(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｎ−ホスホノメチルグリシノニトリルのアルカリ加水分解によってＮ−ホスホノメチルグリシンまたはその塩を製造する方法において、該Ｎ−ホスホノメチルグリシノニトリル１分子に対してアルカリカチオンが１価の場合２分子以上で３分子未満、２価の場合１分子以上で１．５分子未満となるようにアルカリを使用して加水分解を行う工程を含む製造方法。
【請求項２】
Ｎ−ホスホノメチルグリシノニトリル１分子に対してアルカリ金属水酸化物が２分子以上で３分子未満を使用して加水分解を行う請求項１記載の製造方法。
【請求項３】
Ｎ−ホスホノメチルグリシノニトリル１分子に対してアルカリ土類金属水酸化物が１分子以上で１．５分子未満を使用して加水分解を行う請求項１記載の製造方法。
【請求項４】
密閉系で行う請求項１の製造方法。
【請求項５】
Ｎ−ホスホノメチルグリシノニトリル１分子に対してアルカリ金属水酸化物が２．１分子以上で２．７分子未満を使用して加水分解を行う請求項１記載の製造方法。
【請求項６】
Ｎ−ホスホノメチルグリシノニトリル１分子に対してアルカリ土類金属水酸化物が１．０５分子以上で１．３５分子未満を使用して加水分解を行う請求項１記載の製造方法。
【請求項７】
アミノメチルホスホン酸とグリコロニトリルを該アミノメチルホスホン酸１分子に対してアルカリが１価の場合１．５分子以上２．５分子未満、２価の場合０．７５分子以上１．２５分子未満となるアルカリの存在下で反応させる第１工程と、第１工程で得られたＮ−ホスホノメチルグリシノニトリルを単離せずに、生成するカルボン酸を中和するのに充分なアルカリによって加水分解する第２工程を含むＮ−ホスホノメチルグリシンまたはその塩の製造方法において、第１工程と第２工程で使用するアルカリの合計量が該Ｎ−ホスホノメチルグリシノニトリル１分子に対してアルカリが１価の場合２分子以上３分子未満、２価の場合１分子以上１．５分子未満となる請求項１記載の製造方法。
【請求項８】
アミノメチルホスホン酸とグリコロニトリルを該アミノメチルホスホン酸１分子に対してアルカリ金属水酸化物１．５〜２．５分子の存在下で反応させる第１工程と、第１工程で得られたＮ−ホスホノメチルグリシノニトリルを単離せずに、生成するカルボン酸を中和するのに充分なアルカリによって加水分解する第２工程を含むＮ−ホスホノメチルグリシンまたはその塩の製造方法において、第１工程と第２工程でのアルカリ金属水酸化物の合計量が該Ｎ−ホスホノメチルグリシノニトリル１分子に対して２分子以上で３分子未満となるようにアルカリ金属水酸化物を使用する請求項１記載の製造方法。
【請求項９】
アミノメチルホスホン酸とグリコロニトリルを該アミノメチルホスホン酸１分子に対してアルカリ金属水酸化物１．５〜２．５分子の存在下で反応させる第１工程と、第１工程で得られたＮ−ホスホノメチルグリシノニトリルを単離せずに、生成するカルボン酸を中和するのに充分なアルカリによって加水分解する第２工程を含むＮ−ホスホノメチルグリシンまたはその塩の製造方法において、第１工程と第２工程でのアルカリ金属水酸化物の合計量が該Ｎ−ホスホノメチルグリシノニトリル１分子に対して２分子以上で３分子未満となるようにアルカリ金属水酸化物を使用する請求項４記載の製造方法。
【請求項１０】
次の工程が付加された請求項８記載の製造方法：
第２工程で得られたＮ−ホスホノメチルグリシンのアルカリ金属塩を鉱酸で中和して遊離のＮ−ホスホノメチルグリシンを得てこれにアミンまたは水酸化トリアルキルスルホニウムを反応させて所望のＮ−ホスホノメチルグリシンのアミン塩またはトリアルキルスルホニウム塩を製造する工程。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、除草剤または除草剤の原料などとして有用なホスホン酸誘導体であるＮ−ホスホノメチルグリシンおよびその塩の製造方法に関するする。
背景技術
Ｎ−ホスホノメチルグリシンおよびその塩、例えばグリホサート、グリホサート・ナトリウム塩、グリホサート・アンモニウム、グリホサート・モノジメチルアミン（Glyphosate-monodimethylamine）、グリホサート・トリメシウム塩（Sulfosate）、グリホサミン（Glyphosamine）などは生物的に分解され、また少量の使用で除草剤として有効であり、広く使用されているか、あるいはその有効性が検討されてきている。
Ｎ−ホスホノメチルグリシンの製造方法は多数知られているが、Ｎ−ホスホノメチルグリシノニトリルを原料または中間体とする方法があり、Ｎ−ホスホノメチルグリシノニトリルのニトリル基を加水分解することにより目的のＮ−ホスホノメチルグリシンに変換することができる。
なお、Ｎ−ホスホノメチルグリシノニトリルの製法としては、例えば特公昭６０−４８４０号、特開平４−２７９５９５号、米国特許第４２２１５８３号などに記載がある。
Ｎ−ホスホノメチルグリシノニトリルの加水分解については、米国特許第４２２１５８３号中に水酸化ナトリウムによる加水分解が例示されている。
また、特開平４−２７９５９５号には、アミノメチルホスホン酸とグリコロニトリルの反応を、アミノメチルホスホン酸に対して２倍モル以上のアルカリ金属水酸化物を加えて反応させ、得られたＮ−ホスホノメチルグリシノニトリルのニトリル基の加水分解により生成するカルボン酸を中和するのに充分量のアルカリ金属水酸化物をさらに加えて加水分解を行うことが記載されている。
ところで、Ｎ−ホスホノメチルグリシノニトリルのアルカリ加水分解後の水溶液からＮ−ホスホノメチルグリシンを単離するには、酸により中和する方法がとられるため、アルカリ金属水酸化物の使用による塩の副生があり、その副生する塩の処理のための費用と労力がかかる。
この発明の目的は、Ｎ−ホスホノメチルグリシンをＮ−ホスホノメチルグリシノニトリルのアルカリ加水分解により製造する際に大きな課題となっているアルカリ金属水酸化物もしくはアルカリ土類金属水酸化物などのアルカリの使用による塩の副生の軽減を図り、かつ高純度、高収率を達成し、工業的に有利なＮ−ホスホノメチルグリシンの製造方法を提供することにある。
発明の開示
本発明のホスホン酸誘導体の製造方法は、Ｎ−ホスホノメチルグリシノニトリル１分子に対して、アルカリカチオンが１価の場合２分子以上で３分子未満となるように、アルカリカチオンが２価の場合１分子以上で１．５分子未満となるようにアルカリを使用して加水分解を行い、Ｎ−ホスホノメチルグリシンまたはその塩を得る方法である。
上記アルカリとしては、アルカリ金属水酸化物もしくはアルカリ土類金属水酸化物が好ましく用いられ、アルカリ金属水酸化物を用いる場合には、Ｎ−ホスホノメチルグリシノニトリル１分子に対して２分子以上３分子未満、好ましくは２．１分子以上２．７分子未満を用いることが望ましい。また、アルカリ土類金属水酸化物を用いる場合には、Ｎ−ホスホノメチルグリシノニトリル１分子に対して１分子以上１．５分子未満、好ましくは１．０５分子以上１．３５分子未満を使用することが望ましい。
また、加水分解反応を密閉形で行うことが望ましい。
さらに、本発明はアミノメチルホスホン酸とグリコロニトリルを該アミノメチルホスホン酸１分子に対してアルカリカチオンが１価の場合１．５分子以上２．５分子未満、２価の場合０．７５分子以上１．２５分子未満となるアルカリの存在下で反応させる第１工程と、第１工程で得られたＮ−ホスホノメチルグリシノニトリルを単離せずに、生成するカルボン酸を中和するのに充分なアルカリによって加水分解する第２工程を含むＮ−ホスホノメチルグリシンまたはその塩を製造する際、第１工程と第２工程で使用するアルカリの合計量が該Ｎ−ホスホノメチルグリシノニトリル１分子に対してアルカリカチオンが１価の場合２分子以上３分子未満、２価の場合１分子以上１．５分子未満となるように反応させてＮ−ホスホノメチルグリシンまたはその塩を得る方法である。
発明を実施するために最良の形態
本発明者らは、Ｎ−ホスホノメチルグリシンをＮ−ホスホノメチルグリシノニトリルのアルカリ加水分解により製造する方法を種々検討を重ねた結果、驚くべきことに、Ｎ−ホスホノメチルグリシノニトリル１分子に対して３分子未満のアルカリ金属水酸化物または１．５分子未満のアルカリ土類金属水酸化物の添加で加水分解が進行し、高収率で、高純度のＮ−ホスホノメチルグリシンが得られることを見出し、本発明を完成させた。
本発明で用いられるＮ−ホスホノメチルグリシノニトリルとしては、特に限定されず、例えば特公昭６０−４８４０号、特開平４−２７９５９５号、米国特許第４２２１５８３号などに記載された製法によって得られたものが使用できる。
また、本発明で用いられるアルカリとしては、水酸化ナトリウムなどのアルカリ金属水酸化物、水酸化カルシウムなどのアルカリ土類金属水酸化物が好ましいが、これ以外に水酸化アンモニウム、炭酸ナトリウム、炭酸アンモニウムリン酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウムなどの水溶液中でアルカリ性を示すアルカリを用いることができる。
本発明で使用されるアルカリ金属水酸化物としては、経済的観点からも、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムが好適である。アルカリ土類金属水酸化物としては水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム等が挙げられる。また、前記の添加量になるようにアルカリ金属水酸化物とアルカリ土類金属水酸化物を併用することができる。
本発明では、Ｎ−ホスホノメチルグリシノニトリル１分子に対して、アルカリカチオンが１価である場合には２分子以上３分子未満、好ましくは２．１分子以上２．７分子未満のアルカリを、アルカリカチオンが２価である場合には１分子以上１．５分子未満、好ましくは１．０５分子以上１．３５分子未満のアルカリを加えて加水分解する。
Ｎ−ホスホノメチルグリシノニトリルに対して２分子未満のアルカリ金属水酸化物または１分子未満のアルカリ土類金属水酸化物の添加量の場合は反応速度が極めて小さく現実的ではない。一方、それぞれ３分子または１．５分子に近い場合は本発明の目的である副生する塩の量を減少させるという経済的効果が小さくなる。よって、アルカリ金属水酸化物またはアルカリ土類金属水酸化物の添加量は、それぞれ、Ｎ−ホスホノメチルグリシノニトリに対して２分子以上で３分子未満、１分子以上で１．５分子未満であり、好ましくは２．１分子以上で２．７分子未満、１．０５分子以上で１．３５分子未満である。
反応は解放系、または密閉系のいずれで行われても良い。解放系の場合は、反応温度は６０℃から沸点までの範囲で行われ、反応時間はアルカリの量と反応温度によるが５〜２０時間程度である。密閉系の場合は、反応温度は６０℃以上で行われ、反応時間はアルカリの量と反応温度によるが０．５〜５時間程度である。密閉系の場合が解放系の場合よりも反応時間が短いのは反応温度を上げられるという理由とともにニトリルの加水分解により生じるアンモニアが系外に逃げないため反応溶液のｐＨが高く保持されることによるものと推定される。よって、密閉系では反応時間を短縮することができる。
かくして得られるＮ−ホスホノメチルグリシンの収率はＮ−ホスホノメチルグリシノニトリル基準で９０％以上となる。この反応液中から、場合によっては反応液を適宜希釈あるいは濃縮した後、Ｎ−ホスホノメチルグリシンを酸析によって容易に単離することができる。あるいは、例えばイオン交換樹脂のような他の常法の手段を単独で、あるいは併用して単離精製することができるし、再結晶によってさらに精製することができる。
また、本発明にあっては、Ｎ−ホスホノメチルグリシノニトリルとして、アミノメチルホスホン酸とグロコロニトリルとを、該アミノメチルホスホン酸１分子に対してアルカリを、アルカリが１価の場合、１．５分子以上２．５分子未満、２価の場合０．７５分子以上１．２５分子未満となるアルカリの存在下で反応させて得られたものを単離することなく使用し、この生成物にさらにアルカリを追加して加水分解し、目的とするＮ−ホスホノメチルグリシンまたはその塩を得ることもできる。
この方法の場合には、使用するアルカリの合計量がＮ−ホスホノメチルグリシノニトリル１分子に対し、アルカリが１価の場合には２分子以上３分子未満、アルカリが２価の場合には１分子以上１．５分子未満とされる。
本発明のアルカリ加水分解によって得られたＮ−ホスホノメチルグリシンのアルカリ塩は常法により、例えば鉱酸により遊離酸のＮ−ホスホノメチルグリシンが得られる。また、アルキルアンモニウム塩（ジメチルアンモニウム塩，イソプロピルアンモニウム塩など）やアルキルスルホニウム塩（トリメチルスルホニウム塩など）は常法により、例えばアメリカ特許第３，７９９，７５８号、同第３，９７７，８６０号、ヨーロッパ特許３６９，０７６号などの方法により容易に所望の塩を製造することができる。
例えば、Ｎ−ホスホノメチルグリシンのイソプロピルアミン塩は、Ｎ−ホスホノメチルグリシンを水に溶解させた等モルのイソプロピルアミンとを室温前後で撹拌反応させた後、減圧下で加熱し、濃縮、乾燥後、結晶性固体として得られる。Ｎ−ホスホノメチルグリシンのトリメチルスルホニウム塩は、水酸化トリメチルホスホニウムをイソプロピルアミンの代わりに用いることによって得られる。
同様にして、例えばグリホサート、グリホサート・ナトリウム塩、グリホサート・アンモニウム、グリホサート・モノジメチルアミン（Glyphosate-monodimethylamine）、グリホサート・トリメシウム塩、グリホサミン（Glyphosamine）を製造することができる。
実施例
以下、本発明によるＮ−ホスホノメチルグリシンの製造方法について代表的な例を示し具体的に説明する。ただし、これらは本発明についての理解を容易にするための例示であり、本発明はこれのみに限定されないのは勿論のこと、これによって何ら限定的に解釈されるものではない。
（実施例１）
２５０ｍｌの３ツ口フラスコに撹拌機、温度計および還流凝縮機をとりつけた。１５０ｇの水、１７．５ｇの４８％水酸化ナトリウム水溶液（２１０ｍｍｏｌ）、１５．０ｇ（１００ｍｍｏｌ）のＮ−ホスホノメチルグリシノニトリルを入れ、撹拌下２０時間加熱還流させた。反応終了後の液をＨＰＬＣで分析したところＮ−ホスホノメチルグリシンを９０ｍｍｏｌ含んでいた。反応収率は原料Ｎ−ホスホノメチルグリシノニトリルに対して９０％であった。またこの液のｐＨ（ｐＨ７の緩衝液で２０℃において較正したｐＨメーターで測定した。以下同じ）は１０．０であった。
反応液を約半量に濃縮し濃塩酸によりｐＨ１まで中和した後、一晩放置しＮ−ホスホノメチルグリシンを晶出させた。晶出したＮ−ホスホノメチルグリシンをろ別した。水洗、乾燥後の重量は１３．０ｇでありＨＰＬＣから求めた純度は９８％であった。
（実施例２）
４８％水酸化ナトリウムの量を２０．０ｇ（２４０ｍｍｏｌ）に、反応時間を１４時間にした以外は実施例１と同様に行った。反応終了後の液をＨＰＬＣで分析したところＮ−ホスホノメチルグリシンの収率は原料のＮ−ホスホノメチルグリシノニトリルに対して９５％であった。またこの液のｐＨは１０．４であった。
（実施例３）
４８％水酸化ナトリウムの量を２２．５ｇ（２７０ｍｍｏｌ）に、反応時間を１２時間にした以外は実施例１と同様に行った。反応終了後の液をＨＰＬＣで分析したところＮ−ホスホノメチルグリシンの収率は原料のＮ−ホスホノメチルグリシノニトリルに対して９２％であった。またこの液のｐＨは１０．９であった。
（実施例４）
３００ｍｌのＳＵＳオートクレーブ中に１５０ｇの水、１７．５ｇの４８％水酸化ナトリウム水溶液（２１０ｍｍｏｌ）、１５．０ｇ（１００ｍｍｏｌ）のＮ−ホスホノメチルグリシノニトリルを入れ、密閉下１２０℃の油浴上で２時間加熱撹拌した。反応終了後の液をＨＰＬＣで分析したところＮ−ホスホノメチルグリシンの収率は原料のＮ−ホスホノメチルグリシノニトリルに対して８８％であった。またこの液のｐＨは１０．７であった。
（実施例５）
４８％水酸化ナトリウムの量を２０．０ｇ（２４０ｍｍｏｌ）に、反応時間を１時間にした以外は実施例４と同様に行った。反応終了後の液をＨＰＬＣで分析したところＮ−ホスホノメチルグリシンの収率は原料のＮ−ホスホノメチルグリシノニトリルに対して９２％であった。またこの液のｐＨは１１．２であった。
（実施例６）
４８％水酸化ナトリウムの代わりに８．９ｇ（１２０ｍｍｏｌ）の水酸化カルシウムを用いた以外は実施例５と同様に行った。反応終了後の液をＨＰＬＣで分析したところＮ−ホスホノメチルグリシンの収率は原料のＮ−ホスホノメチルグリシノニトリルに対して９１％であった。またこの液のｐＨは１１．３であった。
（実施例７）
２００ｍｌの４ツ口フラスコに撹拌機、温度計、滴下ロートおよび還流凝縮機をとりつけた。
５５ｇの水、１８．４ｇの４８％水酸化ナトリウム水溶液（２２０ｍｍｏｌ）、１１．１ｇのアミノメチルホスホン酸（１００ｍｍｏｌ）の混合液を入れ、撹拌した。この時のｐＨ（ｐＨ７の緩衝液で２０℃において較正したｐＨメーターで測定した。以下同じ）は１３．１であった。
反応器を氷水中で冷却し反応液を５℃以下に保ちながら、１４．３ｇの４０％グリコロニトリル溶液（１００ｍｍｏｌ）を３０分かけて滴下した。滴下終了後、５℃以下で３０分、室温に戻して１時間撹拌した。この時のｐＨは１１．０であった。
次いで、２０時間加熱環流させた。反応終了後の液をＨＰＬＣで分析したところ、Ｎ−ホスホノメチルグリシンを９１ｍｍｏｌ含んでいた。反応収率は原料アミノメチルホスホン酸およびグリコロニトリルに対して９１％であった。
反応液を濃塩酸によりｐＨ２まで中和した後、一晩放置しＮ−ホスホノメチルグリシンを晶出させた。晶出したＮ−ホスホノメチルグリシンをろ別した。水洗、乾燥後の重量は１８．８ｇでありＨＰＬＣから求めた純度は９８％であった。
（実施例８）
２００ｍｌの４ツ口フラスコに撹拌機、温度計、滴下ロートおよび還流凝縮機をとりつけた。
５０ｇの水、１６．７ｇの４８％水酸化ナトリウム水溶液（２００ｍｍｏｌ）、１１．１ｇのアミノメチルホスホン酸（１００ｍｍｏｌ）の混合液を入れ、撹拌した。この時のｐＨ（ｐＨ７の緩衝液で２０℃において較正したｐＨメーターで測定した。以下同じ）は１３．１であった。
反応器を氷水中で冷却し反応液を５℃以下に保ちながら、１４．３ｇの４０％グリコロニトリル溶液（１００ｍｍｏｌ）を３０分かけて滴下した。滴下終了後、５℃以下で３０分、室温に戻して１時間撹拌した。この時のｐＨは１１．０であった。
次いで、４．２ｇの４８％水酸化ナトリウム水溶液（５０ｍｍｏｌ）を加え、１４時間加熱環流させた。反応終了後の液をＨＰＬＣで分析したところ、Ｎ−ホスホノメチルグリシンを９５ｍｍｏｌ含んでいた。反応収率は原料アミノメチルホスホン酸およびグリコロニトリルに対して９５％であった。
反応液を濃塩酸によりｐＨ２まで中和した後、一晩放置しＮ−ホスホノメチルグリシンを晶出させた。晶出したＮ−ホスホノメチルグリシンをろ別した。水洗、乾燥後の重量は１９．３ｇでありＨＰＬＣから求めた純度は９８％であった。
（比較例）
４８％水酸化ナトリウムの量を２７．５ｇ（３３０ｍｍｏｌ）に、反応時間を２時間にした以外は実施例４と同様に行った。反応終了後の液をＨＰＬＣで分析したところＮ−ホスホノメチルグリシンの収率は原料のＮ−ホスホノメチルグリシノニトリルに対して９４％であった。またこの液のｐＨは１２．５であった。
以上の実施例から明らかなように、本発明の製造方法によれば、Ｎ−ホスホノメチルグリシノニトリルのアルカリ加水分解によりＮ−ホスホノメチルグリシンまたはその塩を製造し、これらを単離する際に副生成する塩の量が低減できる。
また、高純度のＮ−ホスホノメチルグリシンまたはその塩を高収率で得ることができる。
産業上の利用可能性
本発明の製造方法によって製造されるＮ−ホスホノメチルグリシンまたはその塩類は、生物分解性と優れた除草効果を有し、除草剤またはその原料として広く使用される。
本発明の製造方法によれば、このＮ−ホスホノメチルグリシンまたはその塩類を高収率、高純度で得ることができ、しかも副生する塩の量を低減できる。