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JP3823330B2 - N−ホスホノメチルグリシンの単離方法 - Google Patents

N−ホスホノメチルグリシンの単離方法 Download PDF

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JP3823330B2 JP27527794A JP27527794A JP3823330B2 JP 3823330 B2 JP3823330 B2 JP 3823330B2 JP 27527794 A JP27527794 A JP 27527794A JP 27527794 A JP27527794 A JP 27527794A JP 3823330 B2 JP3823330 B2 JP 3823330B2
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    • A01N57/18Biocides, pest repellants or attractants, or plant growth regulators containing organic phosphorus compounds having phosphorus-to-carbon bonds
    • A01N57/20Biocides, pest repellants or attractants, or plant growth regulators containing organic phosphorus compounds having phosphorus-to-carbon bonds containing acyclic or cycloaliphatic radicals
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    • C07FACYCLIC, CARBOCYCLIC OR HETEROCYCLIC COMPOUNDS CONTAINING ELEMENTS OTHER THAN CARBON, HYDROGEN, HALOGEN, OXYGEN, NITROGEN, SULFUR, SELENIUM OR TELLURIUM
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Description

【0001】
【産業上の利用分野】
本発明はN−ホスホノメチルグリシンの単離方法に関する。N−ホスホノメチルグリシンは、そのイソプロピルアミンクロライドなどの形で、生物的に分解され少量の使用で除草剤として有効な化合物であり、広く使用されている。
【0002】
【従来の技術】
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。その製造方法にはN−ホスホノメチルグリシンのアルカリ金属塩および/またはアルカリ土類金属塩の水溶液を経由する方法があり、その水溶液からN−ホスホノメチルグリシンを純度が高くかつ収率良く単離、精製する手段が求められている。
特開平4−279595号公報では、アミノメチルホスホン酸とグリコロニトリルをアルカリ金属水酸化物の存在下で反応させた後、生成するカルボン酸を中和するのに十分な量のアルカリ金属水酸化物をさらに加えて加水分解するN−ホスホノメチルグリシンの製造方法が開示されている。同公報(実施例2)によれば反応収率は原料の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%と極めて高い。また、純度も高く反応操作が容易であり、N−ホスホノメチルグリシンの優れた製造方法である。しかしながら、この方法において反応終了後に得られる化合物はN−ホスホノメチルグリシンのアルカリ金属塩であるため、酸を加えてN−ホスホノメチルグリシンを単離、精製しなければならない。この単離、精製は酸析やイオン交換樹脂などの手段が採用される。
【0003】
米国特許第4,221,583 号公報の実施例中にはN−ホスホノメチルグリシノニトリルを塩酸または水酸化ナトリウムで加水分解した後イオン交換樹脂のような手段が記載されている。
このようにN−ホスホノメチルグリシンのアルカリ金属塩から遊離のN−ホスホノメチルグリシンを純度が高くかつ収率良く単離、精製する手段の検討が十分に従来、行われていたとは言えない。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、N−ホスホノメチルグリシンのアルカリ金属塩および/またはアルカリ土類金属塩の水溶液から酸により遊離のN−ホスホノメチルグリシンを単離する際に、純度が高くかつ収率良く単離、精製する方法を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは上記の課題を解決するため、N−ホスホノメチルグリシンを単離、精製する方法を鋭意検討した結果、N−ホスホノメチルグリシンのアルカリ金属塩および/またはアルカリ土類金属塩の水溶液から酸によりN−ホスホノメチルグリシンを単離する際に、pH2.5以上で中和塩を析出させ、その中和塩を除去した後、pHを2.5以下にし、N−ホスホノメチルグリシンを晶析させることにより純度が高くかつ収率良くN−ホスホノメチルグリシンを単離、精製する方法を見出し、本発明を完成させるに至った。
【0006】
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明で使用するN−ホスホノメチルグリシンのアルカリ金属塩および/またはアルカリ土類金属塩の水溶液は、特に制限はない。製造工程で得られるものであっても、精製工程で生じるものであってもよい。
アルカリ金属塩としてはナトリウム塩、カリウム塩が適当であり、アルカリ土類金属塩としてはカルシウム塩、マグネシウム塩が適当である。これらは1種でも、また2種以上の混合物で得られる場合であってもよい。特開平4−279595号公報の製造工程を考慮するとナトリウム塩、カリウム塩が好ましい。
【0007】
N−ホスホノメチルグリシンのアルカリ金属塩および/またはアルカリ土類金属塩の水溶液からN−ホスホノメチルグリシンを酸析により単離する際に非常に大きな問題点はN−ホスホノメチルグリシンのアルカリ金属塩および/またはアルカリ土類金属塩の水溶液を酸により中和したときに生成する中和塩をN−ホスホノメチルグリシンの回収率をできるだけ減少させずに、如何に効率的に除去し、単離したN−ホスホノメチルグリシン中に中和塩を含ませないようにするかである。本発明ではN−ホスホノメチルグリシンおよび中和塩のpHによる水への溶解度の差異を巧みに利用することにより効率的に中和塩を除去し高収率で純度の高いN−ホスホノメチルグリシンを遊離形で単離することが可能になった。
【0008】
本発明者らがN−ホスホノメチルグリシンの室温(約23℃)での水への溶解度のpHによる変化を詳細に検討したところ、その溶解度(wt/wt%)は、pH0.75で2.7、pH1.25で1.0、pH2.45で1.5、pH3.15で4.8、pH3.9で13.8、pH5.0で14.0であった。すなわち。pHが約2.5以上になると、特に4以上になるとN−ホスホノメチルグリシンの水への溶解度はかなり高いが、それと比較してpHが約2.5以下では著しく低いことがわかった。N−ホスホノメチルグリシンのアルカリ金属塩および/またはアルカリ土類金属塩の中和により、一般的な中和塩の水に対する溶解度は通常、水溶液を極端な酸性にする場合を除いてpHによる依存性は低い。このため。N−ホスホノメチルグリシンのアルカリ金属塩および/またはアルカリ土類金属塩を含んだ水溶液をまずpH2.5以上まで中和して生成する中和塩の1部を析出させそれを除去した後、次いでpH2.5以下まで変化させ、N−ホスホノメチルグリシンを晶析させることができる。
【0009】
まず、N−ホスホノメチルグリシンのアルカリ金属塩または(及び)アルカリ土類金属塩の水溶液に酸を加えて場合に応じて濃縮させてpHを2.5以上、好ましくは4以上まで中和し、生成する中和塩の一部を析出させる。加える酸の例としては無機酸や有機酸などが挙げられ、その代表的な化合物を例示すれば、塩酸、硫酸、硝酸、蟻酸、酢酸、プロピオン酸、安息香酸等が挙げられる。
中和塩の一部を析出させる際には、30℃以下が好ましい。温度が高すぎると中和塩の溶解度が高くなるため、好ましくない。
【0010】
また、この操作におけるN−ホスホノメチルグリシンの濃度は10〜17wt%が好ましい。濃度が高すぎる場合は中和塩と同時に析出するN−ホスホノメチルグリシンの量が多いため好ましくない。また、濃度が低すぎる場合は析出する中和塩の量が少ないため好ましくない。
析出した中和塩を濾過操作等の通常の方法により分離した後、濃縮あるいは酸を新たに加えることなどでpHを2.5以下さらに好ましくは2.0以下に変化させてN−ホスホノメチルグリシンを析出させる。
【0011】
N−ホスホノメチルグリシンの晶析温度は30℃以下が好ましい。温度が高すぎるとN−ホスホノメチルグリシンの収率が低くなるため好ましくない。
晶析したN−ホスホノメチルグリシンは濾過操作等の通常の方法により単離できる。
このようにして単離されたN−ホスホノメチルグリシンは、N−ホスホノメチルグリシンのアルカリ水溶液から中和により生成する中和塩を取り除かずに一段階で晶析させて得られたものと比較して、中和塩の含量が少なく、純度が高い。
【0012】
本発明のN−ホスホノメチルグリシンの単離方法は、好適に次の製造工程に適用できる。
N−ホスホノメチルグリシノニトリルをアルカリ金属水酸化物および/またはアルカリ土類金属水酸化物により加水分解をして得られるN−ホスホノメチルグリシンのアルカリ金属塩および/またはアルカリ土類金属塩の水溶液から酸によりN−ホスホノメチルグリシンを単離する場合、pH2.5以上で中和塩を析出させ、その中和塩を除去した後、pHを2.5以下にし、N−ホスホノメチルグリシンを晶析させることを特徴とするN−ホスホノメチルグリシンの単離方法に適用できる。この方法では加水分解に使用するアルカリは水酸化ナトリウムまたは水酸化カリウムが好ましく、金属塩もナトリウム塩またはカリウム塩が好ましい。
【0013】
また、グリコロニトリルとアミノメチルホスホン酸をアルカリ金属水酸化物および/またはアルカリ土類金属水酸化物の存在下で反応させた後、加水分解して得られるN−ホスホノメチルグリシンのアルカリ金属塩および/またはアルカリ土類金属塩の水溶液から酸によりN−ホスホノメチルグリシンを単離する場合、pH2.5以上で中和塩を析出させ、その中和塩を除去した後、pHを2.5以下にし、N−ホスホノメチルグリシンを晶析させることを特徴とするN−ホスホノメチルグリシンの単離方法に適用できる。この方法でも加水分解に使用するアルカリは水酸化ナトリウムまたは水酸化カリウムが好ましく、金属塩もナトリウム塩またはカリウム塩が好ましい。
【0014】
【実施例】
以下、本発明によるN−ホスホノメチルグリシンの単離方法についてその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。
【0015】
実施例1
200mlの4ツ口フラスコに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、反応器を氷水中で冷却し反応液を5℃に保ちながら撹拌した。その反応液に14.3gの40%グリコロニトリル溶液(100mmol)を30分かけて滴下し、その後5℃以下で30分、室温に戻して1時間撹拌した。次いで、29.4gの48%水酸化ナトリウム水溶液(350mmol)を加え、2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ナトリウム塩を95mmol含んでいた。反応収率は原料アミノメチルホスホン酸及びグリコロニトリルに対して95%であった。
【0016】
反応液に濃塩酸を加え、pHを6(pH7の緩衝液で20℃において校正したpHメーターで測定した。以下同じ)とした後、蒸発乾固した。その後水を100g加え、室温で攪拌後未溶解の固形分を濾過分離した。この固形分の乾燥重量は32.5gでありHPLC分析によりN−ホスホノメチルグリシンを0.2g含んでいた。その後濃塩酸をさらに12.5g加え、pHを1.5とし、5℃まで冷却して、晶出したN−ホスホノメチルグリシンを濾別した。水洗、乾燥後の重量は14.4gでありHPLCから求めた純度は98%であった。N−ホスホノメチルグリシンの回収率は88%であった。
【0017】
比較例1
実施例1と同様に反応させ、反応液に濃塩酸を加え、pHを6とした後、蒸発乾固した。その後水を100g加え、さらに濃塩酸12.5g加え、pHを1.5とした後、5℃まで冷却して、晶出したN−ホスホノメチルグリシンを濾別した。水洗、乾燥後の重量は43.3gありHPLCから求めた純度は33%であった。N−ホスホノメチルグリシンの回収率は89%であった。
【0018】
【発明の効果】
本発明によれば、N−ホスホノメチルグリシンのアルカリ金属塩および/またはアルカリ土類金属塩の水溶液から酸によりN−ホスホノメチルグリシンを単離する際に、純度が高くかつ収率良く単離、精製することができる。

Claims (5)

  1. N−ホスホノメチルグリシンのアルカリ金属塩および/またはアルカリ土類金属塩の水溶液から酸によりN−ホスホノメチルグリシンを単離する際に、pH2.5以上で中和塩を析出させ、その中和塩を除去した後、pHを2.5以下にし、N−ホスホノメチルグリシンを晶析させることを特徴とするN−ホスホノメチルグリシンの単離方法。
  2. N−ホスホノメチルグリシノニトリルをアルカリ金属水酸化物および/またはアルカリ土類金属水酸化物により加水分解をして得られるN−ホスホノメチルグリシンのアルカリ金属塩および/またはアルカリ土類金属塩の水溶液から酸によりN−ホスホノメチルグリシンを単離する際に、pH2.5以上で中和塩を析出させ、その中和塩を除去した後、pHを2.5以下にし、N−ホスホノメチルグリシンを晶析させることを特徴とするN−ホスホノメチルグリシンの単離方法。
  3. グリコロニトリルとアミノメチルホスホン酸をアルカリ金属水酸化物および/またはアルカリ土類金属水酸化物の存在下で反応させた後、加水分解して得られるN−ホスホノメチルグリシンのアルカリ金属塩および/またはアルカリ土類金属塩の水溶液から酸によりN−ホスホノメチルグリシンを単離する際に、pH2.5以上で中和塩を析出させ、その中和塩を除去した後、pHを2.5以下にし、N−ホスホノメチルグリシンを晶析させることを特徴とするN−ホスホノメチルグリシンの単離方法。
  4. アルカリ金属塩がナトリウム塩またはカリウム塩である請求項1〜3記載の単離方法。
  5. アルカリ土類金属塩がカルシウム塩またはマグネシウム塩である請求項1〜3記載の単離方法。
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