[发明专利]N-亚磷羧甲基甘胺酸的合成方法

说明书

本发明涉及关于N-亚磷羧甲基甘胺酸（N-phosphonomethylglycine）的新颖合成方法。N-亚磷羧甲基甘胺酸是作为除草剂制造的中间体而广泛地被使用。此前已有多种制造该化合物的方法被开发，而其大部分是以亚胺二醋酸为起始原料。

本发明方法是以一种比亚胺二醋酸廉价且较低分子量的甘胺酸作为起始原料的制法。

已知的使用甘胺酸起始原料的制法，例如于美国专利第4，237，065号中揭示，是将三聚甲醛（paraformaldehyde）溶解于一有触媒量的第三碱存在的热烷基醇溶液中，然后添加甘胺酸进行反应，继之于反应溶液中再添加二烷基亚磷酸酯（简称DAP），加热完成反应。随后于反应生成的酯中添加NaOH溶液进行皂化，并去除该第三碱，最后使获得的碱溶液酸性化以令生成的N-亚磷羧甲基甘胺酸沉淀，制取目的的N-亚磷羧甲基甘胺酸。其反应如下所示：

本发明方法不使用价昂的DAP，企图使用较廉价的三烷基（或三芳基）亚磷酸酯（以下简称TAP），令其与羟甲基甘胺酸反应而进行酯化反应。

本发明涉及一种N-亚磷羧甲基甘胺酸的合成方法，包括：令具有如下一般式的三烷基（芳基）亚磷酸酯

（式中，R＝C₁～C₄烷基、或苯基）

与一由甘胺酸及三聚甲醛在第三胺特别是三乙胺存在的C₁～C₄烷基醇中，反应生成的羟甲基甘胺酸，即：

（a）一羟甲基甘胺酸（又称N-羟甲基甘胺酸），及

（b）二羟甲基甘胺酸（又称N，N-双（羟甲基）甘胺酸）或两者的混合物，于10℃以下，尤其10℃～-6℃的低温下进行酯化反应，再以强矿酸（尤其盐酸）或碱处理。对所获得的N-亚磷羧甲基甘胺酸的粗结晶，使用pH1.0～2.0的冷却至5℃以下之去离子水洗涤，而将纯度提升至95%以上。

本发明人为研究其可能性，经多方实验结果证实酯化反应在诸如10℃以下的低温下进行时，不必经再结晶程序可制取96～98%纯度的目的产物N-亚磷羧甲基甘胺酸，从而完成本发明方法。同时，发现此方法不仅适用具有C₁～C₄烷基的三烷基亚磷酸酯（TAP），同时亦适用其芳基为苯基或其衍生物例如甲氧苯基、乙氧苯基、丙氧苯基、丁氧苯基、氯苯基、甲基苯基、乙基苯基、丙基苯基等三芳基亚磷酸酯。

使用三烷基（或三芳基）亚磷酸酯制造N-亚磷羧甲基甘胺酸的已知方法有令氯甲基甘胺酸与三烷基（三芳基）亚磷酸酯反应的例子，但这无非是利用氯甲基甘胺酸的Cl脱除三烷基（或三芳基）亚磷酸酯的烷基（或芳基），显然与本发明方法的酯化反应，在基本的技术概念上有所不同。加之，靠Cl的脱烷基（或芳基）反应，其反应率仅为30～40%，可谓完全不具经济价值。而且，参与反应的氯甲基甘胺酸需利用SOCl₂（或其他氯化合物）使甘胺酸的羟甲基化合物的-OH基氯化的手续，导致步骤的增加且又需使用价昂的耐酸设备，增加成本。

本发明方法的要旨为依靠让TAP与一（mono）或二羟甲基甘胺酸或二者的混合物实行低温反应即可达成期望的选择性地仅使一羟甲基酯化。此便是完全打破酸与醇在常温以上的温度下、经脱水缩合方可达成酯化的一般化学常识，而且此完全不具有游离酸基的三烷基（或三芳基）亚磷酸在低温下与醇反应达成超出一般常识的酯化作用。

本发明方法是用在低温下仅靠搅拌而滴加TAP的简单方法就能在短时间完成反应且可以高收率制得高纯度的目的产物。

本发明方法的基本理论可作如下的说明：

首先，参与反应的醇是由甘胺酸与三聚甲醛的反应生成的羟甲基甘胺酸，其结合体是以一羟甲基体或二羟甲基体或其两者的混合体存在。其化学式为：

（A）HOCH₂.NH.CH₂COOH （一羟甲基甘胺酸）

（B）（二羟甲基甘胺酸）

利用Karl    Fisher检查上述的（A）、（B）结果，可检出水分，其量为相当于添加的三聚甲醛的摩尔数。由分析结果推测，此水分为由羟甲基甘胺酸分子内脱水产生，即推测在分子内发生下式的脱水：

于是，此生成的H₂O应会以游离的H₂O而作用。