N-膦酰基甲基-N’-单琥珀酸、2-羟基亚丙基-1，3-二氨基-N-膦酰基甲基-N’-单琥珀酸、1，2-丙二胺-N-膦酰基甲基-N’-单琥珀酸、1，3-丙二胺-N-膦酰基甲基-N’-单琥珀酸和亚乙基-双(氧基亚乙基次氮基)-N-膦酰基甲基-N’-单琥珀酸。
2. 根据权利要求l所述的膦酸酯化合物，其中膦酸酯B的各个部分选自如下种类X是C2-C3Q或[A-0]x-A; V是C2-C30或[A-O]x-A，其中对于二者，X和V独立地，A是CVC6和x是1-100; Z是C广C3; M 是H或d-Cs;和n是1-100。
3. 根据权利要求l或2所述的膦酸酯化合物，其中所述部分T的 结构要素选自x2是H或d-d2; n'和n"独立地是1-50; n，，，是1-100; R，,是C广C3o或A，O-[A-O]x-A; D是H、 CrC30或A，O-[A-O]x-A，其中对于二者，R"和D独立地，A是C2-Q， x是1-100和A，是d-C3。； W 是ZP03M2;和U是H、 C广Cs，或-X-N-(ZP03M2)2。
4. 根据权利要求1至3中任一项所述的膦酸酯化合物，其中膦酸 酯B的各个部分选自如下种类X是CrC,2或[A-0]x-A; V是C2-C12 或[A-O]x-A，其中对于二者，X和V独立地，A是C2-Q和x是1-100; M是H或d-C4;和n是l-25。
5. 根据权利要求1至4中任一项所述的膦酸酯化合物，其中T的 结构要素选自x2是H或Crdo; n，和n"独立地是1-25; n"，是1-50; R"是C广d6或A，O-[A-O]x-A; D是H、 d-C16或A，0-[A-0]x-A，其中对于二者，R"和D独立地，A是C2-C4和X是1-100; X是C2-Cu;和Z是C广C30
6. 根据权利要求1至5中任一项所述的膦酸酯化合物，其中所述 的反应配对部分T选自(i) 、 (ii) 、 (IVi) 、 (Vi) (Xi)和(XIi)。
7. 根据权利要求1至5中任一项所述的膦酸酯化合物，其中所述 的反应配对部分T选自(iii) 、 (VIi) 、 (Villi)和(IXi)。
8. 根据权利要求6所述的膦酸酯化合物，其中所述的反应配对部 分T选自(i) :己内酰胺或6-氨基己酸；2-吡咯烷酮或4-氨基丁酸；和十 二碳内酰胺或12-氨基十二垸酸；(ii) 谷氨酸；甲硫氨酸；赖氨酸；天冬氨酸；苯丙氨酸；甘氨酸； 和苏氨酸；(IVi) 2-乙醇胺；6-氨基己醇；4-氨基丁醇；二(2-乙醇胺)；二丙 醇胺；2-(2-氨基乙氧基)乙醇；和3-丙醇胺；(Vi) 二氨基甲苯；1，6-六亚甲基二胺；1,4-丁二胺；1，2-乙二胺; 直链或支链的聚乙烯亚胺；和聚烯丙胺；(Xi)甲胺；乙胺；丙胺；丁胺；己胺；庚胺、辛胺；壬胺；癸 胺；十二烷胺；苯胺；和Cu-C22脂肪胺，其包括直链和支链的种类； 和(XIi)苯二甲酰亚胺；琥珀酰亚胺；和马来酰亚胺。
9. 根据权利要求7所述的膦酸酯化合物，其中所述的反应配对部 分T选自-(iii)巯基乙酸；和半胱氨酸；(VIi)甲基硫醇；乙基硫醇；丙基硫醇；戊基硫醇；己基硫醇； 辛基硫醇；苯硫酚；萘硫酚；癸基硫醇；和十二烷基硫醇；(Villi) 3-羟基丙酸；4-羟基丁酸；5-羟基戊酸；和2-羟基乙酸；禾口(IXi)酒石酸；羟基琥珀酸；和a-羟基异丁酸。
10. 制备根据权利要求1至9中任一项所述的膦酸酯化合物的方 法，其通过将具有下式的膦酸酯与选自如权利要求1至9中任一项所 定义的(i)-(XIi)的反应配对部分T在pH为7或更高的水性介质中， 在0'C至200'C的温度下进行反应而进行Y-X-N(W)(ZPO美)其中Y是如下取代基，其共轭酸的pKa等于或小于4，和X、 W、 Z和M的含义如在权利要求1至9中任一项所定义。
11. 根据权利要求IO所述的方法，其中所述温度为5CTC至140°C， 所述pH为8至14，和所述pKa等于或小于1。
12. 根据权利要求IO或11所述的方法，其中Y选自C1、 Br、 I、 HS04、 N03、 CH3S03、对甲苯磺酸根合及其混合物。
13. 根据权利要求10至12中任一项所述的方法，其中所述反应 在如下条件下进行存在碱金属碘化物，所述T反应物与所述碘化物的摩尔比例为5000:1至1:1。
14.根据权利要求1至9中任一项所述的膦酸酯化合物用作分散 剂、水处理剂、污垢抑制剂、药物、药物中间体、清洁剂、二次采油 剂、肥料或微量营养素的用途。
全文摘要
本发明公开了新型膦酸酯化合物，其包含氨基膦酸酯的部分和选择的反应配对部分。这些化合物提供了相对于现存的膦酸酯有利的选择性和增加的潜力，并且广义上，从应用的观点和从相容性的观点出发能够提供理想的益处。
文档编号C07F9/38GK101589053SQ200780045803
公开日2009年11月25日 申请日期2007年12月11日 优先权日2006年12月11日
发明者帕特里克·P·诺特, 让·H·J·万博瑞恩, 阿尔伯特·德沃 申请人:塞福斯贸易有限公司