JPH05112586A - N−アシルアミノメチルホスホン酸の製造法 - Google Patents
N−アシルアミノメチルホスホン酸の製造法Info
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Abstract
ホノメチルグリシン塩の合成用中間体等として有用なN
−アシルアミノメチルホスホン酸の製造法に関し、 【構成】 N−メチロールアミド化合物と三ハロゲン化
燐を、非プロトン性溶媒中で、三ハロゲン化燐に対して
0.25〜2.5倍モルの水の共存下に60〜160℃
の温度に加熱して反応せしめた後、水と接触させること
を特徴とする方法である。 【効果】 収率が高いこと、反応の制御が容易であるこ
と、反応液よりの目的物の分離工程が複雑でないこと等
の利点がある。
Description
るN−ホスホノメチルグリシン塩の合成用中間体等とし
て有用なN−アシルアミノメチルホスホン酸の製造法に
関する。
ン化燐との反応によりN−アシルアミノメチルホスホン
酸又はアミノメチルホスホン酸を製造する方法は、反応
自体は従来より公知であり、大別すると1)無溶媒で反
応させる方法、2)有機溶媒中で反応させる方法、3)
有機酸中で反応させる方法等が知られている。しかし、
従来公知の方法には以下に述べるように種々の難点があ
り実用的に問題が多い。
いては Synthetic Communication、16巻、7号、73
3頁に三塩化燐とトリメチルホスファイトの混合溶液中
にN−メチロールベンズアミドを添加して反応せしめ、
79%の収率でO,O' −ジメチル−N−ホスホノメチ
ルベンズアミドを得、これを加水分解することによりア
ミノメチルホスホン酸を製造する方法が開示されている
が、この方法は比較的高価なトリメチルホスファイトを
多量に用いる為経済的な不利は免れない。また、Sb.Vy
s.Sk.Chem.- Technol. Praze.Org.Chem. Technol.,C28,
115頁にはN−メチロールホルムアミドと三塩化燐
から無溶媒でアミノメチルホスホン酸を製造する方法が
開示されているが、収率が29.5%と極端に低く実用
的ではない。
304,156では各種N−メチロールアミド化合物と
三ハロゲン化燐を無溶媒にて反応せしめた後、更に過剰
の水と接触させてアミノメチルホスホン酸を製造する方
法が開示されている。しかし、ここに開示されている例
では反応時間が1〜4日間という長時間であり、しかも
収率が低い等の難点がある。尚、目的物の収率について
は、N−メチロールステアリルアミドの反応についての
み62%との記載はあるが、その他の例については一切
記載がない。後年、この特許に言及した文献(J.Prakt.
Chem.,329巻、1号、19頁)の中で、アミドの加水
分解前のN−アシルアミノメチルホスホン酸の収率は2
0〜35%であるとの指摘がなされている。このように
無溶媒での反応は、一般に比較的高価な原料を過剰に使
用しなければならない、反応時間が長い、収率が低い等
の種々の難点に加え、三ハロゲン化燐を用いる反応は発
熱反応である為、その制御にも多大の困難があり到底実
用的な方法とは言い難い。
は、前記のアメリカ特許2,328,358及び2,3
04,156の中で四塩化炭素、酢酸エチル、酢酸等の
溶媒を用いた例が示されている。しかし、具体的な収率
が示されていない為正しい評価は出来ないものの、長時
間の反応、収率の低さ等の難点については上記無溶媒で
の反応と余り大きな差はないと考えられる。
は、反応は2段階で進行し、初めN−メチロールアミド
化合物と三塩化燐から無溶媒又は有機溶媒中でジクロロ
フォスフォラスエステル(RCONHCH2 OPCl
2 )が生成し、次いでそれが転位反応によってアミノメ
チルホスホン酸ジクロライド(RCONHCH2 POC
l2 )に変化し、更に、それが水との反応によってN−
アシルアミノメチルホスホン酸[RCONHCH2 PO
(OH)2 ]となる旨説明されている。但し、これらの
中間体は反応液から単離されて構造決定されたわけでは
ない。また、上記反応の内、ジクロロフォスフォラスエ
ステルからホスホン酸ジクロライドへの転位反応に、日
単位で数える程の長時間を要すると言われている。
上げたり、少量の弱酸、例えば酢酸、プロピオン酸、無
水酢酸を添加することで改善されると言われているが、
本発明者らの知見によれば、収率向上の効果は必ずしも
充分とは言い難い。例えば、N−メチロールアセトアミ
ドと三塩化燐を室温で24時間反応させた後、多量の水
と接触させて生成するN−アセチルアミノメチルホスホ
ン酸の収率を測定したところ32%であった。反応温度
を90℃に昇温して3時間反応させた場合でも、アセチ
ルアミノメチルホスホン酸の収率は38%であり余り改
善されない。また、酢酸を添加して90℃で3時間反応
させた場合には、酢酸の量が三塩化燐に対して1.5倍
モルでは収率65%、10倍モルでも収率63%と或る
程度、収率向上の効果はあるものの充分とは言い難い。
収率が低い原因としては必ずしも定かではないが、N−
メチロールアミドが三塩化燐と接触してメチレンビスア
シルアミドとホルマリンに分解する事が挙げられる。
酸を用いる方法は上記の如く従来提案された方法の中で
は比較的良い収率を示し、従って、最近提案されたいく
つかの方法は殆ど全てがこの方法の改良に関する。例え
ば、Synthesis,1989年、4号、547頁ではN−メ
チロールベンズアミド又は1,3,5−トリアセチルヘ
キサヒドロ−1,3,5−トリアジンを酢酸中で三塩化
燐と反応せしめてN−アシルアミノメチルホスホン酸を
合成し、反応液より酢酸及び酢酸クロライドを留去した
後加水分解してアミノメチルホスホン酸を製造する方法
が開示されている。但し、この中で満足な結果を与える
のは芳香族系のもののみであり、脂肪族系のものではニ
トリロトリスメチルホスホン酸が主生成物であると言わ
れている。
アセトアミドとパラホルムアルデヒドを非水系にて酢酸
中で処理した後、三塩化燐を添加して反応せしめN−ア
セトアミノメチルホスホン酸を合成し、反応液より溶媒
及び副生物を留去した後加水分解してアミノメチルホス
ホン酸を製造する方法が開示されており、ポーランド特
許117780でもN−メチロールベンズアミドを酢酸
中で三塩化燐と反応させ、得られたN−ベンゾイルアミ
ノメチルホスホン酸を加水分解してアミノメチルホスホ
ン酸を製造する方法が開示されている。これらの酢酸溶
媒中で反応させる方法は他の方法と比べて比較的良い収
率を示すが、反面副生物として酢酸ハライドが生成し、
溶媒としての酢酸と共にそれらの分離回収に余分な手間
を要し、経済的な不利は免れない。
チロールアミド化合物と三ハロゲン化燐からN−アシル
アミノメチルホスホン酸を製造する方法に於いて、収率
が高いこと、反応の制御が容易であること、反応液より
の目的物の分離工程が複雑でないこと等、従来の方法の
難点を解決して工業的に優れた製造法を開発せんとする
ものである。
料として反応性の高い(化学的に不安定な)化合物であ
るN−メチロールアミド類及び三ハロゲン化燐を使用
し、且つ比較的高い発熱を伴う反応である為、先ず反応
の制御が容易であることを考えて溶媒の使用を考慮し、
更にその使用すべき溶媒は溶媒自体に起因する副生物が
生成せず、溶媒としての分離回収も容易であることにも
配慮して非プロトン性溶媒を用い、特に、主たる目的で
あるN−アシルアミノメチルホスホン酸の収率を高める
為の方策として、三ハロゲン化燐に対して所定量の水を
添加して60〜160℃の温度に加熱して数時間反応さ
せた後、更に、水と接触させることにより所期の目的を
達成せんとするものである。即ち、本発明によればN−
メチロールアミド化合物と三ハロゲン化燐を、非プロト
ン性溶媒中で、三ハロゲン化燐に対して0.25〜2.
5倍モルの水の共存下に60〜160℃の温度に加熱し
て反応せしめた後、水と接触させることを特徴とするN
−アシルアミノメチルホスホン酸の製造法が提供され
る。
明する。原料として使用されるN−メチロールアミド化
合物としては、N−メチロール低級アルキルアミド又は
N−メチロールアリールアミドであり、その代表的な化
合物を例示すれば、例えば、N−メチロールホルムアミ
ド、N−メチロールアセトアミド、N−メチロールプロ
ピオンアミド、N−メチロール−(t−、i−またはn
−)ブチルアミド、N−メチロール−(i−またはn
−)バレロアミド、N−メチロールベンズアミド、N−
メチロール−(o−、m−またはp−)トルアミド、、
N−メチロール−(o−、m−またはp−)メトキシベ
ンズアミド、N−メチロール−(o−、m−またはp
−)エトキシベンズアミド、N−メチロール−(o−、
m−またはp−)ニトロベンズアミド、N−メチロール
−(o−、m−またはp−)クロロベンズアミド、N−
メチロール−(2,3−、2,4−、2,5−、2,6
−、3,4−または3,5−)ジメトキシベンズアミ
ド、N−メチロール(3,4,5−)トリメトキシベン
ズアミド等が挙げられ、夫々対応するN−アシルアミノ
メチルホスホン酸が得られる。また、三ハロゲン化燐と
しては、三塩化燐、三臭化燐、三ヨウ化燐等が用いら
れ、実用的な見地からは三塩化燐が最も好ましいと言え
る。
たり上記の原料化合物と反応したりせず且つ原料のN−
メチロールアミド及び三ハロゲン化燐を均一に溶解する
ものであれば特に制限はなく、原則的には如何なるもの
でも良いが、通常は炭化水素、ハロゲン化炭化水素、エ
ーテル、ポリエーテル、ニトリル、芳香族ニトロ化合物
等の非プロトン性溶媒が用いられる。これらの代表的な
化合物を例示すれば、例えば、メチルシクロペンタン、
シクロヘキサン、ヘキサン、2−メチルペンタン、3−
メチルペンタン、メチルシクロヘキサン、ヘプタン、2
−メチルヘキサン、3−メチルヘキサン、2,3−ジメ
チルペンタン、2,4−ジメチルペンタン、エチルシク
ロヘキサン、オクタン、2,2,3−トリメチルペンタ
ン、2,2,4−トリメチルペンタン、ノナン、2,
2,5−トリメチルヘキサン、デカン、デカヒドロナフ
タレン、ベンゼン、トルエン、キシレン、エチルベンゼ
ン、イソプロピルベンゼン、メシチレン、ブチルベンゼ
ン、クメン、プロピルエーテル、イソプロピルエーテ
ル、ブチルエーテル、エチルブチルエーテル、ペンチル
エーテル、イソペンチルエーテル、1,2−ジメトキシ
エタン、ダイグライム、テトラヒドロフラン、1,4−
ジオキサン、テトラヒドロピラン、ベンジルエチルエー
テル、アニソール、フェネトール、フルオロベンゼン、
フルオロトルエン、クロロブタン、クロロペンタン、ク
ロロベンゼン、クロロフォルム、四塩化炭素、ジクロロ
エタン、トリクロロエタン、ジクロロエチレン、ペンタ
クロロエタン、ジクロロベンゼン、ニトロベンゼン、ア
セトニトリル、プロピオニトリル等が挙げられ、中でも
原料化合物の溶解性、反応後の分離回収の容易性、経済
性等実用的な観点からは、特に、プロピルエーテル、イ
ソプロピルエーテル、ブチルエーテル、エチルブチルエ
ーテル、ペンチルエーテル、イソペンチルエーテル、
1,2−ジメトキシエタン、ダイグライム、1,4−ジ
オキサン、ベンジルエチルエーテル、アニソール、フェ
ネトール等が好ましいものとして挙げられる。
ゲン化燐の反応当初のモル比は原則的には化学当量であ
る1:1で良いが、いずれか一方を若干過剰に用いるこ
とはなんら差し支えなく、その場合実用的な観点から、
三ハロゲン化燐をN−メチロールアミドに対して1.0
〜1.5倍モル程度、特に1.05〜1.3倍モル程度
用いることが好ましい。
つは、反応当初の原料混合液に所定量の水を添加するこ
と及びその場合の条件である。即ち、N−メチロールア
ミドと三ハロゲン化燐の溶液に水を添加することは目的
物の収率に非常に大きな影響を及ぼし、また、その量に
よっても収率は大きく左右される。例えば、水浴上約2
0℃に保ったN−メチロールアセトアミドと三塩化燐の
原料混合液に、添加量を変えて水を加え、90℃に昇温
して3時間反応させた後、多量の水と接触させて生成す
るN−アシルアミノメチルホスホン酸の収率を測定した
場合、水を全く添加しない場合にはN−アシルアミノメ
チルホスホン酸の収率は約40%であり、一方、三塩化
燐に対する水の添加量が0.25倍モルでは収率は約5
0%、0.5倍モルで約60%、1.0倍モルで約70
%、1.25倍モルで約85%、1.5倍モルで約85
%と水の添加量が増すに従って順次向上する。しかし、
水の添加量が或る程度以上になると逆に1.75倍モル
で約70%、2.0倍モルで約60%、2.5倍モルで
約50%と次第に低下する。従って、添加すべき水の量
は一般に三ハロゲン化燐に対して0.25〜2.5倍モ
ル、好ましくは0.5〜2.0倍モル程度、特に好まし
くは1.0〜1.8倍モル程度が適当と言える。
同様に反応させた場合は前述の如く、三塩化燐に対する
酢酸の添加量が1.0倍モルではN−アシルアミノメチ
ルホスホン酸の収率は約62%、1.5倍モルで約65
%、2.0倍モルで約64%、10倍モルで約63%で
あり、水を添加した場合と較べて約20%程低く、目的
物の収率向上への寄与は著しく劣ることが認められる。
ハロゲン化燐からなる原料混合液の調製後成るべく早く
行う必要があり、N−メチロールアミドと三ハロゲン化
燐を混合した状態で時間を置くと、例え低温の状態でも
両者の反応による副生成物の生成を招く等の理由から好
ましくない。添加順序についてはN−メチロールアミド
と三ハロゲン化燐からなる原料混合液に水を添加した場
合と、三ハロゲン化燐にN−メチロールアミドと水の混
合液を添加した場合とでは目的物の収率には殆ど差はな
いが、一方、N−メチロールアミドと水の混合液に三ハ
ロゲン化燐を添加した場合には、目的物の収率は前者の
場合程は高くない。
添加量は目的物の収率向上に大きく寄与し、また、N−
メチロールアミドと三ハロゲン化燐及び水を混合する順
序によっても、収率が異なるが、その理由としては、必
ずしも定かではないが、本発明の水の共存下での反応機
構として、前記アメリカ特許の反応経路とは異なり、先
ず、三ハロゲン化燐と水から或る種の活性ハロゲン化燐
化合物、例えば、ヒドロキシフォスフォハライズ等が生
成し、それがメチロールアミドと反応してアシルアミノ
メチルホスホン酸ハライズが生成し、更にそれが多量の
水でアシルアミノメチルホスホン酸になるものと推定さ
れる。尚、三塩化燐と水からの或る種の活性ハロゲン化
燐化合物の生成については、Compt.Rend.,232巻、
2442頁、Dokl.Akad.Nauk.SSSR,268巻、2号、3
64頁等に記載がある。
大きな影響を及ぼし、従って、本発明の方法に於いて重
要な要件の一つである。即ち、N−メチロールアミドと
三ハロゲン化燐からなる原料混合液の調製及びこれに水
を添加する場合、或いは三ハロゲン化燐にN−メチロー
ルアミドと水の混合液を添加する場合のいずれでも、反
応原料の混合は60℃以下の温度で行わなければなら
ず、好ましくは0〜30℃の範囲内で行うことが適当で
ある。因に、水又は水を含む系と三ハロゲン化燐との接
触は出来るだけ低温で行うことは当然であるが、N−メ
チロールアミドと三ハロゲン化燐を60℃以上の温度で
混合すると、両者は急激に反応して主生成物としてメチ
レンビスアミド化合物と燐のポリマー等が生成するので
避けねばならない。原料混合液を調製し水の添加後は速
やかに昇温して反応させることが望ましい。
いが、反応温度が60℃以下では反応に長時間を要し、
その間に好ましくない副反応を生起する等の弊害があ
り、一方、200℃以上では反応の適正な制御が難しく
なる為、一般に60〜200℃、好ましくは70〜12
0℃の範囲内で行うことが適当である。圧力は減圧若し
くは加圧下であっても良いが、通常は定圧下で行われ
る。反応時間は反応温度にもよるが、通常は1〜5時間
程度で充分である。
た後、デカンテーション、減圧蒸留等により溶媒と分離
し、残ったスラリー液を引続き水と接触させ、これによ
って反応液中に含まれるN−アシルアミノメチルホスホ
ン酸ハライズからN−アシルアミノメチルホスホン酸へ
の加水分解を完結させる。この場合の反応条件としては
必ずしも厳密な制限はないが、水の量としては原料とし
て用いた三ハロゲン化燐に対して10〜30倍モル程
度、反応温度は室温〜60℃、反応時間は0.5〜3時
間程度が適当である。前段及び後段いずれも、反応はバ
ッチ式又は連続式いずれの方法でも実施できる。反応生
成物のN−アシルアミノメチルホスホン酸は水及び反応
溶媒を留去した後、メタノール等の適当な溶媒を用いて
結晶化する等の方法により容易に単離することが出来
る。
ホン酸よりアミノメチルホスホン酸を製造する場合、硫
酸、塩酸等の鉱酸を用いても或いは水酸化ナトリウム、
水酸化カリウム等のアルカリ金属水酸化物を用いても、
いずれでも容易に加水分解することが出来る。但し、ア
ルカリ金属水酸化物を用いたときの直接の生成物はアル
カリ金属塩であり、アミノメチルホスホン酸とするには
更に中和する必要がある。このN−アシルアミノメチル
ホスホン酸の加水分解の反応条件としては、例えば、6
0℃で約5時間程度で完結する。反応原料としてN−ア
シルアミノメチルホスホン酸は上記の反応生成物より単
離精製してから反応に供しても良いが、反応溶媒を留去
した後の未精製のものを直接用いても良い。
を示し更に具体的に説明するが、これらは説明の為の単
なる例示であり、従って、本発明の方法はこれらの例の
みに限られず、またこれらの例によってなんら制限され
ないことは言うまでもない。
40mlのダイグラムに三塩化燐45.32g(0.3
3モル)を溶解した液に、N−メチロールアセトアミド
27.11g(0.30モル)を30mlのダイグラム
に溶解した液を、全体の温度が30℃を越えないように
撹拌下に徐々に加え、更に、水8.10g(0.45モ
ル)を20mlのダイグラムに溶解した液を上記と同様
に温度が30℃を越えないように撹拌下に徐々に加え
た。滴下終了後フラスコを油浴中で100℃に加熱し、
撹拌下に5時間反応させた。反応終了後室温まで冷却し
て2層に分離した上層をデカンテーションして除き、残
った液に水100mlを加えて室温のまま30分撹拌し
た後、溶媒を減圧下に留去してN−アセチルアミノメチ
ルホスホン酸を得た。液体クロマトグラフィーによる分
析の結果、収率は89%であった。
実施例1と同様の反応を行った結果を表1に示す。尚、
表中の記号は夫々以下を表す。また、反応条件は前段の
反応についてのものであり、後段の反応については実施
例1と同じである。 (原 料) MAA:N−メチロールアセトアミド MPA:N−メチロールプロピオンアミド MBA:N−メチロールベンゾアミド MMA:N−メチロール−4−メトキシベンゾアミド (生成物) AMP:N−アセチルアミノメチルホスホン酸 PMP:N−プロピオニルアミノメチルホスホン酸 BMP:N−ベンゾイルアミノメチルホスホン酸 MMP:N−(4−メトキシベンゾイル)−アミノメチ
ルホスホン酸
Claims (6)
- 【請求項1】 N−メチロールアミド化合物と三ハロゲ
ン化燐を、非プロトン性溶媒中で三ハロゲン化燐に対し
て0.25〜2.5倍モルの水の共存下に60〜160
℃の温度に加熱して反応せしめた後、水と接触させるこ
とを特徴とするN−アシルアミノメチルホスホン酸の製
造法。 - 【請求項2】 N−メチロール低級アルキルアミド又は
N−メチロールアリールアミドから対応するN−アシル
アミノメチルホスホン酸を製造する請求項1に記載の製
造法。 - 【請求項3】 三ハロゲン化燐が三塩化燐である請求項
1に記載の製造法。 - 【請求項4】 非プロトン性溶媒が炭化水素、ハロゲン
化炭化水素、エーテル、ポリエーテル、ニトリル、芳香
族ニトロ化合物から選ばれる少なくとも一種である請求
項1に記載の製造法。 - 【請求項5】 原料溶液の混合の際の温度が60℃以下
である請求項1に記載の製造法。 - 【請求項6】 反応当初に反応系に添加共存させる水の
量が三ハロゲン化燐に対して1.0〜1.8倍モルであ
る請求項1に記載の製造法。
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