一種l-型草銨膦銨鹽的合成方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種L-型草銨膦銨鹽的合成方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 草銨膦作為膦酸類除草劑，是一種部分內(nèi)吸、非傳導(dǎo)型觸殺性除草劑，通過抑制植 物體內(nèi)的谷氨酰胺合成酶活性，導(dǎo)致谷氨酰胺合成受阻，氮代謝紊亂，氨離子累積，從而破 壞植物細(xì)胞膜，阻止植物進(jìn)行光合作用而枯死。隨著草甘膦抗性漸增、難除雜草增多、百草 枯禁用日期臨近等問題的凸顯，草銨膦作為比較理想的大噸位除草替代品逐漸成為業(yè)界關(guān) 注的熱點(diǎn)，然而目前市場上除了日本明治果業(yè)登記的90%的L-型草銨膦以外，其余公司銷 售的全部是消旋的DL-構(gòu)型的混合物，除草效果大打折扣。因此盡快生產(chǎn)高活性的L-型草 銨膦就成了當(dāng)務(wù)之急。
[0003]目前文獻(xiàn)報道的L-型草銨膦的合成方法大致有以下四種：
[0004] I、DL-型草銨膦直接用喹啉拆分（US5767309)，
[0005] 2、不對稱合成（US5422088)
[0009] 4、酶拆分法（CN 20141〇7979〇7· 5)
[0010] 以上1、2、4種方法實(shí)際收率都遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到報道的收率，原料浪費(fèi)大，收率低，污染 嚴(yán)重，且實(shí)際原材料成本比目前市場上L-型草銨膦的售價還要高出不少，沒有經(jīng)濟(jì)意義。
[0011] 方法3是傳統(tǒng)的經(jīng)典方法，而且可能在明治果業(yè)公司已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化，但是總 收率只有30%左右，關(guān)鍵是中間一步α-丁酮酸在酸水水解過程中極易脫羧，而且容易生 成二聚體，所以收率也很低，雖然路線簡單，但是不夠經(jīng)濟(jì)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種L-型草銨膦銨鹽的合成方法，該路線避 免了以上工藝的缺陷，收率高，成本低，操作簡便，可以極大降低L-型草銨膦的成本。
[0013] 為解決以上技術(shù)問題，本發(fā)明采取如下技術(shù)方案：
[0014] -種L-型草銨膦銨鹽的合成方法，包括如下步驟：
[0015] 步驟（1)、將4_(乙氧基_(甲基）氧膦基）-2_乙酰氧基丁氰和鹽酸在80~ 100°C加熱回流反應(yīng)4~10小時，然后經(jīng)后處理得到4-(羥基-(甲基）氧膦基）-2-羥 基丁酸，其中，所述的4-(乙氧基-(甲基）氧膦基）-2-乙酰氧基丁氰的結(jié)構(gòu)式為
所述的4-(羥基-(甲基）氧膦基）-2-羥基丁酸的結(jié)構(gòu)式為
[0016] 步驟（2)、將步驟⑴得到的4-(羥基-(甲基）氧膦基）-2-羥基丁酸和氫氧化 鈉水溶液反應(yīng)得到4-(羥基鈉-(甲基）氧膦基）-2-羥基丁酸鈉，其中，所述的4-(羥基 鈉_(甲基）氧膦基）-2_羥基丁酸鈉的結(jié)構(gòu)式為
[0017] 步驟（3)、將步驟（2)得到的4-(羥基鈉_(甲基）氧膦基）-2_羥基丁酸鈉和次 氯酸鈉水溶液在催化劑的存在下，在30~70°C下進(jìn)行氧化反應(yīng)3~5小時，得到4-(羥基 鈉-(甲基）氧膦基）-2-羰基丁酸鈉，其中，所述的4-(羥基鈉-(甲基）氧膦基）-2-羰基 丁酸鈉的結(jié)構(gòu)式為
[0018] 步驟（4)、將步驟（3)得到的4_(羥基鈉_(甲基）氧膦基）-2_羰基丁酸鈉和氯 化氫氣體反應(yīng)得到4-(羥基-(甲基）氧膦基）-2-羰基丁酸，其中，所述的4-(羥基-(甲 基）氧膦基）-2-羰基丁酸的結(jié)構(gòu)式為
[0019] 步驟（5)、將步驟（4)得到的4-(羥基-(甲基）氧膦基）-2-羰基丁酸和液氨在甲 醇的存在下進(jìn)行反應(yīng)，然后加入L-型手性催化劑，并通入氫氣進(jìn)行反應(yīng)得到所述的L-型草 銨膦銨鹽，其中，所述的L-型草銨膦銨鹽的結(jié)構(gòu)式為_
[0020] 優(yōu)選地，步驟（1)中，所述的鹽酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10~15%，所述的鹽酸中的氯化氫 與所述的4-(乙氧基-(甲基）氧膦基）-2-乙酰氧基丁氰的投料摩爾比為3~4:1。
[0021] 優(yōu)選地，步驟⑴的具體反應(yīng)方法為：將所述的4-(乙氧基-(甲基）氧膦 基）-2-乙酰氧基丁氰加入到所述的鹽酸中，加熱回流狀態(tài)下進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后，經(jīng)減 壓蒸餾除去過量的鹽酸，然后在15~30°C下，向殘余物中加入甲醇，攪拌、過濾除去氯化 銨，然后在15~30°C下蒸餾回收所述的甲醇，得到所述的4-(羥基-(甲基）氧膦基）-2-羥 基丁酸。
[0022] 優(yōu)選地，步驟（3)中，所述的催化劑為過渡金屬的氧化物或氯化物，所述的催化劑 的投料質(zhì)量為所述的4-(乙氧基_(甲基）氧膦基）-2-乙酰氧基丁氰的投料質(zhì)量的0. 5~ 1%〇
[0023] 進(jìn)一步優(yōu)選地，步驟（3)中，所述的催化劑為選自氧化釕、氧化銣或氧化銠。
[0024] 優(yōu)選地，步驟（3)中，所述的次氯酸鈉水溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15~20%，所述的次氯 酸鈉水溶液中的次氯酸鈉與所述的4-(乙氧基_(甲基）氧膦基）-2-乙酰氧基丁氰的投料 摩爾量比為1~4:1。
[0025] 進(jìn)一步優(yōu)選地，所述的次氯酸鈉水溶液中的次氯酸鈉與所述的4_(乙氧基_(甲 基）氧膦基）-2_乙酰氧基丁氰的投料摩爾量比為1. 2:1。
[0026] 優(yōu)選地，步驟（3)中，所述的氧化溫度為35~45°C。
[0027] 優(yōu)選地，步驟（3)的具體反應(yīng)方法為：向步驟（2)得到的4_(羥基鈉-(甲基）氧 膦基）-2-羥基丁酸鈉中加入所述的催化劑，在攪拌的狀態(tài)下，滴加所述的次氯酸鈉水溶 液進(jìn)行所述的氧化反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后，經(jīng)過濾、蒸餾得到所述的4_(羥基鈉_(甲基）氧膦 基）-2_羰基丁酸鈉。
[0028] 優(yōu)選地，向步驟（3)得到4_(羥基鈉_(甲基）氧膦基）-2_羰基丁酸鈉中加入丙 酮，然后通入所述的氯化氫氣體中和到PH為1~2,然后經(jīng)過濾、蒸餾得到所述的4-(羥 基_(甲基）氧膦基）-2_羰基丁酸。
[0029] 優(yōu)選地，步驟（5)中，所述的L-型手性催化劑為L型過渡金屬元素的有機(jī)絡(luò)合物， 所述的L-型手性催化劑的投料質(zhì)量為所述的4-(乙氧基-(甲基）氧膦基）-2-乙酰氧基 丁氰的投料質(zhì)量的1 %~3%。
[0030] 具體地，所述的L-型手性催化劑購自漢氏貴金屬（上海）有限公司的三苯基膦氯 化銠。
[0031] 優(yōu)選地，步驟（5)的具體反應(yīng)方法為：將步驟（4)得到的4_(羥基-(甲基）氧膦 基）-2-羰基丁酸溶解在甲醇中，控制反應(yīng)體系的溫度為0~10°C下通入所述的液氨，在 0~40°C下攪拌反應(yīng)8~12小時，然后轉(zhuǎn)入壓力釜中，加入所述的L-型手性催化劑，用所 述的氫氣置換空氣后，維持氫氣壓力為〇. IMPa~I. 5MPa，反應(yīng)溫度為5~25°C，反應(yīng)至氫 氣壓力不再發(fā)生變化，然后經(jīng)過濾、減壓蒸餾、重結(jié)晶、冷卻過濾，得到所述的L-型草銨膦 銨鹽。
[0032] 進(jìn)一步優(yōu)選地，步驟（5)中，通入所述的氫氣后的反應(yīng)溫度為15~20°C。
[0033] 本發(fā)明的合成路線如下：
[0035] 由于采用以上技術(shù)方案，本發(fā)明與其他工藝相比有如下優(yōu)點(diǎn)：
[0036] 本發(fā)明的合成工藝依次包括了羥基丁酸的合成，丁酮酸鈉的合成以及丁酸酮肟和 L-型草銨膦銨鹽的合成等。該發(fā)明工藝流程簡單，污染少，收率高，成本低，該發(fā)明得到的成 品是具有高效除草功效的左旋草銨膦，極大提高了草銨膦的除草功效。
【具體實(shí)施方式】
[0037] 以下結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)理解，這些實(shí)施例是用于說 明本發(fā)明的基本原理、主要特征和優(yōu)點(diǎn)，而本發(fā)明不受以下實(shí)施例的限制。實(shí)施例中采用的 實(shí)施條件可以根據(jù)具體要求做進(jìn)一步調(diào)整，未注明的實(shí)施條件通常為常規(guī)實(shí)驗(yàn)中的條件。
[0038] 實(shí)施例1
[0039] 將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%的鹽 酸中，在80°C下加熱回流4小時，待原料反應(yīng)完全后減壓蒸餾掉酸水，然后冷卻到常溫加入 甲醇，攪拌，過濾掉生成的氯化銨，20°C下甲醇濾液負(fù)壓蒸餾掉甲醇。殘余物加入水和氫氧 化鈉中和得到二鈉鹽，再加入0. 117克的催化劑氧化釕，攪拌下滴加59. 6克15%含量的新 制次氯酸鈉，控制溫度30°C左右滴加完畢，保溫3小時，待氧化反應(yīng)基本完成，過濾出催化 劑，負(fù)壓蒸餾掉絕大部分水分，然后加入丙酮，通入氯化氫氣體中和到PH為7,過濾掉氯化 鈉，得到丙酮液體蒸餾回收丙酮，再用甲醇溶解殘留液，得到的甲醇液體中控制10°c以下通 入過量液氨，常溫?cái)嚢?0小時，然后轉(zhuǎn)入壓力釜中，加入0. 233克L-型手性催化劑，氫氣置 換空氣，控制氫氣壓力0. 5MPa，溫度25°C，攪拌到氫氣壓力不再發(fā)生變化為止，然后過濾掉 催化劑，甲醇濾液減壓回收甲醇和生成的水，然后加入新鮮甲醇重結(jié)晶，冷卻，過濾，得到成 品17.50克，收率88.4%，含量 ：93.8%，6〇值：94.1%。
[0040] 實(shí)施例2
[0041 ] 將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%的鹽 酸中，在80°C下加熱回流6小時，待原料反應(yīng)完全后減壓蒸餾掉酸水，然后冷卻到常溫加入 甲醇，攪拌，過濾掉生成的氯化銨，15°C下甲醇濾液負(fù)壓蒸餾掉甲醇。殘余物加入水和氫氧 化鈉中和得到二鈉鹽，再加入0. 163克的催化劑氧化釕，攪拌下滴加74. 5克20%含量的新 制次氯酸鈉，控制溫度40°C左右滴加完畢，保溫4小時，待氧化反應(yīng)基本完成，過濾出催化 劑，負(fù)壓蒸餾掉絕大部分水分，然后加入丙酮，通入氯化氫氣體中和到PH為7,過濾掉氯化 鈉，得到丙酮液體蒸餾回收丙酮，再用甲醇溶解殘留液，得到的甲醇液體中控制l〇°C以下通 入過量液氨，常溫?cái)嚢?0小時，然后轉(zhuǎn)入壓力釜中，加入〇. 466克L-型手性催化劑，氫氣置 換空氣，控制氫氣壓力0. 5MPa，溫度20°C，攪拌到氫氣壓力不再發(fā)生變化為止，然后過濾掉 催化劑，甲醇濾液減壓回收甲醇和生成的水，然后加入新鮮甲醇重結(jié)晶，冷卻，過濾，得到成 品 17. 42 克，收率 88.0%，含量：93.0%，ee 值：94.5%。
[0042] 實(shí)