Способ получения -замещенных -фос-фонометилглицин- -окисей - SU850008A3

Описание

t ; Изобретение относится к химии фос фор(фгамических соединений с С-Р связью, а именно к способу получения новых N-замещенных N-фосфонометилглицин-М-окисей обшей формулы Ч OU .,-H-CH -P: V, /rj n TJ ft I где R,R и водород, алкил, катио щелочного металла, аммоний или аякмла,ммо ний; R - с -,С,, -алкил нормального или изо-строения циклоалкил, аллил, аралкил, замещенный атомами хлора в бензольном кольце аралка карбоксиалкил, карбсшкоксиалкил или фосфрногруппа формулы -CHjP(O) (OR,) (OR,j), где R и R - как указано выше. Эти соединения являются биологически активными и могут найти применение в сельском хозяйстве. известен способ получения окисей третичных акшиов взаимодействием третичных аминов с окислителями перекисного типа, например перекисью всздорода 1 . Известен также способ получения N-окисей N-фосфонометиламинов окислением соответствующих третичных аминов перекисью водорода при 2590 С Г Однако N-замещенные N-фосфонометилглицин-М-окиси формулы (I) и способ их получения в литературе не описаны и являются новыми. Цель изобретения - получение N-замещенных N-фосфонометилглицин-N-окисей . Поставленная цель достигается тем, что согласно способу получения N-замещенных М-фосфонометилглнцин-Н-окисей формулы I , N-замещенный N-фосфонометилглицин подвергают взаимодействию с неорган1 ческим или органическим окислителем перекисного типа в воднокислой или воднощелочной среде при 20-80С. Соотношение реагентов не является строго определенным, обычно применяют стехиометрическое соотношение реагентов . Однако для получения лучших результатов предпочтительно использовать 2-3 моль окислителя на 1 моль N-3амещенного N-фосфонометилглицина Окислители, которые могут быть использованы, включают неорганические или органические соединения перекисного типа, такие как перекись водорода, перекись натрия, надсерну или надборную кислоты или их соли, надуксусную, надфторуксусную кислоты , органические перекиси и другие соединения перекисного типа. Предлагаемый процесс является эк термическим, поэтому для равномерно распределения тепла желательно использовать растворители, такие как вода, жидкие кислоты, например уксусная , трифторуксусная, муравьиная серная кислоты, спирты, эфиры, кето ны или нитрилы. Процесс можно вести при атмосфер ном давлении, или вьвле или ниже атмосферного , однако целесообразно проводитьОкисление при атмосферном давлении. Пример 1. Загружают смесь из 2,3 г (0,01 моль) f-фocфoнoмeтил иминодиуксусной кислоты, 7 МП три-т фторуксусной кислоты и 9 мл 30%-ной перекиси водорода (0,08 моль) в сосуд из стекла пирекс. Нагревают сме и при температуре примерно реа ция начинается. Температура повышается до и при этой температуре смесь становится прозрачной и выделяется газ. Выдерживают температуру при 50-60 С до тех пор, пока осажде ние белого твердого вещества не завершено . Охлаждают смесь др комнатной температуры и хранят ее в течени 72 ч. Затем собирают белое твердое вещество, промывают смесь этанолом и простым эфиром и высушивают воздухом . Получают примерно 2,0 (82%) белого твердого вещества. Водорастворимое белое твердое вещество можно расплавить при 149с с разложением, продукт представляет собой N-окись N-фосфонометилиминодиуксусную кислоту . Точка плавления пробы-, перекристаллизованной из тетрагидрофурана, 14б, с разложением. Найдено,%: С 24,61; Н 4,21; N 5,64; Р 12,70, Вычислено,%: С 24,70; Н 4,15N 5,76; Р 12,74. Пример 2. Загружают смесь из N-фосфонометилиминодиуксусной кис лоты ;(13,7 г 0,06 моль), 100 мл ледя ной уксусной кислоты и 0,6 г концентрированной серной кислоты в 250 мл колбу из стекла пирекс, снабженную мешалкой, конденсатором и тер мометром. Перемешивают смесь при 7580с , причем добавляют по каплям 24 мл (0,21 моль) 30%-ной перекиси водорода в течение 25 мин. Газ медленно выделяется, смесь становится молочной и твердое вещество превращается в коллоид. Затем перемешивают смесь реакции в течение 1 ч при 80С. Примерно через 50 мин после конца добавления начинают выпаривание зернистого твердого вещества. Перемешивают смесь при в течение еще одного часа и удгшяют пробу твердого вещества, промывают ее этанолом и простым диэтйловым эфиром и анализируют ее при помощи ядерного магнитного резонансного спектра. СпеКтр показывает/ что от исходных материалов в смеси реакции ничего не осталось. Охлаждают смесь реакции в холодильнике , собирают твердое вещество, промывают ледяной уксусной кислотой, этанолом и простым эфиром и высушивают воздухом. Получают белое твердое вещество (9,2 г) (63%), т.пл. 1S2°C с разложением, которое представляет собой N-окись N-фосфонометилиминодиуксусной кислоты. Пример 3, 1еремешивают смесь из N-мeтил-N-фocфoнoмeтилглицинa ( 9,2 г 0,05 моль) 25 мл воды и 6 г ( 0,15 моль) гидроокиси натрия при 350с, причем добавляют в один раз 6 мл 30%-ной перекиси водорода ( 0,55 моль). Происходит экзотермическая реакция, и температура повышается до 5 Ос, и при этой температуре применяют водное охлаждение. В это время происходит также выделение газа. Вскоре после завершения выделения газа удаляют охлаждающую среду. Температура медленно понижа- ется. Концентрируют раствор реакции при 20 мм рт.ст. с нагреванием с целью удаления большей части воды. Затем концентрируют остаток при 0,5 мм рт.ст. и высушивают в течение четырех дней при помощи высушивателя. Выход белого твердого вещества 15,9 г. Дополнительно высушивают материал в эксикаторе, вследствие чего вес понижается до 14 г (93,3%), продукт представляет собой дигидрат тринатриевой соли N-окиси М-метил-М-фосфонометилглицина , т.пл. 135с (разложение ). Найдено,%: С 15,82; Н 3,73; N 4,70; Ма 22,54. йлчислено,%: С 15,96; Н 3,68; N 4,65; Ма 22,91. Пример 4. Перемешивают смесь из N,N-бис (фосфонометил)глицина (26,3 г 0,10 моль),30 мл воды и гидроокиси натрия (20 г, 0,5 моля) при и затем охлаждают ее до с целью образования пентанатриевой соли. При этой температуре добавляют в один раз перекись водорода ( 30%, 12 г 0,11 моль). Нагревают ре- . акционную смесь, апри 52°С прекращают наружное нагревание в течение 10 мин: в это время смесь реакции начинает охлаждаться. Затем нагревают смесь до 54-55С дополнительно в течение двух с половияой часов. Получают 70 мл вязкого бесцветного

раствора, вес i oxoporo составляет 96,1 г. Концентрируют часть этого раствора (10,9 г) под пониженным давлением (20 мм рт.ст.) со слабым нагреванием на паровой ванне. Затем дополнительно откачивают остаток (6,7 г) с нагреванием под давлением 0,5 мм рт.ст. до достижения веса 5,8 г. Проводят окончательное высушивание при 0,5 мм рт.ст. в эксикаторе в течение одного дня. Вес полученного остатка составляет 5,2 г (21%).

Найдено,S С 10,35; Н 3,25; N 3,03.

Вычислено,%: с 10,42; Н 3,06; N 3,04.

Продукт Является N-окисью пентАнатриевой соли N,М-бис{фосфонометил) глицинтетрагидрата.

Пример 5. При перемешивании нагревают смесь из N-фосфонометилиминодиуксусной кислоты (23 г, 0,1 моль), воды (100 мл),гидроокиси натрия (16 г, 0,40 моль) и 30%-ной перекиси водорода (12 г, 0,11 моль) до . Затем нагревают смесь реакции до в течение 7 ч. Охлаждают смесь реакции в течение ночи и концентрируют ее под пониженным давлением со слабым нагреванием до тех пор, пока не остался вязкий остаток. Вязкий остаток дополнительно концентрируют под давлением 0,5 мм рт.с в течение ночи и затем высушивают его в эксикаторе при том же давлении в течение 6 дней. Получают белый тведый продукт, вес которого составляет 36,3 г (97,8%). Определяют этот материал как тетранатриевую соль дигидрата N-окиси N-фосфонометилглициниминодиуксусной кислоты.

Найдено,%: С 16,19; Н 2,72; N 3,79.

Вычислено, %: С 16,36; Н 2,75, N 3,82.

Пример 6. Перемешивают смес из N,N-бис(фосфонометил)глицина (13,2, 0,05 моль) ледяной уксусной кислоты (75 мл) и 30%-ной перекиси водорода (40 мл, 0,35 моль) при комнатной температуре в течение примерно 48 ч. В это время гетерогенная смесь превращается в прозрачный, бесцветный раствор. Концентрируют этот раствор под пониженным давлением (5 мм рт.ст.) на теплой паровой ванне . Добавляют воду (100 мл) к сиропообразному остатку и дополнительно концентрируют раствор в вязкий сироп . Этот сироп эатем еще раз концентрируют при при 10 мм рт.ст. до тех пор, пока не получится сгущенный пористый белый липкий остаток. Затем концентрируют липкий остаток при 0,2 мм рт.ст. в течение ночи, после чего получают белый пористый порошок (14,7 г) (.100%, чистота 95%). Это белое твердое вещество определяю

при помощи инфракрасного и ядерного магнитного резонансного спектрального анёшиза как моно-гидрат N-окиси N,N-бис(фосфонометил)глицина,т.пл, 65750с с разложением.

Найдено,%: С 16,31; Н 4,11/ N 4,66; Р 20,78.

вычислено,%: С 16,17; Н 4,41; N 4,71; Р 20,85.

Пример 7. Загружают N-этил-N-фосфонометилглицин (3,94 г,

0 0,02 моль) в сосуд и суспендируют с 30 МП ледяной уксусной кислоты и затем нагревают до 68°. Добавляют перекись водородапо каплям (30%, 4,5 г, 0,04 моль) в течение 45 мин, и в это

5 время твердое вещество растворяется. Нагревают смесь до 63-70°С еще в течение 3 ч, охлсикдают до комнатной температуры и упаривают уксусную кислоту . Получают вязкий сироп с кристгш0 лическим слоем На дне. Обрабатывают сироп 25 мл абсолютного этанола и выпаривается липкое вещество. Декантируют этанол и помещают остаток в вакуумный эксикатор над пяткокисью серы в течение ночи, в результате чего

5 получают твердый, кристаллический хрупкий материал. Ядерный магнитный резонансный спектральный ангшиз этого продукта показывает, что он является смесью исходного вещества с

0 N-окисью М-этил-Н-фосфонометилглицина . Порцию этого продукта (2,5 г) растворяют в 15 мл ледяной уксусной кислоты, нагревают до бЗ-с и добавляют 4,5 г 30%-ной перекиси водорода

5 по каплям в течение 30 мин. Выдерживают температуру при 63-69 0 в течение 10 ч,охлаждают, фильтруют и получают белый твердый остаток, точка плавления которого составляет 1450 с разложением. Этот белый кристаллический материал определяют как N-окись N-этил-N-фocфoнoмeтилглицинa при ядерного магнитного резонансного спектрального анализа.

Найдено,%: С 27,92; Н 5.,58;

5 N 6,44.

Вычислено,% С 28,18; Н 5,68; N 6,57.

Пример 8. Загружают N-H-пропил-М-фосфонометилглицин (6,34 г

0 0,03 моль) и ледяную уксусную кислоту (30 мл) в сосуд и перемешивают. Нагревают смесь до и добавляют 30%-ную перекись водорода (17,0 г, 0,15 моль) по каплям в течение 3 ч

5 45 мин. Вьщерживают температуру при 55-70°С в течение 10 ч. Выпаривают смесь реакции в колпачке и пропускают поток двуокиси .серы в растворе с целью удаления избыточной перекиси

0 водорода. Затем концентрируют раствор путем пропускания потока азота над жидкостью. Образуется твердая кристаллическая корка на дне сиропной жидкости. Разрушают и суспендируют корку и отвержденная масса дает бе5

лое твердое вещество..Растирают это белое твердое вещество с 15 мя этанола и фильтруют с целью получения тонкого белого порошка, который плавится при 138-139С. Выход 58%. Продукт представляет собой М-окись N-H-пропил-М-фосфомометилглицина .

Найдено,%: С 31,45; Н 6,07; N 5;98.

Вычислено,%; С 31,72; Н 6,21; N 6,17.

Согласно указанным процессам, но . замещая соответствукхций N-замёщенный-N-фосфонометилглицин в качестве исходного материала, следующие соединения.

Нгокись М-изопропил-М-фосфонометилглицина (т.пл. 136-137 С с разложением ), выход 66%.

Найдено,%: С 31,77; Н 6,30; N 6,27.

Вычислено,%: С 31,72, Н 6,21, N 6,17.

N-окись М-бензил-К-фосфоноь4етилглицина (т.пл. 148-150С с разложением ), выход 74%..

Найдено,%г С 43,57; Н 5,11; N 5,22.

Вычислено,%j С 43,64, ,13; N 5,09.

N-окись N-3,4-дихлорбензил-М-фосфонометилглицина (т.пл. 135-136 с разложением), выход 68%.

Найдено,%: С 34,90; Н 3,30; N 3,86.

Вычислено,%: С 34,91; Н 3,52; N 4,07.

N-окись М-втор.-бутил-М-фосфонометилглицина , тригидрат трехнатриевой соли {т.пл. 140-145 С с разложеиием) выход 99%.

Найдено,%: С 23,50; Н 5,21; N 3,59.

Вычислено,%: С 23,28; Н 5,30; N 3,88.

М-окись М-изобутил-М-фосфонометилглицина , тригидрат трехнатриевой сол ( т.пл. 145-147 С с разложением), выход 79%.

Найдено,%: С 23,10; Н 4,9; N 3,50

Вычислено,%: С 23,28, В 5,3, N 3,88.

N-окись Н-циклогекснл-М-фосфонометилглицина , дигидрат трехнатриевой соли (т.пл. ), выход 82%.

Найдено,%: С 29,53; Н 5,20; N 3,59.

&1числено,%: С 29,28; Н 5,19, N .

N-окись N-фeнэтил-N-фocфoнoмeтилглицина , дигидрат трехнатриевой соли (т.пл. 2900с), выход 86%.

Найдено,%: С 33,70 Н 4,26; N 3,49.

Вычислено, %: С 33,77, Н 4,38; N 3,58.

N-окись Н-додецил-К-фосфонометилглицина , дигидрат трехнатриевой соли (т.пл. ), выход 88%.

Найдено,%; С 38,09; Н 7,27; N 2,99.

Вычислено,%: С 39,56; Н 7,38; N 3,08.

N-окись N-фосфонометилиминодиуксусной кислоты, дигидрат тетралитиевой соли (т.пл. ), выход 100% чистота 95%.

Найдено,%: С 19,95; Н 3,23; N 4,61; Li 8,71.

Вычислено,: С 19,85; Н 3,30;N 4,62; Li 9,17.

Пример 9. Растворяют дибутй ловый сложный эфир N-фосфонометилиминодиуксусной кислоты (8,5 г) ia 40 мл ледяной уксусной кислоты и загружают его в подходящий реактор. Добавляют перекись водорода (10 мл 30%, . 0,088 моль) и выдерживают смесь реакции при комнатной температуре в течение 20 ч. Концентрируют порцию бесцветного раство{ при 50С и при 20 мм рт.ст. разбавляют остаток ди- этилош м эфиром. После осветления мутной смеси декантируют раствсф эфира от осажденного липкого вещества. Промывают липкое вещество эфиром и концентрируют его при и при 20 мм рт.ст.

Растирают остаток, белое твердое вещество, с тетрагидрофураном и фильтруют его. Нерастворимый остаток представляет N-окись дибyтил-N-фocфонометилиминодиацетата , т.пл.111113°С . Выход 90-95%.

Найдено,%: G 43,58; Н 7,26/ N 3,95.

Вычислено,%: С 43,99; Н 7,38 N 3,94.

Аналогично получают другие N-окиси: N-окись Н-монобутилового эфира N-фосфонометилиминодиуксусной кислоты , выход 90-95% (т.пл. 99-104 С с разложением).

N-окись моноэтилового эфира бис-N-фосфонометилглицина , выход 93% (т.пл. 91-95 С с разложением),

N-окись диэтилового эфира N-фосфонометилиминодиуксусной кислоты, выход 50% (т.пл. ЮБ-Юб е с разложением ) .

П р и м е р 10. Загружают смесь из N-фосфонометилиминодиуксусной кислоты (1,0 г), трифторуксусной кислоты (20 МП, 50%-ная водяная) и Н-хлорнадбензойной кислоты (2,7 г 85%-ная чистая) в стеклянный реактор и перемешивают ее при комнатной температуре в течение 3 ч. Затем нагревают -смесь до 60-65°С в течение 2 ч, в это время смесь становится прозрачной и затем Ш;1падает белое твердое вещество. Удаляют белое твердое вещество путем центрифугирования . Порцию прозрачного раствора подвергают ядерному магнитному спектральному анализу и обнаруживают, что он содержит чистую N-OK«cb N-фосфонометилиминодиуксусной кислоты. в этом процессе хлорнадбензойную кислоту можно заменить надуксусной кислотой. Ансшогичный результат получен при использовании пербората натрия в щелочноГ водной среде при 50°С или при использовании персульфа та ксшия в щелочной водной среде при 46°С. Пример 11. Сначала получают N-окись N-фосфонометилиминодиуксусной кислоты, какописано в примере 1 Получакг- смесь N-окиси (4,9 г 0,02 моль), 10 мл воды и изопропиламина (1,2 г 0,02 моль) и концентрируют при пониженном давлении над теп лой водяной баней. Остаток дальше ко центрируют при О,2 мм рт.ст и потом помещают в эксикатор при этом сниженном давлении в течение 2 дней. Полученный в виде белого порошка продукт (5,95 г) представляет N-окис N-фосфонометилиминодиуксусной кислоты , в виде моноизопропиламмониевой соли, т.пл. 83-87С (с разложением), составляет 97,5% от теории. Найдено,%: С 31,71; Н 6,75;N 9,32. Вычислено,%: С 31,79: Н 6,34; N 9,32. Способ анализа ядерно-магнитного резонанса (ЯМР). Аликвоту раствора окислительной реакции подкисляют трифторуксусной кислотой и прибавляют стандартный тетраметилсилан. Спектр измеряют с низкой скоростью вращения (примерно 20 об./с) с целью предотвращения перекрытия связей воды и связей продукта . Каждое из соединений N-фосфонометилиминодиуксусная кислота, N-OK сид N-фосфонометилиминодиуксусной кислоты и М-фосфонометилглицин показывают синглет и дублет протонов -NCHrjCOOH N-CHjjPOgH, соответствен но. Путем определения химических сме щений идентифицируется каждый компонент и интегрированием определяются относительные количества компонентов Таким образом легко можно определять превращение N-фосфоноыетилиминодиуксусной кислоты в N-оксид и N-фосфонометилглицин в процентах. При про ведении спектра на 60 СН,,ЯМР-аппарате обнаруживают следующие химические смещения; N-окись N-фосфонометилиминодиуксусной кислоты ,15 , N-фосфонометилиминодиуксусная кислота - Р 4,55, N-фосфонометилглицин - (4,22. Формула изобретения Способ получения N-замещенных М-фосфонометилглицин-Н-окисей общей формулы I 9 -ott, UO-C-CH -J-CM,. «г о где R, R Ч, водород, алкил, щелочного ме талла ., аммоний или ал к ил аммо Н ий. Rn - С -С,„-алкил нормального или изо-строения , циклоалкил, аллил , аралкил, заме- . щенный атомами хлора в бензольном кольце арсшкил, карбоксиёшкил , карбалкоксиалкил или фосфоногруппа формулы (O) (OR) (OR,) где RY и Rg - как указано выше, отличающийся тем, что N-замещенный N-фосфонометилглицин подвергают взаимодействию с неорганическим или органическим окислителем перекисного типа в воднокислой или воднощелочной среде при 20-80 С. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве окислителя перекисного типа используют перекись водорода, перуксусную кислоту или перекись натрия. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Патент США 2169976, кл. 260-404.5, опублик. 1939. 2.Патент США 3429914, кл. 260-502.5, опублик. 1969.

Реферат

Формула