Способ получения N-фосфонометилглицина Советский патент 1982 года по МПК C07F9/38 

(5) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ N-ФОСФОНОМЕТИЛГЛИЦИНА

1

Изобретение относится к химии фосфорорганических соединений, а именно к усовершенствованному стюсобу получения N-фосфонометилглицина, который может быть использован в качестве гербицида в сельском хозяйстве.

Известен способ получения N-фосфонометилглицина электролитическим окислением тетраэфира Ы-фосфонометилиминодиуксусной кислоты с последующим гидролизом полученного продукта 1 .

Наиболее близким к предлагаемому является способ получения N-фосфонометилглицина каталитическим окислением N-фосфонометилиминодиуксусной кислоты кислородом или кислородсодержащим газом при 70-120 С и давлении ЗЮ атм в присутствии катализатора - активированного угля с удельной поверхностью, равной 300 1900 , взятого в количестве от веса Ы-фосфонометилимииодиуксусной кислоты 21.

Однако из-за плохой растворимости N-фосфонометилиминодиуксусной кислоты приходится обрабатывать большие количества водных растворов, а 5 это существенно снижает полезную производственную мощность реактора и повышает энергетические затраты. Кроме того, из отходящего раствора приводится удалять большое количест

10 во воды, что требует дополнительной затраты энергии.

Цель изобретения - упрощение пррце сса.

Поставленная цель достигается

15 тем, что в способе получения N-фосфонометилглицина, который заключается в том, что водную суспензию, содержащую 7 - 70 г N-фосфонометилиминодиуксусной кислоты в 100 мл ВО

20 ды подвергают каталитиче.скому окислению кислородом или кислородсодержащим газом при 70 - 120 С и давлении 3 10 атм в присутствии катализатора - активированного угля с

«25 удельной поверхностью, равной 300 3190С , или платины на активированном угле, или палладия на активированном угле, взятого в количест ве 5 от веса N-фосфонометилиминодиуксусной кислоты, окисление ведут в водной суспензии, содержащей 7 - /О г N-фосфонометилиминодиуксусной кислоты в 100 мл воды, а в качестве катализатора используют активированный уголь, или платину на активированном угле, или палладий на активированном угле. При этом окисление ведут в водной суспензии, содержащей 20 - 50 г Мфосфонометилиминодиуксусной кисло ты в 100 мл воды. Предлагаемый способ характеризуется пpocтotoй технологии, так как позволяет исключить из обработки большие количества водных раство- ров, а также устраняет необходимост удалять из отходящего раствора боль шие количе.ства воды, что позволяет снизить затраты энергии при одновре менном повышении производительноети и процесса. Пример 1 (сравнительный). Реакцию проводят в снабженном обогр вающей рубашкой, термометром, венти лем для подачи и отвода газа кислотоупорном стальном резервуаре, изго товленном путем вальцевания. В реактор помещают раствор l г N-фосфонометилиминоуксусной кислоты в 100 воды при 100 С, затем добавляют к раствору О, г катализатора в виде активированного угля марки Норит А Реактор закрывают, закрепляют на приспособлении для встряхивания и вводят в реактор сжатый воздух, пока давление не достигнет 6 атм. Ре акцию проводят при 90-95 С при постоянном перемешивании. Образующиес во время реакции формальдегид и углекислый газ через каждые 30 мин стравливают из реактора. При этих условиях реакция заканчивается за 2,5 ч, причем получают,2,8 г (100) чистого Ы-фосфономе;тилглицина, степень чистоты которого подтверждается данными спектроскопии ядерного магнитного резонанса. Удельную конверсию вычисляют по следующему уравнению: Вес окончательного продукта, г Удельная конверсия Объемы жидкости, лхВремя реакции, 14 Достигнутая степень конверсии: 11 ,2 г/л ч. Пример 2. Поступают, как описано в примере 1, однако исходными веществами служат 100 Г воды и 20 г N-фосфонометилиминодиуксусной кислоты, а в качестве катализатора 2 г Норита А. После 6,5 ч реакции получают 1,5 гМ -фосфонометилглицина (, , что соответствует удельной конверсии 21,5 г/л ч, что превышает в 1,9 раза значение, достигнутое в сравнительном примере. Пример 3- Поступают, как описано в примере 1, однако исходными веществами служат 100 г воды, 40 г N -фосфонометилиминодиуксусной кислоты и в качестве катализатора k г Норита А. После 10 ч реакции получают 28,6 г (9, 7%) N-фосфонометилглицина, чистого по данным ЯМР-спектроскопии. Достигнута удельная конверсия: 28,6 г/л.ч (в 2,5 раза выше, чем в сравнительном примере) . Пример 4. Поступают, как описано в примере 1, однако исходными веществами служат 100 г воды. 30 г N-фосфонометилиминодиуксусной кислоты и в качестве катализатора 3 г Норита А. После 8,5 ч реакции получают 21,2 г (93,6) N-фосфонометилглицина, чистого по данным ЯМР-спектроскопии.Достигнутая удельная конверсия: 24,9 г/л ч (в 2,2 раза выше, чем в сравнительном примере) . Пример 5. Реакцию проводят в кислотоупорном aвтokлaвe с рубашкой для обогрева, снабженном лдпастной месительной мешалкой и вентилями для подачи и отвода газа. В автоклав помещают 800 г N-фосфонометилиминодиуксусной кислоты,1000 мл воды и 30 г катализатора Норит А. Автоклав закрывают, реакционную смесь нагревают до 90 - и подают сжатый воздух ниже уровня жидкости, пока давление не достигнет 6 атм. Суспензию перемешивают со скоростью 00 об/мин. После реакции, продолжающейся 8,-5 ч, получают 208 г (95,3%) N-фосфонометилглицина, чистогр по данным ЯМР-спектроскопии. Достигнута удельная конверсия: 2 г/л-ч в 2,2 раза выше, чем в сравнительном примере.

5

По окончании реакции катализатор сразу же отфильтровывают, остаток промывают горячей водой и высушивают при 110 С, Регенерированный таким образом катализатор применяют для последующих синтезов.

Пример 6. Поступают, как описано в примере 5, однако исходными веществами служат 1000 мл воды, 200г N-фосфонометилиминодиуксусной кислоты и в качестве катализатора 20 г Норита А.

После 6,5 проведения реакции получают 6 г ()фосфонометилглицина, чистого по данным ЯМР-спект роскопии. Достигнутая удельная конверсия: 22, г/л ч (превышает вдвое значение,полученное в сравнительном примере).

Катализатор регенерируют, как

описано в примере 5 и используют для проведения дальнейших операций.

Пример 7. Поступают, как описано в примере 1, однако применяют в качестве исходных веществ 100 мл воды, 20 г N-фосфонометил, иминодиуксусной кислоты, катализатором служит 2 г катализатора Норит А, регенерированного после проведения реакции по примеру 6. 6,5 ч реакции получают k,2 г (Э,S% N-фосфонометилглицина, чистого по данным ЯМР-спектроскопии. Достигнутая удельная конверсия: 21,8 г/л ч (превышает в 1,9 раза зна чение, полученное в сравнительном примере).

Катализатор используют при проведении дальнейших пяти рабочих циклов Активность катализатора не снижается.

Пример 8. Поступают, как описано в примере 7, однако исхо/(ными веществами служат 100 мл воды, 120 г N-фосфонометилиминодиуксусной кислоты и 2 г катализатора в виде палладия, нанесенного на активированный уголь марки Карбо С экстра. После 5 ч реакции получают 1, () N-фосфонометилглицина, чистого по данным ЯМР-спектроскопии. Достигнутая удельная конверстия: 28,8 г/л ч (превышает в 2,5 раза значение, полученное в сравнительном примере).

Пример 9- Поступают, как описано в примере 1, однако в качестве исходных веществ используют 100 мл воды, 20 г N-фосфонометилими16

нодиуксусной кислоты и катализатор 2 г активированного угля Харбо Экстра С. После 7 ч реакции получают 1,3 г () N-фосфонометилглицина, чистого по данным ЯМР-спектроскопии. Достигнутая удельная конверсия: 20,8 г/л .4 (превышает в 1,85 раза значение, полученное в сравнительном- примере) .

Пример 10. Поступают, как описано в примере 1, однако исходными веществами служат 100 мл воды, . 20 г N-фосфонометилиминодиуксусной кислоты и катализатор в виде платины, нанесенной на активированный уголь Карбо Экстра С. После 4,5 ч реакции получают I.Z г (SffSi) -фосфорометилглицина, чистого по анным ЯМР-спектроскопии. Достигнутая удельная конверсия: г/л-ч (превышает в 2,8 раза значение, достигнутое В сравнительном примере) .

П р и м 6 0 11. Поступают также, как это описано в примере 2. В качестве катализатора применяют 8 г/40 вес.% при соотнесении к исходному веществу активированного угля Дарко X, удельная поверхность которого составляет 300 wVr. После ч реакции получают 13,5 г (90%) ЯМР-спектроскопически чистого N-фосонометилглицина. Удельная конверсия: г/л-ч (в 3 раза больше, чем было достигнуто в сравнительом примере).

Пример 12. Поступают как и в примере«2, но в качестве катализатора берут Ц при соотнесеии к исходному веществу/ активированного угля Норит. Удельная поверхность катализатора составляет 1100 . Вместо воздуха в суспензию вводят чистый газообразный кисород и реакцию проводят при 70 С. осле 3 ч реакции получают 1 г (93,3) ЯМР-спектроскопически чистого N-фосфонометилглицина. Удельная конверсия: k6,66 г/л ч (в «,16 раза больше, чем достигнуто в сравнительном примере) .

Пример 13. Поступают так е, как .и в примере 2, но в качестве катализатора используют 1 г активированного угля мед. Норит DAB УП в количестве 5 вес.% в пересчете на исходное вещество. Удельная поверхность катализатора составляет 18001900 MVr. В суспензию вводят возух, содержащий kQ% кислорода. Пос-