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一种双甘膦的制备方法.pdf

  • 上传人:柴****2
  • 文档编号:8681971
  • 上传时间:2020-11-28
  • 格式:PDF
  • 页数:5
  • 大小:285.50KB
  • 摘要
    申请专利号:

    CN201010220593.4

    申请日:

    20100630

    公开号:

    CN101891764B

    公开日:

    20111130

    当前法律状态:

    有效性:

    有效

    法律详情:

    IPC分类号:

    C07F9/38

    主分类号:

    C07F9/38

    申请人:

    湖北汇达科技发展有限公司

    发明人:

    凌云,李永芳,陈文,王先文

    地址:

    434111 湖北省荆州市江陵县滩桥镇观音寺工业园

    优先权:

    CN201010220593A

    专利代理机构:

    代理人:

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    内容摘要

    本发明涉及双甘膦(N-膦酰基甲基二乙酸(PMIDA))的一种制备新工艺,是以氯乙酸、氨水、催化剂、亚磷酸、甲醛及无机酸存在下制备双甘膦(PMIDA)的工艺方法。该方法采用以下步骤:(1)氯乙酸与氨水在碳酸氢铵(碳酸铵,尿素)及催化剂存在下,制得亚氨基二乙酸;(2)上一步反应液不用分离,直接加入亚磷酸及无机酸,在温度100℃以上滴加40%甲醛水溶液,反应完毕后降至室温,调pH值至双甘膦等电点,冷却结晶过滤,洗涤后烘干得到双甘膦产品,产品含量大于98%。本制备方法从基本化工原料出发,克服常用亚氨基二乙腈工艺产生大量氯化钠和氨气、消耗大量酸的弊端,无苛刻条件,操作简单,对环境友好,适合工业化生产。

    权利要求书

    1.一种以氯乙酸、亚磷酸为基本原料制备双甘膦(PMIDA)的方法,所述方法包含以下两个步骤:步骤一:在温度为10~150℃的条件下,向25~35%氨水及少量铵盐的溶液中加入催化剂,并在25~50℃滴加氯乙酸水溶液,加完后继续搅拌3~10小时,升温至100℃以上采出蒸馏物并保持2~10小时,取样分析氯乙酸含量小于1.0%和游离氯含量小于1.0%,反应液不处理直接进行下一步反应,此步收率大于85%;步骤二:在上步反应液中加入亚磷酸、无机强酸,搅拌均匀后升温至100℃以上开始滴加甲醛溶液,维持温度100~130℃,滴加完后继续在此温度下反应5~10小时,取样检测亚氨基二乙酸含量小于1.0%,降温至室温,用碱调pH到1~1.8,结晶过滤干燥得到双甘膦(PMIDA)产品,单步收率94%,含量大于98%。 2.根据权利要求1的方法,其特征在于所述步骤一中,催化剂为Zr(SO)、MnCl、ZnCl或CoCl;催化剂起到加快反应速率,促进反应转化作用;铵盐为碳酸氢铵、碳酸铵、尿素或氯化铵,铵盐作用有利于提高选择性。 3.根据权利要求1的方法,其特征在于所述步骤二中所述无机强酸为硫酸、磷酸或盐酸;滴加温度维持温度100~130℃;滴加完后继续在此温度下反应5~10小时;采用的后处理方式调整pH值在1~1.8。 4.根据权利要求3的方法,其特征在于滴加温度维持温度115~120℃;滴加完后继续在此温度下反应6~7小时;采用的后处理方式调整pH值在1.5。

    说明书

    发明领域

    本发明涉及双甘膦(N-膦酰基甲基二乙酸(PMIDA))的一种制 备新工艺,特别涉及一种以氯乙酸、氨水、催化剂、亚磷酸、甲醛及 无机酸存在下制备双甘膦(PMIDA)的新工艺。该制备方法采用以下 步骤:(1)氯乙酸与氨水在碳酸氢铵(碳酸铵,尿素)及催化剂存在 下,制备得到亚氨基二乙酸;(2)上一步反应液不用分离,直接加入 亚磷酸及无机酸,在温度100℃以上滴加40%甲醛水溶液,反应完毕 后降至室温,调pH值至双甘膦等电点,冷却结晶过滤,洗涤后烘干 得到双甘膦产品,产品含量大于98%。本发明的合成方法具有从基 本化工原料出发,克服最常用亚氨基二乙腈工艺产生大量氯化钠和氨 气,消耗大量酸的弊端,无苛刻条件,操作简单,对环境友好,适合 应用于工业生产。

    发明背景

    草甘膦,化学名称为N-膦酰基甘氨酸(PMG),其分子式为:

    草甘膦作为一种高效、广谱、低毒、安全的有机磷芽后除草剂, 对多年生恶性杂草有非常好的防治效果,在农、林、牧、园艺等方面 有非常重要的用途。目前已是世界农药除草剂中销售额排第一的品 种,每年保持在40亿美金以上。近年来,随着抗草甘膦转基因作物 品种的普及,草甘膦一直保持较高增长率。目前生产双甘膦的路线有 两条,一条是以甘氨酸为起始原料的亚磷酸二烷基酯路线;另一条是 亚氨基二乙酸(IDA)为原料的双甘膦路线。由于双甘膦(PMIDA)路 线产品品质好,此路线更受社会关注。

    双甘膦,化学名称为N-膦酰基甲基亚氨基二乙酸(PMIDA),其 分子式:

    目前生产双甘膦的方法主要是以亚氨基二乙腈为基本原料,经碱 解后制得亚氨基二乙酸或其盐,与亚磷酸、甲醛在强酸存在下制备。 此方法文献报道有US3288846、US5312973、US6118022、US5986128、 CN00116540.2。由于此方法存在使用碱解腈基,需要中和至等电点分 离出亚氨基二乙酸(IDA)或直接将其盐与亚磷酸、甲醛在强酸存在 下反应制备得到双甘膦(PMIDA),因此都会产生大量的含盐废水,大 约1吨产品会产生10吨近饱和浓度的含盐废水。近年来,不少化学 工作者对此路线进行改进,如:CN1329006、CN1458157、CN1609112、 CN101092430、WO0014093等。但此路线的环保问题仍未根本改变。

    发明内容

    本发明的目的是克服现有制备双甘膦工艺所存在的缺点,提供一 条工艺路线短、原料易得、条件相对温和、操作简便、三废少、高收 率的双甘膦(PMIDA)的工艺路线。该工艺采用国内易得的氯乙酸, 氨水、亚磷酸及无机强酸为原料,在催化剂存在下首先氯乙酸与氨生 成亚氨基二乙酸(参考JP58222055),进一步不用分离一锅法与亚 磷酸、甲醛在无机强酸存在下反应制备得到双甘膦(PMIDA)。此工艺 具有收率高,产品质量好(>98%),反应步骤少,工艺流畅、无苛刻 条件,操作简单,对环境友好绿色环保等特点,有显著的社会效益和 经济效益,适合工业化生产。

    为实现上述目的,本发明提供的合成方法步骤为:

    第一步

    第二步

    具体操作步骤如下:

    步骤一:在温度为10~150℃的条件下,向25~35%氨水及少量 铵盐的溶液中加入催化剂,并在25~50℃滴加氯乙酸水溶液,加完 后继续搅拌3~10小时,升温至100℃以上采出蒸馏物并保持2~10 小时,取样分析氯乙酸含量小于1.0%和游离氯含量小于1.0%,反应 液不处理直接进行下一步反应。此步收率大于85%。

    本发明所述步骤一中,铵盐为碳酸氢铵、碳酸铵、尿素和氯化铵, 优选碳酸氢铵。加入的催化剂Cat为Zr(SO4)2、MnCl2,ZnCl2,CoCl2, 优选ZnCl2。铵盐作用有利于提高选择性,催化剂起到加快反应速率, 促进反应转化作用。

    步骤二:在上步反应液中加入亚磷酸、无机强酸,搅拌均匀后升 温至100℃以上开始滴加甲醛溶液,维持温度100~130℃,滴加完后 继续在此温度下反应5~10小时,取样检测亚氨基二乙酸含量小于 1.0%。降至室温,用碱调pH到1~1.8,结晶过滤干燥得到双甘膦 (PMIDA)产品。单步收率大于94%,含量大于98%。

    本发明所述步骤二中,无机强酸为硫酸,磷酸,盐酸,优选盐酸。 滴加温度维持温度100~130℃,优选115~120℃;滴加完后继续在 此温度下反应5~10小时,优选6~7小时。采用的后处理方式调整 pH值很重要,优选pH=1.5。

    本发明关于对双甘膦(PMIDA)的合成工艺,工艺过程共两步, 较之亚氨基二乙腈工艺,更利于大工业生产,该路线无明显副产物, 氨与氯乙酸烷基化产生的盐酸及少量氯化氨,可随反应后期蒸馏时采 出(氯化铵在100℃以上不稳定)可减少反应体系铵盐含量,从而减 少下一步的副反应,提高反应收率和产品含量。本发明可以提供83% 以上的总收率,产品纯度大于98%,所有步骤无苛刻条件、操作简单、 对环境友好、克服亚氨基二乙腈路线大量含盐废水的问题,适合应用 于工业生产。

    具体实施方式

    以下列实例进一步说明本发明具体过程。

    实施例一

    (1)步骤一:亚氨基二乙酸的制备

    向反应瓶中进入30%氨水56.7g(1.0mol)及2.0g碳酸氢铵盐,再 进入0.5g催化剂CoCl2,搅拌均匀后,在室温下滴加197.0g(2.1mol) 氯乙酸的150ml水溶液,加完后室温继续搅拌7小时,然后升温至 100℃以上蒸馏出馏分,并在此温度保持5小时,取样分析氯乙酸含 量小于1.0%和游离氯含量小于1.0%,反应液不处理直接进行下一步 反应。此步收率90.5%。

    (2)步骤二:双甘膦(PMIDA)的制备

    在上步反应液中加入82.0g(1.0mol)亚磷酸、156.5g(1.5mol)盐 酸(35%),搅拌均匀后升温至100℃以上开始滴加75.0g(1.0mol) 甲醛(40%)溶液,维持温度110~115℃,滴加完后继续在此温度下反 应6小时,取样检测亚氨基二乙酸含量小于1~0.5%。降温至室温, 用碱调pH到1~1.5,结晶过滤干燥得到双甘膦(PMIDA)产品198.3g。 以亚氨基二乙酸计,单步收率96.1%,含量大于98%。

    实施例二

    (1)步骤一:亚氨基二乙酸的制备

    向反应瓶中进入30%氨水56.7g(1.0mol)及2.0g碳酸氢氨盐,再 进入0.5g催化剂ZnCl2,搅拌均匀后,在室温下滴加197.0g(2.1mol) 氯乙酸的150ml水溶液,加完后室温继续搅拌7小时,然后升温至 100℃以上蒸馏出馏分,并在此温度保持5小时,取样分析氯乙酸含 量小于0.5%和游离氯含量小于1.0%,反应液不处理直接进行下一步 反应。此步收率88.0%。

    (2)步骤二:双甘膦(PMIDA)的制备

    在上步反应液中加入82.0g(1.0mol)亚磷酸、156.5g(1.5mol)盐 酸(35%),搅拌均匀后升温至100℃以上开始滴加75.0g(1.0mol) 甲醛(40%)溶液,维持温度110~120℃,滴加完后继续在此温度下反 应6小时,取样检测亚氨基二乙酸含量小于1.0~0.5%。降温至室温, 用碱调pH到1.5,结晶过滤干燥得到双甘膦(PMIDA)产品190.0g。 以亚氨基二乙酸计,单步收率95.0%,含量大于98%

    实施例三

    (1)步骤一:亚氨基二乙酸的制备

    向反应瓶中进入30%氨水56.7g(1.0mol)及2.0g碳酸铵盐,再进 入0.8g催化剂ZnCl2,搅拌均匀后,在室温下滴加197.0g(2.1mol) 氯乙酸的150ml水溶液,加完后室温继续搅拌7小时,然后升温至 100℃以上蒸馏出馏分,并在此温度保持5小时,取样分析氯乙酸含 量小于1.0%和游离氯含量小于1.0%,反应液不处理直接进行下一步 反应。此步收率85.6%。

    (2)步骤二:双甘膦(PMIDA)的制备

    在上步反应液中加入82.0g(1.0mol)亚磷酸、156.5g(1.5mol)盐 酸(35%),搅拌均匀后升温至100℃以上开始滴加75.0g(1.0mol) 甲醛(40%)溶液,维持温度110~115℃,滴加完后继续在此温度下反 应6小时,取样检测亚氨基二乙酸含量小于1.0%。降温至室温,用 碱调pH到1.5,结晶过滤干燥得到双甘膦(PMIDA)产品184.6g。以 亚氨基二乙酸计,单步收率94.6%,含量大于98%。

    关 键  词:
    一种 双甘膦 制备 方法
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