本發明屬于草銨膦的制備方法，具體涉及一種草銨膦銨鹽的合成方法。

背景技術：

草銨膦是一種具有部分內吸作用的高效、低毒、非選擇性(滅殺性)觸殺型有機膦類除草劑，是由德國赫司特(Hoechst)公司最先開發。其合成方法有發酵法和化學合成法。發酵法主要是用雙丙氨酰膦經微生物發酵生產?；瘜W合成法大多是以三氯化膦或亞磷酸脂為起始原料，與某些氨基衍生物反應而制備。

目前，草銨膦的合成方法主要有高壓催化合成法、低溫定向合成法、蓋布瑞爾-丙二酸二乙酯合成法、阿布佐夫-邁克爾法和斯垂克-澤林斯基法等，但其均存在種種的問題，比如高壓催化合成法使用了一氧化碳和氫氣，在15-20MPa的高壓下反應，對設備的要求高，不適合工業化生產，此外一氧化碳也是劇毒氣體，不太好控制；低溫定向合成法中氫化吡嗪的陰離子化過程需要-80℃的低溫，不易工業化生產；另外用到的正丁基鋰也是極危險的易燃易爆品，操作不當容易發生事故；蓋布瑞爾-丙二酸二乙酯合成法需要用到氯氣和溴素，工業化時較難控制，且成本高；阿布佐夫-邁克爾法，由西南科技大學材料學院碩士研究生提出，但其用到了格式試劑，工業化時較難控制；斯垂克-澤林斯基法，由德國赫斯特-舍林農業發展有限公司于1998年8月申請的制備方法專利(專利號98808261)予以公開，反應是在酸酐等條件下，由甲基亞膦酸二乙酯與丙烯醛反應，再經氰化物等反應制備草銨膦，反應中用到了劇毒的氰化鉀或鈉，容易造成污染和人員傷害；且反應中需要用到大量的醇、乙醚、四氫呋喃等有機溶劑，成本高。

技術實現要素：

本發明的目的在于克服現有技術的缺陷，提供一種草銨膦銨鹽的合成方法，該方法避免了劇毒物品氰化物的使用，不使用格式試劑，未采用格式反應，生產過程中所用溶劑量少，反應條件溫和、易控制，適合于工業化生產，且生產安全便于操作，反應步驟短、收率高。

為了實現上述目的，本發明采取的技術方案如下：

一種草銨膦銨鹽的合成方法，包括以下步驟，

步驟一、甲基甲氧基膦?；峒柞サ闹苽洌杭谆鶃喠姿岫柞ヅc丙烯酸甲酯和甲醇反應合成甲基甲氧基膦?；峒柞?；

步驟二、2-[(甲基甲氧基)磷?；鵠甲基-3-氧代-丁酸二甲酯的制備：在0.4MPa、40-50℃的反應條件下，甲基甲氧基膦酰基丙酸甲酯與草酸二甲酯進行克萊森縮合反應合成2-[(甲基甲氧基)磷酰基]甲基-3-氧代-丁酸二甲酯；

步驟三、4-羥基甲基膦酰基氧代丁酸的制備：2-[(甲基甲氧基)磷酰基]甲基-3-氧代-丁酸二甲酯在酸性條件下發生水解反應生成4-羥基甲基膦酰基氧代丁酸；

步驟四、草銨膦銨鹽的制備：以甲醇溶液為溶劑，4-羥基甲基膦酰基氧代丁酸在催化劑的作用下，依次與氨氣和氫氣反應，制得草銨膦銨鹽，即：2-氨基-4-[羥基(甲基)膦酰基]丁酸銨。

進一步的，所述甲基亞磷酸二甲酯的制備方法為：甲基二氯化磷在傅酸劑作用下與甲醇合成甲基亞磷酸二甲酯。

更進一步的，所述縛酸劑為氨氣。

更進一步的，所述甲基亞磷酸二甲酯的制備的具體操作方法為：首先于5-15℃的條件下，向無水甲醇中通入氨氣，然后使其冷卻至10℃以下后，向通有氨氣的無水甲醇中滴加甲基二氯化磷，滴加過程中控制溫度在10-20℃，滴加完畢后，升溫至20-25℃，保溫反應至甲基二氯化磷的質量濃度小于1％，即得甲基亞磷酸二甲酯；

進一步的，步驟一中甲基甲氧基膦?；峒柞サ闹苽涞木唧w操作方法為：將丙烯酸甲酯和無水甲醇混合，然后將甲基亞磷酸二甲酯加熱到50℃后，于50-60℃下向其中滴加丙烯酸甲酯和無水甲醇的混合溶液，控制滴加時間為50-70min，滴加完畢后，于60-65℃保溫反應50-70min，然后減壓蒸餾除去過量的甲醇和副產物后，即得甲基甲氧基膦?；峒柞ァ?/p>

進一步的，步驟二中2-[(甲基甲氧基)磷?；鵠甲基-3-氧代-丁酸二甲酯的制備的具體操作方法為：向甲基甲氧基膦酰基丙酸甲酯中加入草酸二甲酯，然后于0.4MPa、40-50℃下進行克萊森縮合反應，反應3～5h即得2-[(甲基甲氧基)磷酰基]甲基-3-氧代-丁酸二甲酯。

進一步的，步驟三中4-羥基甲基膦?；醮∷岬闹苽洌簩?-[(甲基甲氧基)磷?；鵠甲基-3-氧代-丁酸二甲酯加入質量濃度為30％的濃鹽酸中，然后加熱至100-105℃后回流4-6h，減壓蒸餾去除酸水和甲醇，即得4-羥基甲基膦?；醮∷?。

進一步的，步驟四中草銨膦銨鹽的制備：將4-羥基甲基膦?；醮∷?、質量濃度為95％的甲醇溶液和催化劑依次加入高壓反應釜中，然后，于0.2MPa、25℃條件下持續通入氨氣，反應4h后，停止通入氨氣，然后用氫氣置換高壓反應釜內的氨氣，并控制高壓反應釜中氫氣壓力為1.5MPa，升溫至90℃，繼續反應6h后結束反應，過濾反應液，濾液繼續降溫至0-5℃后，再次過濾，濾餅用0-5℃的冷甲醇淋洗，即得草銨膦銨鹽，即2-氨基-4-[羥基(甲基)膦?；鵠丁酸銨。

更進一步的，所述冷甲醇的含水量＜0.5％。

更進一步的，所述催化劑為質量分數為5％的銠炭或質量分數為5％的鈀碳；所述銠炭或鈀碳的含濕量為60％。

本發明涉及到的化學反應如下：

反應一：

反應二：

反應三：

反應四：

反應五：

其中：1為甲基二氯化磷；2為甲基亞磷酸二甲酯；3為丙烯酸甲酯；4為甲基甲氧基膦酰基丙酸甲酯；5為草酸二甲酯；6為2-[(甲基甲氧基)磷酰基]甲基-3-氧代-丁酸二甲酯；7為4-羥基甲基膦?；醮∷?；8為草銨膦銨鹽，即2-氨基-4-[羥基(甲基)膦酰基]丁酸銨。

與現有技術相比，本發明的優點為：

1、本發明在甲基亞磷酸二甲酯、甲基甲氧基膦酰基丙酸甲酯、2-[(甲基甲氧基)磷酰基]甲基-3-氧代-丁酸二甲酯、4-羥基甲基膦?；醮∷岷筒蒌@膦銨鹽的制備的具體操作方法中所述各反應參數比如反應溫度和滴加時間等對產品的收率有著重要影響；不僅降低了成本，還降低了雜質含量，更利于草銨膦銨鹽的分離純化。

2、本發明所述方法中避免了劇毒物品氰化物的使用，不使用格式試劑，未采用格式反應，生產過程中所用有機溶劑僅有甲醇，其即不僅作為溶劑使用，還參加了反應，較斯垂克-澤林斯基法中所用有機溶劑的用量少，一定程度上降低了成本；其次，本發明反應條件溫和、易控制，適合于工業化生產，且生產安全便于操作；此外，本發明反應步驟短、損失少，收率高。

具體實施方式

實施例1

步驟一、甲基亞磷酸二甲酯的制備：取64g無水甲醇，首先于10℃的條件下，向無水甲醇中通入34g氨氣，然后給其降溫至10℃以下后，向通有氨氣的無水甲醇中滴加117g甲基二氯化磷，滴加過程中控制溫度在15℃，滴加完畢后，升溫至23℃，保溫反應至甲基二氯化磷的質量濃度小于1％(反應時間約1h)，即得甲基亞磷酸二甲酯；

步驟二、甲基甲氧基膦?；峒柞サ闹苽洌簩?6g丙烯酸甲酯和80g無水甲醇混合，然后將步驟一制得的甲基亞磷酸二甲酯加熱到50℃后，于50-60℃下向其中滴加丙烯酸甲酯和無水甲醇的混合溶液，控制滴加時間為1h，滴加完畢后，于60-65℃保溫1h，減壓蒸餾除去過量的甲醇和副產物甲醚后，即得甲基甲氧基膦酰基丙酸甲酯；

步驟三、2-[(甲基甲氧基)磷?；鵠甲基-3-氧代-丁酸二甲酯的制備：向步驟二制得的甲基甲氧基膦?；峒柞ブ屑尤?18g草酸二甲酯，然后于0.4MPa、45℃下進行克萊森縮合反應，反應4h即得2-[(甲基甲氧基)磷?；鵠甲基-3-氧代-丁酸二甲酯。

步驟四、4-羥基甲基膦?；醮∷岬闹苽洌簩⒉襟E三制得的2-[(甲基甲氧基)磷?；鵠甲基-3-氧代-丁酸二甲酯加入到300g質量濃度為30％的濃鹽酸中，然后加熱至100-105℃后回流5h，減壓蒸餾去除副產物酸水和甲醇，即得4-羥基甲基膦?；醮∷?；

步驟五、草銨膦銨鹽的制備：將步驟四制得的4-羥基甲基膦酰基氧代丁酸、100g質量濃度為95％的甲醇溶液和1.5g含濕量為60％且質量濃度為5％的鈀碳催化劑依次加入高壓反應釜中，然后，于0.2MPa、25℃條件下持續通入氨氣，反應4h后，停止通入氨氣，然后，用氫氣置換高壓反應釜內的氨氣，并控制高壓反應釜內氫氣壓力為1.5MPa，升溫至90℃，繼續反應6h后結束反應，過濾反應液以回收催化劑，濾液繼續降溫至0-5℃后，再次過濾，濾餅用0-5℃的冷甲醇含水量＜0.5％)淋洗，即得草銨膦銨鹽，即2-氨基-4-[羥基(甲基)膦酰基]丁酸銨。

實施例2

步驟一、甲基亞磷酸二甲酯的制備：取64g無水甲醇，首先于7℃的條件下，向無水甲醇中通入34g氨氣，此時溫度處于10℃以下，向通有氨氣的無水甲醇中滴加117g甲基二氯化磷，滴加過程中控制溫度在12℃，滴加完畢后，升溫至20℃，保溫反應至甲基二氯化磷的質量濃度小于1％(反應時間約1h)，即得甲基亞磷酸二甲酯；

步驟二、甲基甲氧基膦酰基丙酸甲酯的制備：將86g丙烯酸甲酯和80g無水甲醇混合，然后將步驟一制得的甲基亞磷酸二甲酯加熱到50℃后，于50-60℃下向其中滴加丙烯酸甲酯和無水甲醇的混合溶液，控制滴加時間為70min，滴加完畢后，于60-65℃保溫70min，減壓蒸餾除去過量的甲醇和副產物甲醚后，即得甲基甲氧基膦?；峒柞?；

步驟三、2-[(甲基甲氧基)磷?；鵠甲基-3-氧代-丁酸二甲酯的制備：向步驟二制得的甲基甲氧基膦?；峒柞ブ屑尤?18g草酸二甲酯，然后于0.4MPa、42℃下進行克萊森縮合反應，反應3.5h時間即得2-[(甲基甲氧基)磷酰基]甲基-3-氧代-丁酸二甲酯。

步驟四、4-羥基甲基膦?；醮∷岬闹苽洌簩⒉襟E三制得的2-[(甲基甲氧基)磷?；鵠甲基-3-氧代-丁酸二甲酯加入到300g質量濃度為30％的濃鹽酸中，然后加熱至100-105℃后回流6h，減壓蒸餾去除副產物酸水和甲醇，即得4-羥基甲基膦?；醮∷幔?/p>

步驟五、草銨膦銨鹽的制備：將步驟四制得的4-羥基甲基膦?；醮∷?、100g質量濃度為95％的甲醇溶液和1.5g含濕量為60％且質量濃度為5％的鈀碳催化劑依次加入高壓反應釜中，然后，于0.2MPa、25℃條件下持續通入氨氣，反應4h后，停止通入氨氣，然后，用氫氣置換高壓反應釜內的氨氣，并控制高壓反應釜內氫氣壓力為1.5MPa，升溫至90℃，繼續反應6h后結束反應，過濾反應液以回收催化劑，濾液繼續降溫至0-5℃后，再次過濾，濾餅用0-5℃的冷甲醇(含水量＜0.5％)淋洗，即得草銨膦銨鹽，即2-氨基-4-[羥基(甲基)膦?；鵠丁酸銨。

實施例3

步驟一、甲基亞磷酸二甲酯的制備：取64g無水甲醇，首先于14℃的條件下，向無水甲醇中通入34g氨氣，然后給其降溫至10℃以下后，向通有氨氣的無水甲醇中滴加117g甲基二氯化磷，滴加過程中控制溫度在18℃，滴加完畢后，升溫至25℃，保溫反應至甲基二氯化磷的質量濃度小于1％(反應時間約1h)，即得甲基亞磷酸二甲酯；

步驟二、甲基甲氧基膦酰基丙酸甲酯的制備：將86g丙烯酸甲酯和80g無水甲醇混合，然后將步驟一制得的甲基亞磷酸二甲酯加熱到50℃后，于50-60℃下向其中滴加丙烯酸甲酯和無水甲醇的混合溶液，控制滴加時間為50min，滴加完畢后，于60-65℃保溫50min，減壓蒸餾除去過量的甲醇和副產物甲醚后，即得甲基甲氧基膦?；峒柞?；

步驟三、2-[(甲基甲氧基)磷?；鵠甲基-3-氧代-丁酸二甲酯的制備：向步驟二制得的甲基甲氧基膦?；峒柞ブ屑尤?18g草酸二甲酯，然后于0.4MPa、50℃下進行克萊森縮合反應，反應4.5h時間即得2-[(甲基甲氧基)磷酰基]甲基-3-氧代-丁酸二甲酯；

步驟四、4-羥基甲基膦?；醮∷岬闹苽洌簩⒉襟E三制得的2-[(甲基甲氧基)磷?；鵠甲基-3-氧代-丁酸二甲酯加入到300g質量濃度為30％的濃鹽酸中，然后加熱至100-105℃后回流4.5h，減壓蒸餾去除副產物酸水和甲醇，即得4-羥基甲基膦?；醮∷?；

步驟五、草銨膦銨鹽的制備：將步驟四制得的4-羥基甲基膦酰基氧代丁酸、100g質量濃度為95％的甲醇溶液和1.5g含濕量為60％且質量濃度為5％的鈀碳催化劑依次加入高壓反應釜中，然后，于0.2MPa、25℃條件下持續通入氨氣，反應4h后，停止通入氨氣，然后，用氫氣置換高壓反應釜內的氨氣，并控制高壓反應釜內氫氣壓力為1.5MPa，升溫至90℃，繼續反應6h后結束反應，過濾反應液以回收催化劑，濾液繼續降溫至0-5℃后，再次過濾，濾餅用0-5℃的冷甲醇(含水量＜0.5％)淋洗，即得草銨膦銨鹽，即2-氨基-4-[羥基(甲基)膦酰基]丁酸銨。

實施例1-3中，所述甲基二氯化磷的檢測方法采用氣相色譜法，色譜條件為：色譜柱：SE-30；柱箱溫度120℃，保持5min，升溫速率20℃/min，終溫250℃，保持10min，進樣量0.1微升；樣品的預處理方法：吸取步驟一中的反應液直接進樣。