一种草胺膦的合成方法
【专利摘要】本发明公开了一种草胺膦的合成方法。将甲基二氯化磷类化合物和2?羰基?3?丁烯酸酯类化合物进行加成反应，制得羰基丁酸类衍生物，再经过氨化、还原，即可得到草胺膦化合物。该方法不仅可以避免使用剧毒的氰化物，明显缩短反应路线，使得合成草胺膦的工艺步骤减少，操作简便，无需重结晶出去铵盐，而且收率高成本低，制得的草胺膦纯度较高，特别适用于工业化生产。
【专利说明】
一种草胺麟的合成方法
技术领域
[0001] 本发明属于化学合成技术领域，特别涉及一种除草剂草胺膦的合成方法。
【背景技术】
[0002] 草胺膦(Glufosinafe)是由Hoechest公司最先开发的高效、低毒、非选择性除草 剂，商品名为Basta，其分子式为:CsH^MkP，其结构为：
[0003]
[0004] 草胺膦作为一种优良的除草剂，具有高效、低毒和非选择性等特点，是目前转基因 抗性作物的理想除草剂，其市场需求量随着转基因作物的快速发展而大大增加。国内外有 较多的文献报道了草胺膦的合成方法，严海昌等在《草胺膦的合成方法》[《农药》，2002年， 第43卷第9期，页码:46-48]-文中综述了目前国内外常用的几种合成方法，主要有高压催 化合成法、低温定向合成法、嗅化合成草胺膦法、斯特累克尔（Strecker)反应合成草胺膦 法、密切尔(Michael)加成法和微生物发酵法。李以名等在《一种合成草胺膦的新方法》[《农 药》，2012年1月，第51卷第1期，页码：11-12]文献中总结了目前合成草胺膦所采用的主要三 条路线，路线1:以亚膦酸三甲酯为起始原料，通过重排、氯化、格氏反应、Michael加成、水解 5步反应得到草胺膦;路线2:以甲基亚膦酸二乙酯为原料，与丙烯醛发生重排反应后，再通 过Strecker反应得到氨基氰衍生物，水解后得到草胺膦;路线3:以甲基亚膦酸二乙酯为原 料经重排、取代、水解、嗅化、脱羧、氨解6步反应得到草胺膦。其中路线2的化学合成方法是 比较成熟的工艺，赫彻斯特一舍林农业发展有限公司在CN1267305A中专利中公布了一种草 胺膦及其中间体的合成方法，采用上述路线2的方法，由甲基膦化合物，例如甲基亚膦酸二 乙酯等与不饱和的酮或醛类化合物比如丙烯醛，反应产生加合物，经后续的施特雷克 (Strecker)反应及最终的氨基氰水解，在合成氨基氰的过程中需要用到原料是NH3、NaCN、 NH4C1，然后将氨基氰化合物，使用盐酸或氢氧化钠来水解产生草胺膦US6359162的美国专 利中也是利用Strecker反应合成得到氨基氰化合物，然后水解得到草胺膦。其工艺反应如 下：
[0005] 123 路线2反应过程短，收率相对较高，是目前国内合成草胺膦比较成熟的工艺，其具 2 有两方面的缺点：一方面是将氨基氰化合物使用盐酸或氢氧化钠来水解产生草胺膦，会产 3 生大量的盐，其中主要是氯化钠，导致在工业生产当中存在着氯化钠和产品分离步骤，而由 于草胺膦和氯化钠溶解性能有相似之处，例如都溶解于水，使得物理分离步骤并不容易，目 前都是用甲醇来离析产品当中的氯化钠，这个过程占用了大量设备，产品中掺进了甲醇;另 一方面，采用剧毒的氰化钠以及浓盐酸会产生较多的三废，不利于环境保护。
【发明内容】
[0007] 为了克服上述问题，本发明的目的是提供一种草胺膦的合成方法，将甲基二氯化 磷类化合物和2-羰基-3-丁烯酸酯类化合物进行加成反应，制得羰基丁酸类衍生物，再经过 氨化、还原，即可得到草胺膦化合物。该方法不仅可以避免使用剧毒的氰化物，明显缩短反 应路线，使得合成草胺膦的工艺步骤减少，操作简便，无需重结晶出去铵盐，而且收率高成 本低，制得的草胺膦纯度较高，特别适用于工业化生产。
[0008] 为实现上述目的，本发明采取以下技术方案:一种草胺膦的合成方法，包括如下步 骤：
[0009] (1)将缚酸剂与式III的2-羰基-3-丁烯酸酯类化合物加入到有机溶剂中，在-20~ 20 °C条件下缓慢滴加式II的甲基次磷酸类化合物，搅拌0.5-2h，进行迈克尔加成反应，反应 结束后再加入碱水解，升温至回流4_6h，降至室温后，水洗过滤，生成式IV的α-羰基酸类衍 生物，反应式如下：
[0010] II in
IV
[0011] (2)取步骤（1)中所得的α-羰基酸类衍生物（IV)于高压釜中，向其中加入有机溶 剂，常压下通入氨气，进行氨化，控制反应体系ΡΗ，再加入催化剂，通入氢气，升温至回流反 应4-6h，体系中有固体析出，过滤，生成式I的草胺膦，反应式如下：
[0012]
【具体实施方式】
[0021] 所举实施例是为了更好地对本发明的内容进行说明，但并不是本发明的内容仅限 于所举实施例。所以熟悉本领域的技术人员根据上述
【发明内容】
对实施方案进行非本质的改 进和调整，仍属于本发明的保护范围。
[0022] 本发明专利中的甲基二氯化磷可由三氯化磷和甲烷反应制得，具体可参见拜尔公 司在US4521348中提出的二氯甲基化膦的合成方法，二氯甲基化膦合成如下：
[0023]
[0024] 实施例1
[0025] -种草胺膦的合成方法，包括如下步骤：
[0026] 1)取2-羰基-3-丁烯酸甲酯45 · 6g(0 · 4mol)、缚酸剂三乙胺60 · 6g(0 · 6mol)加入到 50ml甲醇溶液中，0°C条件下，缓慢向其中滴加甲基二氯化磷47.5g(0.41mo 1)，滴加 lh完成， 低温搅拌lh后，向其中加入lmol/1氢氧化钠水溶液100ml，升温至回流5h，降至室温过滤，滤 饼用水洗三次，得到白色固体68.1 g，产率93.8 % ;
[0027] 2)取4-(甲基羟基膦酰基)-2-羰基-丁酸54.0g(0.3mol)于高压釜中，向其中加入 甲醇300ml，20 °C、常压下通入氨气至0.5Mpa，控制反应体系pH为12，然后向其中加入α-羰基 酸类衍生物（I V) 5 %的Pt/C，通入氢气至IMpa，升温至60 °C回流反应5h，体系中有固体析出， 过滤，将所得的滤饼用50ml水溶解后，再过滤，得到澄清的滤液，向其中加入500ml甲醇，搅 拌过夜，得到白色晶体50.5g，收率86.2%，用液相归一法测纯度为98.1 %。
[0028] 实施例2
[0029] -种草胺膦的合成方法，包括如下步骤：
[0030] 1)取2-羰基-3-丁烯酸乙酯51.28(0.4!11〇1)、缚酸剂三乙胺60.68(0.6111〇1)加入到 50ml甲醇溶液中，-10°C条件下，缓慢向其中滴加甲基二氯化磷47.5g(0.41mol)，滴加 lh完 成，低温搅拌lh后，向其中加入1M氢氧化钠水溶液100ml，升温至回流5h，降至室温过滤，滤 饼用水洗三次，得到白色固体64.8g，产率90.6% ;
[0031] 2)取4-(甲基羟基膦酰基)-2-羰基-丁酸54.0g(0.3mol)于高压釜中，向其中加入 甲醇300ml，常压下通入氨气至0.5Mpa，控制反应体系pH为12.5，然后向其中加入α-羰基酸 类衍生物（IV) 10 %的Pt/C，通入氢气至IMpa，升温至80 °C回流反应5h，体系中有固体析出， 过滤，将所得的滤饼用50ml水溶解后，再过滤，得到澄清的滤液，向其中加入500ml甲醇，搅 拌过夜，得到白色晶体50.9g，收率85.6%，用液相归一法测纯度为98.4%。
[0032] 实施例3
[0033] -种草胺膦的合成方法，包括如下步骤：
[0034] 1)取的2-羰基-3-丁烯酸乙酯51.28(0.4!11〇1)、缚酸剂三乙胺60.68(0.6111〇1)加入 至Ij50ml乙醇溶液中，10 °C条件下，缓慢向其中滴加甲基二氯化磷47.5g (0.4lmo 1)，滴加 lh完 成，低温搅拌lh后，向其中加入1M氢氧化钠水溶液100ml，升温至回流5h，降至室温过滤，滤 饼用水洗三次，得到白色固体68.7g，产率94.6% ;
[0035] 2)取4-(甲基羟基膦酰基)-2-羰基-丁酸54.0g(0.3mol)于高压釜中，向其中加入 甲醇300ml，常压下通入氨气至0.5Mpa，控制反应体系pH为12.5，然后向其中加入α-羰基酸 类衍生物（IV)20%的Pt/C，通入氢气至IMpa，升温至100°C回流反应5h，体系中有固体析出， 过滤，将所得的滤饼用50ml水溶解后，再过滤，得到澄清的滤液，向其中加入500ml甲醇，搅 拌过夜，得到白色草胺膦晶体53.8g，收率91.3%，HPLC纯度大于99%，最大单杂小于0.1 %。
[0036] 实施例4
[0037] -种草胺膦的合成方法，包括如下步骤：
[0038] 取的2-羰基-3-丁烯酸乙酯51.28(0.4!11〇1)、缚酸剂吡啶47.48(0.6111〇1)加入到 50ml乙醇溶液中，10°C条件下，缓慢向其中滴加甲基二氯化磷47.5g(0.41mol)，滴加 lh完 成，低温搅拌lh后，向其中加入1M氢氧化钠水溶液100ml，升温至回流5h，降至室温过滤，滤 饼用水洗三次，得到白色固体67.7g，产率94.2 % ;
[0039] 2)取4-(甲基羟基膦酰基)-2-羰基-丁酸54.0g(0.3mol)于高压釜中，向其中加入 甲醇300ml，常压下通入氨气至0.5Mpa，控制反应体系pH为12.5，然后向其中加入α-羰基酸 类衍生物（IV)20%的Pt/C，通入氢气至IMpa，升温至100°C回流反应5h，体系中有固体析出， 过滤，将所得的滤饼用50ml水溶解后，再过滤，得到澄清的滤液，向其中加入500ml甲醇，搅 拌过夜，得到白色草胺膦晶体55.3g，收率94.3%，HPLC纯度大于99%，最大单杂小于0.1 %。
【主权项】
1. 一种草胺麟的合成方法，其特征在于，包括如下步骤： (1) 将缚酸剂与式ΙΠ 的2-幾基-3-下締酸醋类化合物加入到有机溶剂中，在-20~20°C 条件下缓慢滴加式II的甲基次憐酸类化合物，揽拌0.5-化，进行迈克尔加成反应，反应结束 后再加入碱水解，升溫至回流4-化，降至室溫后，水洗过滤，生成式IV的α-幾基酸类衍生物， 反应式如下：(2) 取步骤（1)中所得的α-幾基酸类衍生物（IV)于高压蓋中，向其中加入有机溶剂，常 压下通入氨气，进行氨化，控制反应体系ρΗ，再加入催化剂，通入氨气，升溫至回流反应4- 6h，体系中有固体析出，过滤，生成式I的草胺麟，反应式如下：2. 根据权利要求1所述的草胺麟的合成方法，其特征在于，步骤（1)、步骤(2)中所述有 机溶剂为甲醇或乙醇。3. 根据权利要求1所述的草胺麟的合成方法，其特征在于，步骤（1)中所述R1为具1-4个 碳原子的烷基。4. 根据权利要求2所述的草胺麟的合成方法，其特征在于，步骤（1)中所述缚酸剂为Ξ 乙胺、二乙胺、化晚或氨气。5. 根据权利要求1所述的草胺麟的合成方法，其特征在于，在步骤（1)中，所述甲基二氯 化憐与2-幾基-3-下締酸醋类化合物的摩尔比为1:1-1.5。6. 根据权利要求1所述的草胺麟的合成方法，其特征在于，步骤(2)中所述反应体系pH 为 12±0.5,溫度为 0-20°C。7. 根据权利要求1所述的草胺麟的合成方法，其特征在于，步骤(2)中所述还原反应的 催化剂为Pt/C，Pt/C添加量为α-幾基酸类衍生物(IV)质量的1~20%，溫度为40-100°C。8. 根据权利要求1所述的草胺麟的合成方法，其特征在于，还包括将步骤(2)将所得的 滤饼用水溶解，再过滤，得到澄清的滤液，向其中加入甲醇，甲醇、水用量比例为1:5~20,揽 拌过夜。
【文档编号】C07F9/30GK105837624SQ201610331162
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2016年5月17日
【发明人】刘善和, 曾辉, 高正华, 李凯, 赵运明, 张财华
【申请人】安徽国星生物化学有限公司