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1、(10)授权公告号 CN 101891764 B (45)授权公告日 2011.11.30 CN 101891764 B *CN101891764B* (21)申请号 201010220593.4 (22)申请日 2010.06.30 C07F 9/38(2006.01) (73)专利权人 湖北汇达科技发展有限公司 地址 434111 湖北省荆州市江陵县滩桥镇观 音寺工业园 (72)发明人 凌云 李永芳 陈文 王先文 (54) 发明名称 一种双甘膦的制备方法 (57) 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、。
2、 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。 (51)Int.Cl. 审查。
3、员 于保华 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利 权利要求书 1 页 说明书 3 页 CN 101891764 B1/1 页 2 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10150的条件下, 向2535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 : 。
4、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(SO4)2、 MnCl2、 ZnCl2 或 CoCl2; 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. 。
5、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。 权 利 要 求 书 CN 101891764 B1/3 页 3 一种双甘膦的制备方法 发明领域 0001 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、 。
6、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。
7、产。 0002 发明背景 0003 草甘膦, 化学名称为 N- 膦酰基甘氨酸 (PMG), 其分子式为 : 0004 0005 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)。
8、 路线产品品质好, 此路线更受社会关注。 0006 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 : 0007 0008 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,。
9、 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 0009 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 说 明 书 CN 101891764 B2/3 页 4 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 。
10、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。 0010 为实现上述目的, 本发明提供的合成方法步骤为 : 0011 第一步 0012 0013 第二步 0014 具体操作步骤如下 : 0015 步骤一 : 在温度为10150的条件下, 向2535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。
11、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。 0016 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。 0017 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 1。
12、00 130, 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。 0018 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。 0019 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。
13、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 0020 以下列实例进一步说明本发明具体过程。 0021 实施例一 0022 (1) 步骤一 : 亚氨基二乙酸的制备 说 明 书 CN 101891764 B3/3 页 5 0023。
14、 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。 0024 (2) 步骤二 : 双甘膦 (PMIDA) 的制备 0025 在上步反应液中加入 82.0g(1.0mol) 亚磷酸、 156.5g(1.5mol) 盐酸 (35 ), 搅。
15、 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。 0026 实施例二 0027 (1) 步骤一 : 亚氨基二乙酸的制备 0028 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。
16、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。 0029 (2) 步骤二 : 双甘膦 (PMIDA) 的制备 0030 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。
17、 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 0031 实施例三 0032 (1) 步骤一 : 亚氨基二乙酸的制备 0033 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。
18、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。 0034 (2) 步骤二 : 双甘膦 (PMIDA) 的制备 0035 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。 说 明 书 。