MXPA99004118A - Uso de soluciones de acido iminodiacetico de monosodio en la preparacion de acido n-fosfonometiliminoacetico - Google Patents

Abstract

La presente invención se refiere:Se describe un método para hacer sales estables en solución deácido iminodiacético (IDA),útiles como precursores en la fabricación de N-fosfonometilglicina;sales dialquílicas concentradas de IDA, que son insolubles a temperaturas por abajo de aproximadamente SSOC, tales como la sal de disodio (DSIDA), son acidificadas a sales monoalquílicas, tales como IDA de monosodio (MSIDA) las sales resultantes son estables en solución y se pueden almacenar o transportar convenientemente sinrecurrir a dilución, calentamiento o medidas similares.

Description

USO DE SOLUCIONES DE ACIDO I INQDIACETICO DE MONOSOPIO EN LA PREPARACIÓN DE ÁCIDO N-FOSFONOMETILIMINODIACÉTICO ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Esta invención se refiere a N-fosfonometilgli?na (glifosato) y, más específicamente, a un método para preparar soluciones concentradas de ácido monosodio-imínodiacético, para la preparación de N-fosfonometilglicina. La N-fosfonometilglic¡na (glifosato) es un herbicida importante, de i l O amplio espectro. Un precursor convencional del glifosato es el ácido N- fosfonometiliminodiacético (P IDA) que tiene la siguiente fórmula (I): Una descripción temprana de la preparación del compuesto (I) anterior aparece en US 3, 288,846, de Iraní y coinventores. En dicho proceso se empleaba ácido iminodiacético (IDA) como matepal de partida, preparado mediante hidrólisis de iminodiacetonitrilo. Son necesarios varios pasos de proceso para la recuperación y purificación del IDA. Luego se fosfonometila el ácido con ácido fosforoso y formaldehído, en presencia de un ácido mineral- En una modalidad, la adición de tricloruro fosforoso a la mezcla de reacción acuosa provee, por hidrólisis, suficiente cloruro de hidrógeno para formar la sal clorhidrato de IDA, al mismo tiempo que también provee el ácido fosforoso para la reacción de fosfonometi lación Una mejora al proceso de Iraní y coinventores está descrita en US l 4,724 103 de Gentlicore De acuerdo con esta mejora, se emplea la sal de metal dialcalmo de IDA de preferencia la sal de disodio (DSIDA) como material de partida Por reacción con un ácido mineral fuerte, típicamente ácido clorhídrico, se convierte el DSIDA a la sal de ácido (IDA HCl) y la sal de metal alcalino del ácido fuerte Luego se fosfonometila la sal de ácido haciendo reaccionar la sal de ácido fuerte con ácido fosforoso y formaldehído para dar el compuesto (I) y , i o una sal de metal alcalino Se añade agua y cáustico a la mezcla de reacción en cantidad suficiente para disolver la sai de metal alcalino y se separa el compuesto (I) como precipitado Este procedimiento elimina numerosos pasos para la purificación y recuperación de IDA a partir del hidrolizado crudo de IDAN, ofreciendo de ese modo una ruta más económica para (I) Para una descripción de los numerosos pasos necesanos en la separación y purificación de IDA a partir del hidrolizado de IDA, véase la patente británica 1 575 469 La eliminación de mucho equipo costoso y muchos pasos de procesamiento será apreciada por una comparación de los procesos de Genthcore y de la patente británica 20 El proceso de Gentlicore exige que el material de partida DSIDA sea mantenido a temperaturas elevadas durante el embarque y el almacenamiento, debido a que este material cristaliza a temperaturas infepores a alrededor de 55°C La forma cristalina es sumamente insoluble e inconveniente para disolverse en agua, con miras a su uso en el proceso para preparar el compuesto (I). Consecuentemente, se debe usar el DSIDA inmediatamente después de su producción, o bien, se lo debe almacenar en forma diluida o calentarlo para mantener la solubilidad- Todas esas alternativas aumentan los costos. Un intento por evitar los problemas asociados con el uso de DSIDA está descrito en US 5,312,972 de Cullen. Cullen describe un proceso alternativo para preparar el compuesto (I), que comprende hacer reaccionar soluciones de una sal de metal dialcalino de IDA con formaldehído, a fin de formar la sal de metal dialcalino del ácido hidroximetiliminodiacético (H IDA). Ese precursor tiene el potencial de incrementar las cargas del subproducto ácido N-metilimínodiacético en el producto final. El HMIDA puede someterse subsecuentemente a reacción con una fuente de fósforo, como ácido fosforoso, para producir el compuesto (I). Si bien los métodos mencionados arriba obtienen los propósitos para los que fueron concebidos, están limitados en su uso. Se debe diluir DSIDA o se lo debe mantener caliente para conservar la solubilidad del concentrado durante el transporte o el almacenamiento- La soluciones diluidas contienen más líquido y, por consiguiente, son más costosas en su embarque. En algunos casos no es práctico o es costoso almacenar y embarcar soluciones mientras se las calienta a una escala de temperatura suficiente para mantener la solubilidad y prevenir la cristalización- El uso de formaldehído, como en Cullen, para mantener la solubilidad en las soluciones concentradas de ácido disodio- immodiacético es inaceptable, por razones de toxicidad BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN De conformidad con la presente invención, se provee un método para preparar soluciones concentradas de ácido monosodio-iminodiacético, que puedan ser almacenadas y transportadas convenientemente Estas ventajas de almacenamiento y transporte pueden impartir viabilidad económica y comercial a la solución hecha a partir de ácido disodio-iminodiacético, como se describe aquí Este método alternativo de preparar precursores de glifosato debe necesitar poca dilución o calentamiento para prevenir la precipitación De acuerdo con esta invención se provee un método para preparar una solución acuosa concentrada de ácido monosodio-immodiacético ( SIDA) a partir de soluciones de ácido disodio-iminodiacético Este método comprende añadir un ácido fuerte a una solución acuosa que consiste esencialmente de ácido disodio-iminodiacético Sorprendentemente esto da por resultado una solución acuosa estable a temperatura ambiente, que tiene hasta alrededor de 29% de equivalentes de acido iminodiacético La solución resultante que contiene MSIDA puede ser almacenada o transportada entonces, obteniéndose de esa manera ventajas adicionales de la invención, descritas en la presente Tal como se usa aquí, el término "estable" significa una solución que puede ser almacenada y/o embarcada sin proveer una fuente de calor para prevenir la cristalización Tal como se usa aquí, el término "concentrado" significa una solución que tiene una concentración mayor que aproximadamente 25% de equivalentes IDA por peso DESCRIPCIÓN DETALLADA DE UNA MODALIDAD PREFERIDA 0 De conformidad con el método de esta invención, se prepara una solución acuosa de ácido monosodio-iminodiacético concentrada,, estable, añadiendo un ácido fuerte a una solución acuosa de ácido disodio- iminodiacético Los ácidos fuertes típicos incluyen el ácido sulfúrico y el ácido 5 clorhídrico Sin embargo, se prefiere el ácido clorhídrico por razones de economía y compatibilidad con el procesamiento subsecuente Debido a que se prefiere el ácido clorhídpco, se describirá ulteriormente ia invención con referencia al ácido clorhídrico, si bien se puede emplear en su lugar cualquier otro ácido fuerte adecuado o Además, en otra modalidad preferida, se puede añadir un equivalente de tpcloruro de fósforo a tres equivalentes de una solución acuosa de DSl DA para formar una solución de tres equivalentes de sal monosódica del ácido immodiacético y un equivalente de ácido fosforoso Se puede usar esta solución para preparar P IDA, ya sea añadiendo formalina y más PCl para producir H3PO3 y el HCl necesario para catalizar la fosfonometilación, o bien añadiendo cantidades apropiadas de ácido fosforoso, ácido clorhídrico y > formaldehído para obtener la fosfonometilación deseada. 5 De acuerdo con los principios de esta invención se añade una cantidad suficiente de ácido fuerte, de preferencia alrededor de 0-8 a 1 -2 equivalentes molares del ácido fuerte por mol del ácido disodio-iminodiacético, a una solución acuosa que contiene ácido disodio-iminodiacético. El ácido disodio-iminodiacético en solución acuosa puede ser 1 10 formado de acuerdo con métodos conocidos en la técnica anterior- Esos métodos incluyen la hidrólisis básica de IDAN o la deshidrogenación catalítica de dietanolamina, como se describe en las patentes estadounidenses 2,384,817 de Chitwood, 4,782,183 de Goto y coinventores, 5,292,936 y 5,367,112, ambas de Francyzk; quedando dichas patentes incorporadas en la presente medíante la referencia- Luego se trata la solución acuosa resultante con suficiente ácido fuerte para convertir el DSIDA a MSIDA- En un ejemplo, se introduce el ácido fuerte como cloruro de hidrógeno gaseoso, el cual puede ser añadido al ácido disodio-imínodiacétíco y se calienta en un recipiente de reacción adecuado para formar una solución homogénea de ácido monosodio-iminodiacético y cloruro de Í20 sodio. Si bien se introduce preferiblemente el ácido fuerte como un gas (tal como gas HCl), también se puede añadir en otras formas, tales como soluciones acuosas. Sin embargo, la adición de gas HCl (en lugar del ácido acuoso) da ei beneficio adicional de reducir los efectos de dilución Como se hizo notar antes, se puede añadir otros ácidos fuertes en lugar del ácido clorhídrico o dei ácido sulfúrico. Se debe entender que el término "ácido clorhídrico", como se usa en las reivindicaciones, comprende también el cloruro de hidrógeno gaseoso, que forma un ácido en medios acuosos. De preferencia se alimenta el cloruro de hidrógeno gaseoso por debajo de la superficie en el recipiente de reacción, durante un periodo de 45 minutos, a temperaturas que van desde 55°C hasta 95°C. Sin embargo, al llevar a cabo el proceso de esta invención, la temperatura de la reacción no es crítica. 0 De preferencia, se previene la ebullición de la mezcla, por ejemplo, mediante enfriamiento, y luego añadiendo una cantidad adicional de HCl a la mezcla, mientras se aplica un vacío tenue- La manera específica en la que se hace reaccionar el ácido disodio- imínodiacético con el ácido fuerte no es crítica, y se puede lograr de muchas 5 maneras. Por ejemplo, se puede introducir el ácido fuerte en un recipiente de reacción que contiene una solución caliente de ácido disodio-immodiacético y luego se enfría a la temperatura ambiente- Se lleva a cabo la reacción en cualquier clase de recipiente que sea resistente a los ácidos fuertes y que tenga medios apropiados de calentamiento, o enfriamiento y agitación. La razón de los reactivos, es decir, de la solución de ácido disodio-iminodiacético y del ácido clorhídrico u otro ácido fuerte, no es apretadamente crítica. Sin embargo, para mejores resultados, se introduce por lo menos 0.8 equivalente molar, de preferencia por lo menos 1.0 equivalente molar, de ácido fuerte, por cada mol de ácido disodio-iminodiacético En el caso del HCl se obtiene los mejores resultados usando 1.0-1.2 moles de ácido clorhídrico por mol de ácido disodio-iminodiacético- Así, se emplea alrededor de 0-8 a 1 -2 equivalentes molares de ácido fuerte por mol de DSIDA en el proceso de esta invención El tiempo y la temperatura de reacción no son apretadamente críticos. En un ejemplo, la temperatura de la presente reacción varía entre 57.4°C y 93.4°C, durante un periodo de cuando menos 45 minutos- La presión tampoco es crítica- Así pues, se puede preparar las soluciones de la presente invención a presión atmosférica, subatmosférica o superatmosférica- Es preferible efectuar la presente invención a la presión atmosférica por facilidad de reacción y por economía. Los materiales producidos mediante el método de esta invención son útiles en la fabricación de compuestos útiles como herbicidas y reguladores del crecimiento de plantas. Tal como se ilustra más adelante, las sales de IDA pueden ser reaccionadas subsecuentemente con ácido fosforoso, ácido clorhídrico y formaldehído para producir el ácido N-fosfonometiliminodiacético-Debido a que el uso de la presente invención da soluciones estables de la sal de IDA, estos materiales pueden se almacenados convenientemente en tanques, antes del procesamiento subsecuente, o pueden ser transportados sin proveer calentamiento, como un medio para mantener la solubilidad. Los siguientes ejemplos sirven para ilustrar adicionalmente la invención.

EJEMPLO 1 Se cargó 1.400 g (42-38%, 593-3 g, 3-3 moles) de solución caliente (57.4°C) de ácido disodio-iminodiacético (DSIDA), en un reactor equipado con agitador, manto calefactor, condensador de agua y tubo para introducción de gas. Se introdujo un ácido fuerte, añadiendo cloruro de hidrógeno gaseoso. Se introdujo el cloruro de hidrógeno gaseoso debajo de la superficie, en el reactor, a 57.4°C. Se alimentó el gas en el reactor aproximadamente durante 45 minutos, a temperaturas entre 57.4°C y 93.4°C. Se reemplazó el manto calefactor del reactor por un baño de agua, y se enfrió la mezcla de reacción a 73°C. Se alimentó una cantidad adicional de HCl a la mezcla enfriada, mientras se aplicaba un ligero vacío. Se añadió un total de 139.2 g (3.8 moles) de HCI. Se enfrió la solución a la temperatura ambiente-Permaneció homogénea, sin precipitado significativamente observable. Se encontró que el pH era aproximadamente 4- Esta solución fue adecuada para almacenarla en el sitio o para transportarla a otro sitio para procesamiento subsecuente.

EJEMPLO 2 Se preparó una solución de 43.4 g (30-6% de IDA, 13.3 g, 0.1 mol de IDA) de ácido monosodio-iminodiacétlco y se colocó 26 g de ella en un reactor de vidrio, capaz de mantener reacciones a baja presión. Se añadió 18 g de ácido clorhídrico (37.9% de HCl) y 9-46 g de ácido fosforoso, y se calentó a 120°C la mezcla. Se añadió durante 30 minutos 8.2 g de formalina (48.8% de CH2O) y el resto de la solución de monosodio-IDA. Se mantuvo la solución a 120°C durante 90 minutos y se enfrió- La filtración, el lavado de la torta y el secado dieron 21.4 g de ácido N-fosfonometiliminodiacético (97%, rendimiento de 91 %) y 56.5 g de filtrado- EJEMPLO 3 PREPARACIÓN DE SOLUCIÓN DE SAL MONOSODICA DEL ÁCIDO IMINODIACÉTICO/ÁCIDO FOSFOROSO Se cargó una solución a 60°C de 921 g (40.35%, 371 -6 g de DSl DA, 2-1 moles) del ácido disodio-iminodiacético, en un reactor equipado con agitador, camisa calefactora y un calefactor/enfriador auxiliar, así como con condensador de agua, y se calentó a 90°C. Se añadió durante un periodo de alrededor de 60 minutos 97.6 g (98.5% , 96.1 g de PCI3, 0.7 moles) de tricloruro de fósforo, por debajo de la superficie de la solución de DSIDA. Durante el curso de esta adición, se calentó la reacción y se mantuvo la temperatura por debajo de 105°C. Se enfrió la mezcla de reacción a 95°C y se obtuvo 1 ,011 g de una solución que contenía 2.08 moles de SIDA, 2.1 moles de NaCI y 0.7 moles de H3PO3- Se usó esta solución para preparar ácido N-fosfonometiliminodiacético-

Claims (15)

1. NOVEDAD PE LA INVENCIÓN
2. REIVINDICACIONES 5 1 - Un método para preparar una solución acuosa concentrada de ácido monosodio-iminodiacético, caracterizado porque comprende añadir a una solución acuosa que consiste esencialmente de ácido disodio-iminodiacético, una razón aproximada de 08 a 1 2 equivalentes molares de un ácido fuerte, por mol de ácido disodio-imipodiacético |10 2 - El método de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque el ácido fuerte es ácido clorhídrico o ácido sulfúrico
3. 3 - El método de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado además porque el ácido fuerte es ácido clorhídrico
4. 4 - El método de conformidad con la reivindicación 3, caracterizado 15 además porque se añade el "ácido fuerte' como cloruro de hidrógeno gaseoso
5. ) 5 - El método de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque la fuente de ácido fuerte es provista mediante la reacción de tpcloruro de fósforo y agua
6. 6 - Un método para preparar una solución acuosa concentrada de 20 ácido monosodio-iminodiacético, caracterizado porque comprende formar el ácido disodio-immodiacético y añadir ácido fuerte a dicho ácido disodio- immodiacético, en una cantidad suficiente para formar una solución acuosa que consiste esencialmente de ácido monosodio-iminodiacético
7. 7 - El método de conformidad con la reivindicación 6, caractepzado además porque se forma el ácido disodio-iminodiacético hidrolizando iminodiacetomtplo con una base de metal alcalino
8. 8 - El método de conformidad con la reivindicación 6, caracterizado además porque se forma el ácido disodio-iminodiacético mediante deshidrogenación catalítica de dietanolamma
9. 9 - El método de conformidad con la reivindicación 6, caractepzado además porque el ácido fuerte es ácido clorhídrico o ácido sulfúrico
10. 10 - El método de conformidad con la reivindicación 9, caracterizado además porque el ácido fuerte es ácido clorhídrico
11. 11 - El método de conformidad con la reivindicación 10, caracterizado además porque se añade el ácido fuerte como cloruro de hidrógeno gaseoso
12. 12 - Un método para preparar ácido N-fosfonometiliminodiacético, caractepzado porque comprende proveer ácido disodio-iminodiacético añadir un ácido fuerte al ácido disodio-iminodiacético, para preparar una solución estable, que comprende ácido moposodio-immodiacético, y almacenar la solución estable, antes del procesamiento subsecuente, comprendiendo dicho procesamiento hacer reaccionar el ácido monosodio-iminodiacético con un ácido fuerte adicional, ácido fosforoso y formaldehído
13. 13 - El método de conformidad con la reivindicación 12, caracterizado además porque el ácido fuerte adicional y el ácido fosforoso son provistos añadiendo tpcloruro de fósforo a un medio de reacción acuoso
14. 14 - Un método para preparar ácido N-fosfonometiliminodiacético, caractepzado porque comprende proveer ácido disodio-immodiacetico, añadir un ácido fuerte al acido disodio-iminodiacético, para preparar una solución estable que comprende acido monosodio-iminodiacetico transportar la solución estable para procesamiento subsecuente, que comprende hacer reaccionar el ácido monosodio-imipodiacético con ácido fuerte adicional, ácido fosforoso y formaldehído
15. 15 - El método de conformidad con la reivindicación 14, caracterizado ademas porque el ácido fuerte adicional y el acido fosforoso son provistos añadiendo tpcloruro de fósforo a un medio de reacción acuoso