ES2240779T3 - Procedimiento para la obtencion de n-fosfonometilglicina. - Google Patents

Procedimiento para la obtencion de n-fosfonometilglicina.

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ES2240779T3 ES02754733T ES02754733T ES2240779T3 ES 2240779 T3 ES2240779 T3 ES 2240779T3 ES 02754733 T ES02754733 T ES 02754733T ES 02754733 T ES02754733 T ES 02754733T ES 2240779 T3 ES2240779 T3 ES 2240779T3
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Abstract

Procedimiento para la obtención de N- fosfonometilglicina, en el que: a) se hace reaccionar un derivado de hexahidrotriazina de la fórmula II en la que X significa CN, COOZ, CONR1R2 o CH2OY, Y significa H, un resto acilo alifático o aromático o un grupo alquilo con 1 hasta 6 átomos de carbono; Z significa H, un metal alcalino, un metal alcalinotérreo, alquilo con 1 hasta 18 átomos de carbono o arilo, que está substituido, en caso dado, por alquilo con 1 hasta 4 átomos de carbono, por NO2 o por O-alquilo con 1 hasta 4 átomos de carbono; R1 y R2, que pueden ser iguales o diferentes, significan H o alquilo con 1 hasta 4 átomos de carbono, con un fosfito de triacilo de la fórmula III P(OCOR3)3 (III) en la que los restos R3, que pueden ser iguales o diferentes, significan alquilo con 1 hasta 18 átomos de carbono o arilo, que está substituido, en caso dado, por alquilo con 1 hasta 4 átomos de carbono, por NO2 o por O-alquilo con 1 hasta 4 átomos de carbono, en un disolvente orgánico, b) la mezcla de la reacción obtenida se extrae con agua o con una solución acuosa de un ácido o con una solución acuosa de una base, c) se separan las fases y d) se hidroliza el producto contenido en la fase.

Description

Procedimiento para la obtención de N-fosfonometilglicina.
La invención se refiere a un procedimiento para la obtención de N-fosfonometilglicina mediante la reacción de un compuesto de hexahidrotriazina con un fosfito de triacilo en un disolvente orgánico y saponificación del fosfonocompuesto formado en este caso, tras extracción previa en una fase acuosa y separación de la fase orgánica.
La N-fosfonometilglicina (glifosato) es un herbicida total empleado ampliamente. Se conoce un gran número de procedimientos para la obtención de la fosfonometilglicina. Una posibilidad para su obtención consiste en hacer reaccionar derivados de hexahidrotriazina con ésteres del ácido fosforoso. De este modo la publicación US 4,181,800 describe la obtención de hexahidrotriazina de la fórmula:
1
y la publicación US 4,053,505 describe la reacción de esta hexahidrotriazina con diésteres del ácido fosforoso y subsiguiente hidrólisis del producto obtenido para dar la fosfonometilglicina. Se ha observado que, tanto los rendimientos, como también la selectividad requiere ser mejorada en favor del producto monofosforado. Además los diésteres del ácido fosforoso son caros.
La publicación EP-A-104 775 (que corresponde a las publicaciones US 4,425,284, US 4,482,504 y US 4,535,181) describe la reacción de la hexahidrotriazina anterior con un halogenuro de acilo y la subsiguiente fosfonación con un triéster del ácido fosforoso y saponificación para dar la fosfonometilglicina según la siguiente ecuación de reacción:
2
De este modo se obtiene, ciertamente, la fosfonometilglicina con rendimientos relativamente buenos, sin embargo el procedimiento requiere, además del empleo de los ésteres del ácido fosforoso, caros, además también el empleo de un cloruro de carbonilo. Además sucede que el cloruro de carbonilo podría recuperarse, en todo caso, en forma del ácido libre y podría transformarse, a continuación, en una etapa separada, nuevamente en el cloruro de acilo, lo cual aumentar considerablemente los costes del procedimiento. Además el alcohol, con el que está esterificado el ácido fosforoso, no se recicla por completo puesto que durante la reacción se forma un equivalente del correspondiente cloruro de alquilo, que, además, es toxicológicamente cuestionable.
La publicación US 4,428,888 (que corresponde a la publicación EP-A-149 294) describe la reacción de la hexahidrotriazina, anteriormente citada, con un cloruro de fosforilo en presencia de un ácido anhidro, fuerte, por ejemplo cloruro de hidrógeno y de un ácido carboxílico con 1 hasta 6 átomos de carbono, tal como el ácido acético. De este modo se forma un gran número de productos secundarios no definidos, que reducen el rendimiento en fosfonometilglicina y que requieren una purificación complicada del producto.
La publicación US 4,442,044 describe la reacción de una hexahidrotriazina de la fórmula 5 con un triéster del ácido fosforoso para dar el compuesto de fosfonato correspondiente, que se emplea como herbicida.
En las publicaciones DD-A-141 929 y DD-A-118 435 se ha descrito la reacción de una sal de metal alcalino de la hexahidrotriazina anteriormente indicada (R = por ejemplo Na) con un diéster del ácido fosforoso. Debido a la mala solubilidad de la sal alcalina se obtiene, sin embargo, una conversión solamente reducida.
La publicación US 5,033,529 describe la obtención de la fosfonometilglicina mediante la reacción de la hexahidrotriazina anteriormente indicada con triésteres del ácido fosforoso en presencia de tetracloruro de titanio y subsiguiente saponificación del producto obtenido. El empleo de tetracloruro de titanio encarece la obtención de manera considerable. Además, los rendimientos en fosfonometilglicina son insatisfactorios.
Las publicaciones US 4,454,063, US 4,487,724 y US 4,429,124 describen la obtención de fosfonometilglicina mediante reacción de un compuesto de la fórmula
3
en la que R^{1} y R^{2} significan grupos aromáticos o alifáticos, con RCOX (X = Cl, Br, I) para dar un compuesto de la fórmula
4
la reacción de este compuesto con un cianuro metálico e hidrólisis del producto obtenido. Los inconvenientes de este procedimiento son los que se han dado anteriormente en relación con el empleo del cloruro de acilo.
Otras posibilidades de síntesis han sido descritas a partir de la hexahidrotriazina substituida por cianometilo, de la fórmula
5
De este modo las publicaciones US 3,923,877 y US 4,008,296 divulgan la reacción de este derivado de hexahidrotriazina con un fosfonato de dialquilo en presencia de un catalizador ácido, tal como cloruro de hidrógeno, de un ácido de Lewis, de un cloruro o anhídrido de ácido carboxílico, para dar el compuesto de la fórmula:
6
La hidrólisis subsiguiente proporciona la fosfonometilglicina, formándose desde un 8 hasta un 10% del producto doblemente fosfonometilado.
Las publicaciones US 4,067,719, US 4,083,898, US 4,089,671 y DE-A-2751631 describen la reacción de la hexahidrotriazina substituida por cianometilo, con un fosfonato de diarilo sin catalizador para dar el compuesto 9 con R'' = arilo. Este procedimiento presenta los mismos inconvenientes que han sido descritos para el empleo de las hexahidrotriazina 5, substituida por carboxi.
La publicación EP-A-097 522 (que corresponde a las publicaciones US 4,476,063 y US 4,534,902) describe la reacción de la hexahidrotriazina 6 con un halogenuro de acilo para dar 10, a continuación fosfonación con un triéster o diéster del ácido fosforoso para dar 11 y, a continuación, saponificación para obtener la fosfonometilglicina según la siguiente ecuación de reacciones:
7
También en este caso se observan los mismos inconvenientes que en el caso del procedimiento con empleo de la hexahidrotriazina substituida por carboxi.
Finalmente, la publicación US 4,415,503 describe la reacción de la hexahidrotriazina, substituida por cianometilo, de manera análoga a la del procedimiento descrito en la publicación US 4,428,888. También en este caso se observa una formación acrecentada de productos secundarios.
La publicación EP 164 923 A describe una hidrólisis mejorada de un compuesto de la fórmula 11.
En la publicación DE 199 62 601 se ha descrito un procedimiento para la obtención de N-fosfonometilglicina, en el cual
a)
se hace reaccionar un derivado de hexahidrotriazina de la fórmula II
8
\quad
en la que X significa CN, COOZ, CONR^{1}R^{2} o CH_{2}OY,
\quad
Y significa H o un resto, que puede ser intercambiado fácilmente por H;
\quad
Z significa H, un metal alcalino, un metal alcalinotérreo, alquilo con 1 hasta 18 átomos de carbono o arilo que está substituido, en caso dado, por alquilo con 1 hasta 4 átomos de carbono, por NO_{2} o por O-alquilo con 1 hasta 4 átomos de carbono;
\quad
R^{1} y R^{2}, que pueden ser iguales o diferentes, significan H o alquilo con 1 hasta 4 átomos de carbono,
\quad
con un fosfito de triacilo de la fórmula III
P(OCOR^{3})_{3}
\quad
en la que los restos R^{3}, que pueden ser iguales o diferentes, significan alquilo con 1 hasta 18 átomos de carbono o arilo, que está substituido en caso dado por alquilo con 1 hasta 4 átomos de carbono, por NO_{2} o por O-alquilo con 1 hasta 4 átomos de carbono,
\quad
para dar un compuesto de la fórmula I
9
\quad
en la que R^{3} y X tienen los significados anteriormente indicados y
b)
el compuesto de la fórmula I se hidroliza y, cuando X signifique CH_{2}OY, se oxida.
La etapa (a) del procedimiento se lleva a cabo, preferentemente, en un disolvente orgánico inerte, de forma especialmente preferente en un disolvente halogenado, tal como, por ejemplo, el 1,2-dicloroetano. La hidrólisis según la etapa (b) (saponificación) puede llevarse a cabo en medio alcalino, neutro o ácido.
Tras la saponificación debe presentarse la N-fosfonometilglicina preferentemente en solución acuosa. El disolvente, empleado en la etapa (a), tiene que eliminarse antes o después de la saponificación. Cuando esté presente durante la saponificación, éste no debe ser consumido ni descompuesto, especialmente por motivo de minimizado de los costes. Por lo tanto según una variante del procedimiento se eliminará por destilación parcial o por completo en el disolvente empleado en la etapa (a) como paso previo a la saponificación, es decir antes de la etapa (b) y el residuo se hidroliza. Según otra variante preferente de realización, se lleva a cabo la hidrólisis en un sistema bifásico acuoso/orgánico. Una vez concluida la hidrólisis se separan ambas fases y se elaboran. La N-fosfonometilglicina se encuentra en la fase acuosa.
Cuando el disolvente sea separado mediante destilación, el consumo energético del procedimiento será muy elevado y, por lo tanto, por lo que es más económica la separación tras la saponificación mediante separación de las fases. Sin embargo, cuando se utilicen como disolventes hidrocarburos clorados, por ejemplo el 1,2-dicloroetano, el disolvente tendrá únicamente una estabilidad limitada bajo las condiciones de la saponificación.
La insuficiencia de estabilidad de los hidrocarburos clorados bajo las condiciones de la saponificación es conocida desde hace mucho tiempo. De este modo los autores H. Bahr y H. Zieler describen, por ejemplo, en la publicación Angew. Chem. 1930, 43, 286, que el dicloroetano se transforma a temperaturas a partir de 150ºC notablemente para dar etilenglicol. Se conoce por la publicación DE 537 448 la saponificación del dicloroetano para dar glicol con agua a temperaturas por encima de 120ºC, manteniéndose la concentración del ácido clorhídrico formado por debajo del 4%. En la publicación DE 540 513 se ha descrito la obtención de glicol a partir de cianhidrinas mediante hidrólisis en presencia de lejías de hidróxidos alcalinos a 80 hasta 100ºC.
A partir de los ejemplos indicados puede deducirse que, especialmente cuando se utilicen condiciones neutras o alcalinas para la saponificación, habrá que contar con una descomposición del disolvente. Desde el punto de vista de los costes de las materias primas son especialmente preferentes, sin embargo, las condiciones neutras para la saponificación, bajo las cuales se forma la sal de monoamonio, y las condiciones alcalinas para la saponificación, bajo las cuales se forma, por ejemplo, cuando se utilice lejía de hidróxido de sodio, la sal monosódica de la N-fosfonometilglicina. Ambas son perfectamente solubles en agua y puede precipitarse la N-fosfonometilglicina a partir de sus soluciones, mediante la adición de tan solo un equivalente de ácido. Por lo tanto se forma únicamente 1 mol de sal por mol de N-fosfonometilglicina. En el caso de la saponificación ácida se requiere un exceso mayor de ácido, lo cual conduce a una mayor carga de sal de las aguas residuales y a mayores costes de las materias primas. Por otro lado debe llevarse a cabo la saponificación neutra y la saponificación alcalina bajo condiciones más suaves debido a la tendencia a la descomposición del disolvente, lo cual aumenta considerablemente los tiempos para la reacción.
La tarea de la presente invención consistía en poner a disposición un procedimiento más económico y mejorado desde el punto de vista ecológico, para la obtención de N-fosfonometilglicina.
La tarea de la presente invención consiste, además, en poner a disposición un procedimiento para la obtención de N-fosfonometilglicina, en el cual se evite una descomposición del disolvente orgánico y el producto se obtenga con rendimiento elevado.
La presente invención se refiere, por lo tanto, a un procedimiento para la obtención de N-fosfonometilglicina, en el cual
a)
se hace reaccionar un derivado de hexahidrotriazina de la fórmula II
10
\quad
en la que X significa CN, COOZ, CONR^{1}R^{2} o CH_{2}OY,
\quad
Y significa H, un resto acilo alifático o aromático o un grupo alquilo con 1 hasta 6 átomos de carbono;
\quad
Z significa H, un metal alcalino, un metal alcalinotérreo, alquilo con 1 hasta 18 átomos de carbono o arilo, que está substituido, en caso dado, por alquilo con 1 hasta 4 átomos de carbono, por NO_{2} o por O-alquilo con 1 hasta 4 átomos de carbono;
\quad
R^{1} y R^{2}, que pueden ser iguales o diferentes, significan H o alquilo con 1 hasta 4 átomos de carbono,
\quad
con un fosfito de triacilo de la fórmula III
P(OCOR^{3})_{3}
\quad
en la que los restos R^{3}, que pueden ser iguales o diferentes, significan alquilo con 1 hasta 18 átomos de carbono o arilo, que está substituido, en caso dado, por alquilo con 1 hasta 4 átomos de carbono, por NO_{2} o por O-alquilo con 1 hasta 4 átomos de carbono,
\quad
para dar un compuesto de la fórmula I
11
\quad
en la que R^{3} y X tienen los significados anteriormente indicados, en un disolvente orgánico,
b)
la mezcla de la reacción, obtenida, se extrae con agua o con una solución acuosa de un ácido o con una solución acuosa de una base,
c)
se separan las fases y
d)
el producto contenido en la fase acuosa se hidroliza o se hidroliza adicionalmente.
Tras la etapa (d) se obtiene la N-fosfonometilglicina a partir de la fase acuosa.
Los otros componentes empleables y/o recuperables, contenidos en la fase acuosa, se separan también, preferentemente, a partir de la fase acuosa y, en caso dado, se reciclan hasta el procedimiento.
Cuando, en la fórmula II, X signifique CH_{2}OY, deberá oxidarse, además el producto obtenido en la hidrólisis.
Alquilo significa una cadena alquilo lineal o ramificada con, preferentemente, 1 hasta 8 átomos de carbono y, especialmente, con 1 hasta 4 átomos de carbono. Ejemplos de alquilo son metilo, etilo, n-propilo, i-propilo, n-butilo, i-butilo, sec.-butilo, t-butilo, n-hexilo, 2-etilhexilo.
Preferentemente arilo significa fenilo y naftilo.
Preferentemente X significa CN o COOZ.
Preferentemente Z significa H, un metal alcalino o alquilo con 1 hasta 18 átomos de carbono.
Cuando Y signifique un resto acilo alifático, éste estará constituido preferentemente por un resto CO- con 1 hasta 6 átomos de carbono, estando constituido el resto acilo aromático preferentemente por el resto benzoilo.
Preferentemente R^{1} y R^{2} significan H.
Preferentemente, R^{3} significa fenilo, que está substituido, en caso dado, por alquilo con 1 hasta 4 átomos de carbono, por NO_{2} o por O-alquilo con 1 hasta 4 átomos de carbono, o significa CH_{3}. El resto R^{3} está constituido, de forma especialmente preferente, por un resto arilo que puede estar substituido en caso dado, como se ha indicado anteriormente. Los restos R^{3}, especialmente adecuados, son fenilo, p-tolilo y p-nitrofenilo.
Los compuestos de la fórmula II son conocidos y pueden prepararse de manera conocida o de forma análoga a la de los procedimientos conocidos, a este respecto véase, por ejemplo, el estado de la técnica citado al principio. De manera ejemplificativa puede hacerse reaccionar una amina X-CH_{2}-NH_{2} con una fuente de formaldehído, tal como solución acuosa de formaldehído o paraformaldehído, por ejemplo mediante disolución de la amina primaria en la solución acuosa de formaldehído. La hexahidrotriazina deseada puede obtenerse a continuación mediante cristalización o mediante eliminación por evaporación del agua. Este procedimiento está descrito en la publicación DE-A-2645085, que corresponde a la publicación US 4,181,800, a la que se hace referencia aquí en toda su extensión.
El compuesto de la fórmula II, en la que X significa CN, puede obtenerse mediante la síntesis de Strecker, es decir mediante reacción de amoníaco, ácido cianúrico y una fuente de formaldehído. Un procedimiento de este tipo está descrito, por ejemplo, en la publicación US 2,823,222, a la cual se hace referencia aquí en toda su extensión.
Los compuestos de la fórmula III pueden obtenerse según varios procedimientos. Una primera posibilidad consiste en la reacción de una sal de un ácido carboxílico R^{3}COOH con un trihalogenuro de fósforo, especialmente tricloruro de fósforo. Como sal del ácido carboxílico se empleará, preferentemente, una sal de metal alcalino o una sal de metal alcalinotérreo, especialmente la sal de sodio, de potasio o de calcio, o la sal de amonio. Esta reacción puede llevarse a cabo sin empleo de un disolvente y el producto de la reacción, obtenido, puede emplearse directamente en la etapa (a). Sin embargo se trabaja, preferentemente, en un disolvente orgánico inerte, especialmente en un éter, tal como el dioxano, el tetrahidrofurano, etc., en un disolvente orgánico halogenado, especialmente en un disolvente orgánico clorado o fluorado, tal como el diclorometano, el 1,2-dicloroetano, el 1,2-dicloropropano, el 1,1,1-tricloroetano, el 1,1,2-tricloroetano, el 1,1,2,2-tetracloroetano, el clorobenceno o el 1,2-diclorobenceno, en un hidrocarburo alifático o aromático, tal como el n-heptano, el tolueno, el xileno o el nitrobenceno. Preferentemente se empleará el mismo disolvente que en la etapa (a) siguiente. Es especialmente preferente el empleo de un hidrocarburo clorado.
La sal, formada durante la reacción, por ejemplo el cloruro de sodio cuando se utilice tricloruro de fósforo y la sal de sodio del ácido carboxílico empleado, puede descargarse tras la reacción. Si se obtiene como sal el cloruro de amonio u otro halogenuro de amonio, podrá recuperarse el amoníaco empleado si se alcaliniza una solución acuosa de la sal con una base fuerte, por ejemplo con lejía de hidróxido de sodio (pH 11 hasta 14) y a continuación el amoníaco se arrastra con vapor de manera usual. El amoníaco, obtenido de este modo, puede reciclarse tras secado, por ejemplo mediante destilación en estado líquido o gaseoso, o como solución acuosa y emplearse para la obtención de la sal de amonio del ácido carboxílico.
Otra posibilidad para la obtención de los compuestos de la fórmula III consiste en la reacción de un ácido carboxílico R^{3}COOH con el trihalogenuro de fósforo en presencia de una amina. Como aminas se utilizan, especialmente, diaminas o triaminas alifáticas o cicloalifáticas, tales como la trietilamina, la tributilamina, la dimetiletilamina o la dimetilciclohexilamina, así como la piridina. En general se trabaja en un procedimiento de este tipo, en un disolvente orgánico. Los disolventes adecuados son los que se han indicado anteriormente en relación con la primera posibilidad de obtención. De manera preferente se emplearán el dioxano, el 1,2-dicloropropano, el 1,2-dicloroetano, el nitrobenceno o el tolueno. Cuando se utilice un disolvente, el hidrocloruro de amina formado precipitará y se podrá separar por filtración. Si se tratan los hidrocloruros de amina con una base fuerte, por ejemplo con lejía acuosa de hidróxido de sodio, se liberarán las aminas a partir del hidrocloruro. Las aminas volátiles pueden recuperarse mediante destilación o extracción. Las aminas no volátiles pueden recuperarse mediante extracción o, cuando se obtenga una mezcla bifásica en la liberación de la amina, mediante separación de las fases. Las aminas sólidas pueden recuperarse mediante separación por filtración. Las aminas recuperadas pueden reciclarse, en caso dado tras secado, nuevamente hasta el procedimiento.
Otra posibilidad para la obtención de los compuestos de la fórmula III consiste en la reacción de ácidos carboxílicos R^{3}COOH con un trihalogenuro de fósforo, especialmente con tricloruro de fósforo, sin adición de la base. En esta reacción es necesario eliminar de la mezcla de la reacción el halogenuro de hidrógeno formado. Esto puede llevarse a cabo de manera usual, por ejemplo mediante borboteo de un gas inerte, tal como nitrógeno. El halogenuro de hidrógeno liberado puede emplearse a continuación, cuando deba llevarse la saponificación en medio ácido, en forma de una solución acuosa, para la hidrólisis en la etapa (d).
La etapa (a) del procedimiento según la invención se lleva a cabo en un disolvente orgánico inerte, que puede estar constituido por un disolvente miscible con agua y, preferentemente, por un disolvente no miscible con agua. Ejemplos de los disolventes adecuados son hidrocarburos, tales como el tolueno o el xileno, los éteres, tales como el tetrahidrofurano, el dioxano o el dibutiléter, el nitrobenceno, etc. De manera especialmente preferente se trabaja en un disolvente halogenado, preferentemente en un hidrocarburo alifático clorado y/o fluorado, tal como por ejemplo el diclorometano, el 1,2-dicloroetano, el 1,2-dicloropropano, el 1,1,1-tricloroetano, el 1,1,2,2-tetracloroetano, el clorobenceno o el 1,2-diclorobenceno. El 1,2-dicloroetano es especialmente preferente.
Los participantes en la reacción se emplearán, convenientemente, en las cantidades esencialmente estequiométricas. Sin embargo puede emplearse también un exceso de, por ejemplo, hasta un 10% de uno u otro de los participantes en la reacción. La temperatura de la reacción se encuentra comprendida, en general, en el intervalo desde -10ºC hasta 140ºC, preferentemente en el intervalo desde la temperatura ambiente hasta 100ºC. Bajo estas condiciones se requieren únicamente tiempos de reacción cortos, en general la reacción es sensiblemente completa al cabo de 10 hasta 30 minutos.
Los compuestos de la fórmula I, obtenidos según la etapa (a), son productos intermedios empleables para la obtención de N-fosfonometilglicina. Para la transformación en fosfonometilglicina se someterá en primer lugar a una extracción (etapa b)) a la mezcla de la reacción obtenida en la etapa a). Ésta puede llevarse a cabo en medio ácido, neutro o alcalino. Las condiciones del pH pueden corresponder, en este caso, a las condiciones deseadas durante la saponificación subsiguiente, sin embargo puede llevarse a cabo la extracción también en un intervalo del pH diferente de aquel en el que se lleva a cabo la saponificación subsiguiente. De manera ejemplificativa puede llevarse a cabo la extracción en un intervalo ácido o neutro, y a continuación se añade una base y se lleva a cabo la saponificación en el intervalo alcalino.
La extracción se llevará a cabo, preferentemente, a una temperatura comprendida desde la temperatura ambiente hasta la temperatura de reflujo de la mezcla de la reacción, de forma especialmente preferente a 50ºC como mínimo. La transición de las fases del fosfonocompuesto I hasta la fase acuosa se verifica de una manera muy rápida: en el caso de un fosfonocompuesto I con X = CN y R^{3} = fenilo, se encuentra ya en el caso de la extracción con agua, a 50ºC, al cabo de 10 minutos, una proporción mayor del 95% del conjunto del fósforo en la fase acuosa, a la temperatura de reflujo se encuentra ya al cabo de 10 minutos casi en el 99%.
En general son suficientes, de acuerdo con la temperatura correspondiente, tiempos de extracción de algunos minutos, por ejemplo a partir de 5 minutos. Preferentemente el tiempo para la extracción supone, al menos, 10 minutos, de forma especialmente preferente, al menos, 1 hora. Especialmente en el caso de la extracción a bajas temperaturas puede ser necesario un tiempo mayor para la extracción, por ejemplo de al menos 2 horas.
Durante la extracción se saponifica ya por regla general, parcialmente al menos una parte del fosfonocompuesto de la fórmula I. Se entenderá por saponificación parcial el que únicamente se disocia una parte del resto R^{3}CO, contenido en el producto de la etapa a). La magnitud de la saponificación depende del fosfonocompuesto propiamente dicho y de las condiciones elegidas para la extracción. En el caso del compuesto I con X = CN y R^{3} = fenilo, se encuentra ya, al cabo de 10 minutos de extracción, de acuerdo con las condiciones para la extracción, desde un 45 hasta un 50% de la totalidad del ácido benzoico en forma libre.
En la extracción se emplean, como ácidos, especialmente ácidos inorgánicos tales como el ácido clorhídrico, el ácido sulfúrico o el ácido fosfórico. La extracción alcalina se lleva a cabo, en general, con empleo de un hidróxido de metal alcalino o de metal alcalinotérreo, especialmente con empleo de hidróxido de sodio o de hidróxido de potasio.
Durante la extracción no tiene lugar, sensiblemente, una descomposición del disolvente empleado en la etapa (a), tampoco cuando se trate, en este caso, de un hidrocarburo clorado, especialmente sensible a la descomposición.
A continuación se separan entre sí la fase acuosa y la fase orgánica (etapa c)). Se obtiene una fase orgánica, que contiene en caso dado impurezas disueltas en la misma, que por lo tanto se separan de manera sencilla del producto valioso. La fase acuosa contiene el producto de la etapa a) y, en caso dado, su producto de saponificación parcial. La separación de las fases se lleva a cabo de manera usual, conocida por el técnico en la materia. El compuesto I o bien el producto parcialmente saponificado, que se encuentran en la fase acuosa, se hidrolizan a continuación (etapa d)). Pueden añadirse a la fase acuosa, según las condiciones deseadas para la saponificación, ácidos o bases. Debido al elevado exceso, necesario, de ácido en el caso de la saponificación ácida, es preferente llevar a cabo la saponificación bajo condiciones neutras o alcalinas.
La saponificación se llevará a cabo bajo presión elevada para conseguir las temperaturas deseadas para la reacción. Preferentemente la temperatura de la reacción, durante la saponificación, es mayor que durante la extracción. En general la temperatura de la reacción es al menos 20ºC mayor, especialmente al menos 30ºC mayor que durante la extracción. Las temperaturas preferentes para la reacción se encuentran en el intervalo comprendido entre 100 y 180ºC, de forma especialmente preferente entre 130 y 150ºC. El tiempo para la reacción está comprendido, preferentemente, entre aproximadamente 5 minutos y 4 horas, de forma especialmente preferente entre 10 minutos y 2 horas, de forma muy especialmente preferente es de 20 minutos aproximadamente.
Durante la saponificación serán preferentes condiciones neutras o básicas. En el caso de la saponificación básica se emplearán las bases preferentemente en cantidades esencialmente equivalentes.
Como ácidos y bases para la saponificación se emplearán, en general, los ácidos o las bases indicados anteriormente con relación a la extracción.
No es necesario tomar precauciones para alcanzar condiciones suaves para la saponificación puesto que no está presente ningún disolvente orgánico, que podría descomponerse.
Cuando X signifique CH_{2}OY, deberá oxidarse, además, el producto obtenido tras la hidrólisis. Especialmente en este caso se parte de un compuesto en el que X signifique CH_{2}OH. La oxidación para dar la fosfonometilglicina se lleva a cabo de manera usual, conocida por el técnico en la materia, por ejemplo mediante deshidrogenación catalítica con catálisis mediante cobre.
Cuando X signifique CH_{2}OY e Y signifique un resto acilo, se llevará a cabo la disociación del resto acilo durante la hidrólisis del producto en la etapa a), con la formación del compuesto correspondiente con X = CH_{2}OH. Éste se oxidará, como se ha indicado anteriormente, para dar la fosfonometilglicina.
Cuando X signifique CH_{2}OY e Y signifique un resto alquilo, se llevará a cabo la disociación del éter normalmente de manera simultánea bajo las condiciones de una hidrólisis ácida del producto procedente de la etapa a). El compuesto obtenido, con X = CH_{2}OH, se oxidará como se ha indicado anteriormente para dar la fosfonometilglicina.
Una vez concluida la hidrólisis se separa de la fase acuosa la N-fosfonometilglicina, que se presenta en forma de una sal, después de la hidrólisis. Esto se lleva a cabo, preferentemente, mediante ajuste adecuado del valor del pH.
La fosfonometilglicina puede precipitarse mediante el ajuste de la fase acuosa a un valor del pH en el intervalo desde 0,5 hasta 2,0, especialmente desde 0,8 hasta 1,5, por ejemplo mediante la adición de un ácido o de una base, por ejemplo HCl, H_{2}SO_{4} o NaOH, KOH, Ca(OH)_{2} y, en caso dado, mediante concentración por evaporación de la fase acuosa y/o mediante adición de un agente auxiliar para la precipitación y se obtendrá de manera usual, por ejemplo mediante filtración. Como agentes auxiliares para la precipitación se empleará, preferentemente, un disolvente miscible con agua, tal como el metanol, el etanol, el isopropanol, la acetona, etc. Los disolventes pueden recuperarse por destilación a partir de las lejías madre y ser reutilizados.
El amoníaco, formado durante la saponificación, o el cloruro de amonio formado pueden reciclarse al procedimiento, alcalinizándose en caso dado y recuperándose el amoníaco mediante arrastre por vapor.
En caso necesario puede decolorarse la fosfonometilglicina obtenida de manera usual. Esto puede llevarse a cabo, por ejemplo, mediante tratamiento con pequeñas cantidades de un agente para la eliminación del color, por ejemplo agentes oxidantes, tales como perboratos o H_{2}O_{2}, o adsorbentes, tales como carbones activos. La cantidad del agente para la eliminación del color depende del grado de coloración y puede determinarse sencillamente por el técnico en la materia. El tratamiento con el agente para la eliminación del color puede llevarse a cabo en cualquier momento después de la hidrólisis, y de manera usual. Convenientemente se añade el agente para la eliminación del color como paso previo a la precipitación de la fosfonometilglicina.
La mezcla de la reacción, formada durante la saponificación, contiene, además de la N-fosfonometilglicina, otros productos o bien productos secundarios. El ácido carboxílico R^{3}COOH se forma durante la hidrólisis con un exceso de ácido o, en el caso de la hidrólisis neutra, directamente o, en el caso de la hidrólisis básica, tras acidificación con un ácido fuerte, preferentemente hasta un valor del pH < 0,5. La separación del ácido carboxílico se lleva a cabo entonces de manera usual, por ejemplo mediante separación por filtración del ácido carboxílico precipitado en forma sólida, destilación o extracción con un disolvente orgánico no miscible con la fase acuosa. El ácido carboxílico precipita con elevada pureza y puede emplearse de nuevo, sin problemas, para la obtención del compuesto de la fórmula III. También puede reciclarse sin problemas el disolvente orgánico procedente de la etapa (a) tras la extracción del compuesto I. Preferentemente se recuperará y se reciclará el disolvente procedente de la etapa (a) tras la etapa (c). Como paso previo se someterá al disolvente, en general, sin embargo a una destilación, una extracción, una filtración y/o un arrastre con vapor para eliminar las impurezas. El procedimiento según la invención o bien cada etapa, tomada independientemente, puede llevarse a cabo de manera continua, de manera discontinua o según un procedimiento por semicargas. Se emplearán recipientes de reacción usuales para tales finalidades, tales como cubas con agitación o reactores tubulares, columnas de extracción, agitadores-decantadores o separadores de fases en caso dado con dispositivos de mezcla conectados aguas arriba o elementos mezcladores incorporados en el reactor tubular.
El procedimiento según la invención se caracteriza por una conducción sencilla del procedimiento y por materias primas económicas. Como desechos se forman únicamente, un cloruro inorgánico y los grupos protectores, los restos acilo del fosfuro de triacilo de la fórmula III pueden reciclarse de manera sencilla. El procedimiento proporciona una N-fosfonometilglicina con tiempos de reacción muy cortos y elevados rendimientos situados por encima del 90%, a partir de la hexahidrotriazina de la fórmula II.
Mediante la extracción del producto valioso en una fase acuosa como paso previo a la saponificación se impide la descomposición del disolvente orgánico empleado en (a). No se requieren condiciones suaves para la saponificación y puede llevarse a cabo sin problemas la saponificación neutra o alcalina ventajosa desde el punto de vista ecológico, mediante la que se forma la sal de monoamonio o bien la sal de monosodio de la N-fosfonometilglicina. Ambas sales pueden precipitarse mediante adición de tan solo un equivalente de ácido, lo cual reduce la carga salina de las aguas residuales y también los costes de materias primas.
Los ejemplos siguientes explican la invención sin limitarla.
Ejemplo 1 Conversión de triazina con fosfito
Se dispusieron en un matraz con agitador, de 2 litros, con agitador de paleta de teflón y refrigerante de reflujo,
284 g de benzoato de amonio en 1.000 ml de 1,2-dicloroetano y se añadieron, gota a gota, bajo atmósfera de nitrógeno, en el transcurso de 30 minutos, 91,5 g de tricloruro de fósforo. La temperatura aumentó en este caso hasta 36ºC como máximo. A continuación se continuó agitando durante otros 30 minutos a 25 hasta 36ºC. La carga se filtró a través de una nutscha a presión y la torta de filtración se lavó, bajo nitrógeno, otras dos veces con 500 g, cada vez, de dicloroetano (2.054 g de filtrado).
El filtrado se dispuso en un matraz con agitador, de 2 litros, con agitador de hoja de teflón y refrigerante de reflujo, a temperatura ambiente y se añadió la hexahidrotriazina 6 (X = CN, 45,54 g). Se calentó en el transcurso de 30 minutos a 80ºC, bajo agitación y se continuó agitando durante 30 minutos a 80ºC. Se dejó refrigerar la solución y se hizo reaccionar directamente a continuación.
Ejemplo 2 Etapa de extracción
Se agitaron 150 g de la solución, obtenida según el ejemplo 1 (que contiene 0,051 moles de P) en 28 g de agua o de solución acuosa tal como se ha indicado en la tabla 1. A continuación se separaron las fases y se analizaron individualmente mediante análisis elemental de P y HPLC cuantitativa con respecto al ácido benzoico. Se obtuvieron los resultados indicados en la tabla.
TABLA 1
12
La columna correspondiente al "ácido benzoico puro" indica el porcentaje de la cantidad de ácido benzoico añadida teóricamente en forma de fosfito ya después de la extracción que se presenta en forma no enlazada. La columna correspondiente a la fase acuosa indica la proporción que no se ha disuelto todavía en la fase acuosa. La última columna indica la proporción del fósforo total tras la extracción remanente todavía en la fase orgánica.
Ejemplo 3 Etapa de saponificación con agua
La fase acuosa, obtenida según el ejemplo 2, ensayo número 2, se calentó adicionalmente en un reactor a presión de 10 ml. Las condiciones de la reacción pueden verse en la tabla 2. La descarga de la reacción se extrajo 2 veces a 50ºC con tolueno y, a continuación, se analizaron, mediante HPLC cuantitativa y mediante análisis cuantitativo ^{1}H-NMR, con relación a la fosfonometilglicina. Los resultados han sido indicados en la tabla 2. Para el aislamiento de la N-fosfonometilglicina se ajustó a pH = 1,0 la descarga de la reacción, la N-fosfonometilglicina se separó por filtración y se lavó.
TABLA 2
13
Ejemplo 4 Etapa de saponificación bajo condiciones alcalinas
Se añadieron a la fase acuosa, obtenida según el ejemplo 2, ensayo número 2, 0,051 moles de lejía de hidróxido de sodio al 50% y se continuó agitando la mezcla de la reacción en un reactor a presión. Las condiciones de la reacción pueden verse en la tabla 3. La descarga de la reacción se analizó mediante HPLC cuantitativa y mediante análisis cuantitativo por ^{1}H-NMR con relación a la fosfonometilglicina (rendimiento de la síntesis). Los resultados se han reunido en la tabla 3. Para el aislamiento de la fosfonometilglicina se extrajo tres veces, a 60ºC y pH = 2,5 con 1,2-dicloroetano, se ajustó el valor del pH a continuación a pH = 1,0, se añadió un poco de metanol, se agitó durante otras 3 horas a 40ºC, se separó la fosfonometilglicina por filtración y se lavó el residuo con agua helada.
TABLA 3
14

Claims (14)

1. Procedimiento para la obtención de N-fosfonometilglicina, en el que
a)
se hace reaccionar un derivado de hexahidrotriazina de la fórmula II
15
\quad
en la que X significa CN, COOZ, CONR^{1}R^{2} o CH_{2}OY,
\quad
Y significa H, un resto acilo alifático o aromático o un grupo alquilo con 1 hasta 6 átomos de carbono;
\quad
Z significa H, un metal alcalino, un metal alcalinotérreo, alquilo con 1 hasta 18 átomos de carbono o arilo, que está substituido, en caso dado, por alquilo con 1 hasta 4 átomos de carbono, por NO_{2} o por O-alquilo con 1 hasta 4 átomos de carbono;
\quad
R^{1} y R^{2}, que pueden ser iguales o diferentes, significan H o alquilo con 1 hasta 4 átomos de carbono,
\quad
con un fosfito de triacilo de la fórmula III
(III)P(OCOR^{3})_{3}
\quad
en la que los restos R^{3}, que pueden ser iguales o diferentes, significan alquilo con 1 hasta 18 átomos de carbono o arilo, que está substituido, en caso dado, por alquilo con 1 hasta 4 átomos de carbono, por NO_{2} o por O-alquilo con 1 hasta 4 átomos de carbono, en un disolvente orgánico,
b)
la mezcla de la reacción obtenida se extrae con agua o con una solución acuosa de un ácido o con una solución acuosa de una base,
c)
se separan las fases y
d)
se hidroliza el producto contenido en la fase.
2. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que tras la etapa (d) se obtiene a partir de la fase acuosa la N-fosfonometilglicina.
3. Procedimiento según la reivindicación 2, en el que la N-fosfonometilglicina se precipita mediante ajuste del valor del pH a un valor situado en el intervalo desde 0,5 hasta 2,0.
4. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 hasta 3, en el que, cuando X en el compuesto II signifique CH_{2}OY, se oxida el producto obtenido tras la etapa (d).
5. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 hasta 4, en el que la extracción, según la etapa (b), se lleva a cabo a una temperatura comprendida entre la temperatura ambiente y al temperatura de reflujo de la mezcla.
6. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 hasta 5, en el que la hidrólisis, según la etapa (d), se lleva a cabo bajo condiciones neutras o alcalinas.
7. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 hasta 6, en el que la hidrólisis, según la etapa (d), se lleva a cabo a temperatura más elevada que la de la extracción según la etapa (b).
8. Procedimiento según la reivindicación 7, en el que la temperatura en la etapa (d) se encuentra en el intervalo comprendido entre 100ºC hasta 180ºC.
9. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 hasta 8, en el que se emplea, a modo de disolvente, un hidrocarburo clorado, preferentemente el 1,2-dicloroetano.
10. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 hasta 9, en el que se emplea fosfito de benzoilo a modo de fosfito de triacilo de la fórmula III.
11. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 hasta 10, en el que X significa CN o COOZ.
12. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 hasta 11, en el que R^{3} significa fenilo, que está substituido, en caso dado, por alquilo con 1 hasta 4 átomos de carbono, por NO_{2} o por O-alquilo con 1 hasta 4 átomos de carbono, o significa CH_{3}.
13. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 hasta 12, en el que los compuestos de las fórmulas II y III se emplean en cantidades esencialmente equivalentes.
14.Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 hasta 13, en el que el disolvente procedente de la etapa (a) se recupera y se recicla tras la etapa (c).
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