本发明涉及一种用于合成N‑(膦酰基甲基)甘氨酸或其选自由其盐、其膦酸酯以及其膦酸酯盐组成的组的衍生物之一的新方法，所述方法包括以下步骤：a)形成一种反应混合物，以形成N,N'‑双(膦酰基甲基)‑2,5‑二酮哌嗪、其脱水形式或它们的膦酸酯，所述反应混合物包含一种酸催化剂、N,N'‑双(羧甲基)‑2,5‑二酮哌嗪和一种含有一个或多个P‑O‑P酸酐部分的化合物，其中所述部分包含一个处于氧化态(+III)的P原子和另一个处于氧化态(+III)或(+V)的P原子；b)水解所述反应混合物以形成N‑(膦酰基甲基)甘氨酸或其选自由其盐、其膦酸酯以及其膦酸酯盐组成的组的衍生物之一。
1.一种用于合成N-(膦酰基甲基)甘氨酸或其选自由其盐、其膦酸酯以及其膦酸酯盐组成的组的衍生物之一的方法，所述方法包括以下步骤：a)形成一种反应混合物，以形成N,N'-双(膦酰基甲基)-2,5-二酮哌嗪、其脱水形式或它们的膦酸酯，所述反应混合物包含一种酸催化剂、N,N'-双(羧甲基)-2,5-二酮哌嗪和一种含有一个或更多个P-O-P酸酐部分的化合物，其中所述部分包含一个处于氧化态+III的P原子和另一个处于氧化态+III或+V的P原子；
b)水解所述反应混合物以形成N-(膦酰基甲基)甘氨酸或其选自由其盐、其膦酸酯以及其膦酸酯盐组成的组的衍生物之一。
2.根据权利要求1所述的方法,其中在步骤a)中，将所述含有P-O-P酸酐部分、具有一个处于氧化态+III的P原子和另一个处于氧化态+III或+V的P原子的化合物逐渐混合到一种包含N,N'-双(羧甲基)-2,5-二酮哌嗪和酸催化剂的混合物中，同时保持温度低于120℃。
3.根据权利要求2所述的方法,其中在步骤a)中，将所述含有P-O-P酸酐部分、具有一个处于氧化态+III的P原子和另一个处于氧化态+III或+V的P原子的化合物逐渐混合到一种包含N,N'-双(羧甲基)-2,5-二酮哌嗪和酸催化剂的混合物中，同时保持所述温度低于90℃。
4.根据权利要求2所述的方法,其中在步骤a)中，将所述含有P-O-P酸酐部分、具有一个处于氧化态+III的P原子和另一个处于氧化态+III或+V的P原子的化合物逐渐混合到一种包含N,N'-双(羧甲基)-2,5-二酮哌嗪和酸催化剂的混合物中，同时保持所述温度低于80℃。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的方法,其中所述含有P-O-P酸酐部分的化合物是选自由以下各项组成的组：-六氧化四磷，焦磷酸四乙酯；
-从一种或更多种含有P-OH部分的化合物与一种或更多种含有P-O-P酸酐部分的化合物的组合获得的含有P-O-P酸酐部分的化合物，其中所述一种或更多种含有P-OH部分的化合物的P原子和/或所述一种或更多种含有P-O-P酸酐部分的化合物的P原子是处于氧化态+III；
-从一种或更多种含有P-OH部分的化合物与一种或更多种含有P-X部分的化合物的组合获得的含有P-O-P酸酐部分的化合物，其中所述一种或更多种含有P-OH部分的化合物的P原子和/或所述一种或更多种含有P-X部分的化合物的P原子是处于氧化态+III；
-从一种或更多种含有P-X部分的化合物与水的组合获得的含有P-O-P酸酐部分的化合物，其中所述含有P-X部分的化合物的P原子是处于氧化阶段+III；
-从一种或更多种具有2个或更多个P-O-P部分的化合物与水的组合获得的含有P-O-P酸酐部分的化合物，其中所述含有P-O-P部分的化合物具有处于氧化态+III的P原子和一个处于氧化态+III或+V的P原子；
其中所述具有一个或更多个P-OH部分的化合物是通过 部分的互变异构化可
其中X是选自由以下各项组成的组的一种卤素原子：氯、溴和碘，并且
其中卤素水平以相对于所述含有P-O-P酸酐部分的化合物表达是1000ppm或更低。
6.根据权利要求5所述的方法,其中所述卤素水平以相对于所述含有P-O-P酸酐部分的化合物表达是500ppm或更低。
7.根据权利要求5所述的方法,其中所述卤素水平以相对于所述含有P-O-P酸酐部分的化合物表达是200ppm或更低。
8.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其中所述含有P-O-P酸酐部分的化合物是选自由以下各项组成的组：六氧化四磷、焦亚磷酸四乙酯以及从亚磷酸与六氧化四磷的组合、亚磷酸与十氧化四磷的组合、亚磷酸与三氯化磷的组合、亚磷酸二甲酯与十氧化四磷的组合、三氯化磷与水的组合以及六氧化四磷与水的组合获得的含有P-O-P酸酐部分的化合物。
9.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其中所述包含P-O-P酸酐部分的化合物是六氧化四磷。
10.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其中所述酸催化剂是一种均相布朗斯台德酸催化剂。
11.根据权利要求10所述的方法，其中所述均相布朗斯台德酸催化剂选自由以下各项组成的组：甲磺酸、三氟甲磺酸、乙酸、三氟乙酸、对甲苯磺酸、盐酸、亚磷酸、磷酸和次磷酸以及它们的混合物。
12.根据权利要求2-4中任一项所述的方法，其中所述酸催化剂是一种多相布朗斯台德酸催化剂，选自由以下各项组成的组：(i)原样的或负载在一种载体材料上的固体酸性金属氧化物的组合；
(ii)选自包括苯乙烯、乙基乙烯基苯和二乙烯基苯的共聚物的组、被功能化以便将SO3H部分接枝到芳香基团上的阳离子交换树脂和带有羧酸基和/或磺酸基的全氟化的树脂；
(iii)有机磺酸的、羧酸的和膦酸的布朗斯台德酸，它们在所述反应温度下在反应介质中是不混溶的；
-在其上沉积有有机布朗斯台德酸的具有孤对电子的一种固体载体的相互作用；或-在其上沉积有具有路易斯酸位点的化合物的具有孤对电子的一种固体载体的相互作用；或-通过用一个布朗斯台德酸基团或其前体化学接枝而功能化的多相固体；以及(v)通式HxPMyOz的多相杂多酸，其中P是选自磷和硅并且M是选自钨和钼及其组合。
13.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其中所述酸催化剂是一种路易斯酸催化剂，选自由以下各项组成的组：LiN(CF3SO2)2、Mg(OCF3SO2)2、Al(OCF3SO2)3、Bi(OCF3SO2)3、Sc(OCF3SO2)3。
14.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其中所述酸催化剂是三氟甲磺酸。
15.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其中步骤a)的反应混合物包含一种溶剂，所述溶剂选自由以下各项组成的组：乙酸乙酯，乙腈，1,4-二噁烷，环丁砜，甲苯，石蜡，脂肪族或芳香族卤代烃，1-乙基-3-甲基-咪唑鎓双(三氟甲基磺酰基)酰亚胺或它们的混合物。
16.根据权利要求15所述的方法，其中所述脂肪族或芳香族卤代烃是四氯乙烷、三氯乙烯、四氯乙烯、四氯化碳、邻氯甲苯、二氯苯或一氯苯。
17.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其中在完成所述含有P-O-P酸酐部分、具有一个处于氧化态+III的P原子和另一个处于氧化态+III或+V的P原子的化合物、所述N,N'-双(羧甲基)-2,5-二酮哌嗪、所述酸催化剂以及任选的溶剂的混合之后，将步骤a)维持在包括在30℃与120℃之间的温度下持续一段包括在10分钟与72小时之间的时间。
18.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其中在完成所述含有P-O-P酸酐部分、具有一个处于氧化态+III的P原子和另一个处于氧化态+III或+V的P原子的化合物、所述N,N'-双(羧甲基)-2,5-二酮哌嗪、所述酸催化剂以及任选的溶剂的混合之后，将步骤a)维持在包括在30℃与120℃之间的温度下持续一段包括在1小时与30小时之间的时间。
19.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其中在完成所述含有P-O-P酸酐部分、具有一个处于氧化态+III的P原子和另一个处于氧化态+III或+V的P原子的化合物、所述N,N'-双(羧甲基)-2,5-二酮哌嗪、所述酸催化剂以及任选的溶剂的混合之后，将步骤a)维持在包括在40℃与100℃之间的温度下持续一段包括在10分钟与72小时之间的时间。
20.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其中在完成所述含有P-O-P酸酐部分、具有一个处于氧化态+III的P原子和另一个处于氧化态+III或+V的P原子的化合物、所述N,N'-双(羧甲基)-2,5-二酮哌嗪、所述酸催化剂以及任选的溶剂的混合之后，将步骤a)维持在包括在40℃与100℃之间的温度下持续一段包括在1小时与30小时之间的时间。
21.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其中步骤b)的水解是在酸性条件下在包括在25℃与250℃之间的温度下进行一段包括在10小时与100小时之间的时间。
22.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其中步骤b)的水解是在酸性条件下在包括在25℃与250℃之间的温度下进行一段包括在1小时与50小时之间的时间。
23.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其中步骤b)的水解是在酸性条件下在包括在80℃与200℃之间的温度下进行一段包括在10小时与100小时之间的时间。
24.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其中步骤b)的水解是在酸性条件下在包括在80℃与200℃之间的温度下进行一段包括在1小时与50小时之间的时间。
25.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其中N,N'-双(羧甲基)-2,5-二酮哌嗪与P-O-P酸酐部分的当量比是包括在0.2与2.5之间。
26.根据权利要求25所述的方法，其中N,N'-双(羧甲基)-2,5-二酮哌嗪与P-O-P酸酐部分的当量比是包括在0.3与2.0之间。
27.根据权利要求25所述的方法，其中N,N'-双(羧甲基)-2,5-二酮哌嗪与P-O-P酸酐部分的当量比是包括在0.5与1.5之间。
28.根据权利要求9所述的方法，其中N,N'-双(羧甲基)-2,5-二酮哌嗪与六氧化四磷的摩尔比是包括在0.4与5.0之间。
29.根据权利要求28所述的方法，其中N,N'-双(羧甲基)-2,5-二酮哌嗪与六氧化四磷的摩尔比是包括在0.6与4.0之间。
30.根据权利要求28所述的方法，其中N,N'-双(羧甲基)-2,5-二酮哌嗪与六氧化四磷的摩尔比是包括在1.0与3.0之间。
31.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其中所述酸催化剂与所述N,N'-双(羧甲基)-2,5-二酮哌嗪的摩尔比是包括在0.05与25.0之间。
32.根据权利要求31所述的方法，其中所述酸催化剂与所述N,N'-双(羧甲基)-2,5-二酮哌嗪的摩尔比是包括在0.1与20.0之间。
33.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其中回收并且再利用一氧化碳。
34.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其中所述衍生物是选自由以下各项组成的组：N-(膦酰基甲基)甘氨酸盐、N-(膦酰基甲基)甘氨酸的膦酸酯以及N-(膦酰基甲基)甘氨酸盐的膦酸酯，其中所述盐的阳离子是选自由以下各项组成的组：铵、异丙基铵、乙醇铵、二甲基铵、三甲基锍、钠以及钾。
35.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其中所述N-(膦酰基甲基)甘氨酸是在一个分批或连续过程中获得的。
用于合成N-(膦酰基甲基)甘氨酸的方法
发明领域
[0001] 本发明涉及一种用于合成N-(膦酰基甲基)甘氨酸或其衍生物之一的新颖方法。
[0002] 现有技术水平
[0003] N-(膦酰基甲基)甘氨酸，在农业化学领域中称为草甘膦，是一种在控制发芽的种子、出土的幼苗、成熟的和定植的(established)木本和草本植物、以及水生植物的生长方面有用的高效的并且商业上重要的广谱植物毒剂。草甘膦被用作系统的出土后除草剂来控制栽培作物用地(包括棉花生产)内多种一年生和多年生草和阔叶杂草物种的生长。
[0004] 草甘膦及其盐便利地以含水除草剂制剂(通常含有一种或多种表面活性剂)施用到靶植物的叶组织(即叶或其他光合作用器官)。在施用后，草甘膦由叶组织吸收并转运到整个植物内。草甘膦非竞争性地阻断了在几乎所有植物中常见的重要生物化学途径。更具体地，草甘膦抑制了导致芳香族氨基酸的生物合成的莽草酸途径。草甘膦通过抑制植物中发现的酶5-烯醇丙酮酰-3-磷酸莽草酸合酶(EPSP合酶或EPSPS)而抑制磷酸烯醇丙酮酸与3-磷酸莽草酸转化成5-烯醇丙酮酰-3-磷酸莽草酸。
[0005] 存在若干众所周知的可以制备草甘膦的制造路线，例如在US专利3,969,398；CA专利1,039,739；US专利3,799,758；US专利3,927,080；US专利4,237,065以及US专利4,065,491中提出的化学路线，但所有这些路线呈现出若干缺点，这些缺点包括产品浪费、环境问题以及除这些之外从经济观点来看令人不希望的结果。
[0006] 一个主要的生产途径是基于羧甲基化的氨基甲酰基化合物的膦酰 基甲基化。
[0007] WO 9835930专利申请披露了一种通过羧甲基化反应用于制备的N-乙酰氨基羧酸的方法。在这个反应中，形成了一种反应混合物，该反应混合物包含一个碱基对、一氧化碳、氢和一种醛(特别是甲醛)。该碱基对是通过氨基甲酰基化合物与羧甲基化催化剂前体的反应形成的。通常该氨基甲酰基化合物是一种酰胺、脲或氨基甲酸酯；该羧甲基化催化剂前体可以是已知在羧甲基化反应中是有用的并且通常含有来自周期表的第VIII族的一种金属的任何组合物。在一个优选的实施例中，该氨基甲酰基化合物和醛被选择为产生N-乙酰基氨基羧酸，其通过与一个磷源和醛源反应容易地转化为N-(膦酰基甲基)甘氨酸、或其盐或其酯。对于其中乙酰胺通过羧甲基化转化为N-乙酰基亚氨基二乙酸的具体情况，N-乙酰基亚氨基二乙酸的水解和膦酰基甲基化导致形成N-(膦酰基甲基)亚氨基二乙酸，其随即在碳或碳催化剂上的铂的存在下被氧化以产生N-(膦酰基甲基)甘氨酸。另一方面N-乙酰基亚氨基二乙酸可以环化二聚形成N,N'双(羧甲基)-2,5-二酮哌嗪和乙酸。N,N'双(羧甲基)-2,5-二酮哌嗪然后进一步与一种亚磷酸源和甲醛源反应以形成N-(膦酰基甲基)亚氨基二羧酸，其随即在碳或碳催化剂上的铂的存在下被氧化以产生N-(膦酰基甲基)甘氨酸。
[0008] WO 0009520专利申请披露了一种方法，其中N-乙酰基亚氨基二乙酸通过连续的氨基羧甲基化反应形成。在此反应中，N-(乙酰基)亚氨基二乙酸是在一个氨基羧甲基化反应器系统中形成，向该系统中连续供给以下每一种来源：(1)乙酰胺或乙酰胺衍生物(2)甲醛或甲醛生成物或衍生物(3)羰基化催化剂(4)一氧化碳以及任选地(5)氢。该N-(乙酰基)亚氨基二乙酸或者是：(1)与亚磷源和甲醛源在酸的存在下反应以形成含有N-(膦酰基甲基)亚氨基二乙酸和乙酸的膦酰基甲基化反应产物，或(2)脱酰基并环化以形成2,5-二酮哌嗪衍生物并且然后与亚磷源和甲醛源在酸的存在下反应以形成含有N-(膦酰基甲基)亚氨基二乙酸和乙酸的膦酰基甲基化反应产物。无论哪种方式，沉淀该N-(膦酰基甲基)亚氨基二乙酸并回收该沉淀物。
[0009] WO 0192208专利申请披露了一种在羧甲基化催化剂前体(通常包 含来自周期表的第VIII族的一种金属、并且优选包含钴、以及一种促进剂)的存在下通过一种酰胺、酰胺前体或酰胺源化合物的羧甲基化用于制备氨基羧酸、N-乙酰基氨基羧酸、或其衍生物的方法。在一个优选的实施例中，该促进剂是一种负载贵金属的促进剂。羧甲基化反应混合物是通过将一种促进剂、酰胺、酰胺前体或酰胺源化合物、一氧化碳、氢、醛或醛源化合物以及一种羧甲基化催化剂前体引入一个羧甲基化反应区形成的。在另一个优选的实施例中，该酰胺化合物和醛被选择为产生N-乙酰基氨基羧酸，该N-乙酰基氨基羧酸容易地转化为N-(膦酰基甲基)甘氨酸、或其盐或酯。
[0010] 在WO 9835930、WO 0009520和WO 0192208专利申请中，N-(膦酰基甲基)甘氨酸可以由或者N-乙酰基氨基乙酸或者N-乙酰基亚氨基二乙酸或者由N-乙酰基亚氨基二乙酸的环化二聚获得的N,N'-双(羧甲基)-2,5-二酮哌嗪的膦酰基甲基化制备。当涉及N,N'-双(羧甲基)-2,5-二酮哌嗪时，可以直接对N,N'-双(羧甲基)-2,5-二酮哌嗪或对从N,N'-双(羧甲基)-2,5-二酮哌嗪的水解获得的氨基二乙酸进行膦酰基甲基化。除N-(膦酰基甲基)甘氨酸之外，形成了乙酸、甲醛和二氧化碳。
[0011] 亚氨基二乙酸或其衍生物的环化二聚已经是许多出版物的主题。
[0012] Silva和同事们在Acta Crystallographica[晶体学报]2003，C59，第562-563页报道了在氯化镍(II)的存在下亚氨基二乙酸在一种乙醇/水溶液中的环化反应。在60℃下16小时后，将溶液冷却并在室温下缓慢蒸发以产生2,5-二酮哌嗪-1,4-二乙酸的小的单晶。
[0013] 如Kong等人在Dalton Transactions[道尔顿汇刊]，2009，第1707-1709页所报道的在镧系3D配位聚合物的合成过程中观察到在水中在草酸、硝酸和Ln2O3(其中Ln＝Dy、Ho、Er或Yb)的存在下亚氨基二乙酸转化为2,5-二酮哌嗪-1,4-二乙酸盐。亚氨基二乙酸的分子间脱水偶联是在180℃下进行100小时。
[0014] Zang等人在Hecheng Huaxue[合成化学]2008，1，第72页报道了在磷酸的存在下亚氨基二乙酸的环化二聚。披露了在170℃下12小时的反应时间。
[0015] 在Heterocycles[杂环化合物]1997，45，第1679页中，Tapia-Benavidis等人报道了在三乙基硼烷的存在下亚氨基二乙酸在甲苯中的环化二聚。
[0016] 在WO 9835930、WO 0009520和WO 0192208专利申请中N-乙酰基甘氨酸和N-乙酰基亚氨基二乙酸分别环化二聚为2,5-二酮哌嗪和N,N'-双(羧甲基)-2,5-二酮哌嗪是在包括在约100℃与约250℃之间的温度下进行的。
[0017] 当制备N,N'-双(羧甲基)-2,5-二酮哌嗪中间体时，膦酰基甲基化导致形成N-(膦酰基甲基)亚氨基二乙酸，其在随后的步骤中被氧化为N-(膦酰基甲基)甘氨酸、甲醛和二氧化碳。
[0018] WO 2006107824专利申请涉及由N-(膦酰基甲基)亚氨基二乙酸制备N-(膦酰基甲基)甘氨酸，并且更具体地涉及用于控制N-(膦酰基甲基)亚氨基二乙酸的转化率的方法，用于鉴别涉及N-(膦酰基甲基)亚氨基二乙酸转化率的反应终点的方法以及制备具有受控的N-(膦酰基甲基)亚氨基二乙酸含量的草甘膦产品。
[0019] US专利3,969,398披露了一种在主要由活性炭组成的催化剂的存在下使用含有分子氧的气体作为氧化剂通过N-(膦酰基甲基)亚氨基二乙酸的氧化生产N-(膦酰基甲基)甘氨酸的方法。
[0020] US专利4,624,937披露了一种在活性炭催化剂的存在下在反应条件下通过将叔胺或仲胺与氧气或含氧气的气体放在一起用于仲胺和伯胺的选择性生产的改进的方法，该改进包括使用其中氧化物已从碳的表面除去的活性炭催化剂。说明了碳催化剂的两步处理对用N,N'-双(膦酰基甲基)亚氨基二乙酸形成N-(膦酰基甲基)甘氨酸的影响。
[0021] 发明目的
[0022] 本发明的目的是提供一种用于生产N-(膦酰基甲基)甘氨酸或其衍生物之一的改进的、更优选有效并且环境友好的方法，该方法不存在现有技术的方法的缺点。
[0023] 发明概述
[0024] 本发明披露了一种用于合成N-(膦酰基甲基)甘氨酸或其选自由其盐、其膦酸酯以及其膦酸酯盐组成的组的衍生物之一的方法，所述方法包括以下步骤：
[0025] a)形成一种反应混合物，以形成N,N'-双(膦酰基甲基)-2,5-二酮哌嗪、其脱水形式或它们的膦酸酯，所述反应混合物包含一种酸催化剂、N,N'-双(羧甲基)-2,5-二酮哌嗪和一种含有一个或多个P-O-P酸酐部分的化合物，其中所述部分包含一个处于氧化态(+III)的P原子和另一个处于氧化态(+III)或(+V)的P原子；
[0026] b)水解所述反应混合物以形成N-(膦酰基甲基)甘氨酸或其选自由其盐、其膦酸酯以及其膦酸酯盐组成的组的衍生物之一。
[0027] 本发明的优选的实施例披露了一个或多个以下特征：
[0028] -在步骤a)中，将所述含有P-O-P酸酐部分、具有一个处于氧化态(+III)的P原子和另一个处于氧化态(+III)或(+V)的P原子的化合物逐渐混合到一种包含N,N'-双(羧甲基)-2,5-二酮哌嗪和一种酸催化剂的混合物中，同时保持所述温度低于120℃、优选低于90℃、更优选低于80℃；
[0029] -所述含有P-O-P酸酐部分的化合物是选自由以下各项组成的组：
[0030] -六氧化四磷，焦磷酸四乙酯；
[0031] -从一种或多种含有一个或多个P-OH部分的化合物与一种或多种含有一个或多个P-O-P酸酐部分的化合物的组合获得的含有P-O-P酸酐部分的化合物，其中一种或多种化合物的P原子是处于氧化态(+III)；
[0032] -从一种或多种含有一个或多个P-OH部分的化合物与一种或多种含有一个或多个P-X部分的化合物的组合获得的含有P-O-P酸酐部分的化合物，其中一种或多种化合物的P原子是处于氧化态(+III)；
[0033] -从一种或多种具有一个或多个P-X部分的化合物与水的组合获得的含有P-O-P酸酐部分的化合物，其中所述含有P-X部分的化合物的P 原子是处于氧化阶段(+III)；
[0034] -从一种或多种具有2个或更多个P-O-P部分的化合物与水的组合获得的含有P-O-P酸酐部分的化合物，其中所述含有P-O-P部分的化合物具有处于氧化态(+III)的P原子和一个处于氧化态(+III)或(+V)的P原子；
[0035] 其中所述具有一个或多个P-OH部分的化合物可以是通过 部分的互变异构化可获得的，
[0036] 其中X是一种卤化物选自由以下各项组成的组：氯、溴和碘，并且
[0037] 其中所述卤素水平以相对于所述含有P-O-P酸酐部分的化合物表达是1000ppm或更低、优选500ppm或更低并且更优选200ppm或更低；
[0038] -所述含有P-O-P酸酐部分的化合物是选自由以下各项组成的组：六氧化四磷、焦亚磷酸四乙酯以及从亚磷酸与六氧化四磷的、亚磷酸与十氧化四磷的、亚磷酸与三氯化磷的、亚磷酸二甲酯与十氧化四磷的、三氯化磷与水的以及六氧化四磷与水的组合获得的含有P-O-P酸酐部分的化合物；
[0039] -所述包含P-O-P酸酐部分的化合物是六氧化四磷；
[0040] -所述酸催化剂是一种均相布朗斯台德酸催化剂，优选选自由以下各项组成的组：甲磺酸、三氟甲磺酸、乙酸、三氟乙酸、对甲苯磺酸、盐酸、亚磷酸、磷酸和次磷酸以及它们的混合物。
[0041] -所述酸催化剂是一种多相布朗斯台德酸催化剂，选自由以下各项组成的组：
[0042] (i)原样的或负载在一种载体材料上的固体酸性金属氧化物的组合；
[0043] (ii)选自包括苯乙烯、乙基乙烯基苯和二乙烯基苯的共聚物的组、功能化的以便将SO3H部分接枝到芳香基团上的阳离子交换树脂和带有羧酸基和/或磺酸基的全氟化的树脂；
[0044] (iii)有机磺酸的、羧酸的和膦酸的布朗斯台德酸(它们在所述反 应温度下在所述反应介质中是基本上不混溶的)；
[0045] (iv)一种衍生自以下项的酸催化剂：
[0046] -在其上沉积有有机布朗斯台德酸的具有孤对电子的一种固体载体的相互作用；或
[0047] -在其上沉积有具有路易斯酸位点的化合物的具有孤对电子的一种固体载体的相互作用；或
[0048] -通过用一个布朗斯台德酸基团或其前体化学接枝而功能化的多相固体；以及[0049] (v)通式HxPMyOz的多相杂多酸，其中P是选自磷和硅并且M是选自钨和钼及其组合。
[0050] -所述酸催化剂是一种路易斯酸催化剂，优选选自由以下各项组成的组：LiN(CF3SO2)2、Mg(OCF3SO2)2、Al(OCF3SO2)3、Bi(OCF3SO2)3、Sc(OCF3SO2)3。
[0051] -所述酸催化剂是三氟甲磺酸。
[0052] -步骤a)的反应混合物包含一种溶剂，所述溶剂选自由以下各项组成的组：乙酸乙酯、乙腈、1,4-二噁烷、环丁砜、甲苯、石蜡、脂肪族或芳香族卤代烃(如四氯乙烷、三氯乙烯、四氯乙烯、四氯化碳、邻氯甲苯、二氯苯和一氯苯)、1-乙基-3-甲基-咪唑鎓双(三氟甲基磺酰基)酰亚胺或它们的混合物。
[0053] -在完成所述含有P-O-P酸酐部分、具有一个处于氧化态(+III)的P原子和另一个处于氧化态(+III)或(+V)的P原子)的化合物、所述N,N'-双(羧甲基)-2,5-二酮哌嗪、所述酸催化剂以及任选地所述溶剂的混合之后，将步骤a)维持在包括在30℃与120℃之间、优选在40℃与100℃之间的温度下持续一段包括在10分钟与72小时之间、优选包括在1小时与30小时之间的时间。
[0054] -步骤b)的水解是在酸性条件下在包括在25℃与250℃之间、优选在80℃与200℃之间的温度下进行一段包括在10小时与100小时之间、 优选在1小时与50小时之间的时间。
[0055] -N,N'-双(羧甲基)-2,5-二酮哌嗪与P-O-P酸酐部分的当量比是包括在0.2与2.5之间，优选在0.3与2.0之间并且更优选在0.5与1.5之间。
[0056] -N,N'-双(羧甲基)-2,5-二酮哌嗪与六氧化四磷的摩尔比是包括在0.4与5.0之间，优选在0.6与4.0之间并且更优选在1.0与3.0之间。
[0057] -所述酸催化剂与N,N'-双(羧甲基)-2,5-二酮哌嗪的摩尔比是包括在0.05与25.0之间，优选在0.1与20.0之间。
[0058] -回收和再使用在步骤a)中形成的一氧化碳。
[0059] -所述N-(膦酰基甲基)甘氨酸的衍生物是选自由以下各项组成的组：N-(膦酰基甲基)甘氨酸盐、N-(膦酰基甲基)甘氨酸的膦酸酯以及N-(膦酰基甲基)甘氨酸盐的膦酸酯并且其中所述盐的阳离子是选自由以下各项组成的组：铵、异丙基铵、乙醇铵、二甲基铵、三甲基锍、钠以及钾组成；
[0060] -N-(膦酰基甲基)甘氨酸是在一个分批或连续过程中获得的。
[0061] 发明详细说明
[0062] 本发明提供了一种用于生产N-(膦酰基甲基)甘氨酸或其衍生物之一的经济且优选环境友好的方法。在衍生物中本发明理解的是N-膦酰基甲基甘氨酸的盐和膦酸酯。
[0063] N-(膦酰基甲基)甘氨酸盐包含羧酸根和/或(二)膦酸根阴离子与一种农业上可接受的阳离子或N-(膦酰基甲基)甘氨酸的铵阳离子与一种农业上可接受的阴离子。
[0064] 优选的盐是铵、异丙基铵、乙醇铵、二甲基铵、三甲基锍、钠盐和钾盐，其中阳离子与N-(膦酰基甲基)甘氨酸阴离子的比率是包括在0.1与3.0之间。
[0065] 当在碱性条件下进行水解时，该盐包括N-(膦酰基甲基)甘氨酸的羧酸根和/或膦酸根阴离子与碱金属、碱土金属或铵阳离子；或者当在酸性条件下进行水解时，所形成的盐包括来自N-(膦酰基甲基)甘氨酸的铵阳离 子与来自水解所使用的酸的阴离子。在这种特定的最后的情况下，阴离子是例如来自盐酸的氯离子，或来自硫酸的硫酸根阴离子。
[0066] 膦酸酯包含一个或多个取代的或未取代的烃基，其可以是支链的或非支链的、饱和的或不饱和的并且可以含有一个或多个环。合适的烃基包括烷基、烯基、炔基和芳基部分。它们还包括用其他脂肪族的或环烃基取代的烷基、烯基、炔基和芳基部分，如烷芳基，烯基芳基和炔基芳基。
[0067] 取代的烃基被定义为一种烃基，该烃基中至少一个氢原子已被除氢之外的一个原子(如卤素原子，氧原子)取代，以形成例如一种醚或酯，被一个氮原子取代，以形成一个酰胺或腈基团或被一个硫原子取代，以形成例如一个硫醚基团。
[0068] 膦酸酯通常是在步骤a)中通过使用被相应的烃基取代基取代的含有P-O-P酸酐部分的化合物制备的。
[0069] N-膦酰基甲基甘氨酸的衍生物可以作为水解反应步骤b)的结果原样获得或可以通过N-(膦酰基甲基)甘氨酸的进一步处理获得。
[0070] 在衍生物中本发明理解的是N-(膦酰基甲基)甘氨酸的盐、膦酸酯、或膦酸酯盐。
[0071] 在本发明中应理解的是表述N-(膦酰基甲基)甘氨酸包括所有衍生物。
[0072] 本发明的方法包括以下步骤：
[0073] a)使N,N'-双(羧甲基)-2,5-二酮哌嗪与一种含有P-O-P酸酐部分、具有一个处于氧化态(+III)的P原子和另一个处于氧化态(+III)或(+V)的P原子的化合物，在酸催化剂和任选地一种溶剂的存在下反应，以形成N,N'-双(膦酰基甲基)-2,5-二酮哌嗪、其脱水形式或它们的衍生物；
[0074] b)水解所形成的N,N'-双(膦酰基甲基)-2,5-二酮哌嗪、其脱水形式或它们的衍生物以获得N-(膦酰基甲基)甘氨酸或其衍生物之一。
[0075] N,N'-双(羧甲基)-2,5-二酮哌嗪可以从亚氨基二乙酸的环化二聚获得。
[0076] 虽然含有P-O-P酸酐部分的化合物优选选自下组，该组由六氧化 四磷和通过1摩尔六氧化四磷分别与1、2、3、4和5摩尔水反应获得的六氧化四磷的部分水解的物种组成，应理解的是所有含有至少一个P-O-P酸酐部分、其中一个P原子是处于氧化态(+III)和另一个P原子是处于氧化态(+III)或(+V)的化合物可用于本发明的目的。
[0077] 适合的含有P-O-P酸酐部分的化合物可以或者在该化合物本身包含P-O-P酸酐部分(例如P4O6或焦亚磷酸酯(RO)2P-O-P(OR)2)或者通过在与N,N'-双(羧甲基)-2,5-二酮哌嗪反应之前结合在结合时将形成所需要的P-O-P酸酐部分的试剂原位产生。
[0078] 适合的试剂组合是
[0079] a)含有至少一个P-OH部分的化合物(也是通过 部分到 (其中LP表示孤对电子)的互变异构可获得的)可能是亚磷酸二甲酯(MeO)2P(＝O)H)和含有至少一个P-O-P酸酐部分的化合物例如P2O5或P4O6；
[0080] b)含有至少一个P-OH部分的化合物和含有至少一个P-X(X＝Cl、Br、I)部分的化合物；
[0081] c)含有至少一个P-X部分的化合物和H2O或
[0082] d)含有P-O-P酸酐部分的化合物和用于部分水解的H2O。
[0083] 在情况a)和b)中强制性的是至少在使用的化合物之一中P原子是处于氧化态(+III)，而在情况c)中P原子必须处于氧化态(+III)和在情况d)中P-O-P部分具有一个处于氧化态(+III)的P原子和另一个处于氧化态(+III)或(+V)的P原子，以便形成含有P-O-P酸酐部分、具有一个处于氧化态(+III)的P原子和另一个处于氧化态(+III)或(+V)的P原子的化合物。
[0084] 含有P-O-P酸酐部分的化合物(其中该P-O-P酸酐部分已存在)是具有式P4On(其中n＝6-9)的氧化磷，具有通式(RO)2P-O-P(OR)2(其中R是一个烷基或芳基基团)的焦亚磷酸酯，焦亚磷酸(H4P2O5)和连二磷酸(H)(HO)P(O)-O-P(O)(OH)2)。
[0085] 在a)中所描述的组合是通过使例如具有式P4On(其中n＝6-10) 的氧化磷、烷基取代的焦亚磷酸酯、焦亚磷酸、连二磷酸、偏磷酸或多磷酸与亚磷酸、磷酸、具有式(RO)PO2H2或(RO)2POH(其中R是一个烷基或芳基基团)的单或二取代的亚磷酸酯、磷酸酯(RO)PO3H2或(RO)2PO2H、膦酸RPO3H2或其单酯RPO2H(OR)反应获得的，条件是此种组合将导致含有P-O-P酸酐部分、具有一个处于氧化态(+III)的P原子和另一个处于氧化态(+III)或(+V)的P原子的化合物。
[0086] 在b)中所描述的组合是通过使PCl3、PBr3、P(O)Cl3、或单或二氯亚磷酸酯像(RO)2PCl和(RO)PCl2与亚磷酸、磷酸、具有式(RO)PO2H2或(RO)2POH的单或二取代的亚磷酸酯结合获得的，条件是此种组合将导致含有P-O-P酸酐部分、具有一个处于氧化态(+III)的P原子和另一个处于氧化态(+III)或(+V)的P原子的化合物。
[0087] 在c)中所描述的组合是通过使PCl3、PBr3、单或二氯亚磷酸酯像(RO)2PCl和(RO)PCl2与H2O结合获得的。
[0088] 为了获得不含P-X官能团含有P-O-P酸酐部分的化合物，将剩余的P-X官能团用水水解。剩余的P-O-P酸酐部分也可以进行水解，只要保持所要求的P-O-P酸酐部分，其中一个P原子处于氧化态(+III)和另一个P原子处于氧化态(+III)或(+V)。
[0089] 最优选的是六氧化四磷、焦亚磷酸四乙酯以及亚磷酸与六氧化四磷的、亚磷酸与十氧化四磷的、亚磷酸与三氯化磷的、亚磷酸二甲酯与十氧化四磷的、三氯化磷与水的以及六氧化四磷与水的组合。
[0090] 根据本发明可转化为膦酸的‘反应性’P(+III)原子的量是通过P(+III)原子的量和P-O-P酸酐部分的量确定的。如果存在比P(+III)原子多的P-O-P酸酐部分，则将所有的P(+III)原子转化为膦酸。如果存在比P(+III)原子少的P-O-P酸酐部分，则仅将等于P-O-P酸酐部分的量的一部P(III)原子分转化为膦酸。
[0091] 在使用了含有卤素的起始材料，例如PCl3、POCl3或PBr3的情况下，卤素在含有P-O-P酸酐的化合物中的水平以相对于P-O-P材料为100％表示应保持低于1000ppm、通常低于500ppm、优选低于200ppm。因此， 所有过量的P-X官能团在与底物反应之前通过加入每过量的P-X官能团一摩尔的H2O进行水解。所形成的HX通过例如将干燥的惰性气体(像氮气或氦气)吹过该溶液除去。
[0092] 优选在本发明的范围内使用的六氧化四磷可以由含有至少85％、优选超过90％、更优选至少95％并且在一个特定的实施例中至少97％的P4O6的基本上纯的化合物表示。尽管适合于在本发明的背景下使用的六氧化四磷可以通过任何已知的技术来制造，在优选的实施例中它是根据在WO 2009/068636和/或WO 2010/055056专利申请中在名称为“具有改进的产率的P4O6的制造方法”的部分所描述的方法来制备。详细地，在从1600K至2000K范围内的温度下在反应单元中以实质上化学计量的量使氧气，或氧气和惰性气体的一种混合物，与气态或液态磷反应，通过去除磷和氧气的放热反应产生的热量，同时保持从0.5至60秒的优选的停留时间，然后在低于700K的温度下将反应产物急冷并且通过蒸馏精炼粗反应产物。如此制得的六氧化四磷是一种纯净的产物，其通常包含至少97％的氧化物。由此生产的P4O6通常由高纯度的液态物质表示，该液态物质包含特别低水平的元素磷(P4)，优选低于1000ppm，相对于P4O6为100％表示。优选的停留时间为从5秒至30秒，更优选从8秒至30秒。在一个优选的实行方案中，可以将该反应产物骤冷至低于350K的温度。
[0093] 假定在从24℃(熔化t)至120℃的温度下参与反应的P4O6必须是液态的或气态的，尽管从学术上来说固体物种可以用于反应介质的制备。
[0094] 出于便利性和操作知识的原因，由P4O6表示的六氧化四磷是高纯度的并且包含非常低水平的杂质，特别是元素磷(P4)其水平以相对于P4O6为100％表示，是低于1000ppm，通常低于500ppm并且优选不大于200ppm。
[0095] 在本发明的范围内所使用的酸催化剂优选是一种均相布朗斯台德酸催化剂(任选地在一种溶剂存在下)，或一种多相布朗斯台德酸催化剂(在一种溶剂存在下)，或一种路易斯酸催化剂(在一种溶剂存在下)。
[0096] 在另一方面，该布朗斯台德酸催化剂可以同时是溶剂和催化剂；以便成为一种适合的布朗斯台德催化剂，该溶剂必须特征为小于5的pKa。
[0097] 该均相布朗斯台德酸催化剂优选选自由以下各项组成的组：甲磺酸、氟甲烷磺酸、三氯甲烷磺酸、三氟甲烷磺酸、乙酸、三氟乙酸、叔丁基磺酸、对甲苯磺酸、萘磺酸、2,4,6-三甲基苯-磺酸、全氟或全氯磺酸、全氟或全氯羧酸、盐酸、氢溴酸、氢碘酸、亚磷酸、磷酸、以及它们的混合物。该均相布朗斯台德酸优选地是甲磺酸。
[0098] 该多相布朗斯台德酸催化剂优选选自由以下各项组成的组：
[0099] (i)原样的或负载在一种载体材料上的固体酸性金属氧化物的组合；
[0100] (ii)选自包括苯乙烯、乙基乙烯基苯和二乙烯基苯的共聚物的组、功能化的以便将SO3H部分接枝到芳香基团上的阳离子交换树脂和带有羧酸基和/或磺酸基的全氟化的树脂；
[0101] (iii)有机磺酸的、羧酸的和膦酸的布朗斯台德酸(它们在该反应温度下在该反应介质中是基本上不混溶的)；
[0102] (iv)一种衍生自以下项的酸催化剂：
[0103] -在其上沉积有有机布朗斯台德酸的具有孤对电子的一种固体载体的相互作用；或
[0104] -在其上沉积有具有路易斯酸位点的化合物的具有孤对电子的一种固体载体的相互作用；或
[0105] -通过用一个布朗斯台德酸基团或其前体化学接枝而功能化的多相固体；以及[0106] (v)通式HxPMyOz的多相杂多酸，其中P是选自磷和硅并且M是选自钨和钼及其组合。
[0107] 在本发明的方法中使用的该多相布朗斯台德酸催化剂优选选自由大网状的聚合物树脂组成的组中，这些聚合物树脂表现一种连续的开孔结构并且包含磺酸、羧酸和/或膦酸部分。
[0108] 该多相布朗斯台德酸催化剂在反应介质中是基本上不可溶的或不 混溶的。该催化剂可以在反应条件(特别是反应温度)下形成一个第二液相并且可以在反应结束后通过常规技术如过滤或相分离来回收。
[0109] 均相布朗斯台德酸催化剂可能在最终反应产物中留下一种残余物。然而，存在已知的用于从该反应介质中回收该酸催化剂的技术如离子交换、纳米过滤或电渗析，它们可以用于解决或缓解这些问题。可替代地该最终产物可以例如使用一种共溶剂通过沉淀来分离并在除去该共溶剂之后回收和再循环该布朗斯台德催化剂。
[0110] 包括在该溶剂中的路易斯酸通常是一种均相或多相路易斯酸。
[0111] 布朗斯台德酸性溶剂可以被溶解或悬浮在有机溶剂中的路易斯酸代替。
[0112] 优选的均相路易斯酸可以选自具有以下通式的金属盐：
[0113] MXn
[0114] 其中M表示一种主族元素或过渡金属像Li、B、Mg、Al、Bi、Fe、Zn、La、Sc、Yb、或Pd；MXn中的X典型地是一种酸或酸衍生物的阴离子像Cl、OTf或NTf2，其中Tf代表CF3SO2并且n等于M的氧化态，可以是从1至5。可能的组合是例如LiNTf2、Mg(OTf)2、MgCl2、ZnCl2、PdCl2、Fe(OTf)3、Al(OTf)3、AlCl3、Bi(OTf)3、BiCl3、Sc(OTf)3、Ln(OTf)3、Yb(OTf)3。优选地，使用了硬质金属或根据HSAB(软硬酸碱)概念在硬质和软质之间的边界上的金属像Li、Mg、Al、Sc、Zn、Bi和弱配位阴离子像OTf或NTf2的组合。此类优选组合的实例是：LiNTf2、Mg(OTf)2、Al(OTf)3、Bi(OTf)3。
[0115] 优选的多相路易斯酸可以由均相路易斯酸例如金属络合物、金属盐或有机金属物种与聚合物的有机或无机主链的相互作用/结合产生的任意选定的子类别的物种表示。此种子类别的一个实例是具有键合的Sc(OTf)2基团的聚苯乙烯基质。此种催化剂可以例如通过聚苯乙烯磺酸树脂(例如Amberlyst 15)与Sc(OTf)3的相互作用来制备。路易斯酸官能团的当量的数目在这种情况下可以通过不同的方式确定，例如通过未反应的磺酸基团的酸碱测定、通过释放的三氟甲磺酸的定量测定以及通过树脂上的Sc的 量的ICP测量。
[0116] 合适的有机溶剂的典型实例是苯甲醚；氯化烃和氟化烃，如氟苯、氯苯、四氯乙烷、四氯乙烯、二氯乙烷、二氯甲烷；极性溶剂，像二甘醇二甲醚、甘醇二甲醚、二苯醚、具有封端的OH基团(如OR***其中R***是一个低级烷基或酰基基团)的聚亚烷基二醇衍生物；脂肪烃类，如己烷、庚烷、环己烷；非环状醚类像二丁醚、二乙醚、二异丙基醚、二戊醚和丁基甲基醚；环状醚类，像四氢呋喃、二噁烷、以及四氢吡喃；混合环状/非环状醚类，像环戊基甲基醚；环状和非环状砜类，如环丁砜；芳香族溶剂，像甲苯、苯、二甲苯；有机乙酸酯类，像乙酸乙酯；有机腈类，像乙腈、苄腈；硅流体，像聚甲基苯基硅氧烷或它们的混合物；非反应性离子液体，像1-正丁基-咪唑鎓三氟甲烷磺酸盐，和1-乙基-3-甲基-咪唑鎓双(三氟甲基磺酰基)酰亚胺；或它们的混合物。
[0117] 在本发明的优选的实施例中，该有机溶剂是一种均相布朗斯台德催化剂其特征为pKa等于或小于5并且选自由以下各项组成的组：乙酸、甲磺酸、氟甲烷磺酸、三氟甲烷磺酸、三氯甲烷磺酸、三氟乙酸、叔丁基磺酸、对甲苯磺酸、萘磺酸、2,4,6-三甲基苯-磺酸、全氟或全氯磺酸、全氟或全氯羧酸、亚磷酸、磷酸以及它们的混合物。
[0118] 有利地在步骤a)中将N,N'-双(羧甲基)-2,5-二酮哌嗪在一种酸催化剂的存在下溶解在一种溶剂中，其中所得到的溶液包含按重量计在约2％与约30％之间并且优选按重量计在约4％与约20％之间的N,N'-双(羧甲基)-2,5-二酮哌嗪。
[0119] 为了在酸催化剂的存在下将N,N'-双(羧甲基)-2,5-二酮哌嗪溶解在该溶剂中，可能有必要在搅拌下将N,N'-双(羧甲基)-2,5-二酮哌嗪、催化剂和溶剂的混合物加热至包括在约30℃与约90℃之间、更优选在约50℃与约80℃之间的温度。在另一方面，可以使用超声波来完成在环境温度下N,N'-双(羧甲基)-2,5-二酮哌嗪在溶剂/催化剂混合物中的溶解。
[0120] 一旦N,N'-双(羧甲基)-2,5-二酮哌嗪溶解在该溶剂/催化剂混合物中，将含有P-O-P酸酐部分的化合物(优选六氧化四磷)在搅拌下逐渐混 合到在包括在约20℃与约90℃之间的温度下静置的含有N,N'-双(羧甲基)-2,5-二酮哌嗪以及酸催化剂的溶液中，其方式为使得在混合过程中，反应混合物的温度不超过约120℃、优选约90℃并且更优选约80℃。
[0121] 在本发明的一个实施例中，将含有P-O-P酸酐部分的化合物(优选六氧化四磷)在最佳的混合条件下逐渐加入到在包括在约20℃与约90℃之间的温度下静置的含有N,N'-双(羧甲基)-2,5-二酮哌嗪和酸催化剂的溶液中，其方式为使得反应混合物的温度不超过约120℃、优选约90℃并且更优选约80℃。
[0122] 在本发明的一个优选的实施例中，将在包括在约20℃与约90℃之间的温度下静置的含有N,N'-双(羧甲基)-2,5-二酮哌嗪的溶液在最佳的混合条件下逐渐加入到含有P-O-P酸酐部分的化合物(优选六氧化四磷)和酸催化剂中，其方式为使得反应混合物的温度不超过约120℃、优选约90℃并且更优选约80℃。
[0123] 在步骤a)中“酸催化剂的摩尔”与“P-O-P酸酐部分，具有一个处于氧化态(+III)的P原子和另一个处于氧化态(+III)或(+V)的P原子的当量”的比率是至少约0.01并且优选包括在约0.1与约10.0之间。
[0124] 在步骤a)中“酸催化剂”与“N,N'-双(羧甲基)-2,5-二酮哌嗪”的摩尔比是至少约0.01并且优选包括在约0.05与25.0之间、更优选在约0.1与约20之间。
[0125] 在步骤a)中的N,N'-双(羧甲基)-2,5-二酮哌嗪与P-O-P酸酐部分的当量比优选包括在约0.2与约2.5之间，更优选在约0.3与约2.0之间并且甚至更优选在约0.5与约1.5之间。
[0126] 含有P-O-P酸酐部分的化合物优选地是六氧化四磷。在步骤a)中的N,N'-双(羧甲基)-2,5-二酮哌嗪与六氧化四磷的摩尔比是包括在约0.4与约5.0之间，优选在约0.6与约4.0之间并且更优选在约1.0与约3.0之间。
[0127] 在充分搅拌下进行含有P-O-P酸酐部分的化合物(优选六氧化四磷)、含有N,N'-双(羧甲基)-2,5-二酮哌嗪和酸催化剂的溶液的逐渐混合。一旦完成混合，将反应器内容物在包括在约30℃与约120℃之间，优选 在约40℃与约100℃之间的基本上恒定的温度下搅拌一段包括在约10分钟与约72小时之间并且优选在约1小时与约30小时之间的时间。
[0128] 在含有P-O-P酸酐部分的化合物与N,N'-双(羧甲基)-2,5-二酮哌嗪反应过程中，形成了以等摩尔量的一氧化碳和含有P-C部分的化合物。
[0129] 在转化过程中，对于每转化的摩尔的N,N'-双(羧甲基)-2,5-二酮哌嗪将形成两摩尔的CO。CO将作为一种具有非常高纯度的气体离开该反应混合物。这种CO气体可以用于很多应用中，像例如作为燃料，与氢气结合，用于甲醇和费-托(Fischer-Tropsch)烃类制造、加氢甲酰化反应、醇羰基化例如甲醇羰基化成乙酸或乙酸甲酯转化成乙酸酐。
[0130] 在完成步骤a)之后，在步骤b)中水解步骤a)的反应混合物，该混合物包含N,N'-双(膦酰基甲基)-2,5-二酮哌嗪、其脱水形式或它们的衍生物。此水解有利地是在酸性、中性或碱性条件下进行并且优选在酸性条件下。
[0131] 优选地，在将水冷却到室温之后将其加入到反应混合物中。可替代地可通过加入水冷却该反应混合物。水解是在包括在约25℃与约250℃之间，优选在约80℃与约200℃之间的温度下进行一段包括在约10分钟与约100小时之间并且优选在约1小时与约50小时之间的时间。
[0132] 在水解过程中，将N,N'-双(膦酰基甲基)-2,5-二酮哌嗪、其脱水形式或它们的衍生物转化为N-(膦酰基甲基)甘氨酸或其衍生物，同时将可能过量的P-O-P酸酐部分转化为P-OH部分。
[0133] 未反应的P-O-P酸酐部分可能由不完全转化或由使用化学计量过量的含有P-O-P酸酐基团的化合物产生。
[0134] 实例
[0135] 以下实例说明了本发明；它们仅仅意在举例说明本发明，而并非意欲限制或以其他方式限定本发明的范围。
[0136] 实例1.N,N'-双(膦酰基甲基)-2,5-二酮哌嗪的合成
[0137] 在一个配备有机械搅拌器、温度计、冷凝器的圆底烧瓶中，将4.00g(17.2毫摩尔)N,N'-双(羧甲基)-2,5-二酮哌嗪与25ml三氟甲烷磺酸混合。随后，将反应混合物加热至75℃并缓慢加入1.89g(8.6毫摩尔)六氧化四磷。之后将反应混合物在75℃下搅拌16小时。在加入过程中和在反应时间过程中观察到一氧化碳的释放。在环境温度下将30ml水加入反应混合物中随后将其加热至95℃持续6小时。沉淀出一种白色固体将其在环境温度下通过过滤除去(产率：4.35g)。该固体由按重量计98.9％的N,N'-双(膦酰基甲基)-2,5-二酮哌嗪组成。
[0138] 分离的固体的总产率被测定为83.2％。
[0139] 在表1中根据本发明报道了一系列实例。
[0140] 在这个表中：
[0141] 第1栏：指示了实例的识别号。
[0142] 第2栏：指示了N,N'-双(羧甲基)-2,5-二酮哌嗪的毫摩尔数，其中括号内是羧酸毫克当量的数目。
[0143] 第3栏：指示了催化剂的类型。
[0144] 第4栏：指示了催化剂的毫摩尔数。
[0145] 第5栏：指示了六氧化四磷的毫摩尔数。
[0146] 第6栏：指示了N,N'-双(羧甲基)-2,5-二酮哌嗪的毫摩尔与六氧化四磷的毫摩尔的比率，其中括号内是N,N'-双(羧甲基)-2,5-二酮哌嗪的羧酸毫克当量与六氧化四磷的毫摩尔的比率
[0147] 第7栏：指示了催化剂的毫摩尔与N,N'-双(羧甲基)-2,5-二酮哌嗪的毫摩尔的比率，其中括号内是催化剂的毫摩尔与N,N'-双(羧甲基)-2,5-二酮哌嗪的羧酸毫克当量的比率。
[0148] 第8栏：指示了催化剂的毫摩尔与六氧化四磷的毫摩尔的比率。
[0149] 第9栏：指示了向其中加入六氧化四磷的包含N,N'-双(羧甲基)-2,5-二酮哌嗪和酸催化剂的反应混合物的温度(℃)；在整个六氧化四磷添加过程中维持该温度。
[0150] 第10栏：指示了在完成六氧化四磷添加时反应混合物的温度(℃)和时间(小时)条件。
[0151] 第11栏：指示了包含水的反应混合物，用于水解N,N'-双(膦酰基甲基)-2,5-二酮哌嗪、其脱水形式或它们的衍生物以及未反应的六氧化四磷的温度(℃)和时间(小时)条件。
[0152] 第12栏：指示了如通过1H-NMR和31P-NMR光谱测量的以按重量计％的反应产率[0153] 在表1中，
[0154] (1)：代表固体N,N'-双(膦酰基甲基)-2,5-二酮哌嗪的总产率。
[0155] (2)：代表在除去所有挥发物之后如对溶液或粗料测定的N,N'-双(膦酰基甲基)-2,5-二酮哌嗪的产率。
[0156] (3)：代表N-(膦酰基甲基)甘氨酸的产率。
[0157] (4)：Amberlyst 15(在实例7中)代表AmberlystTM 15(罗门哈斯公司(Rohm&Haas))并且是一种基于交联的苯乙烯-二乙烯苯共聚物的强酸、磺酸、大网状的聚合物树脂。
[0158] (5)：AlOTf3代表三氟甲磺酸铝。
