专利名称：制备n－膦酰基甲基甘氨酸的方法
技术领域：
本发明涉及制备N-膦酰基甲基甘氨酸的改进方法，该N-膦酰基甲基甘氨酸已经被用作N-膦酰基甲基甘氨酸盐的原料或中间体，后者已经广泛被用作除草剂。
背景技术：
使用N-膦酰基甲基亚氨基二乙酸(下文中缩写为PMIDA)作为原料，使用水作为溶剂和使用氧化剂和催化剂制备N-膦酰基甲基甘氨酸(下文中缩写为PMG)的许多方法可以被提到。
其中(a)在(1)日本未审专利说明书(公开)昭50-160222，(2)日本未审专利说明书(公开)昭56-18994和(3)日本未审专利说明书(公开)昭60-246328中相应地找到了在常压下或在高压下，使用分子氧或含所述氧的气体作为氧化剂和使用活性炭作为催化剂的方法，(b)在(4)日本未审专利说明书(公开)昭49-48620和(5)日本未审专利说明书(公开)平2-270891中相应地找到了其中使用过氧化氢作为氧化剂和使用酸(有机酸或无机酸)作为催化剂的方法，和(c)在(6)日本未审专利说明书(公开)平4-224593，(7)日本未审专利说明书(公开)平4-210992，(8)日本未审专利说明书(公开)平4-224592和(9)日本未审专利说明书(公开)平4-273885中相应地找到了其中使用过氧化氢作为氧化剂和使用金属化合物作为催化剂的方法。
在(a)方法中，常压下该反应进行很慢，尽管在高压下反应产率良好，但是需要耐压设备。而且需要预处理使用的活性炭。由于这些原因，该方法导致成本增加。
在(b)方法中使用有机酸或无机酸，使得反应装置会被腐蚀，并且需要大量时间处理所使用的酸。
在(c)方法中使用了金属化合物。某些金属化合物是有害物质，因此其处理会有困难，或者当考虑到有害的催化剂污染产物PMG的可能性时，从环境问题的观点上看应该采取防范措施。
由于牵涉到上述问题，因此需要开发出一种安全和有效的制备方法。
发明的公开本发明人广泛地研究了一种方法，该方法可以解决上述问题，并且通过在水、活性炭和过氧化氢存在下处理PMIDA因此可以安全和有效地得到PMG，由此完成了本发明。
该发现是出人意料的。这是因为如果结合上面的现有技术方法(a)和(b)的话，通过选择过氧化氢作为氧化剂和活性炭作为催化剂很容易实现本发明，但是可以认为在该现有技术领域中人们不可能作出这种选择。
也就是说，人们已经普遍知道活性炭在过氧化氢分解中具有催化作用并且被用作反应终止剂。例如，可以被提及的是一本技术书《活性炭》[由John w.Hustler编写，TakashiOda和Yoshitomo Eguchi翻译，第220页，第2-4行(Kyoritsu Shuppan Co.)，1978年3月15日，第三版，第2次印刷]或者是日本未审专利说明书(公开)昭58-219193。具体而言，在所述的专利说明书中(实施例6，第9页，左下栏，第5行)，在PMG胍盐的制备中，在将过氧化氢(H2O2)加入PMIDA盐中以完全反应之后，向反应混合物中加入活性炭以分解过量的过氧化氢。即，也就是说活性炭被用作反应的终止剂。
因此，如果过氧化氢和活性炭尤其是在加热条件下同时共存的话，过氧化氢马上被分解成水和氧气，因此即使该系统被用于PMIDA，即，由于该系统属于上面的现有技术(a)，本领域的技术人员不会考虑采用这种比方法(a)低劣的间接的和不利的方法，即使使用过氧化氢和活性炭。另一方面，人们发现当PMIDA在大气压下通过使用氧气和活性炭被反应时，反应进行得相当慢，PMG的产率低。但是，人们意外地发现，当PMIDA在大气压下通过使用过氧化氢和活性炭被反应时，反应进行得相当快，可以以高产率得到所需的PMG。人们不仅不能想到采用这种结合，而且由于这种结合带来的效果也是相当出人意料的。
据推测在本发明方法中，由于使用了过氧化氢和活性炭，下列的两步反应得以进行。(PMIDA)(PMIDA-N-OXIDE)-------------→(HO)2P(=O)CH2NHCH2COOH)(PMG)但是，实际上在PMIDA和过氧化氢的反应中，在反应过程中几乎检测不到PMIDA-N-氧化物，甚至当在活性炭存在下处理另外合成的PMIDA-N-氧化物时，几乎没有PMG产生。因此，人们不能确定PMG是否通过上面的两步反应产生。
无论如何，据推测在本发明方法中，过氧化氢和PMIDA被活性炭活化容易被转化成PMG。
下面更详细地说明本发明。
本发明的最好操作方式PMIDA是本发明的原料，它可以通过本领域公知的方法制备，例如，甲醛、亚氨基二乙酸和原亚磷酸在硫酸存在下的反应(日本未审专利说明书(公开)昭49-48620)，亚氨基二乙酸与甲醛和亚磷酸在盐酸存在下反应的方法(日本未审专利说明书(公开)昭50-160222)或将三氯化磷加入亚氨基二乙酸钠水溶液中并将混合物与甲醛反应的方法(日本专利说明书(公告)平5-37431)。提供给本发明的PMIDA可以通过不同于上面的其他方法制备而不受特别地限制。
作为本发明中使用的活性炭，它们可以以通常商业上可以购买的各种活性炭使用。例如，当活性炭根据原料分类时，可以提及的活性炭有如使用泥煤作为原料的泥煤活性炭，使用褐煤或褐煤作为原料的褐煤炭，使用烟煤或类似物作为原料的煤炭，使用木材或木质材料作为原料的木炭和木质炭和使用椰子壳作为原料的椰子壳炭。而且，当它们根据形状分类时，可以提及的有颗粒化炭，颗粒炭，研末炭，粉末炭等。
本发明中使用的活性炭的实例在下面列出，但它们不可能全部被列出。但是，活性炭当然也不应该受此限制。
武田薬品工業(株)製的、粒状白鷺Gc、粒状白鷺Cc、粒状白鷺Wc、粒状白鷺WHc、粒状白鷺LHc、粒状白鷺WHA、粒状白鷺GOC、粒状白鷺APRC、粒状白鷺TAC、粒状白鷺MAC、粒状白鷺XRC及ひ粒状白鷺NCC、粒状白鷺KL、粒状白鷺DC、粒状白鷺Gx、粒状白鷺Sx、粒状白鷺Cx、X-7000、X-7100、粒状白鷺GHx、粒状白鷺GHxUG、粒状白鷺GS1x、粒状白鷺GS2x、粒状白鷺GTx、粒白鷺GTSx、粒状白鷺Gx、粒状白鷺SRCx、モルシ-ボン3A、モルシ-ボン4A、モルシ-ボン5A及ぴアルテナイト、カルボラフイン、强力白鷺、精製白鷺、特性白鷺、白鷺A、白鷺M、白鷺C、白鷺P及白鷺PHC、三井製薬工業(株)製的、BM-WA、BM-WD、BM-AL、BM-AH、BM-GB、BM-GA、BM-GCA、MM-CD、MM-CB、MM-CBS、GM-GB、GM-GA、GM-GH、GM-AS、GM-AA、PM-PA、PM-PW、PM-PW1、PM-WA、PM-KI、PM-YO、PM-KS、PM-MO、PM-AA、PM-PE、PM-CR、PM-WA、PM-SX、PM-FZ及PM-SAY、東洋カルコン(株)製的、CAL、CPG、SGL、FILTRASORB300、FILTRASORB400、CANE CAL、APC、BPL、PCB、IVP、HGR、CP-4、FCA及粒状AL、クラレケミカル(株)製的クラレコ-ルGG、クラレコ-ルGS、クラレコ-ルGC、クラレコ-ルSA、クラレコ-ルKG、クラレコ-ルGM、クラレコ-ルGW、クラレコ-ルGL、クラレコ-ルGLC、クラレコ-ルKW、クラレコ-ルGWC、クラレコ-ルPW、クラレコ-ルPW-W5、クラレコ-ルPK、クラレコ-ルYP、クラレコ-ルT-B、クラレコ-ルG-H、クラレコ-ルT-S、クラレコ-ルT-F及クラレコ-ルT-C、二村化学工業(株)製的、太閤TA、太閤TS、太閤TG、太閤TM、太閤GL30、太閤GL30A、太閤GF30A、太閤GF50A、太閤CW1303、太閤CW130BR、太閤CW130A、太閤CW130AR、太閤CW612G、太閤CW816G、太閤CG48B、太閤CG48BR、太閤CG48A、太閤CG48AR、太閤SG、太閤SGP、太閤SGA、太閤S、太閤FC、太閤FCS、太閤SA1000、太閤K、太閤KS、太閤KW-50、太閤K(A)、太閤A、太閤M、太閤AP、太閤RC、太閤B5、太閤P及太閤W、(株)ツルミコ-ル製的、ツルミコ-ル4GS-S、ツルミコ-ル4G-2S、ツルミコ-ル4G-3S、ツルミコ-ル7GM、ツルミコ-ル4GM、ツルミコ-ル4GCX、ツルミコ-ルSX、ツルミコ-ルAX、ツルミコ-ルMX、ツルミコ-ルGOD、ツルミコ-ル4GM-X、ツルミコ-ル4GS-D、ツルミコ-ルHC-6、ツルミコ-ルHC-14、ツルミコ-ルHC-20、ツルミコ-ルHC-20C、ツルミコ-ルHCA-S、ツルミコ-ル5GV、ツルミコ-ル4GV、ツルミコ-ルGVA-S、ツルミコ-ルHC-42、ツルミコ-ルHC-30E、ツルミコ-ルGL-30、ツルミコ-ルHC-30X、ツルミコ-ル4GL、ツルミコ-ルHC-30S、ツルミコ-ルGL-30S、ツルミコ-ルPA及ツルミコ-ルPC、日本ノリツト(株)ガ卖的、NORIT PK、NORIT PKDA10×30 MESH、NORIT ELORIT、NORIT AZO、NORIT GRANULAR DARCO、NORIT HYDRO DARCO、NORIT DARCO 8×30、NORIT DARCO 12×20 LI、NORIT DARCO 12×20 DC、NORIT PETRO DARCO、NORIT DARCO MRX、NORIT HYDRODARCO GCW、NORIT HYDRODARCO GCL、NORIT HYDRODARCO GTS、NORIT DARCO CF、NORIT DARCO VAPURE、NORIT DARCO GCV、NORIT C-GRANULAR、NORIT ROW、NORIT ROW 0.8 SUPRA、NORITRO、NORIT ROX、NORIT ROX 0.8、NORIT RB、NORIT R、NORIT R.Extra、NORIT Sorbonorit、NORIT CAR、NORIT ROZ、NORIT RBAA、NORIT RBHG、NORIT RZN、NORIT RGM、NORIT SX、NORIT SX-ULTRA、NORIT SA、NORIT SA-1、NORIT D-10、NORIT PN、NORIT ZN、NORIT SA-AW、NORIT W、NORIT GL、NORIT CA、NORITCA-1、NORIT CA-SP、NORIT CN、NORIT CG、NORIT DARCO KB、NORIT DARCO KBB、NORITS-51、NORIT DARCO S-51、NORIT S-51-A、NORIT S-51FF、NORIT PREMIUM DARCO、NORIT DARCO GFP、NORIT HDC、NORIT HDR、NORIT HDH、NORIT GRO SAFE、NORIT FM-1、NORIT DARCO TRS及NORIT DARCO FGD、
活性炭的使用量基于1重量份PMIDA可以是0.1重量份或更多，优选0.1至0.75重量份，最优选0.1至0.4重量份。如果该数量小于0.1重量份，则反应不完全，并且发生副反应降低纯度，因此不能实现本发明的目的。如果该数量超过0.75重量份，这对质量和产率不会特别产生坏的影响，但是不能期望得到由于使用该数量带来的效果，这样是不经济的。与颗粒活性炭相比通过用少量粉末活性炭可以实现该目的。
本发明中使用的活性炭的最大特征在于当其在第一反应中被使用和回收之后，其可以在第二反应和随后的反应中被循环无数次而不用再生处理如活化。当重复使用活性炭时，其作为催化剂的活性没有被降低，这是相当经济的。当由于重复使用活性炭使活性炭在操作中如过滤中损失时，其损失数量可以被补充。
作为在本发明中使用的过氧化氢，可以使用通常商业上可以购买的其30-60％(重量)的水溶液，该溶液不需要用水进一步稀释。
过氧化氢的使用量基于1摩尔PMIDA可以是2摩尔或更多，优选2-5摩尔，最优选2.0-2.5摩尔。如果该数量低于2摩尔，则反应不完全，并且剩下大量的作为未反应化合物的PMIDA。如果该数量超过5摩尔，这对质量和产率不会特别产生坏的影响，但是不能期望得到由于使用该数量带来的效果，这样是不经济的。
本发明中的PMIDA和过氧化氢的反应是放热反应，加入过氧化氢的时间根据设备的冷却性能变化，但它应该在可以除去反应热的范围内。反应通过加入过氧化氢迅速进行，因此反应不需要长的反应时间并且容易控制反应。所述的反应终点可以通过监测PMIDA的消失确定。如果反应设备的冷却性能充分的话，本发明的反应在约30分钟至约4小时内完全。
本发明的反应在水存在下进行。水量可以是任何数量，只要反应混合物可以被搅拌。该量不必是足以溶解PMIDA或PMG数量并且该量不受特别限制。通常，该量基于1重量份PMIDA可以是1重量份或更多，优选2至10重量份。
本发明的反应温度优选是50-90℃，更优选的温度范围是60-80℃。如果温度是50℃或更低，则反应进行缓慢，而如果温度超过90℃，则产生副产物降低所需化合物的测定和产率。
本发明的操作压力不受特别限制，只要压力在可以实现本发明目的的范围内，本发明在低于大气压、大气压或高于大气压的压力下进行。但是，本发明不需要特别地在低于大气压或高于大气压的压力下进行，反应在大气压下进行是足够的。本发明不需要使用需要复杂操作的昂贵和危险的高压釜，在结合使用活性炭和含氧气体的方法中需要使用高压釜。
在本发明方法中，根据所使用的水量，在反应完全之后，产生的PMG是以结晶状态被沉淀或被溶解以得到水溶液。分离作为结晶的PMG有许多方法，可以提及的是，例如，下列的操作方法。
分离方法(A)当使用的水量超过溶解产生的PMG所需的数量时，例如，该数量是加入的PMIDA的重量15倍或更多时，反应混合物被加热至适当的温度或更高，例如，80℃或更高，优选85-90℃，在加热条件下通过过滤分离活性炭。在减压条件下浓缩滤液至加入的PMIDA重量的适当倍数，例如，3.5倍以便通过结晶分离PMG结晶。
分离方法(B)当使用的水量低于溶解产生的PMG所需的数量时，例如，该数量低于加入的PMIDA的重量15倍时，反应混合物被冷却至低温，例如，约5℃，通过过滤分离沉淀的PMG和活性炭。将含有这些PMG结晶和活性炭的混合滤饼加入，例如，80℃或更高，优选85-90℃的适当倍数于，例如，15倍于加入的PMIDA的重量的热水中溶解。然后，在加热条件下通过过滤从溶液中分离活性炭。在减压条件下浓缩滤液至加入的PMIDA重量的适当倍数，例如，3.5倍以便通过结晶分离PMG结晶。
分离方法(C)在分离方法(A)和分离方法(B)中，在加热条件下通过进行过滤分离活性炭得到滤液。向滤液中以适当的倍数或更多于，例如，滤液的体积或数量加入水溶性有机溶剂，例如，甲醇，丙酮或乙腈以便通过结晶分离PMG结晶。在分离方法(C)中，与分离方法(A)或分离方法(B)相比，其产率增加数个百分点。
分离方法(D)反应完全之后，向反应混合物中加入无机碱，例如，碱金属氢氧化物，优选氢氧化钠，或有机碱，例如，有机胺如异丙胺，加入的数量足以通过与产生的PMG的形成PMG盐的反应生成盐，由此制备得到PMG盐的水溶液，通过过滤从溶液中分离活性炭，用无机酸或类似物使滤液变酸性以便通过结晶分离PMG。
通过本发明的方法以高水平的纯度和产率得到PMG，该方法具有令人满意的工业制备方法价值。
关于本发明的操作，可以被提及的是下列实施方案。
(1)通过将过氧化氢加入PMIDA、水和活性炭中同时将它们加热和搅拌制备PMG的方法。
(2)通过将基于1摩尔PMIDA为2-5摩尔的过氧化氢加入PMIDA、水和活性炭中同时将它们加热和搅拌制备PMG的方法。
(3)通过将基于1摩尔PMIDA为2.0-2.5摩尔的过氧化氢加入PMIDA、水和活性炭中同时将它们加热和搅拌制备PMG的方法。
(4)通过将过氧化氢加入1重量份PMIDA、0.1-0.75重量份活性炭和水中同时将它们加热和搅拌制备PMG的方法。
(5)通过将基于1摩尔PMIDA为2-5摩尔的过氧化氢加入1重量份PMIDA、0.1-0.75重量份活性炭和水中同时将它们加热和搅拌制备PMG的方法。
(6)通过将基于1摩尔PMIDA为2.0-2.5摩尔的过氧化氢加入1重量份PMIDA、0.1-0.75重量份活性炭和水中同时将它们加热和搅拌制备PMG的方法。
(7)通过将过氧化氢加入1重量份PMIDA、0.1-0.4重量份活性炭和水中同时将它们加热和搅拌制备PMG的方法。
(8)通过将基于1摩尔PMIDA为2-5摩尔的过氧化氢加入1重量份PMIDA、0.1-0.4重量份活性炭和水中同时将它们加热和搅拌制备PMG的方法。
(9)通过将基于1摩尔PMIDA为2.0-2.5摩尔的过氧化氢加入1重量份PMIDA、0.1-0.4重量份活性炭和水中同时将它们加热和搅拌制备PMG的方法。
(10)通过将过氧化氢加入PMIDA、水和回收的活性炭中同时将它们加热和搅拌制备PMG的方法。
(11)通过将2-5摩尔过氧化氢加入1摩尔PMIDA、水和回收的活性炭中同时将它们加热和搅拌制备PMG的方法。
(12)通过将2.0-2.5摩尔过氧化氢加入1摩尔PMIDA、水和回收的活性炭中同时将它们加热和搅拌制备PMG的方法。
(13)通过将过氧化氢加入1重量份PMIDA、0.1-0.75重量份回收的活性炭和水中同时将它们加热和搅拌制备PMG的方法。
(14)通过将基于1摩尔PMIDA为2-5摩尔的过氧化氢加入1重量份PMIDA、0.1-0.75重量份回收的活性炭和水中同时将它们加热和搅拌制备PMG的方法。
(15)通过将基于1摩尔PMIDA为2.0-2.5摩尔的过氧化氢加入1重量份PMIDA、0.1-0.75重量份回收的活性炭和水中同时将它们加热和搅拌制备PMG的方法。
(16)通过将过氧化氢加入1重量份PMIDA、0.1-0.4重量份回收的活性炭和水中同时将它们加热和搅拌制备PMG的方法。
(17)通过将基于1摩尔PMIDA为2-5摩尔的过氧化氢加入1重量份PMIDA、0.1-0.4重量份回收的活性炭和水中同时将它们加热和搅拌制备PMG的方法。
(18)通过将基于1摩尔PMIDA为2.0-2.5摩尔的过氧化氢加入1重量份PMIDA、0.1-0.4重量份回收的活性炭和水中同时将它们加热和搅拌制备PMG的方法。
(19)通过在大气压下将过氧化氢加入PMIDA、水和活性炭中同时将它们加热和搅拌制备PMG的方法。
(20)通过在大气压下将2-5摩尔过氧化氢加入1摩尔PMIDA、水和活性炭中同时将它们加热和搅拌制备PMG的方法。
(21)通过在大气压下将2.0-2.5摩尔过氧化氢加入1摩尔PMIDA、水和活性炭中同时将它们加热和搅拌制备PMG的方法。
(22)通过在大气压下将过氧化氢加入1重量份PMIDA、0.1-0.75重量份活性炭和水中同时将它们加热和搅拌制备PMG的方法。
(23)通过在大气压下将基于1摩尔PMIDA为2-5摩尔的过氧化氢加入1重量份PMIDA、0.1-0.75重量份活性炭和水中同时将它们加热和搅拌制备PMG的方法。
(24)通过在大气压下将基于1摩尔PMIDA为2.0-2.5摩尔的过氧化氢加入1重量份PMIDA、0.1-0.75重量份活性炭和水中同时将它们加热和搅拌制备PMG的方法。
(25)通过在大气压下将过氧化氢加入1重量份PMIDA、0.1-0.4重量份活性炭和水中同时将它们加热和搅拌制备PMG的方法。
(26)通过在大气压下将基于1摩尔PMIDA为2-5摩尔的过氧化氢加入1重量份PMIDA、0.1-0.4重量份活性炭和水中同时将它们加热和搅拌制备PMG的方法。
(27)通过在大气压下将基于1摩尔PMIDA为2.0-2.5摩尔的过氧化氢加入1重量份PMIDA、0.1-0.4重量份活性炭和水中同时将它们加热和搅拌制备PMG的方法。
(28)通过在大气压下将过氧化氢加入PMIDA、水和回收的活性炭中同时将它们加热和搅拌制备PMG的方法。
(29)通过在大气压下将2-5摩尔过氧化氢加入1摩尔PMIDA、水和回收的活性炭中同时将它们加热和搅拌制备PMG的方法。
(30)通过在大气压下将2.0-2.5摩尔过氧化氢加入1摩尔PMIDA、水和回收的活性炭中同时将它们加热和搅拌制备PMG的方法。
(31)通过在大气压下将过氧化氢加入1重量份PMIDA、0.1-0.75重量份回收的活性炭和水中同时将它们加热和搅拌制备PMG的方法。
(32)通过在大气压下将基于1摩尔PMIDA为2-5摩尔过氧化氢的加入1重量份PMIDA、0.1-0.75重量份回收的活性炭和水中同时将它们加热和搅拌制备PMG的方法。
(33)通过在大气压下将基于1摩尔PMIDA为2.0-2.5摩尔的过氧化氢加入1重量份PMIDA、0.1-0.75重量份回收的活性炭和水中同时将它们加热和搅拌制备PMG的方法。
(34)通过在大气压下将过氧化氢加入1重量份PMIDA、0.1-0.4重量份回收的活性炭和水中同时将它们加热和搅拌制备PMG的方法。
(35)通过在大气压下将基于1摩尔PMIDA为2-5摩尔的过氧化氢加入1重量份PMIDA、0.1-0.4重量份回收的活性炭和水中同时将它们加热和搅拌制备PMG的方法(36)通过在大气压下将基于1摩尔PMIDA为2.0-2.5摩尔的过氧化氢加入1重量份PMIDA、0.1-0.4重量份回收的活性炭和水中同时将它们加热和搅拌制备PMG的方法。
作为本发明优选的实施方案，可以被提及的是上面的实施方案(2)，(3)，(5)，(6)，(8)，(9)，(11)，(12)，(14)，(15)，(17)，(18)，(20)，(21)，(23)，(24)，(26)，(27)，(29)，(30)，(32)，(33)，(35)和(36)的制备方法，作为最优选的实施方案，可以被提及的是实施方案(9)，(18)，(27)和(36)的制备方法。
实施例下面给出本发明方法的实施例，但是本发明不受这些实施例的限制。得到的PMG的净量(净量)是由通过分离得到的结晶的总量(总量)×纯度(PMG含量)的计算值，相应地，产率是由(得到的PMG的净量/得到的PMG的理论值)×100的计算值，转化率是由(产生的PMG的量(摩尔数)/使用的原料PMIDA的数量(摩尔数))×100的计算值。PMG的含量由高效液相色谱(HPLC)确定。
实施例1向100毫升水中相应地加入列于表1中的5克活性炭和20.0克(0.088摩尔)PMIDA。在搅拌条件下在60-65℃用3小时向混合物中滴加20.0克(0.176摩尔，2.0倍摩尔/PMIDA)30％过氧化氢水溶液，同时保持所述的温度。得到的混合物反应1小时之后，通过分离方法(B)分离结晶得到列于表1中的结果。
表1活性炭 得到的总量 得到的净量(克) 纯度(％)(克) 收率(％)(1)PM-KS 12.52 96.1 12.03 80.8(2)PC 13.18 97.4 12.84 86.2(3)太閤KW-50 13.34 95.9 12.79 85.9(4)クラレコ-ルPW-W5 13.02 97.7 12.72 85.4(5)精製白鷺 12.62 97.3 12.28 82.5(6)NORIT SX-ULTRA 12.74 97.8 12.46 83.7(7)NORIT CA-SP12.77 98.4 12.57 84.4(8)NORIT SA-1 13.02 98.2 12.79 85.9(9)DARC0 S-51 12.59 97.5 12.28 82.5(10)カルゴン粒状AL12.75 98.2 12.52 84.1(11)太閤SG12.88 97.8 12.60 84.6(12)X-710012.29 95.1 11.69 78.5(13)NORIT ROW 0.8SUPRA12.55 98.5 12.36 83.0(14)NORIT ROX 0.8 12.61 98.3 12.40 83.3(15)DARCO 8×30 12.56 98.0 12.31 82.7
在表中，在活性炭栏中的(1)由Mitsui药物有限公司生产，(2)由Tsurumi煤公司生产，(3)和(11)由Futamura化学工业公司生产，(4)由Kuraray化学公司生产，(5)和(12)由Takeda化学工业有限公司生产，和(6)至(9)和(13)至(15)是可以从Nippon Norit公司买到的产品。
实施例2向100毫升水中相应地加入列于表2中活性炭(可以从Nippon Norit公司买到的产品)和20.0克(0.088摩尔)PMIDA。在搅拌条件下在60-65℃用3小时向混合物中滴加20.0克(0.176摩尔，2.0倍摩尔/PMIDA)35％过氧化氢水溶液，同时保持所述的温度。得到的混合物反应15分钟之后，通过分离方法(B)分离结晶得到列于表2中的结果。
表2得到得到的净量活性炭 (克)的总量 纯度(％) (克) 收率(％)(克)(1)NORIT SA-1 1 6.7296.0 6.45 43.3(2)NORIT SA-1 2 12.6398.2 12.4083.3(3)NORIT SA-1 3 12.9598.2 12.7285.4(4)NORIT SA-1 4 13.0898.0 12.8286.1(5)NORIT SA-1 5 13.1497.9 12.8686.4(6)NORIT SA-1 8 13.1397.4 12.7985.9(7)NORIT ROW 0.8 SUPRA3 12.2995.6 11.7578.9(8)NORIT ROW 0.8 SUPRA4 12.6898.2 12.4583.6(9)NORIT ROW 0.8 SUPRA5 12.8098.4 12.6084.6(10)NORIT ROW 0.8 SUPRA 6 12.8597.9 12.5884.5(11)NORIT ROW 0.8 SUPRA 7 12.9198.3 12.6985.2(12)NORIT ROW 0.8 SUPRA 8 12.8798.1 12.6384.8(13)NORIT ROW 0.8 SUPRA 15 12.9497.8 12.6685.0
实施例3向100毫升水中加入5克活性炭(NORIT ROW 0.8 SUPRA)和20.0克(0.088摩尔)PMIDA。在搅拌条件下在60-65℃用3小时向混合物中相应地滴加列于表3中的35％过氧化氢水溶液，同时保持所述的温度。得到的混合物反应1小时之后，通过分离方法(B)分离结晶得到列于表3中的结果。
表3过氧化氢(基于PMIDA的摩尔数) 得到的总量 纯度 得到的净量 收率水溶液 (克) (％) (克) (％)(1)15.0克，0.154摩尔(1.75倍)10.1995.09.68 65.0(2)17.1克，0.176摩尔(2.0倍) 12.6997.612.3983.2(3)19.3克，0.198摩尔(2.25倍)12.7997.912.5284.1(4)21.4克，0.220摩尔(2.5倍) 12.6597.712.3683.0(5)42.8克，0.441摩尔(5.0倍) 12.6598.012.4083.3实施例4向列于表4中的数量的水中相应地加入列于表2中活性炭(NORITROW 0.8 SUPRA)和20.0克(0.088摩尔)PMIDA。在搅拌条件下在60-65℃用3小时向混合物中滴加200克(0.176摩尔，2.0倍摩尔/PMIDA)30％过氧化氢水溶液，同时保持所述的温度。得到的混合物反应1小时之后，通过列于表4中的分离方法分离结晶，相应地得到列于表4中的结果。
表4水 (克) 分离方法 得到的总量(克) 纯度(％) 得到的净量(克) 收率(％)(1) 10 不能搅拌- -(2) 20(B) 12.2697.912.0080.6(3) 40(B) 12.6997.612.3983.2(4)100(B) 12.5598.512.3683.0(5)200(B) 12.5398.412.3382.8(6)300(A) 12.5798.412.3783.1(7)400(A) 12.5398.512.3482.9
实施例5向100毫升水中加入5克活性炭(NORIT ROW 0.8 SUPRA)和20.0克(0.088摩尔)PMIDA。在搅拌条件下在列于表5中的温度下用3小时向混合物中相应地滴加30％过氧化氢水溶液，同时保持所述的温度。在采用的反应温度是25-30℃的情况下反应时间是8小时30分钟，或在采用其他反应温度的情况下反应时间是1小时。然后，通过分离方法(B)分离结晶得到列于表5中的结果。
表5温度(℃) 得到的总量(克) 纯度(％) 得到的净量(克) 收率(％)(1)25-30 9.46 71.9 6.80 45.7(2)40-4510.96 76.7 8.41 56.5(3)50-5511.53 97.7 11.26 75.6(4)60-6512.55 98.5 12.36 83.0(5)70-7512.48 98.6 12.31 82.7(6)80-8512.39 98.6 12.22 82.1(7)90-9511.98 98.4 11.79 79.2(8)回流温度 6.71 98.0 6.58 44.2实施例6向列于表6中的数量的水中相应地加入2克或8克活性炭(NORITSA-1)和20.0克(0.088摩尔)PMIDA。在搅拌条件下在60-65℃用3小时向混合物中滴加17.1克(0.176摩尔，2.0倍摩尔/PMIDA)或19.7克(0.203摩尔，2.3倍摩尔/PMIDA)35％过氧化氢水溶液，同时保持所述的温度。得到的混合物反应1小时之后，通过分离方法(B)分离结晶得到列于表6中的结果。
表6水(克) 活性炭 过氧化氢 得到的总量 纯度 得到的净量 收率(克)水溶液 (克) (％)(克) (％)(1)40 2 17.1克 12.78 97.212.40 83.3(2.0倍摩尔数)(2)40 8 17.1克 12.89 96.812.48 83.8(2.0倍摩尔数)(3)40 2 19.7克 12.75 97.512.43 83.5(2.3倍摩尔数)(4)40 8 19.7克 12.77 98.012.51 84.0(2.3倍摩尔数)(5)2002 17.1克 12.47 98.212.25 82.3(2.0倍摩尔数)(6)2008 17.1克 12.60 97.712.31 82.7(2.0倍摩尔数)(7)2002 19.7克 12.48 97.912.22 82.1(2.3倍摩尔数)(8)2008 19.7克 12.62 98.212.39 83.2(2.3倍摩尔数)实施例7向列于表7中的数量的水中相应地加入2克或8克活性炭(NORITSA-1)和20.0克(0.088摩尔)PMIDA。在搅拌条件下在80-85℃用3小时向混合物中滴加17.1克(0.176摩尔，2.0倍摩尔/PMIDA)或19.7克(0.203摩尔，2.3倍摩尔/PMIDA)35％过氧化氢水溶液，同时保持所述的温度。得到的混合物反应1小时之后，通过分离方法(B)分离结晶得到列于表7中的结果。
表7水(克) 活性炭 过氧化氢 得到的总量 纯度 得到的净量 收率(克)水溶液 (克)(％)(克) (％)(1)40 2 17.1克 12.8297.812.5484.2(2.0倍摩尔数)(2)40 8 17.1克 12.7697.412.4383.5(2.0倍摩尔数)(3)40 2 19.7克 12.8498.012.5884.5(2.3倍摩尔数)(4)40 8 19.7克 12.8598.112.6184.7(2.3倍摩尔数)(5)2002 17.1克 12.6498.312.4383.5(2.0倍摩尔数)(6)2008 17.1克 12.6698.412.4683.7(2.0倍摩尔数)(7)2002 19.7克 12.6297.812.3482.9(2.3倍摩尔数)(8)2008 19.7克 12.7498.212.5184.0(2.3倍摩尔数)实施例8(1)通过仅仅使用在实施例6的反应(1)中使用并回收的活性炭进行相同的反应5次。(2)通过仅仅使用在实施例6的反应(2)中使用并回收的活性炭进行相同的反应10次。(3)通过仅仅使用在实施例7的反应(7)中使用并回收的活性炭进行相同的反应5次。(4)通过仅仅使用在实施例7的反应(8)中使用并回收的活性炭进行相同的反应10次。相应的结果列于表8中。
表8水(克)过氧化氢得到的总量 纯度 得到的净量 收率水溶液 (克)(％)(克) (％)(1)40 17.1克 12.5298.312.3182.7(2.0倍摩尔数)(2)40 17.1克 12.6798.112.4383.5(2.0倍摩尔数)(3)20019.7克 12.5998.512.4083.3(2.3倍摩尔数)(4)20019.7克 12.6498.312.4383.5(2.3倍摩尔数)相应地，在表中(1)和(3)显示5次反应的结果，(2)和(4)显示10次反应的结果。
对比实施例对比实施例1向100毫升水中加入5.0克活性炭(NORIT SX-ULTRA)和20.0克(0.088摩尔)PMIDA。在搅拌条件下在60-65℃用8小时以46毫升/分钟的流速向混合物中通入氧气(11.2倍摩尔/PMIDA)。然后，将氢氧化钠加入得到的混合物中以形成PMG盐，由此制备得到PMG盐的水溶液。通过过滤从溶液中分离活性炭，通过HPLC测定PMG发现其所生产的数量是3.66克(0.0216摩尔)(转化率24.6％)。
对比实施例2向300毫升压力玻璃容器中加入100毫升水、1.5克活性炭(NORITSX-ULTRA)和5.0克(0.022摩尔)PMIDA。在搅拌条件下在5kg/cm2的压力和60-65℃条件下用7小时以15毫升/分钟的输出速率向混合物中通入空气。通过过滤分离活性炭，减压下浓缩滤液至12毫升得到3.06克沉淀的结晶(纯度87.6％，产率72.0％)。
对比实施例3向100毫升水中加入5克碳载钯(由Kojima Chemical Co.生产)和20 0克(0.088摩尔)PMIDA。在搅拌条件下在60-65℃用6小时以51毫升/分钟的流速向混合物中通入氧气(9.3倍摩尔/PMIDA)。然后，将氢氧化钠加入得到的混合物中以形成PMG盐，由此制备得到PMG盐的水溶液。通过过滤从溶液中分离碳载钯，通过HPLC测定PMG发现其所生产的数量是0.69克(0.004摩尔)(转化率4.5％)。
对比实施例4向300毫升压力玻璃容器中加入100毫升水、5克5％碳载钯(由Kojima Chemical Co.生产)和20.0克(0.088摩尔)PMIDA。在搅拌条件下在5kg/cm2的压力和60-65℃条件下用7小时以20毫升/分钟的流速向混合物中通入空气。然后，将氢氧化钠加入得到的混合物中以形成PMG盐，由此制备得到PMG盐的水溶液。通过过滤从溶液中分离碳载钯，通过HPLC测定PMG发现其所生产的数量是2.92克(0.0173摩尔)(转化率19.7％)。
对比实施例5向22毫升水中加入10.7克浓硫酸和20.0克(0.088摩尔)PMIDA。在搅拌条件下在90-95℃用4小时向混合物中滴加23.9克(0.211摩尔)30％过氧化氢水溶液，同时保持所述的温度。将得到的混合物反应1小时，然后冷却至室温。然后向混合物中加入30.2克28％氢氧化钠以中和硫酸，将得到的混合物冷却至5℃得到8.10克沉淀的结晶(纯度93.2％，产率50.7％)。
对比实施例6向15毫升水中加入0.31克钼酸铵和13.7克(0.060摩尔)PMIDA。在搅拌条件下在60-65℃用15分钟向混合物中滴加6.0克(0.062倍摩尔数)35％过氧化氢水溶液，同时保持所述的温度。将得到的混合物反应50分钟，然后冷却至室温。然后，将通过在5克水中溶解0.24克焦亚硫酸钠得到的水溶液加入上面的混合物中，得到的混合物起泡，并且其温度升至65℃。然后将混合物冷却得到8.35克沉淀的结晶(纯度68.3％，产率55.9％)。
对比实施例7向100毫升水中加入20.0克(0.088摩尔)PMIDA。在搅拌条件下在60-65℃用3小时向混合物中加入20.0克(0.176摩尔)30％过氧化氢，同时保持所述的温度。将得到的混合物反应1小时之后，将氢氧化钠加入混合物中以形成PMG盐，由此制备得到PMG盐的水溶液。通过HPLC测定PMG发现其数量是2.7克(0.0160摩尔)(转化率18.2％)。
从上面描述的对比实施例可以看到下列事实。
在对比实施例1中，即使使用了活性炭和在大气压下长时间地通入氧气(8小时)，仅仅可以得到少量的PMG。
在对比实施例2中，使用了活性炭和在加压(5kg/cm2)下长时间地通入空气(7小时)，可以有效地得到PMG。
在对比实施例3中，即使使用了碳载钯和在大气压下长时间地通入氧气(6小时)，仅仅可以得到非常少量的PMG。
在对比实施例4中，即使使用了碳载钯和在加压(5kg/cm2)下长时间地通入空气(7小时)，仅仅可以得到少量的PMG。
在对比实施例5中，即使通过使用过氧化氢和浓硫酸在大气压下进行反应，PMG的产率也低。
在对比实施例6中，当通过使用过氧化氢、钼和焦亚硫酸钠在大气压下进行反应时，反应混合物剧烈起泡，并且其温度升高，因此反应难以被控制，PMG的产率低。
在对比实施例7中，即使将PMIDA与过氧化氢在大气压下进行反应，仅仅可以得到少量的PMG。
与现有技术相比，本发明的方法可以在大气压下进行，因此不需要压力设备。由于没有使用酸，因此没有诸如反应设备腐蚀问题，由于没有使用可能会含有有害化合物的金属化合物作为催化剂，因此不需要对化合物进行复杂的处理，本发明的方法可以安全地进行。本发明的反应容易控制，使用的活性炭可以循环无数次而不需要再生处理。本发明可以以好的纯度和产率得到所需的化合物，本发明的方法适合用作工业制备方法。
权利要求
1.一种制备N-膦酰基甲基甘氨酸的方法，该方法包括在水、活性炭和过氧化氢存在下处理N-膦酰基甲基亚氨基二乙酸。
2.根据权利要求1的方法，其中基于1摩尔N-膦酰基甲基亚氨基二乙酸使用2至5摩尔过氧化氢。
3.根据权利要求1的方法，其中基于1摩尔N-膦酰基甲基亚氨基二乙酸使用2.0至2.5摩尔过氧化氢。
4.根据权利要求1的方法，其中基于1重量份N-膦酰基甲基亚氨基二乙酸使用0.1至0.75重量份活性炭。
5.根据权利要求1的方法，其中基于1重量份N-膦酰基甲基亚氨基二乙酸使用0.1至0.4重量份活性炭。
6.根据权利要求1的方法，其中使用回收的活性炭。
7.根据权利要求1的方法，其中所述的方法在大气压下进行。
8.一种制备N-膦酰基甲基甘氨酸的方法，该方法包括在加热和搅拌条件下将过氧化氢加入N-膦酰基甲基亚氨基二乙酸、水和活性炭中。
9.根据权利要求8的方法，其中基于1摩尔N-膦酰基甲基亚氨基二乙酸使用2至5摩尔过氧化氢。
10.根据权利要求8的方法，其中基于1摩尔N-膦酰基甲基亚氨基二乙酸使用2.0至2.5摩尔过氧化氢。
11.根据权利要求8的方法，其中基于1重量份N-膦酰基甲基亚氨基二乙酸使用0.1至0.75重量份活性炭。
12.根据权利要求8的方法，其中基于1重量份N-膦酰基甲基亚氨基二乙酸使用0.1至0.4重量份活性炭。
13.根据权利要求8的方法，其中使用回收的活性炭。
14.根据权利要求8的方法，其中所述的方法在大气压下进行。
全文摘要
本发明涉及一种制备N－膦酰基甲基甘氨酸的方法,该方法包括在水、活性炭和过氧化氢存在下处理N－膦酰基甲基亚氨基二乙酸。该方法是制备N－膦酰基甲基甘氨酸的安全和有效的方法。
文档编号C07F9/38GK1183100SQ96193655
公开日1998年5月27日 申请日期1996年3月7日 优先权日1995年3月7日
发明者中野国雄, 平山征男, 佐山修二, 大桥直彦 申请人:三共株式会社