184601. lajstromszámú szabadalom • Eljárás N-(foszfono-metil)-glicin előállítására
1 184601 2 Találmányunk tárgya eljárás N-(foszfonometil)-glicin előállítására glicin, formaldehid és diaikil-foszfit reagáltatásával és a kapott N-(foszfonometil)-glicin-észter savas hidrolízisével, oly módon, hogy glicint vízmentes 1-4 szénatomos alkanol és adott esetben más szerves oldószer jelenlétében - előnyösen 40-80 °C hőmérsékleten - a glicinre számított 1-3 mólekvivalens mennyiségű formaldehiddel reagáltatunk, a kapott N,N-bisz (hidroxi-metil)glicint izolálás nélkül 5-9 pH közötti kémhatás mellett - előnyösen 60-80 °C hőmérsékleten - bázis hozzáadásával, a glicinre számított 0,5-1,5 mólekvivalens dialkil-foszfittal reagáltatjuk, a keletkező dialkil-(amino-metil)-N-(hidroxi-metil)-N-(karboxi-metil)-foszfitot izolálás nélkül erős ásványi savval reagáltatjuk, majd az így keletkező N-(foszfono-metil)-glicin-dialkil-észtert a reakcióelegyből való izolálás nélkül 100-130 °C hőmérsékleten ásványi sav és víz hozzáadásával hidrolizáljuk. Az N-(foszfono-metil)-glicin egy széles spektrumú totál herbicid hatóanyaga. Előállítására a legismertebb módszerek a következők: a) Imino-diecetsavból kiinduló eljárások (165.965; 167.343 és 172.170 sz. magyar szabadalmi leírások) b) Szimmetrikus N-triszubsztituált-triazinokat alkalmazó eljárások. (2.659.172 és 2.700.017 sz. NSZK-beli szabadalmi leírások) c) Glicin-származékck foszfonometilezése klórmetil-foszfonsav-származékokkal (174.479 sz. magyar szabadalmi leírás). Eljárásunk közvetlen előzménye a 173.170 lsz. magyar szabadalmi leírás, amely szerint a termék vizes-lúgos közegben glicin és formaldehid kölcsönhatásával képződő N-(hidroxi-metil)-glicin alkáli só és dialkilfoszfit reakciójával, s az így kapott észter savas hidrolízisével állítható elő. Bár a korábbi megoldásoknál egyszerűbb, nagyipari megvalósítása nehézségekkel jár. Hátrányai közé tartozik, hogy a reakció szelektivitása nem kielégítő, a végterméket számottevő mennyiségben többek között glicin, N,N-bisz(foszfono-metil)-glicin szenynyezi, így a kívánt tisztaságú termék eléréséhez további átdolgozásra van szükség. Megállapítottuk ugyanis, hogy míg a szabadalommal védett eljárás üzemi méretű megvalósítása során kapott termék elemanalízise látszólag megfelelt a számított értékeknek, valójában a termék 26% N,N-bisz-(foszfono-metil)-glicint és 6% glicint tartalmazott a kívánt N-(foszfono-metil)-glicin mellett. A szabadalmi leírás példáiban közölt analízisben szereplő szén, hidrogén és nitrogén-értékek ugyanis ezen termékelegy esetében gyakorlatilag azonosak, mint a tiszta N-(foszfono-metil)-glicin esetében. A termék folyadék-kromatográfiás, gázkromatográfiás és spektroszkópiai vizsgálat, valamint komplexometriás titrálások és nitrozáláson alapuló analitikai eljárások segítségével állapítottuk meg a termék-keverék helyes összetételét. Vizsgálataink során megállapítottuk, hogy a dialkil-foszfiíok vizes-lúgos közegben nagy sebességgel hidrolizálnak. Ezért az e közegben végzett N(foszfono-metil)-glicin előállítás közben a pH csökkentése miatt inkább előtérbe került az N,N-bisz(foszfono-metil)-glicin képződése. Találmányunk tárgya eljárás N-(foszfonometil)-glicin előállítására glicin, formaldehid és dialkil-foszfit reagáltatásával és a kapott N-(foszfono-metil)-glicin-észter savas hidrolízisével, oly módon, hogy glicint 1-4 szénatomos vízmentes alkanol jelenlétében formaldehiddel reagáltatunk, a kapott N,N-bisz(hidroxi-metil)-glicint dialkil-foszfittal reagáltatjuk 5-9 pH közötti kémhatású közegben, a keletkező dialkil-(amino-metil)-N-(hidroximetil)-N-(karboxi-metil)-foszfitot erős ásványi savval reagáltatjuk, majd a keletkező N-(foszfonometil)-glicin-dialkil-észtert ásványi sav és víz jelenlétében hidrolizáljuk. Találmányunk egyik legfontosabb alapja az a felismerés, hogy nem-vizes közegben, alkanol jelenlétében a glicin és formaldehid a korábbi kémiai irodalomból nem ismert módon N,N-bisz(hidroximetil)-glicinné egyesül, amelynek céltudatos előállítása és továbbreagáltatása biztosítja a mellékreakciók lehetőségének fokozott elkerülését. További fontos megállapításunk, hogy a dialkilfoszfil a reakció körülmények között alkilezi az adott esetben jelen lévő nukleofil anionokat. Ez mellékreakciókhoz vezet. Célszerű tehát e lehetőség visszaszorítása. Felismertük, hogy a reakció erősen függ a pH értéktől: magasabb pH értéken az alkilezési mellékreakció lehetősége fokozódik, míg az alacsonyabb pH érték rontja a foszfonometilezés szelektivitását. A fenti elvi .felismerések és gyakorlati megfigyelések segítségével megállapítottuk azokat a reakciófeltételeket, amelyek egyre fokozottabban biztosítják, hogy az általunk felismert reakcióúton menjen végbe a reakció és ezáltal a nem kívánt mellékreakciókat minél hathatósabban visszaszorítsuk. Eljárásunk megvalósításakor igen lényeges az oldószer szerepe. A glicint 1-4 szénatomos alkanol jelenlétében reagáltatjuk formaldehiddel és biztosítjuk, hogy a reakció elején a közeg vízmentes legyen. Előnyösen alkalmazhatunk metanolt vagy etanolt oldószerként. Az alkanolt oldószerelegyben is alkalmazhatjuk, dioxánnal, tetrahidrofuránnal és/vagy 1-4 szénatomos éterrel együtt. A reakcióút biztosításában szerepe van a formaldehid mennyiségének is. Ha a formaldehidet a glicinre számítva közel ekvivalens mennyiségben vagy kisebb feleslegben alkalmazzuk, akkor a glicin egy része nem reagál. Ebben az esetbè.n a glicint könynyen visszanyerhetjük a reakciófelegy hűtésével. Előnyös, ha a glicin visszanyerésére a reakcióelegyet a glicin izoelektroinos pontjáig savanyítjuk. Előnyösebb megoldás a formaldehid nagyobb mennyiségben való alkalmazása a glicinre számítva. Amennyiben 1,25-3, előnyösen 1,8-2,2 mólekvivalens formaldehidet alkalmazunk, megállapításaink szerint a jelen lévő glicin gyakorlatilag teljes egészében N,N-bisz(hidroxi-metil)-glicinné alakul át. Ebben az esetben a glicint a reakcióelegyből visszanyerni nem kell. A formaldehidet célszerűen a reakcióelegyben állítjuk elő in situ paraformaldehidből. N,N-bisz(hidroxi-metil)-glicin és dialkil-foszfit reakciójához szükséges bázist különféle anyagok-5 10 16 20 26 30 35 40 45 50 55 60 65 2
