Способ получения -фосфонометилглицина

/36 света Министров СССРпо делан( изооретений овано 05.0 с),78,Бюллетень М 33 оЗ) УЛК,47.3ытии та опубликования описа Я 05,08,7(72) Автор изобретения ИностранецЪкон Здвард франц (С еА) Иностранная фирма(54) С ОСОБ ПОЛУЧЕ.1 Я Щ-ФССФОНОМЕТИЛГЛИЦИ нед эс э отнести спосэена форитых солеи Целью ироцесса. Поставленная цель дэстигается спосээм получения г -фосфонометилглицина, кэ орый заключается в том, что произвэднО )2(О 1 сн 2 ос эра, а именно нэе аминокислоты-фэ с фэ ноецпна с пагрее (13. сущк изэб ывают окисло20-125 С в раб при реде.ды исэдэсодержашепосодержашей среэду или водный В качестве вэдользуют обычнэисло ты. раств быть исерекись ителя мог В качестве окис,пэльзованы перекис дибензэпербораманганлий иликалий,ь вэдэрод адбензойн ая кислота, алия, пердистый канатрий или ила, м-хлорт натрия, пат калия, жехлэрновати ючаетслэтыднэе ерсульфа лезэсин окисль 1 эдвергаводнойпри на-фосфонометиламиноеогут быть также и экислениянэй кислот диу Изобретение этпэсптся к химие органических сэелинений с С-Р св а именно к усэвершенствэвапнэму. бу пэлучения Ч - фэсфэнэметилглиц мулыкоторый является эффективным герным средством и находит применесельском хэзяйстве,Известен спэсоб получения Мметилглицина взаимэдействием глехлэрметилфэсфэнэвэй кислотой приванин в присутствии вэднэй шелэчНаиболее близким пэ техническности и достигаемому результатуретению является спосэб пэлученифэсфонэметилглицина, кэтэрый заклся в том, что прэизвэднэе аминокфосфэра, а именно карбэксипрэизвэаминэметилфэсфонистэй кислэты, пют экислению хлористой ртутью всреде или неводных раствэрителяхгревании до 100-150 С 121. аткам этэго спосэоа следуе ходимость испэльзования яд ртути,бретения является упрощениепользованы кислород или воздух, Для,увеличения выхода целевого продукта в этомслучае процесс желательно вести в присутствии катализатора - платины, палладия,родия, иридия или рутения в свобэдном виде или нанесенных на уголь или д -глинэ 5зе. предпочтительно при температуре 90 -120 С и давлении 1-200 кг/смгтличительными признаками спэсобаявляются использование в качестве прэи -водного аминокислоты фосфора Я -ф"сфэн -1 Омет, аминодиуксусной кислоты и проведение пэсцесса в вышеописанных условиях.Соотношение реагирующих веществ, т, е.окислителя и 1 ч -фосфэнометиламинодиук 15сусной кислоты может широко варьироваться.Однако для достижения высокого выхода М -фэсфонэметилглицина желательно использовать 3 моль окислителя на 1 мольгой -фосфэ нэметиламинодиуксусной кислоты,Прэпесс осуществляют либо в воднойсред, либо, что является бэлее предпоч -тительным, в водном растворе кислоты.В этом случае может быть использована35любая неорганическая или органическаякислота в количестве от 0,01 до 100моль на 1 моль М-фэсфонометипаминэди -уксусной кислоты.Время реакции составляет от 1 мин30до 40 и более часов, температура процесоса 20-125 С. Наибэлее предпэ .тительнымвариантом является проведение реакцииопри температуре не ниже 70 С в течениепэ меньшей мере 1 ч.35Процесс мэжно вести как при атмосрнэм, так и при пониженном и повышенном давлении. При использэиании твердых". и жидких экислителей желательно вести.рэцесс при пониженном или атмосферном4 Одавлении, В том случае, когда использугазээбразные окислители, предпочтительно проведение реакции при повышенпэм давлении.Для выделения г 1 фосфонометилглици -45на используют раствэрители, смешиваюшиеся с вэдой, такие как спирты, диоксан,кетэны, гликоли или полигликэли,П р и м е р 1, Смесь в( -фосфономе - тиламинэдиуксусной кислоты (13,7 г, 0,06 5 О мэль), воды (20 мл) и концентрированной серной кислоты (6,0 г, 0,06 моль) нагревают и перемешивают при 82-87 С, Приобавляют 23 мл 30%-ной перекиси вэдэродпо каплям в течение 2 ч. Затем переомешивают при 85 С дэ получения бесцветного раствора. По данным ЯМР-спектрокопии смесь содержит значительное количество Й фосфонометилглицина. Прибавляют еше 5 мл 30%-ной перекиси водородав течение 1 ч, и нагревают 1 ч. при 8 -о87 С. После эхлаждения дэ комнатной температуры эбразуется белый кристаллический эсадок Я -фосфонэметилглицина. Разбавля дт смесь избыт эм этанэла и эставо.,нэчь прп 0 С в холодильнике, Сэцрают осадок, прэ:.бывают его этаноломи эфиром и высушивают на воздухе, Вы -ход чистого белого кристаллического М --фосфонометилглицина 7,8 г. Еше 0,2 гпродукта получают при выдерживании фильтрата в холодильнике, Чистоту продуктаопределяют метэдами НК- и ЯМР-спектроскопии, Выход 70%,П р и м е р 2. 39 г воды и 39 г(0,39 мэпь) концентрированной сернойкислоты загружают в реактор и прибавляют 20 г (0,08 моль) 1 Ч -фосфонометиламинодиуксусной кислоты, Нагревают до80 С и прибавляют 277 г (2,85 моль)35%-ной перекиси водорода в течение 65 оо7.04, поддерживая температуру 77-81 С.Во время прибавления перекиси вэдорэдаприбавляют в течение 4 ч, еще 20 г М -фосфонометиламинодиуксусной кислоты. Наогревают смесь до 80 С и перемешиваютдо окончания реакции по данным ЯМРоспектроскопии. Охлаждают смесь до О Св течение ночи, центрифугируют, промывают небольшим количеством вэды и высушивают в вакууме. Выход 100 г (75%),П р и м е р 3. Загружают Й -фосфонометиламинодиуксусную кислоту ( 191,9 г,0,845 мэль) и воду (168,3 г) в реактор,перемешивают и прибавляют 98%-ную серную кислэту (103,2 г, 1,03 моль) прио80-90 С. Создают в системе вакуум (эт6 до 8 мм рт, ст,) и нагревают смесь,оподдерживая температуру 98-102 С, Прибавляют 35%-ную перекись водорода(245,5 г, 2,53 моль) в течение 4 ч спостоянной ск. ростью и одновременно удаляют дистиллат (217 ч.) с постояннойскоростью, выдерживают 15 мин при100 С и охлаждают. Выход 100 г (70%),П р и м е р 4,Смесь И -фэсфэнэметиламинэдиуксуснэй кислэты (2,3 г,0,01 мэль) воды (20 мл) и хлэрноватистокислого натрия (0,9 г, 0,01 моль) в стеклянном реакторе перемешивают при комнатной температуре. Смесь становится желтой и темопература начинает повышаться. При 35 С выделяется желтый газ, После охлаждения холодной водой в течение нескольких часов получают бесцветную смесь, Анализ пробы водного раствора методом ЯМР-спеуоскопии указывает, что окисление имеет место, Прибавляют порциями хлорноватис6235235со скоростью 100 мл/мин в течение 17 ч,оподдерживая температуру 90 С. Послеудаления катализатора смесь упаривают,и перекристаллизовывают остаток из воды, Выход 8,9 г (85%).П р и м е р 8. Проводят процесс,как в предыдущем примере, проводя окисление воздухом в течение 48 ч. Получают Я -фосфонэметилглицин с выходом 83%.При рН раствора 8,5 и времени окисления71 ч получают Й -фосфонометилглицин свыходом 16%.П р и м е р 9, Загружают смесь 10 г(0,044 моль) Я-фосфонэметиламинодиуксусной кислоты, 170 г вэды и 0,6 г техснического 5%-нэго палладия на угле в анпарат высокого давления и пропускают кис;2лород под давлением 2,11 кг/см, Постэянно встряхивают смесь при этом давлении в течение 3 ч., поддерживая темпераотуру 90-100 С. После охлаждения до комонатной температуры удаляют избыток кислорода, отфильтровывают катализатор иупаривают фильтрат досуха в вакууме. Выход 97%-ного (Ч -фосфонэметилглицина7,3 г (96%).При применении 5%-ного родня на угле в аналогичных условиях получают 7,2 г97%-ного Мосфонометилглицина:Выход 95%,тэк:н;ты, атри (0,9 г, 0,0 1 мэль) прикомна нэ: температуре течение 2 ч, наблюдая:. разование почти гомогенной смеси. Концентрируют смесь в вакууме, промывают эстатэк метанолом и эфиром иполуают 1,3 г (,6%) белого пэрошка,П р и м е р 5. Боргидрид натрия(0,19 г, 0,005 моль) прибавляют постепенно при перемешивании к раствору платинохлористоводородной кислоты (0,1 г,0,0002 моль) в 40 мл вэды и 1 г эбесцвечиваюшего угля, Кэгда реакция заканчивается, оставляют смесь при комнатнойтемпературе на 5 мин и прибавляют пэкаплям концентрированную соляную кислоту (0,8 мл) рН раствэрп 3-4, Переносят катализатор в трубчатый реактор,прибавляют Х -фосфэнометиламинодиуксусную кислэту (2,3 г, 0,01 мэль) и продувают азотом вэ время нагревания с эбратным хэлэдильником. При кипении смеси в течение 20,5 ч продувают вэздух,фильтруют горячую смесь и промываютосадок холодной водой, Концентрируют бесцветный фильтрат в вакууме при нагревании на водяной бане, промывают остаток .этанолом, метанолом и эфиром и высушивают на воздухе. Получают 1,76 г М -фосфонэметилглицина,При использовании кислорода или газа,содержащего кислород, получают подобныерезультаты,П р и м е р 6. Как в примере 5, готовят катализатор - . алладий на древесном угле, используя хэристый палладий35(0,0002 моль) и боргидриднатрия (0,19 г,0,005 моль),Катализатор переносят в трубчатый реактор, прибавляют М -фосфонометиламинэдиуксусную кислоту (2,3 г, 0,01 моль)и продувают азотом во время нагреванияс обратным холодильником. При 100 Созаменяют азот воздухом, который продувают в течение 6 ч. Анализ пробы раствора показывает, что в смеси присутствует М -фосфонометилглицин. Продолжаютокисление еше 22 ч, упаривают смесьдосуха и перекристаллизэвывают остатокиз воды. Выход М -фэсфонометилглицина1,3 г (77%),При использовании кислорода или газа,содержащего кислород, получают аналогичные результаты. П р и м е р 7, Загружают в стеклянный реактор И-фосфонометиламинодиуксусную кислоту (14,0 г, 0,062 моль), воду (250 мл) и 0,2 г 5%-ного родня на дреовесном угле, Нагревают до 90 С, перемешивают и постоянно продувают кислород П р и м е р 10, Загружают смесь 28 г (0,123 моль) Й-фосфэнометиламинодиуксусной кислоты, 500 мл воды и 1 г технического 5%-ного родня на угле в автоклав и нагревают до 80 С в течение 2 ч. Затем пропускают кислород под давлением 13,1 кг/см и нагревают еше 752мин, После окончания реакции удаляют катализатор, концентрируют фильтрат в вакууме и получают 15 г 12%) М-фосфонометилглицина,П р и м е р 11. Прибавляют к смеси 20,25 кг серной кислоты и 18,1 кг воды 31,8 кг 95%-ной М -фосфонометиламинодиуксусной кислоты, 10,9 кг тетрахлорэтилена и 8,1 кг тетрахлорметана. Нагревают смесь до кипения и прибавляют в течение 1 ч 15,4 кг 50%-ной перекиси водорода. Охлаждают смесь и прибавляют еше 59,9 кг 95%-ной Й-фосфонометиламинодиуксусной кислоты. В конце реако ции поддерживают температуру 85 С и прибавляют 84,35 кг 50%-ной перекиси водорода в течение 8 ч, а в течение последнего часа прибавляют 6,35 кг 50"- ной перекиси водорода. Нагревают прио85 С в течение 15 мин, создают вакуумо и отгоняют раствооители ппи 78 С. Охэлаждают эста 7 эк дэ 0 С пе: кешивают 25 с ПРИ ЭТО 1 ТЕ,1 ПЕот,1 Е,1: ТР,;1;.иПрэмывают осадок 11,3 к- вэдывысу -шиВают и получают 1 (,6 кГ 1-(.) о-нэГЭМ -фосфонэметилглицина,Выход 88 о(,При прэведецип процесса жела 7 ельосохранять тесный контакт ислителя с1 4 осфонометиламинодцуксусной кислотэ,Например, когда реагснты являются Вер-,дыми или водораствэр(мыми вешествам 1:,можно перемешивать смесь или встряхивать ее для обеспечения такэгэ контакта,Еогда применяют газээбразны эк 1 Сли 7 ель,.,(эжно создать тако контакт дпспергирэВанием свободнэгэ газа, содержашего кислэрэп, при помэши диффузора, напримерпористой стеклянной фритты, или перемешцвания, встряхивания или других спосэбэв. Огда применяют газообразный экислцтель, инэгда целесээбразнэ провести реакцию при давлении Выше атмосферного сперемешиванием или встряхиванием дляобес 7 ечения лучегэ контакта экислителяс Ч -фосфэнометиламинэдиуксуснэ кислоТЭ .П р н м е р 12, Смесь 1 г (0.0044мэ(ь)," :,осфэнэметиламинэдиукс уснэйКпсцэтг,т 20 Мл 50;о-НЭ 11 ВОДНО ТрпфТЭ 7- уксуспэ , кислоты и 2,7 г (0,0132 мэль) З 085 о. - нэй х(-хлэрнадбезэйно. кислэть(, чистэта Яз нагревают дэ 60 С при хэро -шем перемешцвапиц. Через 5 мцн образуется прэзра шый раствор, а через 25 м(шбе;(ый осадок 51-хлэрбензэй(1 Э к 1(слоты. 35Смесь 1(ре:;(ешвают прц 50 - 65 С в те -чениеч и эх;(а;кдают до ко(нат(отемературы Оэбч смес 11 ц( пт(,угиру -ют и прэзра шый Всплываюши растворанализируют методэм ЯМэ - спектроскопии, 40Сильное поглэденис при ) 5,135 м.д..окэторую нагревают дэ 80 С в теение22 ч. Пэсле охлаждения дэ комнатнэ тсм -пературы смесь фильтруют и фильтрат ана лизируют метэдом ЯМР-спектроскопии. Интегрирование показывает, чтэ 80 о И -оки -си преврашается в (Ч - фэсфонометилглицин.П р и м е р 13. Смесь , 7 г(0011 моль) тетрагидрата пербэрата наэтрия нагревают при перемешиван(ги и 70 С В оо.с.Ие 16 ч. Полученный коричневыйоае ВЭЮ даННЫМ ЯМР-СПЕКтрЭСКОПИИС 1;(; .Лт М -фосфэ 1 Ометилггицин и ((1 эсфо,:эметьГ 1 иц(ин составляет 60 о.П р и м е р 14. Смесь 2,27 г (0,01мэль) Ч-фэсфэнометиламинодиуксуснэй кислоты, 20 мл воды, 1,6 г (0,04 моль)Гцрээкиси натрия и 3 г (0,011 мэль)перс льфата калия перемешивают В течени . ч при 36-46 С и затем в течение16Ири 50-60 С. Прэзрачный растворсодержит М - фэсфэнометилглицин и Й-фэсфэ Эметиламинэдиуксусную кислоту В сээтнэ(;.Онци 1:2, т, е,.преврапение в Я-фэсфэ:юмет(шглицин составляет 33" .р и м е р 15. Смесь 1 г (0,0044 моль) М -фосфэнэметиламинодиуксуснэйКИС;1 ЭТЫ, 25 МЛ 50";о-НОЙ ВЭдНой Трифтэруксусной кислэты и 1,1 г (0,0045 моль) перекиси бензоила перемешивают при 70 С в течение 7 ч. Светлэ-желтый раствэр содержит в эсновном М-окись Й -фосфонометила.;(инэдиуксуснэй кислоты (по данным ЯМР-спектроскопии), Я-фэсфэнометиламицэдиуксусную кислоту и М -фосфонэметилгли 1(ин, Из М -окиси пэсле нагревания собратным хэлодильником в воде пэлучают смесь Я -фэсфэнометиламинэдиуксуснэй кислоты и М -фосфонометилглицина в сээтношении 1:1.П риме р 16, Смесь 1 г(0,0044 моль) Й -фосфонометиламинодиуксуснэй кислэты, 20 мл 50"-нэй водно;, трифторуксуснэй кислоты и 1,44 г (0,013" мэль) 10",-нэй надуксусной кислоты в уксуснэй кис.эте перемешивают в течение 1 Я:1,-эпри 60-65 С, в течение 3 ч прц 10 Со и в течение 2 ч при 75-80 С. ак как после зтогэ времени не пэлучают прозрачного раствора, добавляют допэлнительно 1 г (0,0009 мэль) 40"-нэй надуксуснэйэ кислоты и нагревают при Я 5 С в течение 20 ч. Гэ данным ЯМР-спектроскопии преврацение в М -фосфэнэметилглицин составляс т 60";,П р и м е р 17. К раствэру 2,27 г(О,О:1. мэль) Й -фосфэнометиламинодиуксуспэй кислоты, 20 мл воды и 1,6 г (0,04 моль) гидрэокиси натрия прибавляют постепенно 1,Я г (0,011 моль) перманганата калия при 35-38 С в течение 1 ч, После перемешивания при комнатной.температуре в течение 4 ч отфильтровыВают коричневый осадок двуокиси марганца, прозрачный фильтрат концентрируют при нагревании на водяной бане в вакууме и эстатэк растворяют в разбавленнэм раствэре гидроэкиси натрия, Раствэр прэдувают воздухом дэ завершения эсаждения двуэкиси марганца. Прозрачныи бесцветный фильтрат подкисляют концентрированной соляной кислотой. По данным ЯМР- спектроскопии раствор содержит смесь М- -фосфэнометиламинодиуксусной кислоты и Ц -фэсфонэметилглицина в соэтнэшении 1:1, т, е. превращение составляет 50%.П р и м е р 18, К раствору 2,3 г (0,01 моль) М -фосфэнометиламинэдиуксусной кислоты в 20 мл воды и 1,6 г (0,04 моль) гидроокиси натрия прибавляют медленно раствор 3,3 г (0,01 моль) железосинеродистэго калия в 10 мл воды пододерживая температуру 20-25 С, После выдерживания в течение ночи при комнатной температуре получают желто - синий раствор. Превращение М -фосфонометиламинодиуксусной кислоты в М -фосфонометилглицин 50%.аоДля ЯМР-спектроскэпии аликвотную часть раствэра подкисляют трифторуксусной кислотэй и добавляют тетраметилсилан (стандарт), Анализ проводят при низкой скэрэсги вращения (20 об/сек) для предэтвращения перекрытия связей воды и продукта. М -Фосфонометиламинодиуксусная кислота, М -окись М -фэсфонометиламинодиуксусной кислоты и М-фосфонометилглицин имеют синглет и дублет из-заМСН СООН и М-СН РО 5 Н протонов соответственно. При использовании 60 МН ЯМР-аппарата регистрируются химические сдвиги 8 для М-окиси г-фосфонометиламинэдиуксусной кислэты, 1 -фосфонометиламинодиуксусной кислоты и г - -фосфонометилглицина при 5, 16, 4,55 и 4,22 м. д соответственно,П р и м е р 19, Раствор Й -фосфонометиламинодиуксуснэй кислоты (4,5 г, 0,2 моль) в 100 мл воды вводят в сосуд высокого давления из нержавеющей стали, добавляют 1,5 г 5%-ной платины на С( -глиноземе и сосуд герметизируют. 45оНагревают до 104 С, подают воздух, затем снимают давление и снова подают воздух до давления 211-246 кг/см . Реак 2ционную смесь нагревают до 104-110 Со при перемешивании в течение 6 ч, охлаж дают до комнатной температуры, снимают давление и открывают сосуд. Смесь фильтруют для удаления катализатора, разбавляют абсолютным этанолом и выдерживают при комнатной температуре в течение 55 3 дней, Осадок промывают этанолом и эфиром и высушивают в вакууме. Получают 1,7 г (50%) продукта, т. пл, 230 о238 С (разл,), Проба с химически чис 60 тым Й -фэсфэнометилглицином не дает депрессии температуры плавления.П р и м е р 20, М-фэсфэнометиламинодиуксусную кислэту (4,0 г, 0,0176 моль), рэдиевую чернь (0,5 г, 0,005 моль) и воду (100 мл) ввэдят в сосуд высокого давления из нержавеющей стали, снабженный магнитной мешалкой и клапаном для отбора жидких проб (на дне сэсуда), Кислорэд подают через трубку д 0,6325 см) с отверстиями для удаленияовоздуха при нагревании дэ 95 С и перемешивании (800 об/мин ). Затем давлег ние в реакто ре пэвышают дэ 21 кг/см и непрерывно подают кислород (60 нсвт /мин) для удаления углекислого газа из сосуда. Время реакции 260 мин, Смесь эхлаждают, выгружают из сосуда, катализатор отфильтровывают и получают 2,5 г (85% ) Я -фэсфонометилглицина. После фракционной перекристаллизации получают чисо тый М -фосфонэметилглицин, т. пл. 230 С (разл.).Этот эцыт повторяют с использованием тэгэ .-. е самого количества г -фосфонэметиламинодиуксусной кислоты, но с применением 0,5 г (0,005 моль) палладиевой черни в качестве катализатора. М лэсфонометилглицин получают с выхэдом 55%,Фо рмула изобретения1. Способ получения М -фэсфонометилглицина обработкой производного аминокислоты фэсфэра окислителем в водэсодержащейсреде,этличающийся тем,что, с целью упрощения процесса, в качестве производного аминокислоты фэсфэраиспользуют К -фосфонометиламинодиуксусоную кислоту и процесс ведут при 20-125 С.2. Способ поп. 1, отл ичаю -щ и й с я тем, что в качестве водосодержащей среды используют воду или водныйраствор кислоты.3. Способ по пп, 1 и 2, о т л и ч аю щ и й с я тем, что в качестве окислителя используют перекись водорода, перекись дибензоила, м-хлорнадбензойную кислоту, перборат натрия, персульфат калия,перманганат калия, железосинеродистыйкалий или хлорноватистокислые натрий иликалий,4, Способ по пп. 1 и 2, о т л и ч аю щ и й с я тем, что, с целью увеличения выхода продукта, в качестве окислителя используют кислород или воздух ипроцесс ведут в присутствии катализатора - платины, палладия, родия, иридия илирутения, в свэбодном виде или нанесенныхна уголь или С(.-глинозем при температуоре 90-120 С и давлении 1-200 кг/см623523 12 1. Патент ГДР М 92156,кл. 45 1 19/02, 1971,2. Патент США % 3160632,кл, 260-268, 1964. Редактор Т, Шарганова Заказ 4741/2 Тираж 559 ПодписноеЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская набд, 4/5 Приоритет 3 1.05.7 2 16.02. (3 Источники внимание при по пунктам:по пп. 1 и 3.по п. 4,информации, принятые воэкспертизе: Составитель Л. КарунинаТехред Э. Чужик Корректор С, Гарасиняк Филиал ППП "Патентф, г, Ужгород, ул, Проектная, 4