一种l-型草铵膦铵盐的合成方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种L-型草铵膦铵盐的合成方法。
【背景技术】
[0002] 草铵膦作为膦酸类除草剂，是一种部分内吸、非传导型触杀性除草剂，通过抑制植 物体内的谷氨酰胺合成酶活性，导致谷氨酰胺合成受阻，氮代谢紊乱，氨离子累积，从而破 坏植物细胞膜，阻止植物进行光合作用而枯死。随着草甘膦抗性渐增、难除杂草增多、百草 枯禁用日期临近等问题的凸显，草铵膦作为比较理想的大吨位除草替代品逐渐成为业界关 注的热点，然而目前市场上除了日本明治果业登记的90%的L-型草铵膦以外，其余公司销 售的全部是消旋的DL-构型的混合物，除草效果大打折扣。因此尽快生产高活性的L-型草 铵膦就成了当务之急。
[0003]目前文献报道的L-型草铵膦的合成方法大致有以下四种：
[0004] I、DL-型草铵膦直接用喹啉拆分（US5767309)，
[0005] 2、不对称合成（US5422088)
[0009] 4、酶拆分法（CN 20141〇7979〇7· 5)
[0010] 以上1、2、4种方法实际收率都远远达不到报道的收率，原料浪费大，收率低，污染 严重，且实际原材料成本比目前市场上L-型草铵膦的售价还要高出不少，没有经济意义。
[0011] 方法3是传统的经典方法，而且可能在明治果业公司已经实现了产业化，但是总 收率只有30%左右，关键是中间一步α-丁酮酸在酸水水解过程中极易脱羧，而且容易生 成二聚体，所以收率也很低，虽然路线简单，但是不够经济。
【发明内容】
[0012] 本发明所要解决的技术问题是提供一种L-型草铵膦铵盐的合成方法，该路线避 免了以上工艺的缺陷，收率高，成本低，操作简便，可以极大降低L-型草铵膦的成本。
[0013] 为解决以上技术问题，本发明采取如下技术方案：
[0014] -种L-型草铵膦铵盐的合成方法，包括如下步骤：
[0015] 步骤（1)、将4_(乙氧基_(甲基）氧膦基）-2_乙酰氧基丁氰和盐酸在80~ 100°C加热回流反应4~10小时，然后经后处理得到4-(羟基-(甲基）氧膦基）-2-羟 基丁酸，其中，所述的4-(乙氧基-(甲基）氧膦基）-2-乙酰氧基丁氰的结构式为
所述的4-(羟基-(甲基）氧膦基）-2-羟基丁酸的结构式为
[0016] 步骤（2)、将步骤⑴得到的4-(羟基-(甲基）氧膦基）-2-羟基丁酸和氢氧化 钠水溶液反应得到4-(羟基钠-(甲基）氧膦基）-2-羟基丁酸钠，其中，所述的4-(羟基 钠_(甲基）氧膦基）-2_羟基丁酸钠的结构式为
[0017] 步骤（3)、将步骤（2)得到的4-(羟基钠_(甲基）氧膦基）-2_羟基丁酸钠和次 氯酸钠水溶液在催化剂的存在下，在30~70°C下进行氧化反应3~5小时，得到4-(羟基 钠-(甲基）氧膦基）-2-羰基丁酸钠，其中，所述的4-(羟基钠-(甲基）氧膦基）-2-羰基 丁酸钠的结构式为
[0018] 步骤（4)、将步骤（3)得到的4_(羟基钠_(甲基）氧膦基）-2_羰基丁酸钠和氯 化氢气体反应得到4-(羟基-(甲基）氧膦基）-2-羰基丁酸，其中，所述的4-(羟基-(甲 基）氧膦基）-2-羰基丁酸的结构式为
[0019] 步骤（5)、将步骤（4)得到的4-(羟基-(甲基）氧膦基）-2-羰基丁酸和液氨在甲 醇的存在下进行反应，然后加入L-型手性催化剂，并通入氢气进行反应得到所述的L-型草 铵膦铵盐，其中，所述的L-型草铵膦铵盐的结构式为_
[0020] 优选地，步骤（1)中，所述的盐酸的质量分数为10~15%，所述的盐酸中的氯化氢 与所述的4-(乙氧基-(甲基）氧膦基）-2-乙酰氧基丁氰的投料摩尔比为3~4:1。
[0021] 优选地，步骤⑴的具体反应方法为：将所述的4-(乙氧基-(甲基）氧膦 基）-2-乙酰氧基丁氰加入到所述的盐酸中，加热回流状态下进行反应，反应结束后，经减 压蒸馏除去过量的盐酸，然后在15~30°C下，向残余物中加入甲醇，搅拌、过滤除去氯化 铵，然后在15~30°C下蒸馏回收所述的甲醇，得到所述的4-(羟基-(甲基）氧膦基）-2-羟 基丁酸。
[0022] 优选地，步骤（3)中，所述的催化剂为过渡金属的氧化物或氯化物，所述的催化剂 的投料质量为所述的4-(乙氧基_(甲基）氧膦基）-2-乙酰氧基丁氰的投料质量的0. 5~ 1%〇
[0023] 进一步优选地，步骤（3)中，所述的催化剂为选自氧化钌、氧化铷或氧化铑。
[0024] 优选地，步骤（3)中，所述的次氯酸钠水溶液的质量分数为15~20%，所述的次氯 酸钠水溶液中的次氯酸钠与所述的4-(乙氧基_(甲基）氧膦基）-2-乙酰氧基丁氰的投料 摩尔量比为1~4:1。
[0025] 进一步优选地，所述的次氯酸钠水溶液中的次氯酸钠与所述的4_(乙氧基_(甲 基）氧膦基）-2_乙酰氧基丁氰的投料摩尔量比为1. 2:1。
[0026] 优选地，步骤（3)中，所述的氧化温度为35~45°C。
[0027] 优选地，步骤（3)的具体反应方法为：向步骤（2)得到的4_(羟基钠-(甲基）氧 膦基）-2-羟基丁酸钠中加入所述的催化剂，在搅拌的状态下，滴加所述的次氯酸钠水溶 液进行所述的氧化反应，反应结束后，经过滤、蒸馏得到所述的4_(羟基钠_(甲基）氧膦 基）-2_羰基丁酸钠。
[0028] 优选地，向步骤（3)得到4_(羟基钠_(甲基）氧膦基）-2_羰基丁酸钠中加入丙 酮，然后通入所述的氯化氢气体中和到PH为1~2,然后经过滤、蒸馏得到所述的4-(羟 基_(甲基）氧膦基）-2_羰基丁酸。
[0029] 优选地，步骤（5)中，所述的L-型手性催化剂为L型过渡金属元素的有机络合物， 所述的L-型手性催化剂的投料质量为所述的4-(乙氧基-(甲基）氧膦基）-2-乙酰氧基 丁氰的投料质量的1 %~3%。
[0030] 具体地，所述的L-型手性催化剂购自汉氏贵金属（上海）有限公司的三苯基膦氯 化铑。
[0031] 优选地，步骤（5)的具体反应方法为：将步骤（4)得到的4_(羟基-(甲基）氧膦 基）-2-羰基丁酸溶解在甲醇中，控制反应体系的温度为0~10°C下通入所述的液氨，在 0~40°C下搅拌反应8~12小时，然后转入压力釜中，加入所述的L-型手性催化剂，用所 述的氢气置换空气后，维持氢气压力为〇. IMPa~I. 5MPa，反应温度为5~25°C，反应至氢 气压力不再发生变化，然后经过滤、减压蒸馏、重结晶、冷却过滤，得到所述的L-型草铵膦 铵盐。
[0032] 进一步优选地，步骤（5)中，通入所述的氢气后的反应温度为15~20°C。
[0033] 本发明的合成路线如下：
[0035] 由于采用以上技术方案，本发明与其他工艺相比有如下优点：
[0036] 本发明的合成工艺依次包括了羟基丁酸的合成，丁酮酸钠的合成以及丁酸酮肟和 L-型草铵膦铵盐的合成等。该发明工艺流程简单，污染少，收率高，成本低，该发明得到的成 品是具有高效除草功效的左旋草铵膦，极大提高了草铵膦的除草功效。
【具体实施方式】
[0037] 以下结合具体实施例对本发明做进一步详细说明。应理解，这些实施例是用于说 明本发明的基本原理、主要特征和优点，而本发明不受以下实施例的限制。实施例中采用的 实施条件可以根据具体要求做进一步调整，未注明的实施条件通常为常规实验中的条件。
[0038] 实施例1
[0039] 将23. 3克4-(乙氧基-(甲基）氧膦基）-2-乙酰氧基丁氰加入到73克15%的盐 酸中，在80°C下加热回流4小时，待原料反应完全后减压蒸馏掉酸水，然后冷却到常温加入 甲醇，搅拌，过滤掉生成的氯化铵，20°C下甲醇滤液负压蒸馏掉甲醇。残余物加入水和氢氧 化钠中和得到二钠盐，再加入0. 117克的催化剂氧化钌，搅拌下滴加59. 6克15%含量的新 制次氯酸钠，控制温度30°C左右滴加完毕，保温3小时，待氧化反应基本完成，过滤出催化 剂，负压蒸馏掉绝大部分水分，然后加入丙酮，通入氯化氢气体中和到PH为7,过滤掉氯化 钠，得到丙酮液体蒸馏回收丙酮，再用甲醇溶解残留液，得到的甲醇液体中控制10°c以下通 入过量液氨，常温搅拌10小时，然后转入压力釜中，加入0. 233克L-型手性催化剂，氢气置 换空气，控制氢气压力0. 5MPa，温度25°C，搅拌到氢气压力不再发生变化为止，然后过滤掉 催化剂，甲醇滤液减压回收甲醇和生成的水，然后加入新鲜甲醇重结晶，冷却，过滤，得到成 品17.50克，收率88.4%，含量 ：93.8%，6〇值：94.1%。
[0040] 实施例2
[0041 ] 将23. 3克4-(乙氧基-(甲基）氧膦基）-2-乙酰氧基丁氰加入到73克15%的盐 酸中，在80°C下加热回流6小时，待原料反应完全后减压蒸馏掉酸水，然后冷却到常温加入 甲醇，搅拌，过滤掉生成的氯化铵，15°C下甲醇滤液负压蒸馏掉甲醇。残余物加入水和氢氧 化钠中和得到二钠盐，再加入0. 163克的催化剂氧化钌，搅拌下滴加74. 5克20%含量的新 制次氯酸钠，控制温度40°C左右滴加完毕，保温4小时，待氧化反应基本完成，过滤出催化 剂，负压蒸馏掉绝大部分水分，然后加入丙酮，通入氯化氢气体中和到PH为7,过滤掉氯化 钠，得到丙酮液体蒸馏回收丙酮，再用甲醇溶解残留液，得到的甲醇液体中控制l〇°C以下通 入过量液氨，常温搅拌10小时，然后转入压力釜中，加入〇. 466克L-型手性催化剂，氢气置 换空气，控制氢气压力0. 5MPa，温度20°C，搅拌到氢气压力不再发生变化为止，然后过滤掉 催化剂，甲醇滤液减压回收甲醇和生成的水，然后加入新鲜甲醇重结晶，冷却，过滤，得到成 品 17. 42 克，收率 88.0%，含量：93.0%，ee 值：94.5%。
[0042] 实