ФОСФОНАТНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ
PHOSPHONATE COMPOUNDS

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Настоящее изобретение относится к определенному классу новых фосфонатных соединений и к возможным применениям таких фосфонатных соединений. Соединения согласно настоящему изобретению фактически объединяют две группировки, а именно группировку реакционноспособного фосфоната и группировку класса специфических реагентов, как подробнее определено ниже. Новые соединения могут считаться в высшей степени подходящими для использования во множестве областей промышленного применения, таких как диспергирование, обработка воды, замедление процесса образования отложений (например, накипи), секвестрация, ингибирование коррозии, лекарственные средства и фармацевтические полупродукты, текстильные изделия, моющие средства, добыча нефти вторичными методами, бумажная промышленность, сахарная и пивная промышленность, удобрения, питательные микроэлементы и обработка металла.
ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Фосфонатные соединения являются широко и хорошо известными уже долгое время и имели/имеют широкий спектр практических применений. Это обстоятельство может объяснить тот факт, что предшествующий уровень техники содержит большое количество документов.
В патентном документе US 5879445 описано применение соединений, содержащих по меньшей мере одну аминоалкиленфосфоновую группу и по меньшей мере одну полиалкоксилированную цепь для разжижения водной суспензии минеральных частиц или паст, содержащих гидравлическое вяжущее вещество. В патентном документе WO 94/08913 описаны подобные технологии.
В патентном документе US 4330487 раскрыт способ получения N,N'-дизамещенных метиленфосфоновых кислот посредством взаимодействия α,ω-алкилендиаминов с формальдегидом и фосфористой кислотой в водной среде в соответствии с реакцией Манниха при значении pH, обычно меньшем, чем 1. Зайцев В.Н. и др., Известия Академии Наук, Серия химическая, (1999), 48(12), 2315-2320 раскрывают модифицированные кремнеземы, содержащие аминофосфоновые кислоты, ковалентно связанные на поверхности кремнезема.
В патентном документе US 4260738 описываются эфирные производные крахмала, содержащие группы аминофосфоновой кислоты, а именно или одну, или две отрицательно заряженные группы метиленфосфоновой кислоты, связанные с положительно заряженным азотом. Указанные выше производные крахмала проявляют катионные или анионные свойства, которые (свойства) могут быть усилены посредством введения выбранных групп вместе с реагентом аминофосфоновой кислоты. Производные крахмала могут быть выгодно использованы в качестве веществ для повышения удерживаемости красителей при производстве бумаги. Патентный документ US 4297299 относится к новым N-(алкил)-N-(2-галогенэтил)-аминометиленфосфоновым кислотам, проявляющим желаемые свойства, позволяющие удерживать краситель, при использовании в производстве бумаги. В патентном документе ЕР-А 0772084 описаны отбеливающе-фиксирующие растворы, содержащие комплексное соединение металла и полиаминомоноянтарной кислоты, где полиаминомоноянтарная кислота может представлять собой N-фосфонометил-N'-моноянтарную кислоту.
Однако известные фосфонаты, независимо от желаемых прикладных преимуществ, могут быть подвержены минимальным, возможно вторичным относительно их применения, отрицательным явлениям, включая совместимость со средой (взаимная смешиваемость) и пригодность к плохо поддающемуся оптимизации применению. Поэтому существует постоянная необходимость в специальном применении фосфонатных соединений, приводящая, в частности, к усилению прикладных преимуществ с одновременной минимизацией побочных действий и нежелательных помех.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Основной задачей настоящего изобретения является создание новых фосфонатных соединений, подходящих для широкого круга выбранных применений. Другой задачей настоящего изобретения является создание новых фосфонатных соединений, которые могут быть легко и с высокой эффективностью синтезированы с использованием в качестве исходных материалов выбранных реагентов. Еще одной задачей настоящего изобретения является создание новых фосфонатных соединений посредством объединения выбранных фосфонатных группировок с выбранными реагентами, приводящее к образованию специальных фосфонатных соединений, обеспечивающих выбранные прикладные преимущества.
Вышеизложенные и другие преимущества могут быть осуществлены с помощью новых фосфонатных соединений согласно настоящему изобретению, полученных из выбранных реакционноспособных фосфонатных группировок и выбранных реагентов.
Термин «процент» или «%», как он использован в настоящем описании, обозначает, если не указано иное, «процент по массе» или «% по массе». Термины «фосфоновая кислота» или «фосфонат» также применяются как взаимозаменяемые в зависимости от преобладающих основных/кислотных условий среды. Термин «реакционноспособный» фосфонат предназначен только лишь для того, чтобы подчеркнуть легкость, с которой начальная фосфонатная группировка В может быть использована для синтезирования фосфонатных соединений согласно настоящему изобретению.
Согласно настоящему изобретению были открыты соединения, содержащие реакционноспособную фосфонатную группировку и реагент, выбранный из некоторого количества индивидуальных видов соединений. Более конкретно настоящее изобретение относится к новым фосфонатным соединениям общей формулы
Т-В,
где В представляет собой группировку, содержащую фосфонат, имеющую формулу
3
2
-X-N(W)(ZPOM),
2
50
1
12
1
12
х
2
9
где Х выбран из C-C линейной, разветвленной, циклической или ароматической углеводородной цепи, которая может быть замещена C-Cлинейной, разветвленной, циклической или ароматической группой, причем цепь и/или группа могут быть замещены ОН, СООН, F, OR' и SR' группировками, где R' представляет собой C-C линейную, разветвленную, циклическую или ароматическую углеводородную цепь; и [А-O]-А, где А представляет собой С-Слинейную, разветвленную, циклическую или ароматическую углеводородную цепь, а х представляет собой целое число от 1 до 200;
1
6
Z представляет собой C-C алкиленовую цепь;
1
20
М выбран из Н и C-C линейных, разветвленных, циклических или ароматических углеводородных цепей;
3
2
n
W выбран из Н, ZPOM и [V-N(K)]K, где
2
50
1
12
1
12
х
2
9
V выбран из: С-С линейной, разветвленной, циклической или ароматической углеводородной цепи, которая может быть замещена C-Cлинейными, разветвленными, циклическими или ароматическими группами, причем эти цепи и/или группы могут быть замещены ОН, СООН, F, OR' или SR' группировками, где R' представляет собой C-C линейную, разветвленную, циклическую или ароматическую углеводородную цепь; и из [А-O]-А, где А представляет собой С-С линейную, разветвленную, циклическую или ароматическую углеводородную цепь, а х представляет собой целое число от 1 до 200; и
3
2
К представляет собой ZPOM или Н и n представляет собой целое число от 0 до 200;
и где Т представляет собой группировку, выбранную из группы, включающей:
(i)
MOOC-X-N(U)-;
(ii)
MOOC-C(X<sup>2</sup>)<sub>2</sub>-N(U)-;
(iii)
MOOC-X-S-;
(IVi)
[X(HO)<sub>n'</sub> (N-U)<sub>n'</sub>]<sub>n''</sub>-;
(Vi)
U-N(U)-[X-N(U)]<sub>n'''</sub>;
(VIi)
D-S-;
(VIIi)
CN-;
(VIIIi)
MOOC-X-O-;
(IXi)
MOOC-C(X<sup>2</sup>)<sub>2</sub>-O-;
(Xi)
NHR''-; и
(XIi)
(DCO)<sub>2</sub>-N-;
1
12
3
2
1
20
1
12
2
1
50
1
12
1
12
х
2
9
1
50
1
12
2
где M, Z, W и Х являются такими, как определено выше; U выбран из линейных, разветвленных, циклических или ароматических C-C углеводородных цепей, Н и X-N(W)(ZPOM); X независимо выбран из Н, линейных, разветвленных, циклических или ароматических C-C углеводородных цепей, которые могут быть замещены C-C линейными, разветвленными, циклическими или ароматическими углеводородными группами, которые могут быть замещены ОН, СООН, R'O, R'S и/или NH группировками; n', n'' и n''' независимо выбраны из целых чисел от 1 до 100; D и R'' независимо выбраны из C-C линейных, разветвленных, циклических или ароматических углеводородных цепей, которые могут быть замещены C-Cлинейной, разветвленной, циклической или ароматической группой, причем цепь и/или группа могут быть замещены ОН, СООН, F, OR' и SR' группировками, где R' представляет собой C-C линейную, разветвленную, циклическую или ароматическую углеводородную цепь; и A'O-[А-O]-А, где А представляет собой C-С линейную, разветвленную, циклическую или ароматическую углеводородную цепь, х представляет собой целое число от 1 до 200, а А' выбран из C-Cлинейной, разветвленной, циклической или ароматической углеводородной цепи, которая может быть замещена C-C линейной, разветвленной, циклической или ароматической группой, причем цепь и/или группа могут быть замещены ОН, СООН, F, OR' и SR' группировками, где R' имеет значения, указанные выше; при дополнительном условии, что D может также представлять собой Н;
где исключаются следующие соединения:
этилендиамин-N-фосфонометил-N'-моноянтарная кислота,
1,6-гексаметилендиамин-N-фосфонометил-N'-моноянтарная кислота,
2-гидроксипропилен-1,3-диамино-N-фосфонометил-N'-моноянтарная кислота,
1,2-пропилендиамин-N-фосфонометил-N'-моноянтарная кислота,
1,3-пропилендиамин-N-фосфонометил-N'-моноянтарная кислота, и
этилен-бис(оксиэтиленнитрило)-N-фосфонометил-N'-моноянтарная кислота.
Новые фосфонатные соединения согласно настоящему изобретению в действительности воплощают настоящее изобретение и могут согласно одному из вариантов осуществления быть получены взаимодействием фосфоната, соответствующего общей формуле
3
2
Y-X-N(W)(ZPOM),
с реагентом, выбранным из группы, включающей группировки обозначенные (i)-(XIi). Y в фосфонатном соединении представляет собой заместитель, сопряженная кислота которого имеет значение рКа равное или меньшее чем 4,0, предпочтительно равное или меньшее чем 1,0.
Величина рКа является хорошо известной переменной, которая может быть выражена следующим образом:
10
рКа=-logKa,
где Ка представляет собой термодинамическую константу равновесия кислоты. Значения рКа для всех веществ, проявляющих кислотные свойства, известны из литературы или, при необходимости, могут быть легко определены.
4
3
3
3
Y предпочтительно может быть выбран из Cl, Br, I, HSO, NO, CHSO и п-тоуолсульфоната, и их смесей.
x
y
3
10
6
12
3
10
6
12
При определении X, R', А и V, C-C линейная или разветвленная углеводородная цепь предпочтительно представляет собой линейный или разветвленный алкандиил с соответствующей длиной цепи. Циклическая углеводородная цепь предпочтительно представляет собой С-С-циклоалкандиил. Ароматическая углеводородная цепь предпочтительно представляет собой С-С-арендиил. Если указанные выше углеводородные цепи замещены, то предпочтительными являются линейный или разветвленный алкил с соответствующей длиной цепи, С-С-циклоалкил или С-С-арил. Все указанные группы могут быть дополнительно замещены группами, указанными в списке соответствующими символами.
Предпочтительные и наиболее предпочтительные значения длин цепей для алкановых группировок указаны в списке специальными символами. Из циклических группировок более предпочтительной является группировка циклогексана, в случае циклогександиила особенно предпочтительной является циклогексан-1,4-диил группировка. Из ароматических группировок предпочтительными являются фенилен или фенил, в случае фенилена особенно предпочтительным является 1,4-фенилен.
Индивидуальные группировки реагента - фосфоната В могут быть выбраны преимущественно из видов группировок, указанных ниже.
Группировка
Предпочтительно
Наиболее предпочтительно
Х
С<sub>2</sub>-С<sub>30</sub>
C<sub>2</sub>-C<sub>12</sub>
[А-O]<sub>х</sub>-А
[А-O]<sub>х</sub>-А
V
С<sub>2</sub>-С<sub>30</sub>
C<sub>2</sub>-C<sub>12</sub>
[А-O]<sub>х</sub>-А
[А-O]<sub>х</sub>-А
где для обоих Х и V независимо
А
С<sub>2</sub>-С<sub>6</sub>
С<sub>2</sub>-С<sub>4</sub>
х
1-100
1-100
Z
C<sub>1</sub>-С<sub>3</sub>
M
Н, C<sub>1</sub>-C<sub>8</sub>
Н, C<sub>1</sub>-C<sub>4</sub>
n
1-100
1-25
Конкретные примеры индивидуальных видов реагентов Т перечислены ниже, как правило в виде радикалов:
(i) аминокислоты формулы MOOC-X-N(U)-;
2
2
(ii) α-аминокислоты формулы MOOC-C(X)-N(U)-;
(iii) тиокислоты формулы MOOC-X-S-;
n'
n'
n''
(IVi) аминоспирты формулы [X(HO)(N-U)]-, включая объединенные поли и/или моно виды;
n''
(Vi) диамины и полиамины, соответствующие формуле: U-N(U)-[X-N(U)]-;
(VIi) тиолы формулы D-S-;
(VIIi) цианид формулы CN-;
(VIIIi) гидроксикислоты формулы МООС-Х-O-;
2
2
(IXi) α-гидроксикислоты формулы МООС-С(Х)-О-;
(Xi) амины формулы NHR''-; и
2
(XIi) имиды формулы (DCO)-N-.
2
2
В предпочтительных видах, обозначенных (ii), X может быть замещен любой одной или более из следующих группировок: SR', OR', COOH, NH и ОН. Примерами подобных предпочтительных α-аминокислот являются глутаминовая кислота, метионин, лизин и треонин. D в соединениях, обозначенных (XIi), может быть выбран независимо.
Индивидуальные группировки в реагенте Т преимущественно могут быть выбраны из одинаковых группировок, содержащих предпочтительные и наиболее предпочтительные виды группировок, перечисленные выше для реагента - фосфоната В. Это относится, в частности, ко всем структурным элементам в формуле (формулах) реагента Т. Дополнительные элементы реагента Т (в сравнении с В) будут иметь следующие обозначения:
Группировка
Предпочтительно
Наиболее предпочтительно
X<sup>2</sup>
H, C<sub>1</sub>-C<sub>12</sub>
H, C<sub>1</sub>-С<sub>10</sub>
n', n''
1-50
1-25
n'''
1-100
1-50
R''
C<sub>1</sub>-С<sub>30</sub>
C<sub>1</sub>-C<sub>16</sub>
A'O-[A-O]<sub>x</sub>-A
A'O-[А-O]<sub>x</sub>-А
D
C<sub>1</sub>-С<sub>30</sub>, H
C<sub>1</sub>-C<sub>16</sub>, H
A'O-[A-O]<sub>x</sub>-A
A'O-[А-O]<sub>х</sub>-А
где для обоих R'' и D независимо
A
C<sub>2</sub>-C<sub>6</sub>
С<sub>2</sub>-С<sub>4</sub>
X
1-100
1-100
A'
C<sub>1</sub>-С<sub>30</sub>
W
ZPO<sub>3</sub>M<sub>2</sub>
U
H, C<sub>1</sub>-C<sub>8 </sub>-Х-N(ZPO<sub>3</sub>M<sub>2</sub>)
Предпочтительно, где Х представляет собой C<sub>2</sub>-C<sub>12 </sub>и Z представляет собой C<sub>1</sub>-С<sub>3</sub>
Примеры подходящих видов реагента Т и его предшественников перечислены ниже.
А
Вид
Предшественник
(i)
6-аминокапроновая кислота
<sup>(*)</sup>
(ii)
аспарагиновая кислота, лизин
Н
(iii)
тиогликолевая кислота
H, щелочной металл
(IVi)
поли(аминоспирт) дипропаноламин 2-(2-аминоэтокси)этанол
Н Н Н
(Vi)
поли(этиленимин) полиаллиламин
Н Н
(VIi)
тиол,тиолат
Н, щелочной металл
(VIIi)
цианид
Н, щелочной металл
(VIIIi)
гидроксикислота
Н
(IXi)
α-гидроксикислота
Н
(Xi)
амин
Н
(XIi)
имид
Н, щелочной металл
(*) если не используется соответствующий лактам.
Аминная группировка в (Vi) может быть включена в углеводородную цепь подобно линейному полиэтиленимину или может быть присоединена посредством одинарной связи к алкильной цепи, подобно полиаллиламину, или может представлять собой смесь обеих конфигураций, подобно разветвленному полиэтиленимину. Тоже самое относится к азоту и кислороду в (IVi). В частности, кислород, определенный как ОН, может быть частью углеводородной цепи или может быть присоединен к этой цепи посредством одинарной связи, или может представлять собой смесь обоих конфигураций.
Углеводородная цепь реагента Т может содержать или может представлять собой нормальные (линейные) или разветвленные виды. В качестве примера, термин «бутил» может означать любой из известных изомеров и, по существу, может обозначать н-бутил, изо-бутил, втор-бутил и трет-бутил. Аналогично, определение реагента Т, содержащего асимметрические атомы углерода, относится к любому из оптических изомеров, например, D-изомерам, L-изомерам, D,L-изомерам и их комбинациям.
Согласно одному из аспектов настоящего изобретения предпочтительные виды реагента Т могут быть выбраны из группы, включающей: (i); (ii); (IVi); (Vi); (Xi); и (XIi). Примеры подобных предпочтительных видов представляют собой:
(i): капролактам или 6-аминокапроновая кислота; 2-пирролидон или 4-аминомасляная кислота; и лауриллактам или 12-аминолауриновая кислота;
(ii): глутаминовая кислота; метионин; лизин; аспарагиновая кислота; фенилаланин; глицин; и треонин;
(IVi): 2-этаноламин; 6-аминогексанол; 4-аминобутанол; ди-(2-этаноламин); 2-(2-аминоэтокси)этанол; и 3-пропаноламин;
(Vi): диаминотолуол; 1,6-гексаметилендиамин; 1,4-бутандиамин; 1,2-этилендиамин; линейный или разветвленный полиэтиленимин; и полиаллиламин;
12
22
(Xi): метиламин; этиламин; пропиламин; бутиламин; гексиламин; гептиламин; октиламин; нониламин; дециламин; додециламин; анилин; и C-C амины жирного ряда, включая линейные и разветвленные виды соединений; и
(XIi): фталимид; сукцинимид; и малеинимид.
Согласно другому аспекту настоящего изобретения предпочтительные виды реагента Т могут быть выбраны из группы, включающей: (iii); (VIi); (VIIIi); и (IXi). Примеры таких предпочтительных видов представляют собой:
(iii): тиогликолевая кислота; и цистеин;
(VII): метилтиол; этилтиол; пропилтиол; пентилтиол; гексилтиол; октилтиол; тиофенол; тионафтол; децилтиол; и додецилтиол;
(VIIIi): 3-гидроксипропионовая кислота; 4-гидроксимасляная кислота; 5-гидроксивалериановая кислота; и 2-гидроксиуксусная кислота; и
(IXi): винная кислота; гидроксиянтарная кислота; и α-гидроксиизомасляная кислота.
Согласно предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения в соединениях:
2
(i) X в группе Т не является СН(СООН)-СН
и в соединениях:
2
2
2
(ii) СХ  не является -СН(СН-СООН)-.
Согласно особенно предпочтительному варианту осуществления изобретения группа (i) представляет собой группу:
<mrow><mi>M</mi><mi>O</mi><mi>O</mi><mi>C</mi><mo>−</mo><mi>X</mi><mo>'</mo><mo>−</mo><mi>N</mi><mo stretchy="false">(</mo><mi>U</mi><mo stretchy="false">)</mo><mo>−</mo><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mo stretchy="false">(</mo><mi>i</mi><mo>'</mo><mo stretchy="false">)</mo></mrow>
,
где
2
2
3
2
2
3
2
5
2
11
X' представляет собой СН-СН-, -СН(СН)-СН-, -(СН)-, -(CH)-, или -(CH)-, и М и U имеют значения, указанные выше;
и/или
группа (ii) представляет собой группу:
<mrow><mi>M</mi><mi>O</mi><mi>O</mi><mi>C</mi><mo>−</mo><mi>C</mi><msub><mrow><mo stretchy="false">(</mo><msup><mi>X</mi><mrow><mn>2</mn><mo>'</mo></mrow></msup><mo stretchy="false">)</mo></mrow><mn>2</mn></msub><mo>−</mo><mi>N</mi><mo stretchy="false">(</mo><mi>U</mi><mo stretchy="false">)</mo><mo>−</mo><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mo stretchy="false">(</mo><mi>i</mi><mi>i</mi><mo>'</mo><mo stretchy="false">)</mo></mrow>
,
где
2'
2
2
3
3
2
2
3
2
3
2
5
2
2
3
2
3
2
2
2
2
2
2
2
2
-С(СХ)- представляет собой -СН-, -СН(СН)-, -СН(СН(СН))-, -СН(СН-СН(СН))-, -СН(СН(СН)(СН))-, -СН(СН-СН-S-СН)-, -СН(CHOH)-, -СН(СН(ОН)-СН)-, -CH(CH-SH)-, -СН(СН-СН-СООН)-, или -CH(CH-CH-CH-CH-NH)- и
М и U имеют значения, указанные выше.
3
2
Фосфонатные соединения согласно настоящему изобретению могут быть получены с помощью традиционных способов, хорошо известных в данной области техники. Согласно одному подходу реакционноспособный фосфонат и реагент могут быть объединены в водной среде посредством добавления стехиометрических количеств обоих видов, тем самым принимая во внимание необходимую степень замещения. Способ получения фосфонатных соединений согласно настоящему изобретению включает взаимодействие фосфонатного соединения, имеющего общую формулу Y-X-N(W)(ZPOM), где Y представляет собой заместитель, сопряженная кислота которого имеет значение рКа равное или меньшее чем 4, предпочтительно равное или меньшее чем 1, с реагентом, выбранным из группы, включающей i-XIi, в водной среде, имеющей значение pH равное 7 или большее, часто значение pH находится в диапазоне от 8 до 14, при температуре, как правило, больше 0°С, обычно находящейся в диапазоне от 10°С до 200°С, предпочтительно от 50°С до 140°С. Высокие температуры реакции могут быть использованы при условии присутствия достаточной защитной оболочки от давления, например, с помощью стандартных емкостей высокого давления.
Значение pH измеряют в реакционной среде при температуре реакции. Согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения способ получения осуществляется в присутствии йодида щелочного металла, и молярное соотношение группировки Т к йодиду находится в диапазоне от 5000:1 до 1:1. Ионы йода действуют как катализатор для того, чтобы облегчить взаимодействие группировки В с реагентом Т. Присутствие минимального количества ионов йода приводит к образованию более реакционноспособного производного, по сравнению, например, с соответствующей хлорсордержащей структурой.
Выделение продуктов реакции предпочтительно осуществляют способами, известными специалистам в данной области техники. Например, свободные фосфоновые кислоты могут быть осаждены посредством подкисления реакционной смеси, например, концентрированной соляной кислотой, затем отфильтрованы, промыты и высушены. Дальнейшая очистка может, например, осуществляться посредством перекристаллизации или хроматографическими методами.
Фосфонаты Т-В согласно настоящему изобретению предпочтительно применяются в химической и фармацевтической промышленностях, текстильной промышленности, нефтяной промышленности, бумажной промышленности, сахарной промышленности, пивной промышленности, агрохимической промышленности и в сельском хозяйстве.
Предпочтительными являются применения в качестве диспергирующих агентов, агентов для обработки воды, ингибиторов образования отложений (например, накипи), лекарственных средств и фармацевтических полупродуктов, моющих средств, агентов для добычи нефти вторичными методами, удобрений и питательных микроэлементов (для растений).
Фосфонатные соединения согласно настоящему изобретению проиллюстрированы с помощью Примеров 1-20. Для этого фосфонатная группировка В предшественника взаимодействует с предшественником реагента Т следующим образом.
ОПИСАНИЕ ПРИМЕРОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Полиамины
Пример 1
W
2
2
2
31
146,65 г (0,50 моль) 96% чистой 3-хлорпропилиминобис(метиленфосфоновой кислоты) при перемешивании добавляют в течение 100 минут к смеси, состоящей из 29,25 г линейного полиэтиленимина (M=423; 0,66 моль на основании элементарного звена -CH-CH-NH) и 160,8 г (2,01 моль) 50% гидроксида натрия и 100 г воды, и температуру поддерживают между 35°С и 40°С. Когда добавление завершится, реакционную смесь нагревают до кипения и выдерживают при кипячении с обратным холодильником в течение 7 часов. P ЯМР анализ полученного неочищенного продукта реакции показывает присутствие 92% полимерсвязанной пропилиминобис(метиленфосфоновой кислоты) с 7% 3-гидроксиприпилиминобис(метиленфосфонофой кислоты) (HOPIBMPA).
Пример 2
W
2
2
2
31
146,65 г (0,50 моль) 96% чистой 3-хлорпропилиминобис(метиленфосфоновой кислоты) при перемешивании добавляют в течение 100 минут к смеси, состоящей из 19,5 г линейного полиэтиленимина (M=423; 0,44 моль на основании элементарного звена -CH-CH-NH) и 160,8 г (2,01 моль) 50% гидроксида натрия и 100 г воды, и температуру поддерживают между 35°С и 40°С. Когда добавление завершится, реакционную смесь нагревают до кипения и выдерживают при кипячении с обратным холодильником в течение 7 часов. P ЯМР анализ полученного неочищенного продукта реакции показывает присутствие 93% полимерсвязанной пропилиминобис(метиленфосфоновой кислоты) с 5% гидроксипропилиминобис(метиленфосфоновой кислоты) (HOPIBMPA).
Аминокислоты
Пример 3
31
7,51 г (0,1 моль) глицина смешивают с 1,9 г (0,011 моль) йодида калия и 8 г (0,1 моль) 50% гидроксида натрия и 30 мл воды. Второй раствор получают смешиванием при охлаждении 58,65 г (0,2 моль) 96% чистой 3-хлорпропилиминобис(метиленфосфоновой кислоты) с 32 г (0,4 моль) 50% гидроксида натрия и 100 мл воды. Температуру контролируют на уровне 10°С и два раствора смешивают вместе при перемешивании. К полученной смеси добавляют еще 32 г (0,4 моль) 50% гидроксида натрия, затем смесь нагревают до 100°С и при перемешивании выдерживают при этой температуре в течение 5 часов. P ЯМР анализ полученного неочищенного продукта реакции показывает присутствие 60% глицин-N,N-бис(пропилиминобис[метиленфосфоновой кислоты]) и 12,3% соответствующего моноаддукта.
Пример 4
31
15,02 г (0,2 моль) глицина смешивают с 2,05 г (0,012 моль) йодида калия и 16 г (0,2 моль) 50% гидроксида натрия и 30 мл воды (раствор 1). Второй раствор получают смешиванием при охлаждении 58,65 г (0,2 моль) 96% чистой 3-хлорпропилиминобис(метиленфосфоновой кислоты) с 32 г (0,4 моль) 50% гидроксида натрия и 100 мл воды. Температуру контролируют на уровне 10°С и два раствора смешивают вместе при перемешивании. К полученной смеси добавляют еще 32 г (0,4 моль) 50% гидроксида натрия, затем смесь нагревают до 100°С и при перемешивании выдерживают при этой температуре в течение 5 часов. P ЯМР анализ полученного неочищенного продукта реакции показывает присутствие 43,5% глицин-N,N-бис(пропилиминобис[метиленфосфоновой кислоты]) и 44,5% соответствующего моноаддукта.
Пример 5
31
35,6 г (0,4 моль) D,L-аланина смешивают с 32 г (0,4 моль) 50% гидроксида натрия и 40 мл воды при охлаждении до 10°С. При 10°С 117,3 г (0,4 моль) 96% чистой 3-хлорпропилиминобис(метиленфосфоновой кислоты) смешивают со 150 мл воды и 32 г (0,4 моль) 50% гидроксида натрия, разбавленного водой до объема 100 мл (раствор 1). Другой раствор получают растворением 120 г (1,50 моль) 50% гидроксида натрия в 300 мл воды (раствор 2). Температуру контролируют на уровне 10°С и растворы 1 и 2 при перемешивании одновременно добавляют к раствору, содержащему D,L-аланин. Затем реакционную смесь нагревают до температуры между 80°С и 100°С и выдерживают при этой температуре в течение 6 часов. P ЯМР анализ полученного неочищенного продукта реакции показывает присутствие 72,6% D,L-аланин-N-[пропилиминобис[метиленфосфоновой кислоты)]; 16,2% соответствующего диаддукта и 9,2% 3-гидроксипропилимино-бис(метиленфосфоновой кислоты).
Пример 6
31
44,5 г (0,5 моль) β-аланина смешивают с 50 мл воды и 40 г (0,5 моль) 50% гидроксида натрия. 146,61 г (0,5 моль) 96% чистой 3-хлорпропилиминобис(метиленфосфоновой кислоты) смешивают со 150 мл воды и 80 г (1 моль) 50% гидроксида натрия при охлаждении до 10°С. Раствор, содержащий β-аланин, при перемешивании и охлаждении до 10°С добавляют к раствору, содержащему 3-хлорпропилиминобис(метиленфосфоновую кислоту). К полученной смеси добавляют еще 80 г (1 моль) 50% гидроксида натрия и 2 г (0,012 моль) йодида калия, затем смесь нагревают до 100°С и при перемешивании выдерживают при этой температуре в течение 4 часов. P ЯМР анализ полученного неочищенного продукта реакции показывает присутствие 54,8% β-аланин-N,N-бис[пропилиминобис(метиленфосфоновой кислоты)]; 43,1% соответствующего моноаддукта и 2,1% 3-гидроксипропилиминобис(метиленфосфоновой кислоты).
Пример 7
31
26,7 г (0,3 моль) (3-аланина смешивают с 35 мл воды и 24 г (0,3 моль) 50% гидроксида натрия. 175,98 г (0,6 моль) 96% чистой 3-хлорпропилиминобис(метиленфосфоновой кислоты) смешивают с 250 мл воды и 96 г (1,2 моль) 50% гидроксида натрия при охлаждении до 10°С. Раствор, содержащий β-аланин, при перемешивании и охлаждении до 10°С добавляют к раствору, содержащему 3-хлорпропилиминобис(метиленфосфоновую кислоту). К полученной смеси добавляют еще 96 г (1,2 моль) 50% гидроксида натрия, затем смесь нагревают до 100°С и при перемешивании выдерживают при этой температуре в течение 6 часов. P ЯМР анализ полученного неочищенного продукта реакции показывает присутствие 80,6% β-аланин-N,N-бис[пропилиминобис-(метиленфосфоновой кислоты)]; 6,7% соответствующего моноаддукта и 3,7% 3-гидроксипропилиминобис(метиленфосфоновой кислоты).
Пример 8
31
58,85 г (0,4 моль) глутаминовой кислоты смешивают с 40 мл воды и 64 г (0,8 моль) 50% гидроксида натрия. 117,3 г (0,4 моль) 96% чистой 3-хлорпропилиминобис(метиленфосфоновой кислоты) смешивают с 150 мл воды и 32 г (0,4 моль) 50% гидроксида натрия при охлаждении до 10°С (раствор 1). 120 г (1,5 моль) 50% гидроксида натрия растворяют в воде с получением 300 мл раствора (раствор 2). При температуре 10°С растворы 1 и 2 при перемешивании одновременно добавляют к раствору, содержащему глутаминовую кислоту. Затем реакционную смесь нагревают до температуры 100°С и выдерживают при этой температуре в течение 6 часов. P ЯМР анализ полученного неочищенного продукта реакции показывает присутствие 8,7% глутаминовой кислоты N,N-бис[пропилиминобис(метиленфосфоновой кислоты)]; 72,8% соответствующего моноаддукта и 12,9% 3-гидроксипропилиминобис(метиленфосфоновой кислоты).
Пример 9
31
53,24 г (0,4 моль) аспарагиновой кислоты смешивают с 50 мл воды и 64 г (0,8 моль) 50% гидроксида натрия. 117,32 г (0,4 моль) 96% чистой 3-хлорпропилиминобис(метиленфосфоновой кислоты) смешивают с 150 мл воды и 64 г (0,8 моль) 50% гидроксида натрия при охлаждении до 10°С. Раствор, содержащий L-аспарагиновую кислоту, при перемешивании и охлаждении до 10°С добавляют к раствору, содержащему 3-хлорпропилиминобис(метиленфосфоновую кислоту). После окончания добавления к полученной смеси добавляют еще 64 г (0,8 моль) 50% гидроксида натрия и 2 г (0,012 моль) йодида калия. Затем смесь нагревают до 100°С и при перемешивании выдерживают при этой температуре в течение 9 часов. Р ЯМР анализ полученного неочищенного продукта реакции показывает присутствие 14,5% аспарагиновой кислоты N,N-бис[пропилиминобис-(метиленфосфоновой кислоты)]; 76,9% соответствующего моноаддукта и 4,6% 3-гидроксипропилиминобис(метиленфосфоновой кислоты).
Пример 10
31
39,93 г (0,3 моль) аспарагиновой кислоты смешивают с 40 мл воды и 48 г (0,6 моль) 50% гидроксида натрия. 175,9 г (0,6 моль) 96% чистой 3-хлорпропилиминобис(метиленфосфоновой кислоты) смешивают с 230 мл воды и 96 г (1,2 моль) 50% гидроксида натрия при охлаждении до 10°С. Раствор, содержащий L-аспарагиновую кислоту, при перемешивании и охлаждении до 10°С добавляют к раствору, содержащему 3-хлорпропилиминобис(метиленфосфоновую кислоту). К реакционной смеси добавляют еще 96 г (1,2 моль) 50% гидроксида натрия и 2 г (0,012 моль) йодида калия, затем смесь нагревают до 100°С и при перемешивании выдерживают при этой температуре в течение 5 часов. P ЯМР анализ полученного неочищенного продукта реакции показывает присутствие 51,5 мас.% аспарагиновой кислоты N,N-бис[пропилиминобис(метиленфосфоновой кислоты)]; 25,3% соответствующего моноаддукта и 7,2% 3-гидроксипропилиминобис-(метиленфосфоновой кислоты).
Пример 11
31
7,51 г (0,1 моль) глицина смешивают с 30 мл воды и 8 г (0,1 моль) 50% гидроксида натрия. 55,7 г (0,2 моль) 96% чистой 2-хлорэтилиминобис(метиленфосфоновой кислоты) смешивают со 150 мл воды и 15 г (0,1875 моль) 50% гидроксида натрия при перемешивании и 10°С (раствор 1). 53 г (0,6625 моль) 50% гидроксида натрия разбавляют водой до объема 110 мл (раствор 2). При перемешивании и 10°С растворы 1 и 2 добавляют к раствору, содержащему глицин. Реакционную смесь затем нагревают до температуры между 90°С и 100°С и выдерживают при этой температуре в течение 4 часов. P ЯМР анализ полученного неочищенного продукта реакции показывает присутствие 74% глицин-N,N-бис[этилиминобис(метиленфосфоновой кислоты)]; 7,1% соответствующего моноаддукта и 4,8% 2-гидроксиэтилиминобис(метиленфосфоновой кислоты).
Пример 12
31
17,8 г (0,2 моль) D,L-аланина смешивают с 20 мл воды. 55,7 г (0,2 моль) 96% чистой 2-хлорэтилиминобис(метиленфосфоновой кислоты) смешивают с 200 мл воды (раствор 1). 96 г (1,2 моль) 50% гидроксида натрия смешивают с 250 мл воды (раствор 2). При 10°С растворы 1 и 2 добавляют к суспензии, содержащей аланин. Реакционную смесь затем нагревают до температуры 55°С и выдерживают при этой температуре в течение 2 часов. P ЯМР анализ полученного неочищенного продукта реакции показывает присутствие 79,3% D,L-аланин-N-этилиминобис(метиленфосфоновой кислоты); 9,8% соответствующего диаддукта и 4,2% 2-гидроксиэтилиминобис(метиленфосфоновой кислоты).
Пример 13
31
21,02 г (0,2 моль) L-серина смешивают с 50 г воды. 55,7 г (0,2 моль) 2-хлорэтилиминобис(метиленфосфоновой кислоты) смешивают со 150 мл воды и 15 г (0,1875 моль) 50% гидроксида натрия при перемешивании и 10°С (раствор 1). 69 г (0,8625 моль) 50% гидроксида натрия разбавляют водой до объема 100 мл (раствор 2). При 10°С и перемешивании растворы 1 и 2 добавляют к суспензии, содержащей L-серин. Реакционную смесь затем нагревают до температуры 95°С и выдерживают при этой температуре в течение 4 часов. P ЯМР анализ полученного неочищенного продукта реакции показывает присутствие 81,1% серин-N-этилиминобис(метиленфосфоновой кислоты) и 7,9% соответствующего диаддукта.
Спирты
Пример 14
31
18,8 г (0,2 моль) фенола смешивают со 100 мл воды и 32 г (0,4 моль) 50% гидроксида натрия. 58,65 г (0,2 моль) 96% чистой 3-хлорпропилиминобис(метиленфосфоновой кислоты) смешивают со 100 мл воды и 32 г (0,4 моль) 50% гидроксида натрия при охлаждении до 10°С. При перемешивании и температуре 10°С раствор фенола постепенно добавляют к раствору, содержащему 3-хлорэтилиминобис(метиленфосфоновую кислоту). К реакционной смеси добавляют еще 24 г (0,3 моль) 50% гидроксида натрия, затем смесь нагревают до 100°С и при перемешивании выдерживают при этой температуре в течение 6 часов. После охлаждения полученную 3-феноксипропилиминобис(метиленфосфоновую кислоту) осаждают посредством добавления 80 мл концентрированной соляной кислоты. После фильтрации, промывки и сушки P ЯМР анализ подтверждает идентичность полученного продукта и показывает, что чистота продукта составляет 98%. Выход полученного продукта составляет 65%.
Тиолы
Пример 15
31
40,48 г (0,2 моль) додецилтиола смешивают со 150 мл этанола, 50 мл воды и 16 г (0,2 моль) 50% гидроксида натрия. 58,65 г (0,2 моль) 96% чистой 3-хлорпропилиминобис(метиленфосфоновой кислоты) смешивают со 100 мл воды и 16 г (0,2 моль) 50% гидроксида натрия при перемешивании и 10°С (раствор 1). 48 г (0,6 моль) 50% гидроксида натрия смешивают с водой с получением 70 мл раствора (раствор 2). При перемешивании и температуре между 65 и 75°С растворы 1 и 2 одновременно добавляют к раствору, содержащему тиол. Реакционную смесь затем нагревают до температуры 80°С и выдерживают при этой температуре в течение 2 часов. После охлаждения полученную 3-додецилтиопропилимино-бис(метиленфосфоновую кислоту) осаждают посредством добавления 66 мл концентрированной соляной кислоты. После фильтрации, промывки и сушки P ЯМР анализ подтверждает идентичность полученного продукта и показывает, что чистота продукта составляет 85% и 15% составляет додецилтиол.
Пример 16
31
40,48 г (0,2 моль) додецилтиола смешивают со 150 мл этанола, 50 мл воды и 16 г (0,2 моль) 50% гидроксида натрия. 55,7 г (0,2 моль) 96% чистой 2-хлорэтилиминобис(метиленфосфоновой кислоты) смешивают с 75 мл воды и 15 г (0,1875 моль) 50% гидроксида натрия при перемешивании и 10°С (раствор 1). 49 г (0,6125 моль) 50% гидроксида натрия смешивают с водой с получением 75 мл раствора (раствор 2). При перемешивании и температуре между 60 и 70°С растворы 1 и 2 одновременно добавляют к раствору, содержащему тиол. Реакционную смесь затем нагревают до температуры 80°С и выдерживают при этой температуре в течение 1 часа. После охлаждения полученную 2-додецилтиоэтилимино-бис(метиленсросфоновую кислоту) осаждают посредством подкисления концентрированной соляной кислотой. После фильтрации, промывки и сушки P ЯМР анализ подтверждает идентичность полученного продукта и показывает, что чистота продукта составляет 94%.
Тиокислоты
Пример 17
31
18,42 г (0,2 моль) тиогликолевой кислоты смешивают с 20 воды и 16 г (0,2 моль) 50% гидроксида натрия. 58,65 г (0,2 моль) 96% чистой 3-хлорпропилиминобис(метиленфосфоновой кислоты) смешивают со 100 мл воды и 32 г (0,4 моль) 50% гидроксида натрия при перемешивании и 10°С.Раствор, содержащий тиогликолевую кислоту, добавляют к раствору, содержащему 3-хлорпропилиминобис(метиленфосфоновую кислоту) при перемешивании и 10°С. К реакционной смеси добавляют еще 52 г (0,65 моль) 50% гидроксида натрия, затем смесь нагревают до 95°С и выдерживают при этой температуре в течение 5 часов. Р ЯМР анализ полученного неочищенного продукта реакции показывает присутствие 96% тиогликолевой кислоты S-пропилиминобис(метиленфосфоновой кислоты) и 4% 3-гидроксипропилиминобис(метиленфосфоновой кислоты).
Пример 18
31
36,85 г (0,4 моль) тиогликолевой кислоты смешивают с 40 мл воды и 32 г (0,4 моль) 50% гидроксида натрия. 114,4 г (0,4 моль) 96% чистой 2-хлорэтилиминобис(метиленфосфоновой кислоты) смешивают с 150 мл воды и 30 г (0,375 моль) 50% гидроксида натрия при перемешивании и 10°С (раствор 1). 146 г (1,825 моль) 50% гидроксида натрия разбавляют водой до объема 250 мл (раствор 2). Растворы 1 и 2 одновременно добавляют к раствору, содержащему тиогликолевую кислоту, при перемешивании и 10°С. Реакционную смесь затем нагревают до температуры 65°С и выдерживают при этой температуре в течение 4 часов, P ЯМР анализ полученного неочищенного продукта реакции показывает присутствие 93% тиогликолевой кислоты S-этилиминобис(метиленфосфоновой кислоты) 5% 2-гидроксиэтилиминобис(метиленфосфоновой кислоты).
Пример 19
31
24,23 г (0,2 моль) L-цистеина смешивают с 25 мл воды и 32 г (0,4 моль) 50% гидроксида натрия. 55,7 г (0,2 моль) 96% чистой 2-хлорэтилиминобис(метиленфосфоновой кислоты) смешивают с 75 мл воды и 15 г (0,1875 моль) 50% гидроксида натрия при перемешивании и 10°С (раствор 1). 65 г (0,8125 моль) 50% гидроксида натрия разбавляют водой до объема 200 мл (раствор 2). Растворы 1 и 2 одновременно добавляют к раствору, содержащему L-цистеин, при интенсивном перемешивании и 10°С. Реакционную смесь затем нагревают до температуры 55°С и выдерживают при этой температуре в течение 2 часов. P ЯМР анализ полученного неочищенного продукта реакции показывает присутствие 95% цистеин-8-этилиминобис(метиленфосфоновой кислоты) и 5% 2-гидроксиэтилиминобис(метиленфосфоновой кислоты).
Алканоламины
Пример 20
31
15,27 г (0,25 моль) этаноламина смешивают с 10 мл воды. При 10°С 146,65 г (0,5 моль) 96% чистой 3-хлорпропилиминобис(метиленфосфоновой кислоты) добавляют к раствору этаноламина с 80 г (1 моль) 50% гидроксида натрия. При 10°С к реакционной смеси добавляют еще 80 г (1 моль) 50% гидроксида натрия и 2 г (0,012 моль) йодида калия. Затем смесь нагревают до 75°С и выдерживают при этой температуре в течение 6 часов. P ЯМР анализ полученного неочищенного продукта реакции показывает присутствие 8,8% 2-(3-иминобис[метиленфосфоновая кислота]аминопропил)гидроксиэтан; 71,7% 2-бис(3-иминобис[метиленфосфоновая кислота]аминопропил)гидроксиэтан и 4,1% 3-гидроксипропилиминобис(метилен-фосфоновой кислоты).
Приведенные примеры иллюстрируют объем настоящего изобретения и демонстрируют, что новые фосфонатные соединения могут быть легко получены с хорошими выходами и высокой чистотой получаемых продуктов.