[发明专利]用于合成N-(膦酰基甲基)甘氨酸的方法

说明书

发明领域

本发明涉及一种用于合成N-(膦酰基甲基)甘氨酸或其衍生物之一的新颖方法。

      现有技术水平

N-(膦酰基甲基)甘氨酸，在农业化学领域中称为草甘膦，是一种在控制发芽的种子、出土的幼苗、成熟的和定植的(established)木本和草本植物、以及水生植物的生长方面有用的高效的并且商业上重要的广谱植物毒剂。草甘膦被用作系统的出土后除草剂来控制栽培作物用地(包括棉花生产)内多种一年生和多年生草和阔叶杂草物种的生长。

草甘膦及其盐便利地以含水除草剂制剂(通常含有一种或多种表面活性剂)施用到靶植物的叶组织(即叶或其他光合作用器官)。在施用后，草甘膦由叶组织吸收并转运到整个植物内。草甘膦非竞争性地阻断了在几乎所有植物中常见的重要生物化学途径。更具体地，草甘膦抑制了导致芳香族氨基酸的生物合成的莽草酸途径。草甘膦通过抑制植物中发现的酶5-烯醇丙酮酰-3-磷酸莽草酸合酶(EPSP合酶或EPSPS)而抑制磷酸烯醇丙酮酸与3-磷酸莽草酸转化成5-烯醇丙酮酰-3-磷酸莽草酸。

存在若干众所周知的可以制备草甘膦的制造路线，例如在US专利3,969,398；CA专利1,039,739；US专利3,799,758；US专利3,927,080；US专利4,237,065以及US专利4,065,491中提出的化学路线，但所有这些路线呈现出若干缺点，这些缺点包括产品浪费、环境问题以及除这些之外从经济观点来看令人不希望的结果。

一个主要的生产途径是基于羧甲基化的氨基甲酰基化合物的膦酰 基甲基化。

WO 9835930专利申请披露了一种通过羧甲基化反应用于制备的N-乙酰氨基羧酸的方法。在这个反应中，形成了一种反应混合物，该反应混合物包含一个碱基对、一氧化碳、氢和一种醛(特别是甲醛)。该碱基对是通过氨基甲酰基化合物与羧甲基化催化剂前体的反应形成的。通常该氨基甲酰基化合物是一种酰胺、脲或氨基甲酸酯；该羧甲基化催化剂前体可以是已知在羧甲基化反应中是有用的并且通常含有来自周期表的第VIII族的一种金属的任何组合物。在一个优选的实施例中，该氨基甲酰基化合物和醛被选择为产生N-乙酰基氨基羧酸，其通过与一个磷源和醛源反应容易地转化为N-(膦酰基甲基)甘氨酸、或其盐或其酯。对于其中乙酰胺通过羧甲基化转化为N-乙酰基亚氨基二乙酸的具体情况，N-乙酰基亚氨基二乙酸的水解和膦酰基甲基化导致形成N-(膦酰基甲基)亚氨基二乙酸，其随即在碳或碳催化剂上的铂的存在下被氧化以产生N-(膦酰基甲基)甘氨酸。另一方面N-乙酰基亚氨基二乙酸可以环化二聚形成N,N'双(羧甲基)-2,5-二酮哌嗪和乙酸。N,N'双(羧甲基)-2,5-二酮哌嗪然后进一步与一种亚磷酸源和甲醛源反应以形成N-(膦酰基甲基)亚氨基二羧酸，其随即在碳或碳催化剂上的铂的存在下被氧化以产生N-(膦酰基甲基)甘氨酸。

WO 0009520专利申请披露了一种方法，其中N-乙酰基亚氨基二乙酸通过连续的氨基羧甲基化反应形成。在此反应中，N-(乙酰基)亚氨基二乙酸是在一个氨基羧甲基化反应器系统中形成，向该系统中连续供给以下每一种来源：(1)乙酰胺或乙酰胺衍生物(2)甲醛或甲醛生成物或衍生物(3)羰基化催化剂(4)一氧化碳以及任选地(5)氢。该N-(乙酰基)亚氨基二乙酸或者是：(1)与亚磷源和甲醛源在酸的存在下反应以形成含有N-(膦酰基甲基)亚氨基二乙酸和乙酸的膦酰基甲基化反应产物，或(2)脱酰基并环化以形成2,5-二酮哌嗪衍生物并且然后与亚磷源和甲醛源在酸的存在下反应以形成含有N-(膦酰基甲基)亚氨基二乙酸和乙酸的膦酰基甲基化反应产物。无论哪种方式，沉淀该N-(膦酰基甲基)亚氨基二乙酸并回收该沉淀物。

WO 0192208专利申请披露了一种在羧甲基化催化剂前体(通常包 含来自周期表的第VIII族的一种金属、并且优选包含钴、以及一种促进剂)的存在下通过一种酰胺、酰胺前体或酰胺源化合物的羧甲基化用于制备氨基羧酸、N-乙酰基氨基羧酸、或其衍生物的方法。在一个优选的实施例中，该促进剂是一种负载贵金属的促进剂。羧甲基化反应混合物是通过将一种促进剂、酰胺、酰胺前体或酰胺源化合物、一氧化碳、氢、醛或醛源化合物以及一种羧甲基化催化剂前体引入一个羧甲基化反应区形成的。在另一个优选的实施例中，该酰胺化合物和醛被选择为产生N-乙酰基氨基羧酸，该N-乙酰基氨基羧酸容易地转化为N-(膦酰基甲基)甘氨酸、或其盐或酯。