PROCESS FOR THE PREPARATION OF 3-AMINO-1-HYDROXYPROPANE-1,1-DIPHOSPHONIC ACID

Abstract: 1. A process for the production of 3-amino-1-hydroxypropane-1,1-diphosphonic acid by reaction of beta-alanine with an oxyacid of phosphorus and a phosphorus halide, characterized in that beta-alanine is reacted with a mixture of phosphorus trichloride and anhydrous phosphoric acid at temperatures of from 80 to 130 degrees C and the reaction product is subsequently hydrolyzed.

Description: "Verfahren zur Herstellung von 3-Amino-1 -hydroxypropan- 1,1-diphosphonsäure" Die Erfindung betrifft ein verbessertes Verfahren zur Herstellung von 3-Amino-1-hydroxypropan-1,1-diphosphon- säure aus Alanin. Aus der deutschen Patentschrift 2 130 794 ist es bekannt, 3-Amino- l-hydroxypropan-1, 1-diphosphonsäure durch Umsetzung von ss-Alanin oder Poly-ss-Alanin mit einem Gemisch aus Phosphortrichlorid und phosphoriger Säure in Gegenwart oder in Abwesenheit eines organischen Verdünnungsmittels herzustellen. Bei dieser Umsetzung entstehen jedoch gelb-rote¯Nebenprodukte in Form von amorphen Phosnhorsauerstoffverbinduneen unbekannter Struktur, deren Abtrennung vor allem in Gegenwart von Chlorbenzol sehr aufwendig ist. Bei der Herstellung von grösseren Mengen ist weiterhin zu berficksichtizen, dass diese Phosphorverbindungen gefährliche, leicht entzündliche Nebenprodukte darstellen. Es ist weiterhin bekannt, zur Vermeidung dieser Nachteile 3-Amino-1-hydroxypropan-1'1-diphosphon- säure herzustellen, in dem man ss-Alanin mit einem Gemisch aus phosnhoriger Säure und POC13 umsetzt und das Reaktionsgemisch anschliessend hydrolysiert. Dieses Ver- fahrcn ist unter anderem in Hinblick auf die Ausbeuten nicht befriedigend. Schliesslich ist es auch bekannt, zur Herstellung der oben genannten Verbindung ss-Alanin mit einem Gemisch aus phosphoriger Säure und PCl5 oder phosphoriger Säure, PC13 und Chlor umzusetzen und das Reaktionsgemisch anschlie ssend zu hydrolysieren. Bei diesem Verfahren ist es jedoch erforderlich, mit einem Verdünnungsinittel - wie beispielsweise Chlorbenzol - zu arbeiten um eine hinreichende Ausbeute zu erhalten. Auch lässt sich eine starke Chlorwasserstoffentwicklung nicht vermeiden. Es wurde nun gefunden, dass man die bisherige Arbeitsweise dadurch verbessern kann, indem man sich des nachstehend beschriebenen Verfahrens bedient. Das neue Verfahren zur Herstellung von 3-Amino-1 -hydroxypropan-1 1 -diphosphon- säure ist dadurch gekennzeichnet, dass man ss-Alanin mit einem Gemisch aus PCl3 und wasserfreier H3P04 umsetzt und das Reaktionsprodukt anschliessend hydrolysiert. Zweckmässigerweise werden pro Mol ss-Alanin 1 bis 2 Mol PCl3 sowie 1 bis 2 Mol ti3P04 eingesetzt. Bei der zur Verwendung gelangenden Phosphorsäure handelt es sich um praktisch wasserfreie Produkte, die im Handel auch unter der Bezeichnung "kristallisierte Phosphorsäure" erhältlich sind und mindestens 98 % H3P04 enthalten. Das Verfahren kann auch gewünschtenfalls in Gegenwart von Verdünnungsmitteln, wie Chlorbenzol, Tetrachlorethan, Tetrachlorethylen, Trichlorethylen und Tetrachlorkohlenstoff Anwendung finden. Jedoch ist im allgemeinen die Verwendung derartiger Verdünnungsmittel nicht erforderlich. Die Umsetzung erfolgt bei Temperaturen zwischen etwa 80 bis 1300C, vorzugsweise bei etwa 1000C. Die Reaktionsdauer vom Zeitpunkt des Aufheizens bis zur Hydrolyse beträgt etwa 1,5 bis 2,5 Stunden. Das anfallende Reaktionsgemisch wird durch Zugabe von Wasser hydrolysiert. Dabei ist es zweckmässig, so viel Was ser zuzusetzen bis das Reaktionsprodukt gerade gelöst ist. Die 3-Amino-1-hydroxypropan-f,1-diphosphonsäure kristallisiert dann - gegebenenfalls nach Abtrennung des Lösungsmittels - aus der erkalteten wässrigen Lösung aus. Die Ausbeute lässt sich noch durch Abtrennen der Mutterlauge und durch Zusatz von Alkohol und/oder Aceton steigern. Das neue Verfahren besitzt eine Reihe von Vorteilen: Es treten keine phosphorpolymerartigen Zersetzungsprodukte auf; es erfolgt keine stärkere Umweltbelastung durch starke HCl-Entwicklung; ein Verdünnungsmittel ist nicht not wendig; die Reaktionszeiten sind merklich kürzer. Beispiel 1 Zu 1 Mol 98%ige Phosphorsäure wurden 1 Mol Phosphortrichlorid rasch zugetropft und dann danach mit 0,5 Mol ss-Alanin durch einmalige Zugabe vermischt. Das Reaktionsgemisch wird innerhalb einer Stunde auf etwa 1000 C erhitzt und noch 60 Minuten bei dieser Temperatur belassen. Danach erfolgt die Hydrolyse durch Zusatz einer entsprechenden Menge Wasser, wobei nur ein geringer Oberschuss verwendet wurde. Beim Abkühlen scheidet sich die 3-Amino-1-hydroxypropan-1,1-diphosphonsäure in kristalliner Form ab. Die Ausbeute beträgt 58 %. Sie lässt sich noch dadurch verbessern, dass nach der Hydrolyse ein Teil des Wassers eingedampft und/oder Alkohol beziehungsweise Aceton zugesetzt wird. Beispiel 2 Zu 2 Mol 98%ige H3P04 wurden 2 Mol PC13 zugegeben und weiterhin 2 Mol ss-Alanin auf einmal zugesetzt. Das Reaktionsgemisch wurde auf 95 0C erhitzt und anschliessend durch Hinzufügung von Wasser hydrolysiert. Die Reaktionsdauer vom Zeitpunkt des Aufheizens bis zur Hydrolyse betrug 2,5 Stunden. Es wurde eine Gesamtausbeute von 60 % erhalten. Beispiel 3 1 Mol 100%ige H3P04 wurden mit 1 Mol PCl3 sowie 0,5 Mol ss-Alanin vermischt und das Reaktionsgemisch auf 1000C erhitzt. Anschliessend wurde das Reaktionsprodukt mit der zur Hydrolyse notwendigen Wassermenge mit einem Oberschuss von 10 % versetzt und aufgekocht. Die Reaktionsdauer vom Zeitpunkt des Aufheizens bis zur Hydrolyse betrug 2 1/4 Stunden. Beim Abkühlen scheidet 3-Amino-1-hydroxypropan-1,1- diphosphonsäure in kristalliner Form ab. Die Ausbeute betrug 55 %, die sich noch dadurch verbessern lässt, dass dem Filtrat Ethylalkohol zugesetzt wird.

Claims: Patentansprtche 1 Verfahren zur Herstellung von 3-Amino-l-hydroxypropan 1 ,1-diphosphonsäure aus ss-Alanin, dadurch gekennzeichnet, dass man ss-Alanin mit einem Gemisch aus Phosphortrichlorid und wasserfreier Phosphorsäure umsetzt und das Reaktions produkt anschliessend hydrolysiert. 2.Verfahren gemäss Anspruch 1, dadurchgekennzeichnet, dass das Molverhältnis ss-Alanin : PCl3 : H3P04 1 : 1 : 1 bis 1 : 2 : 2 beträgt.

Inventors: BLUM, HELMUT, WORMS, KARL-HEINZ, DR.
Applicants: HENKEL KOMMANDITGESELLSCHAFT AUF AKTIEN
Application year: 1982
Main classification: C07F9
IPC codes: C07F9