專利名稱：膦酸酯化合物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及限定類別的新型膦酸酯化合物以及涉及對于這些膦酸 酯化合物的可能的應(yīng)用。根據(jù)本發(fā)明所述的化合物實際上包括兩個部 分，§卩如在下文中較詳細說明的反應(yīng)性膦酸酯部分和一類具體的反 應(yīng)配對部分。該新型化合物可以考慮有利地用于多種工業(yè)應(yīng)用，例如 分散、水處理、污標抑制、螯合、腐蝕抑制、藥物和藥物中間體、紡 織品、清潔劑、二次采油、造紙工業(yè)、糖和啤酒工業(yè)、肥料和微量營 養(yǎng)素和金屬處理。
背景技術(shù)：
膦酸酯化合物長時間以來是公知的并已經(jīng)在多種商業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域中 使用。因此如本領(lǐng)域普通技術(shù)人員能夠預(yù)見的，現(xiàn)有技術(shù)是非常完善 的并且報導相當多。
US 5,879,445描述了含有至少一個膦酸氨基亞烷基基團和至少一 個聚垸氧基化的鏈的化合物用于使礦物顆粒或水硬性粘結(jié)劑糊劑流態(tài) 化的用途。WO 94/08913公開了相似的技術(shù)。
US 4,330,487描述了通過使a,co-亞烷基二胺與甲醛和亞磷酸在根 據(jù)Mannich反應(yīng)的水性介質(zhì)中，在pH通常小于1的情況下進行反應(yīng)制 備N,N，-二取代的亞甲基膦酸的方法。Zaitsev V.N.等人，Russian Chemical Bulletin, (1999)， 48(12), 2315-2320,公開了含有氨基膦酸的改 性二氧化硅，所述氨基膦酸共價鍵接到所述二氧化硅的表面上。
US 4,260,738描述了含有氨基膦酸基團的淀粉醚衍生物，即一個 或兩個帶負電荷離子的亞甲基膦酸基團，連接于帶正電荷離子的氮。
7該淀粉衍生物據(jù)稱表現(xiàn)出陽離子或陰離子性質(zhì)，這些(性質(zhì))可以通 過將選擇的基團與所述氨基膦酸試劑一起引入而被增加。所述淀粉衍
生物在造紙工藝中可以有利地用作顏料保持助劑。US 4，297，299涉及新 型的N-(烷基)-N-(2-鹵代乙基)-氨基亞甲基膦酸，當在造紙工藝中使用 時，其表現(xiàn)出理想的顏料保持性質(zhì)。EP-A 0 772 084公開了一種漂白固 定溶液，其包含聚氨基單琥珀酸的金屬配合物，其中所述聚氨基單琥 珀酸可以是N-膦酰基甲基-N'-單琥珀酸。
然而，已知的膦酸酯，不管理想的應(yīng)用益處如何，都可能到最小 限度，這可能與應(yīng)用領(lǐng)域次要地相關(guān)，不包括介質(zhì)相容性和邊緣最優(yōu) 化的應(yīng)用適應(yīng)性。因此一直需要提供適合于應(yīng)用的膦酸酯化合物，以 特別地形成增加的應(yīng)用益處，而同時使性能不穩(wěn)定和不理想的妨害最 小化。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的是提供新型的膦酸酯化合物，其適合用于寬范 圍的選擇的應(yīng)用。本發(fā)明的另一個目的是制備新型的膦酸酯化合物， 其可以容易地和有效地從選擇的反應(yīng)配對部分開始而被合成。本發(fā)明 的又一個目的涉及通過將選擇的膦酸酯部分與選擇的反應(yīng)配對部分組 合而提供新型膦酸酯化合物，從而形成為提供選擇的應(yīng)用益處而改性 的膦酸酯化合物。
上述的和其它的益處現(xiàn)在可以借助于新型的膦酸酯化合物而實 現(xiàn)，所述新型的膦酸酯化合物包含選擇的反應(yīng)性膦酸酯部分和選擇的 反應(yīng)配對部分，以及由這些部分制備。
術(shù)語"百分比"或，如在本申請中通篇所用的，表示"重 量百分比"或"wt%"，除非有不同定義。術(shù)語"膦酸"和"膦酸酯" 自然地取決于介質(zhì)的主導的堿性/酸性條件而可以互換地使用。術(shù)語"反 應(yīng)性"的膦酸酯僅僅是為了強調(diào)從部分B開始的膦酸酯可以容易用于合成本發(fā)明權(quán)利要求請求保護的膦酸酯化合物。
膦酸酯化合物現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)現(xiàn)含有反應(yīng)性膦酸酯部分和選自許多單 獨種類的反應(yīng)配對部分。更詳細地，本發(fā)明在此處涉及如下通式的新 型膦酸酯化合物
T-B
其中B是含有膦酸酯的部分，其具有下式 -X-N(W)(ZPO美)
其中X選自C2-Qo的直鏈、支鏈、環(huán)狀或芳香性的烴鏈，該烴鏈
任選被Q-d2的直鏈、支鏈、環(huán)狀或芳香性的基團取代，(所述鏈和/ 或所述基團可以)任選被OH、 COOH、 F、 OR'和SR'的部分取代，其 中R'是d-d2的直鏈、支鏈、環(huán)狀或芳香性的烴鏈；和[A-O]x-A，其 中A是CVC9的直鏈、支鏈、環(huán)狀或芳香性的烴鏈，和x是1至200 的整數(shù)；
Z是d-Q亞烷基鏈；
M選自H和d-C2o的直鏈、支鏈、環(huán)狀或芳香性的烴鏈； W選自H、 ZP03M2和[V-N(K)]nK，其中V選自02-<:5()的直鏈、 支鏈、環(huán)狀或芳香性的烴鏈，該烴鏈任選被CrC12的直鏈、支鏈、環(huán) 狀或芳香性的基團取代，(所述鏈和/或基團)任選被OH、 COOH、 F、 OR'或SR'的部分取代，其中R'是d-Cu的直鏈、支鏈、環(huán)狀或芳香性 的烴鏈；和選自[A-O]x-A，其中A是CVC9的直鏈、支鏈、環(huán)狀或芳香 性的烴鏈，和x是l至200的整數(shù)；和
K是ZP03M2或H,和n是0至200的整數(shù)；
和，其中T是選自如下基團的部分
(i) MOOC-X-N(U)誦；
(ii) MOOC-C(X2)2-N(U)-;
(iii) MOOC-X-S-;
(IVi) [X(HO)n,(N-U)n，]n"-;
(Vi) U-N(U)-[X-N(U)]n,"-; (VIi) D-S-;(VIIi) CN誦；
(vim) mooc-x-o-;
(IXi) MOOC-C(X2)2-0-;
(Xi) NHR，，-;禾口
(XIi) (DCO)2-N-; 其中，M、 Z、 W和X如上所定義；U選自直鏈、支鏈、環(huán)狀或 芳香性的C廣d2烴鏈、H和X-N(W)(ZP03M2); 乂2獨立地選自H、直鏈、 支鏈、環(huán)狀或芳香性的Q-C2。烴鏈，該烴鏈任選被CVCu的直鏈、支 鏈、環(huán)狀或芳香性的烴基團取代，所述烴基團任選被OH、 COOH、 R'O、 R，S禾卩/或NH2的部分取代；n，、 n"和n"，獨立地選自1至100的整數(shù)； D和R"獨立地選自C,-C5o的直鏈、支鏈、環(huán)狀或芳香性的烴鏈，該烴 鏈任選被Q-d2的直鏈、支鏈、環(huán)狀或芳香性的基團取代，(所述鏈 和/或所述基團可以)任選被OH、 COOH、 F、 OR'和SR'的部分取代， 其中r，是crc12的直鏈、支鏈、環(huán)狀或芳香性的烴鏈；和a'0-[a-0]x-a， 其中A是CVC9的直鏈、支鏈、環(huán)狀或芳香性的烴鏈，x是l至200的 整數(shù)，
和A'選自CrCso的直鏈、支鏈、環(huán)狀或芳香性的烴鏈，該烴鏈任 選被CVd2的直鏈、支鏈、環(huán)狀或芳香性的基團取代，(所述鏈和/或 所述基團可以)任選被OH、 COOH、 F、 OR'和SR'的部分取代，其中 R，具有如上給出的含義；另外的附加條件是D還可以代表H;
其中排除如下化合物
乙二胺-N-膦?；谆?N，-單琥珀酸、1,6-六亞甲基二胺-N-膦?；?甲基-N，-單琥珀酸、2-羥基亞丙基-l,3-二氨基-N-膦酰基甲基-N'-單琥珀 酸、1，2-丙二胺-N-膦?；谆?N，-單琥珀酸、1,3-丙二胺-N-膦?；谆?-N，-單琥珀酸和亞乙基-雙(氧基亞乙基次氮基)-N-膦酰基甲基-N'-單琥珀酸。
本發(fā)明的新型膦酸酯化合物實際上包括對應(yīng)于通式 Y-X-N(W)(ZP03M2)2的膦酸酯與選自編號(i) - (XIi)的部分的反應(yīng) 配對部分，和可以在一個過程中，通過將所述部分進行反應(yīng)而被制備。在所述膦酸酯化合物中的Y代表如下取代基，該取代基的共軛酸具有
等于或小于4.0，優(yōu)選等于或小于l.O的pKa。
pKa值公知是可以變化的，其可以表示為下式 pKa = -log10Ka，
其中，Ka表示熱力學平衡酸性常數(shù)。
所有酸性物質(zhì)的pKa值都可以從文獻中獲知，或者如果需要，可 以方便地測定。
Y可以優(yōu)選選自Cl、 Br、 I、 HS04、 N03、 CH3S03和對甲苯磺酸 根合及其混合物。
在X、 R'、 A和V的定義中，CVCy的直鏈或支鏈的烴鏈優(yōu)選是直 鏈或支鏈的具有相應(yīng)鏈長度的垸烴-二基。環(huán)狀烴鏈優(yōu)選是C3-Qo環(huán)烷 烴-二基。芳香性烴鏈優(yōu)選是CVd2芳垸-二基。當上述烴鏈被取代時， 其優(yōu)選取代以直鏈或支鏈的具有相應(yīng)鏈長的烷基、C3-C1Q環(huán)烷基或 Cs-d2芳基。所有這些基團都可以進一步取代以如下基團，所述基團用 各自的符號列出。
對于垸烴的部分，更優(yōu)選和特別優(yōu)選的鏈長用具體的符號列出。 環(huán)狀的部分是更優(yōu)選的環(huán)己烷的部分，在環(huán)己垸-二基的情況下，特別 是環(huán)己垸-l,4-二基的部分。芳香族的部分優(yōu)選是亞苯基或苯基，在這種 情況下，對于亞苯基，特別優(yōu)選l，4-亞苯基。
在膦酸鹽B反應(yīng)配對部分中的各個部分可以有利地選自如下所示 的種類
11部分_^_最優(yōu)選
XC2-C30 C2-C12x-A [A國O]x-A
vc2-c30 c2-c12x-A [A-0]x-A
其中對于二者，x和v獨立地
A C2-C6 C2-C4
x 1-100 1-100
z c2-c3
M H、 C廣C6 H、 CPC4
n 1-100 1-25
所述反應(yīng)配對部分T的各個種類的具體例子通常表述為如下基
團
(i) 式MOOC-X-N(U)-的氨基酸；
(ii) 式MOOC-C(x2)2-N(U)-的a-氨基酸；
(iii) 式MOOC-X-S-的硫羰酸；
(IVi)式[X(HO)n，(N-U)n，]n，，-的氨基醇，其包括組合的聚合和/或單
體種類；
(Vi)對應(yīng)于式U-N(U)-[X-N(U)]n，，，-的二胺和聚胺；
(VIi)式D-S-的硫醇；
(VIIi)式CN-的氰化物；
(Villi)式MOOC-X-O-的羥基酸；
(IXi)式MOOC-C(x2)2-0-的a-羥基酸；
(Xi)式NHR"-的胺;和
(XIi)式(DCO)2-N-的酰亞胺。
在優(yōu)選的種類(ii)中，乂2可以被如下部分的任一種或多種取代:SR'、 OR'、 COOH、 NH2和OH。同樣優(yōu)選的a-氨基酸的例子是谷氨酸、 甲硫氨酸、賴氨酸和蘇氨酸。在(XIi)中的D可以獨立地進行選擇。
在所述T反應(yīng)配對部分中的各個部分可以有利地選自與對于所述 膦酸鹽B反應(yīng)配對部分表述的具有相同術(shù)語的部分，包括所述的優(yōu)選 的和最優(yōu)選的種類。這特別適用于在所述配對部分T的結(jié)構(gòu)式中的所 有結(jié)構(gòu)要素。另外的配對部分T (相對于B)的要素具有如下含義 部分 優(yōu)選 最優(yōu)選
X2 rT、 n， n，" R，，
D
H、 C廣Ci2 1-50 1-100
C1-C30 A，O-[A-O]x隱A
C1-C30、 H A，O-[A-O]x-A
H、 C廣C!o 1-25 1-50
A，O陽[A-O]x-A
C廣Ci6、 H A，O國[A-O]x-A
其中，對于二者:
A x A, W
u
R"和D獨立地，
C2-C6
1-100 Ci-C30 ZPO美 H、 Ci-Cg、 -X-N(ZPO美)
C2-G4 1-100
優(yōu)選其中X為(32-(:12和
z為d-C3
所述反應(yīng)配對部分T和前體的合適的種類的例子因此列舉如下 A 種類 前體
(i) 6-氨基己酸 H("
(ii) 天冬氨酸；賴氨酸 H
(iii) 巰基乙酸 H、堿金屬
13(IVi)聚(氨基醇) H
二丙醇胺 H
2-(2-氨基乙氧基)乙醇 H
(Vi) 聚乙烯亞胺 H
聚烯丙胺 H
(VIi)硫醇、硫醇鹽 H、堿金屬
(VIIi)氰化物 H、堿金屬
(Villi) 羥基酸 H
(IXi) a-羥基酸 H
(Xi)胺 H
(XIi) 酰亞胺 H、堿金屬 (*)除非使用相應(yīng)的內(nèi)酰胺
在(Vi)中的胺的部分可以并入到所述烴鏈中，如直鏈聚乙二胺， 或者可以通過單鍵連接于所述烷基鏈，如在聚烯丙胺中，或者可以是 兩種構(gòu)型的混合物，如在支鏈聚乙二胺中。其適用于在(IVi)中的氮 和氧。特別地，明確為OH的氧，可以是所述烴鏈的一部分或者可以通 過單鍵連接于所述鏈或者可以是兩種構(gòu)型的混合物。
反應(yīng)配對部分T的烴的部分可以包含正構(gòu)的和支鏈的種類，或者 可以表示為這些種類。例如，術(shù)語"丁基"可以表示任何一種已知的 異構(gòu)體，并且同樣可以表示正丁基、異丁基、仲丁基和叔丁基。沿 著同樣的思路，含有光學碳原子的配對部分T的定義指任何一種異構(gòu) 體，即D種類、L種類、D,L種類和它們的組合。
在本發(fā)明的一個方面中，反應(yīng)配對部分的優(yōu)選的種類可以選自 (i) 、 (ii) 、 (IVi) 、 (Vi) 、 (Xi)和(XIi)。同樣優(yōu)選種類的 例子表示為
(i):己內(nèi)酰胺或6-氨基己酸；2-吡咯烷酮或4-氨基丁酸；和十
二碳內(nèi)酰胺或12-氨基十二垸酸；(ii) 谷氨酸；甲硫氨酸；賴氨酸；天冬氨酸；苯丙氨酸；甘氨酸 和蘇氨酸；
(IVi) 2-乙醇胺；6-氨基己醇；4-氨基丁醇；二(2-乙醇胺)；2-(2-氨基乙氧基)乙醇；和3-丙醇胺；
(Vi) 二氨基甲苯；1,6-六亞甲基二胺；1,4-丁二胺；1,2-乙二胺； 直鏈或支鏈的聚乙烯亞胺；和聚烯丙胺；
(Xi)甲胺；乙胺；丙胺；丁胺；己胺；庚胺、辛胺；壬胺；癸 胺；十二垸胺；苯胺；和^2-0:22脂肪胺，其包括直鏈和支鏈的種類； 和
(XIi)苯二甲酰亞胺；琥珀酰亞胺；和馬來酰亞胺。
在本發(fā)明的另一個方面中，反應(yīng)配對部分T的優(yōu)選的種類可以選 自(iii) 、(VIi) 、(Villi)和(IXi)。同樣優(yōu)選種類的例子表示為
(iii) 巰基乙酸；和半胱氨酸；
(VIi)甲基硫醇；乙基硫醇；丙基硫醇；戊基硫醇；己基硫醇； 辛基硫醇；苯硫酚；萘硫酚；癸基硫醇；和十二烷基硫醇；
(Villi) 3-羥基丙酸；4-羥基丁酸；5-羥基戊酸；和2-羥基乙酸；
禾口
(IXi)酒石酸；羥基琥珀酸；和(X-羥基異丁酸。 在本發(fā)明優(yōu)選的實施方案中，在化合物(i)中，基團T中的X不
是CH(COOH)-CH2
和在化合物(ii)中，CX22不是-CH(CH2-COOH)-。
在本發(fā)明特別優(yōu)選的實施方案中，基團(i)是如下基團
MOOC-X，-N(U)- (i，)
其中
X，是CH2-CH2-、 -CH(CH3)-CH2-、 -(CH2)3-、 -(CH2)5KCH2)u-，
禾口
M和U具有如上給出的含義；
15和/或
基團(ii)是如下基團
MOOC-C(X2')2-N(U)- (ii，) 其中
-C(X2')2- 是 -CH2- 、 -CH(CH3)- 、 -CH(CH(CH3)2)-、 -CH(CH2-CH(CH3)2)-、 -CH(CH(CH3)(C2H5))-、 -CH(CH2-CH2-S-CH3)-、 -CH(CH2OH)- 、 -CH(CH(OH)-CH3)- 、 -CH(CH2-SH)-、
-<3!1((:112-(:112-(:0011)-或-(:11((:112-012-0:112-(:^12-1^12)-，禾口
M和U具有如上給出的含義。
本文中的膦酸酯化合物可以借助于在相關(guān)領(lǐng)域中通常可用的常規(guī) 手段制備。在一個途徑中，反應(yīng)性膦酸酯和反應(yīng)配對部分可以在水性 介質(zhì)中通過加入化學劑量比例的兩種物質(zhì)而被合并，在此方面考慮所 需要的取代程度。制備本發(fā)明的膦酸鹽化合物的方法包括將具有通式 Y-X-N(W)(ZP03M2)的膦酸酯化合物與選自i-XIi的反應(yīng)物，在水性介 質(zhì)中，在一定溫度下進行反應(yīng)，在所述通式中，Y是如下取代基，其 共軛酸的pKa等于或小于4，優(yōu)選等于或小于1;所述水性介質(zhì)的pH 為7或更高，通常pH的范圍為8-14;所述溫度通常高于0"，通常的 范圍為l(TC至200°C，優(yōu)選5(TC至140'C。較高的反應(yīng)溫度可適用于 合適的壓力封閉系統(tǒng)，例如通過標準壓力容器。所述pH值是在反應(yīng)溫 度下在反應(yīng)介質(zhì)中進行測量的。在優(yōu)選的操作中，所述制備方法是在 堿金屬碘化物的存在下進行的，所存在的堿金屬碘化物使得T部分與 碘化物的摩爾比例的范圍為5000:1至1:1。碘離子起到催化劑的作用， 從而促進了 B部分與反應(yīng)配對部分T的反應(yīng)。存在最小水平的碘化物 離子導致原位形成與相對應(yīng)的含氯結(jié)構(gòu)相比反應(yīng)性更高的衍生物。
所述膦酸酯的回收優(yōu)選通過本身為本領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知的方 法進行。例如，游離膦酸可以通過例如采用濃鹽酸進行酸化所述反應(yīng) 混合物而沉淀，過濾除去，洗滌和干燥。另外的純化可以例如通過重 結(jié)晶或者色譜法進行。本發(fā)明的膦酸酯T-B優(yōu)選在化學和制藥工業(yè)、紡織工業(yè)、油工業(yè)、 造紙工業(yè)、糖工業(yè)、啤酒工業(yè)、農(nóng)用化學品工業(yè)中和在農(nóng)業(yè)中使用
優(yōu)選的用途為作為分散劑、水處理劑、污垢抑制劑、藥物和藥物 中間體、二次采油劑、肥料和微量營養(yǎng)素(對于植物)。
具體實施例方式
根據(jù)本發(fā)明所述的膦酸酯化合物通過實施例I - XX而示例性說
明。為了這樣的效果，將膦酸酯部分B的前體與反應(yīng)配對部分T的前
體進行如下反應(yīng)
聚胺 1:
將146.65 g (0.50摩爾)的96%純度的3-氯丙基亞氨基雙(亞甲基 膦酸)在攪拌下在100分鐘內(nèi)加到如下混合物中，所述混合物由29.25 g 線性聚乙二胺(Mw二423，基于-CH2-CH2-NH2計為0.66摩爾)與160.8 g (2.01摩爾)的50%的氫氧化鈉和100g水組成，同時保持溫度為35 'C至4(TC。當加入完成時，將該混合物回流加熱7小時。粗產(chǎn)品的"P 分析表明92%的聚合物鍵接的丙基亞氨基雙(亞甲基膦酸)與7%的3-羥 基丙基亞氨基雙(亞甲基膦酸)(HOPIBMPA)。
II:
將146.65 g (0.50摩爾)的96%純度的3-氯丙基亞氨基雙(亞甲基 膦酸)在攪拌下在100分鐘內(nèi)加到如下混合物中，所述混合物由19.5g 線性聚乙二胺(Mw:423，基于-CH2-CH2-NH2計為0.44摩爾)與160.8 g (2.01摩爾)的50%的氫氧化鈉和100g水組成，同時保持溫度為35 'C至4(TC。當加入完成時，將該混合物回流加熱7小時。粗產(chǎn)品的"P 分析表明93%的聚合物鍵接的丙基亞氨基雙(亞甲基膦酸)與5%的羥基 丙基亞氨基雙(亞甲基膦酸)(HOPIBMPA)。氨基酸 III:
將7.51 g (0.1摩爾)的甘氨酸與1.9 g (0.011摩爾)的碘化鉀和 8 g(O.l摩爾)的50°/。氫氧化鈉和30 ml水混合。通過在冷卻下將58.65 g (0.2摩爾)的96。/。純度的3-氯丙基亞氨基雙(亞甲基膦酸)與32g (0.4 摩爾)的50%氫氧化鈉和100ml水混合而制備第二溶液。將兩個溶液 在攪拌下混合在一起，同時控制溫度在10'C。將另外32g (0.4摩爾) 的50%氫氧化鈉加入到該混合物中，所述混合物在攪拌下加熱到100 。C持續(xù)5小時。粗產(chǎn)品的"P分析表明60n/。的甘氨酸N,N-雙(丙基亞氨 基雙[亞甲基膦酸])和12.3%的相應(yīng)的單加成物。
IV:
將15.02 g (0.2摩爾)的甘氨酸與2.05g (0.012摩爾)的碘化鉀 和16 g (0.2摩爾)的50%氫氧化鈉和30 ml水混合(溶液1)。通過 在冷卻下將58.65 g (0.2摩爾)的96%純度的3-氯丙基亞氨基雙(亞甲 基膦酸)與32 g (0.4摩爾)的50%氫氧化鈉和100 ml水混合而制備第 二溶液。將兩個溶液在攪拌下混合在一起，同時控制溫度在l(TC。將 另一份32g (0.4摩爾)的50%氫氧化鈉加入到該混合物中，所述混合 物在攪拌下加熱到IOO'C持續(xù)5小時。粗產(chǎn)品的31P分析表明43.5%的 甘氨酸N,N-雙(丙基亞氨基雙[亞甲基膦酸])和44.5%的相應(yīng)地單加成 物。
V:
將35.6 g (0.4摩爾)的D，L-丙氨酸與32g (0.4摩爾)的50%氫 氧化鈉和40ml水在l(TC冷卻下混合。在l(TC下將U7.3g (0.4摩爾) 的96%純度的3-氯丙基亞氨基雙(亞甲基膦酸)與150 ml水以及與用水 稀釋至100ml體積的32 g (0.4摩爾)的50%氫氧化鈉混合(溶液1)。 通過將120 g ( 1.50摩爾)的50%氫氧化鈉稀釋在300 ml水中而制備另 一種溶液(溶液2)。將溶液1和2在攪拌下同時加到D,L-丙氨酸溶液中，同時控制溫度在1(TC。將該反應(yīng)混合物進一步在80至IO(TC之間 加熱6小時。粗產(chǎn)品的31P分析表明72.6%的D，L-丙氨酸N-[丙基亞氨 基雙(亞甲基膦酸)];16.2%的相應(yīng)的二加成物和9.2% (重量)的3-羥 基丙基亞氨基雙(亞甲基膦酸)。
VI:
將44.5 g (0.5摩爾)的p-丙氨酸與50ml水和40 g (0.5摩爾)的 50%氫氧化鈉混合。在l(TC冷卻下將146.61 g (0.5摩爾)的96%純度 的3-氯丙基亞氨基雙(亞甲基膦酸)與150ml水以及80 g (1摩爾)的 50%氫氧化鈉混合。在攪拌及在l(TC冷卻下，將所述(3-丙氨酸溶液加 到3-氯丙基亞氨基雙(亞甲基膦酸)中。將另一份80g(l摩爾)的50% 氫氧化鈉和2 g (0.012摩爾)的碘化鉀加到該混合物中，所述混合物 在攪拌下加熱到IO(TC維持4小時。粗產(chǎn)品的31P分析表明54.8% (重 量)的P-丙氨酸N，N-雙[丙基亞氨基雙(亞甲基膦酸)];43.1%的相應(yīng)的 單加成物和2.1%的3-羥基丙基亞氨基雙(亞甲基膦酸)。
VII:
將26.7g (0.3摩爾)的P-丙氨酸與35ml水和24 g (0.3摩爾)的 50%氫氧化鈉混合。在10。C冷卻下將175.98 g (0.6摩爾)的96%純度 的3-氯丙基亞氨基雙(亞甲基膦酸)與250 ml水以及96g (1.2摩爾)的 50%氫氧化鈉混合。在攪拌及在l(TC冷卻下，將所述P-丙氨酸溶液加 到3-氯丙基亞氨基雙(亞甲基膦酸)中。將另一份96 g(1.2摩爾)的50% 氫氧化鈉加到該混合物中，所述混合物在攪拌下加熱到IO(TC維持6小 時。粗產(chǎn)品的31P分析表明80.6% (重量)的(3-丙氨酸N,N-雙[丙基亞 氨基雙(亞甲基膦酸)];6.7%的相應(yīng)的單加成物和3.7%的3-羥基丙基亞 氨基雙(亞甲基膦酸)。
VIII:
將58.85 g (0.4摩爾)的谷氨酸與40ml水和64g (0.8摩爾)的 50%氫氧化鈉混合。在l(TC冷卻下將117.3 g (0.4摩爾)的96%純度的3-氯丙基亞氨基雙(亞甲基膦酸)與150 ml水以及32 g(0.4摩爾)的50% 氫氧化鈉混合(溶液1)。將120g (1.5摩爾)的50%氫氧化鈉用水稀 釋以制備300 ml溶液(溶液2)。在1(TC下，將溶液1和2同時在攪 拌下加到所述谷氨酸溶液中。將該混合物在攪拌下加熱到100'C維持6 小時。粗產(chǎn)品的"P分析表明8.7% (重量)的谷氨酸N，N-雙[丙基亞氨 基雙(亞甲基膦酸)];72.8%的相應(yīng)的單加成物和12.9%的3-羥基丙基亞 氨基雙(亞甲基膦酸)。
IX:
將53.24 g (0.4摩爾)的天冬氨酸與50ml水和64 g (0.8摩爾) 的50%氫氧化鈉混合。在l(TC冷卻下將117.32 g (0.4摩爾)的96%純 度的3-氯丙基亞氨基雙(亞甲基膦酸)與150ml水以及64g (0.8摩爾) 的50%氫氧化鈉混合。將L-天冬氨酸在攪拌以及在l(TC冷卻下加到所 述3-氯丙基亞氨基雙(亞甲基膦酸)溶液中。在加入結(jié)束時，將另一份 64 g (0.8摩爾)的50。/。氫氧化鈉和2g (0.012摩爾)的碘化鉀加到所 述反應(yīng)混合物中。然后將該混合物在攪拌下加熱至10(TC維持9小時。 粗產(chǎn)品的"P分析表明14.5% (重量)的天冬氨酸N，N-雙[丙基亞氨基 雙(亞甲基膦酸)];76.9%的相應(yīng)的單加成物和4.6%的3-羥基丙基亞氨 基雙(亞甲基膦酸)。
X:
將39.93 g (0.3摩爾)的天冬氨酸與40 ml水和48 g (0.6摩爾) 的50%氫氧化鈉混合。在IO'C冷卻下將175.9 g (0.6摩爾)的96%純 度的3-氯丙基亞氨基雙(亞甲基膦酸)與230 ml水以及96 g (1.2摩爾) 的50%氫氧化鈉混合。將L-天冬氨酸溶液在攪拌以及在IO'C冷卻下加 到所述3-氯丙基亞氨基雙(亞甲基膦酸)溶液中。將另一份96g (1.2摩 爾)的50%氫氧化鈉與2g (0.012摩爾)的碘化鉀加到所述反應(yīng)混合 物中，然后將該混合物在攪拌下加熱至IOO'C維持5小時。粗產(chǎn)品的31P 分析表明51.5% (重量)的天冬氨酸N，N-雙[丙基亞氨基雙(亞甲基膦 酸)];25.3%的相應(yīng)的單加成物和7.2%的3-羥基丙基亞氨基雙(亞甲基膦酸)。
XI:
將7.51 g (0.1摩爾)的甘氨酸與30 ml水和8g(0.1摩爾)的50% 氫氧化鈉和混合。在l(TC下將55.7g (0.2摩爾)的96%純度的2-氯乙 基亞氨基雙(亞甲基膦酸)與150ml水和15 g (0.1875摩爾)的50%氫 氧化鈉在攪拌下混合(溶液l)。將53 g (0.6625摩爾)的50%氫氧化 鈉用水稀釋至體積為110 ml (溶液2)。將溶液1和2在l(TC下在攪 拌下加到所述甘氨酸溶液中。將反應(yīng)混合物進一步在90至IO(TC下加 熱4小時。粗反應(yīng)混合物的31P分析表明74.%的甘氨酸N,N-雙[乙基亞 氨基雙(亞甲基膦酸)];7.1%的相應(yīng)的單加成物和4.8%的2-羥基乙基亞 氨基雙(亞甲基膦酸)。
XII:
將17.8 g(0.2摩爾)的D，L-丙氨酸與20 ml水混合。將55.7 g(0.2 摩爾)的96%純度的2-氯乙基亞氨基雙(亞甲基膦酸)與200 ml水混合 (溶液l)。將96g (1.2摩爾)的50%氫氧化鈉與250 ml水混合(溶 液2)。將溶液1和2在l(TC下加到所述丙氨酸懸浮液中。將該反應(yīng) 混合物在55"C下加熱2小時。粗反應(yīng)混合物的31P分析表明79.3%的 D,L-丙氨酸N-[乙基亞氨基雙(亞甲基膦酸)];9.8%的相應(yīng)的二加成物和 4.2%的2-羥基乙基亞氨基雙(亞甲基膦酸)。
XIII:
將21.02 g (0.2摩爾)的L-絲氨酸與50g水混合。將55.7 g (0.2 摩爾)的2-氯乙基亞氨基雙(亞甲基膦酸)與150 ml水和15 g (0.1875 摩爾)的50%氫氧化鈉在攪拌下和在l(TC下混合(溶液1)。將69g (0.8625摩爾)的50%氫氧化鈉用水稀釋至100 ml (溶液2)。將溶液 1和2在l(TC下在攪拌下加到所述L-絲氨酸懸浮液中。將該反應(yīng)混合 物進一步在95'C下加熱4小時。粗反應(yīng)混合物的31P分析表明81.1%的 絲氨酸N-[乙基亞氨基雙(亞甲基膦酸)]和7.9%的相應(yīng)的二加成物。醇
XIV:
將18.8 g (0.2摩爾)的苯酚與100 ml水和32g(0.4摩爾)的50% 氫氧化鈉混合。將58.65 g (0.2摩爾)的96%純度的3-氯丙基亞氨基雙 (亞甲基膦酸)與100ml水和32g (0.4摩爾)的50%氫氧化鈉在l(TC下 混合。將所述苯酚溶液在攪拌下在l(TC下逐漸加到所述3-氯丙基亞氨 基雙(亞甲基膦酸)溶液中。將另外的24 g (0.3摩爾)的50%氫氧化鈉 加到該反應(yīng)混合物中，所述反應(yīng)混合物在10(TC下加熱6小時。當冷卻 時，通過加入80 ml濃鹽酸將衍生的3-苯氧基丙基亞氨基雙(亞甲基膦 酸)沉淀。在過濾、洗滌和干燥后，31P NMR分析確定產(chǎn)品的身份，并 且表明純度為98% (重量)。分離的產(chǎn)品的產(chǎn)率為65%。
硫醇
XV:
將40.48 g (0.2摩爾)的十二垸基硫醇與150 mi乙醇、50 ml水和 16 g (0.2摩爾)的50%氫氧化鈉混合。將58.65 g (0.2摩爾)的96% 純度的3-氯丙基亞氨基雙(亞甲基膦酸)與100ml水和16 g (0.2摩爾) 的50%氫氧化鈉在攪拌下在l(TC下混合(溶液1)。將48g (0.6摩爾) 的50%氫氧化鈉與水混合以得到70 ml溶液(溶液2)。將溶液1和2 在攪拌下在65至75'C下同時加到所述硫醇溶液中。將反應(yīng)混合物在 80。C下進一步加熱2小時。當冷卻時，通過加入66ml濃鹽酸將衍生的 3-十二垸基硫代丙基亞氨基雙(亞甲基膦酸)沉淀。在過濾、洗滌和干燥 后，31P NMR分析確定產(chǎn)品的身份，并且表明純度為85% (重量)， 與15%的十二烷基硫醇。
XVI:
將40.48 g (0.2摩爾)的十二垸基硫醇與150 ml乙醇、50 ml水和 16 g (0.2摩爾)的50%氫氧化鈉混合。將55.7g (0.2摩爾)的96%純 度的2-氯乙基亞氨基雙(亞甲基膦酸)與75ml水和15 g (0.1875摩爾)的50%氫氧化鈉在攪拌下在IO'C下混合(溶液1)。將49g (0.6125 摩爾)的50y。氫氧化鈉與水混合以得到75ml溶液(溶液2)。將溶液 1和2在攪拌下在60至7(TC下同時加到所述硫醇溶液中。將反應(yīng)混合 物在8(TC下進一步加熱1小時。當冷卻時，通過用濃鹽酸進行酸化而 將衍生的2-十二垸基硫代乙基亞氨基雙(亞甲基膦酸)沉淀。在過濾、洗 滌和干燥后，"PNMR分析確定產(chǎn)品的身份，并且表明純度為94%。
硫羰酸
XVII:
將18.42 g (0.2摩爾)的巰基乙酸與20 ml水和16 g (0.2摩爾) 的50%氫氧化鈉混合。將58.65 g (0.2摩爾)的96%純度的3-氯丙基 亞氨基雙(亞甲基膦酸)與100ml水和32 g (0.4摩爾)的50%氫氧化鈉 在攪拌下在l(TC下混合(溶液1)。將所述巰基乙酸溶液在攪拌下在O 。C下加到所述3-氯丙基亞氨基雙(亞甲基膦酸)溶液中。將另外的52 g (0.65摩爾)的50%氫氧化鈉加到該反應(yīng)混合物中，所述反應(yīng)混合物 在95。C下加熱5小時。粗產(chǎn)品的"PNMR分析顯示96%的巰基乙酸S-丙基亞氨基雙(亞甲基膦酸)和4%的3-羥基丙基亞氨基雙(亞甲基膦酸)。
XVIII:
將36.85 g (0.4摩爾)的巰基乙酸與40ml水和32 g (0.4摩爾) 的50%氫氧化鈉混合。將114.4 g (0.4摩爾)的96%純度的2-氯乙基 亞氨基雙(亞甲基膦酸)與150ml水和30g (0.375摩爾)的50%氫氧化 鈉在攪拌下在IO'C下混合(溶液1)。將146g ( 1.825摩爾)的50% 氫氧化鈉用水稀釋至體積為250 ml (溶液2)。將溶液1和2在攪拌下 在l(TC下同時加到所述巰基乙酸溶液中。將所述反應(yīng)混合物加熱至65 r下維持4小時。粗產(chǎn)品的31P NMR分析顯示93%的巰基乙酸S-乙基 亞氨基雙(亞甲基膦酸)和5%的2-羥基乙基亞氨基雙(亞甲基膦酸)。
XIX:
將24.23 g (0.2摩爾)的L-絲氨酸與25ml水和32g (0.4摩爾)的50%氫氧化鈉混合。將55.7g (0.2摩爾)的96%純度的2-氯乙基亞 氨基雙(亞甲基膦酸)與75ml水和15 g (0.1875摩爾)的50%氫氧化鈉 在攪拌下在l(TC下混合(溶液l)。將65 g (0.8125摩爾)的50%氫 氧化鈉用水稀釋至總體積為200 ml (溶液2)。將溶液1和2在充分攪 拌下在l(TC下加到所述L-絲氨酸溶液中。然后將所述反應(yīng)混合物在55 t:下加熱2小時。粗產(chǎn)品的31P NMR分析顯示95%的絲氨酸S-乙基亞 氨基雙(亞甲基膦酸)和5%的2-羥基乙基亞氨基雙(亞甲基膦酸)。
烷醇胺
XX:
將15.27 g (0.25摩爾)的乙醇胺與10ml水混合。在l(TC下，將 146.65 g (0.5摩爾)的96%純度的3-氯丙基亞氨基雙(亞甲基膦酸)與 80g(l摩爾)的50%氫氧化鈉一起加到所述乙醇胺溶液中。在10'C下 將另一份80g (1摩爾)的50y。氫氧化鈉與2g (0.012摩爾)的碘化鉀 一起加入。然后將所述反應(yīng)混合物在75t:下加熱6小時。
粗產(chǎn)品的31P NMR分析顯示8.8%的2-(3-亞氨基雙[亞甲基膦酸] 氨基丙基)羥基乙垸；71.7%的2-雙(3-亞氨基雙[亞甲基膦酸]氨基丙基) 羥基乙烷和4.1%的3-羥基丙基亞氨基雙(亞甲基膦酸)。
這些實施例示例性說明了本發(fā)明的范圍，并且還說明了所述新型 的膦酸鹽化合物可以以非常好的收率和純度而被容易地制備。
2權(quán)利要求
1.如下通式的膦酸酯化合物T-B其中B是具有下式的含有膦酸酯的部分-X-N(W)(ZPO3M2)其中X選自C2-C50的直鏈、支鏈、環(huán)狀或芳香性的烴鏈，該烴鏈任選被C1-C12的直鏈、支鏈、環(huán)狀或芳香性的基團取代，(所述鏈和/或基團可以)任選被OH、COOH、F、OR’和SR’的部分取代，其中R’是C1-C12的直鏈、支鏈、環(huán)狀或芳香性的烴鏈；和[A-O]x-A，其中A是C2-C9的直鏈、支鏈、環(huán)狀或芳香性的烴鏈，和x是1至200的整數(shù)；Z是C1-C6亞烷基鏈；M選自H和C1-C20的直鏈、支鏈、環(huán)狀或芳香性的烴鏈；W選自H、ZPO3M2和[V-N(K)]nK，其中V選自C2-C50的直鏈、支鏈、環(huán)狀或芳香性的烴鏈，該烴鏈任選被C1-C12的直鏈、支鏈、環(huán)狀或芳香性的基團取代，(所述鏈和/或基團)任選被OH、COOH、F、OR’或SR’的部分取代，其中R’是C1-C12的直鏈、支鏈、環(huán)狀或芳香性的烴鏈；和選自[A-O]x-A，其中A是C2-C9的直鏈、支鏈、環(huán)狀或芳香性的烴鏈，和x是1至200的整數(shù)；和K是ZPO3M2或H，和n是0至200的整數(shù)；和，其中T是選自如下基團的部分(i)MOOC-X-N(U)-；(ii)MOOC-C(X2)2-N(U)-；(iii)MOOC-X-S-；(IVi)[X(HO)n’(N-U)n’]n”-；(Vi)U-N(U)-[X-N(U)]n’”-；(VIi)D-S-；(VIIi)CN-；(VIIIi)MOOC-X-O-；(IXi)MOOC-C(X2)2-O-；(Xi)NHR”-；和(XIi)(DCO)2-N-；其中，M、Z、W和X如上所定義；U選自直鏈、支鏈、環(huán)狀或芳香性的C1-C12烴鏈、H和X-N(W)(ZPO3M2)；X2獨立地選自H、直鏈、支鏈、環(huán)狀或芳香性的C1-C20烴鏈，該烴鏈任選被C1-C12的直鏈、支鏈、環(huán)狀或芳香性的烴基團取代，所述烴基團任選被OH、COOH、R’O、R’S和/或NH2的部分取代；n’、n”和n’”獨立地選自1至100的整數(shù)；D和R”獨立地選自C1-C50的直鏈、支鏈、環(huán)狀或芳香性的烴鏈，該烴鏈任選被C1-C12的直鏈、支鏈、環(huán)狀或芳香性的基團取代，(所述鏈和/或所述基團可以)任選被OH、COOH、F、OR’和SR’的部分取代，其中R’是C1-C12的直鏈、支鏈、環(huán)狀或芳香性的烴鏈；和A’O-[A-O]x-A，其中A是C2-C9的直鏈、支鏈、環(huán)狀或芳香性的烴鏈，x是1至200的整數(shù)，和A’選自C1-C50的直鏈、支鏈、環(huán)狀或芳香性的烴鏈，該烴鏈任選被C1-C12的直鏈、支鏈、環(huán)狀或芳香性的基團取代，(所述鏈和/或所述基團可以)任選被OH、COOH、F、OR’和SR’的部分取代，其中R’具有如上給出的含義；和D還可以代表H；附加條件是，排除如下化合物乙二胺-N-膦?；谆?N’-單琥珀酸、1，6-六亞甲基二胺-N-膦酰基甲基-N’-單琥珀酸、2-羥基亞丙基-1，3-二氨基-N-膦?；谆?N’-單琥珀酸、1，2-丙二胺-N-膦?；谆?N’-單琥珀酸、1，3-丙二胺-N-膦?；谆?N’-單琥珀酸和亞乙基-雙(氧基亞乙基次氮基)-N-膦?；谆?N’-單琥珀酸。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的膦酸酯化合物，其中膦酸酯B的各個部分選自如下種類X是C2-C3Q或[A-0]x-A; V是C2-C30或[A-O]x-A，其中對于二者，X和V獨立地，A是CVC6和x是1-100; Z是C廣C3; M 是H或d-Cs;和n是1-100。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l或2所述的膦酸酯化合物，其中所述部分T的 結(jié)構(gòu)要素選自x2是H或d-d2; n'和n"獨立地是1-50; n，，，是1-100; R，,是C廣C3o或A，O-[A-O]x-A; D是H、 CrC30或A，O-[A-O]x-A，其中對于二者，R"和D獨立地，A是C2-Q， x是1-100和A，是d-C3。； W 是ZP03M2;和U是H、 C廣Cs，或-X-N-(ZP03M2)2。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項所述的膦酸酯化合物，其中膦酸 酯B的各個部分選自如下種類X是CrC,2或[A-0]x-A; V是C2-C12 或[A-O]x-A，其中對于二者，X和V獨立地，A是C2-Q和x是1-100; M是H或d-C4;和n是l-25。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項所述的膦酸酯化合物，其中T的 結(jié)構(gòu)要素選自x2是H或Crdo; n，和n"獨立地是1-25; n"，是1-50; R"是C廣d6或A，O-[A-O]x-A; D是H、 d-C16或A，0-[A-0]x-A，其中對于二者，R"和D獨立地，A是C2-C4和X是1-100; X是C2-Cu;和Z是C廣C30
6. 根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項所述的膦酸酯化合物，其中所述 的反應(yīng)配對部分T選自(i) 、 (ii) 、 (IVi) 、 (Vi) (Xi)和(XIi)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項所述的膦酸酯化合物，其中所述 的反應(yīng)配對部分T選自(iii) 、 (VIi) 、 (Villi)和(IXi)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的膦酸酯化合物，其中所述的反應(yīng)配對部 分T選自(i) :己內(nèi)酰胺或6-氨基己酸；2-吡咯烷酮或4-氨基丁酸；和十 二碳內(nèi)酰胺或12-氨基十二垸酸；(ii) 谷氨酸；甲硫氨酸；賴氨酸；天冬氨酸；苯丙氨酸；甘氨酸； 和蘇氨酸；(IVi) 2-乙醇胺；6-氨基己醇；4-氨基丁醇；二(2-乙醇胺)；二丙 醇胺；2-(2-氨基乙氧基)乙醇；和3-丙醇胺；(Vi) 二氨基甲苯；1，6-六亞甲基二胺；1,4-丁二胺；1，2-乙二胺; 直鏈或支鏈的聚乙烯亞胺；和聚烯丙胺；(Xi)甲胺；乙胺；丙胺；丁胺；己胺；庚胺、辛胺；壬胺；癸 胺；十二烷胺；苯胺；和Cu-C22脂肪胺，其包括直鏈和支鏈的種類； 和(XIi)苯二甲酰亞胺；琥珀酰亞胺；和馬來酰亞胺。
9. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的膦酸酯化合物，其中所述的反應(yīng)配對部 分T選自-(iii)巰基乙酸；和半胱氨酸；(VIi)甲基硫醇；乙基硫醇；丙基硫醇；戊基硫醇；己基硫醇； 辛基硫醇；苯硫酚；萘硫酚；癸基硫醇；和十二烷基硫醇；(Villi) 3-羥基丙酸；4-羥基丁酸；5-羥基戊酸；和2-羥基乙酸；禾口(IXi)酒石酸；羥基琥珀酸；和a-羥基異丁酸。
10. 制備根據(jù)權(quán)利要求1至9中任一項所述的膦酸酯化合物的方 法，其通過將具有下式的膦酸酯與選自如權(quán)利要求1至9中任一項所 定義的(i)-(XIi)的反應(yīng)配對部分T在pH為7或更高的水性介質(zhì)中， 在0'C至200'C的溫度下進行反應(yīng)而進行Y-X-N(W)(ZPO美)其中Y是如下取代基，其共軛酸的pKa等于或小于4，和X、 W、 Z和M的含義如在權(quán)利要求1至9中任一項所定義。
11. 根據(jù)權(quán)利要求IO所述的方法，其中所述溫度為5CTC至140°C， 所述pH為8至14，和所述pKa等于或小于1。
12. 根據(jù)權(quán)利要求IO或11所述的方法，其中Y選自C1、 Br、 I、 HS04、 N03、 CH3S03、對甲苯磺酸根合及其混合物。
13. 根據(jù)權(quán)利要求10至12中任一項所述的方法，其中所述反應(yīng) 在如下條件下進行存在堿金屬碘化物，所述T反應(yīng)物與所述碘化物的摩爾比例為5000:1至1:1。
14.根據(jù)權(quán)利要求1至9中任一項所述的膦酸酯化合物用作分散 劑、水處理劑、污垢抑制劑、藥物、藥物中間體、清潔劑、二次采油 劑、肥料或微量營養(yǎng)素的用途。
全文摘要
本發(fā)明公開了新型膦酸酯化合物，其包含氨基膦酸酯的部分和選擇的反應(yīng)配對部分。這些化合物提供了相對于現(xiàn)存的膦酸酯有利的選擇性和增加的潛力，并且廣義上，從應(yīng)用的觀點和從相容性的觀點出發(fā)能夠提供理想的益處。
文檔編號C07F9/38GK101589053SQ200780045803
公開日2009年11月25日 申請日期2007年12月11日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月11日
發(fā)明者帕特里克·P·諾特, 讓·H·J·萬博瑞恩, 阿爾伯特·德沃 申請人:塞福斯貿(mào)易有限公司