本发明涉及含膦酰基和羰基的仲胺和叔胺的合成方法，更确切地说是以还原性烷基化生产N-酰甲基甘氨酸或其衍生物的一个改进方法。 N-膦酰甲基甘氨酸在农业化学中称为草甘磷（镇草宁），是一种高效的、重要的商品化植物毒剂，用于控制发芽的种子、幼苗、成熟的和移植的木本和草本植物以及水生植物的生长，草甘磷及其盐类通常适于以其水溶液配方施用。作为出苗后的植物毒剂或除草剂，用于控制一种或多种单子叶植物，以及一种或多种双子叶植物的生长。此外，这类化合物具有广谱活性，亦即它们能控制多种植物的生长，其中包括羊齿类、毬果类、水生单子叶类和双子叶类植物，但并不仅限于这些植物。
Hershman在美国专利3，969，398号中叙述了一种制备草甘磷的方法，其中包括用甲醛和亚磷酸处理亚氨二乙酸、产生N-膦酰甲基亚氨二乙酸中间体，之后将其氧化产生草甘磷。
Gaertner在加拿大专利1，039，739号中所述的制备草甘磷的方法，是用乙二醛或乙醛酸处理氨甲基膦酸及其脂，以产生羰基醛亚氨甲基膦酸酯。之后，催化氢化羰基醛亚氨甲基膦酸酯，使双键还原，产生草甘磷或其酯。再将酯基水解得到N-膦酰基甲基甘氨酸。氨基甲基磷酸酯与醛的缩合，以及生成的亚胺的催化氢化均是在有机溶剂中进行的。缩合反应所用的溶剂是芳香烃，如苯、甲苯或二甲苯;而催化氢化则通常是在乙醇中进行的。
Franz在美国专利3，799，758号中叙述了通过甘氨酸乙酯、甲醛和磷酸二乙酯反应制备草甘磷的方法。Franz所述的其它方法包括在氢氧化钠存在下，用氯代甲基膦酸处理甘氨酸，使之产生膦酰甲基化，之后用氯化汞氧化N-膦酰甲基甘氨酸。
Gaertner在美国专利3，927，980号中叙述了通过酸水解N-叔丁基-N-膦酰甲基甘氨酸或其酯，生产草甘磷的方法。用溴代乙酸酯处理叔丁胺，产生N-叔丁基甘氨酸酯，其本身再与甲醛和亚磷酸反应，生成N-叔丁基-N-膦酰甲基甘氨酸前体。
Ehrat在美国专利4，237，065号中叙述了以甘氨酸、甲醛和叔碱作原料，在醇溶液中制备N-膦酰甲基甘氨酸。反应完成之后，加入二烷基亚磷酸并水解反应产物，随后再酸化以沉淀产物。
在前述Gaertner的加大大专利中，他是用下法来完成氨甲基酸的单烷基化的，即首先以氨甲基膦酸或其酯与乙醛酸及其酯缩合，以产生亚胺醛，进而再将亚胺醛催化氢化。还有其它一些参考文献述及了各种胺和醛的缩合产物的原位还原。这种缩合和原位还原通常被看作是还原烷基化。然而，当伯胺和醛缩合得到的醛亚氨结构在原位被还原时，生成的仲胺可进一步与醛反应产生一种胺醛;后者本身又通过氢解还原，致使形成叔胺。因此，其结果实质上是典型的二烷基化，而不是实质上的单一的单烷基化，后者是诸如草甘磷那样的最终产物的制备中所需要的。
Ikutani在“N，N-二烷基氨基酸的N-氧化物的研究。Ⅱ、N，N-二烷基甘氨酸及相应的N-氧化物的合成”（Bulletinof Chemical Society of Japan.42.2330-2332页）一文中报导了甘氨酸与各种脂肪醛的还原性缩合。只有用有一些空间阻碍的醛并于40℃至50℃反应了至9小时之后，Ikutani才回收到一些单烷基化的产物。在乙醛、丙醛和正丁醛的情况下，至多只回收到痕量的单烷基产物，而二烷基产物的产率则有41%至83%。
Bowman在“N-取代的氨基酸。第Ⅱ部分：氨基酸的还原性烷基化作用”（Journal of the Chemical Society（2），1346页，1950）一文中报导了在有利于单烷基衍生物生成的条件下，用乙醛、丙醛、正丁醛和正戊醛使甘氨酸烷基化的实验，结果没有找到任何部分烷基化的证据。
Moser在美国专利4，369，142号中叙述了一种制备N-膦酰甲基甘氨酸的方法，其中包括在二氧化硫存在下，在水介质中使氨甲基膦酸与乙二醛反应。
在德国专利DE2，725，669号公开了一种在有包括镍或钴的催化剂及一种季铵化合物存在下的氢化条件制备了高产率仲胺的方法。
欧洲专利EPO0，079，767中公开了一种制备单取代氨基酸如甘氨酸或丙氨酸的方法，其中伯氨基与酮在还原剂和氢化催化剂存在的还原性缩合条件下反应，反应在高温及超计大气压下进行。文中述及了所用的贵金属催化剂，其中优选的催化剂是铂-碳。
本发明的简要说明
本发明直接涉及制备有如下结构通式（Ⅰ）的单甘磷及草甘磷衍生物的方法。
其中R可以是氢，R、R1和R2可分别独立地选自-OH;-SH;-NR4R5其中R4和R5可分别独立地选自氢、含1-4个碳原子的烷基和羟烷基、含2-4个碳原子的烯基，R4和R5可与氮原子在一起形成一个杂环;
-OR6和-SR6，其中R6可选自含1-18个碳原子的单价烃基和单价烃氧烃基，含1-18个碳原子和1-3个卤原子的卤化的单价烃基和卤化的单价烃氧烃基，以及具有下式的基团
其中n为1-4，且R4和R5的定义如上述;
-OR7，其中R7是除草剂可接受的成盐阳离子;
R3为烷基或氢。
这是所说的单价烃基包括直链或支链烷基、烯基、炔基、芳烷基，如甲基、乙基、异丙基，环丙基、环己基、叔丁基、异丁基、正丁基以及各种形式的戊基、己基、庚基、辛基、壬基、癸基、十一烷基、十二烷基、十三烷基、十四烷基、十五烷基、十六烷基、十七烷基、十八烷基、苄基、苯乙基、萘乙基、甲苯基乙基、甲基苄基、苯基苄基和相应的烯基，炔基及其类似物，此外还有芳基和烷芳基，如苯基、甲苯基、二甲苯基、萘基、乙烯基苯基等其它类似物。首选的单价烃基是含有1-18个碳原子的烷基、烯基或炔基。
R6代表的单价烃氧烃基包括烷氧烷基、烯氧烷基、芳氧烷基以及烷氧芳基，如2-甲氧基乙基、4-乙氧基-2-甲基丁基、2-乙氧基乙基、3-丙氧基丙基、4-甲氧基丁基，4-甲氧基-2-乙基丁基、4-丁氧基丁基、2-烯丙氧基乙基、2-丁烯氧基乙基、4-丁烯氧基丁基、4-（3-甲氧基丙氧基）丁基、2-（3-烯丙氧基丙氧基）-乙基，苯氧基乙基、萘氧基乙基、丁基、2，4-二乙氧基苯基、2-甲氧基苯基、甲苯氧基乙基、4-苯氧基丁基、三氟甲基苯基及其它类似物。
R6代表的卤化单价烃基的例子有卤代烷基，如氯甲基、碘甲基、溴甲基、氟甲基、氯乙基、碘乙基、溴乙基、1，2-二氯乙基、1，2-二碘乙基、氯代正丙基、溴代正丙基、碘代异丙基、溴代正丁基、溴代叔丁基、1，3，3-二氯丙基、氯戊基、溴戊基、2，3-二氯戊基、氯己基、溴己基、2，4-二氯己基、1，3-二溴己基、1，3，4-三氯己基、氯庚基、溴庚基、氟庚基、1，3-二氯庚基、1，4，4-三氯庚基、2，4-二氯甲基庚基、氯辛基、溴辛基、碘辛基、2，4-二氯甲基己基、2，4-二氯辛基、2，4，4-三氯甲基戊基、1，3，5-三溴辛基，以及卤化的直链或支链的壬基、癸基、十一烷基、十二烷基、十三烷基、十四烷基、十五烷基、十六烷基、十七烷基和十八烷基;卤代烯基，如氯乙烯基、溴乙烯基、氯烯丙基、溴烯丙基、3-氯-正丁烯-1，3-氯-正戊烯-1、4-氯-正己烯-2、3，4-二氯甲基戊烯-1、3-氟正庚烯-1、1，3，3-三氯正庚烯-5、1，3，5-三氯正辛烯-6、2，3、3-三氯甲基戊烯-4，以及各种有2-12个碳原子的卤代烯基的同系物和异物体;卤芳基，如邻氯苯基、2，4-二氯苯基、3，5-二氯苯基、2，5-二碘苯基及其它类似物。R6代表的卤化的单价烃氧烃基，有上述卤化的单价烃类的烷氧基和芳氧基取代的衍生物，其中烷基和芳基前面已做规定。
除草剂可接受的成盐阳离子的例子有碱金属、碱土金属、铜、锌、锰、镍、铵、有机铵、鏻、脂肪鏻、脂族锍和伯芳铵。除草剂可接受的成盐阳离子中最佳的是那些能使草甘磷和草甘磷衍生物更容易溶于水的成盐阳离子。能使草甘磷和草甘磷衍生物更易溶于水的典型的成盐阳离子有碱金属、脂肪铵、胍、氨基鏻、锍、脂肪鏻、锍和脂肪锍。
本发明的方法中所使用的R3烷基取代基可以是任何一种环状的、直链或支链烷基，如甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、己基、环己基和环丙基。优选的烷基取代基是下式所代表的基团：
其中R8、R9、R10、和R11可分别独立地选自氢、C1-6烷基、芳基和取代芳基。
本方法中，相当于式（Ⅱ）的伯胺或仲胺前体
其中R1、R2和R3的定义如前，在水的介质中与羰基化合物或其水合物缩合;羰基化合物相当于式（Ⅲ）或（Ⅳ）：
其中R的定义如前，R12和R13可分别独立地选自氢、烷基、含1-4个碳原子的羟烷基、含2-4个碳原子并可通过与氧原子的连结形成环状缩醛的烯基和烷基、芳基、取代芳基或杂环。缩合产物不经分离即可被还原产生所要的具有式（Ⅰ）结构的化合物。
图1是单烷基化产物的产率对反应介质的pH的作图;
图2是单烷基化产物的选择性对还原烷基化反应的温度的作图;
图3是通过电化学还原来实现本发明的方法所用的电解池的示意图;
图4是通过电化学还原来实现本发明的方法所用的另一种电解池的示意图。
本发明已经发现在水的介质中，氨甲基膦酸及其盐或酯，与羰基化合物反应使之进行具有很高选择性的还原烷基化，从而产生草甘磷及各种草甘磷衍生物，所用的羰基化合物有乙二醛、乙醛酸、乙醛酸盐、乙醛酸聚缩醛盐或酯。通常，羰基化合物是以水合物的形式存在于水介质中的。
本发明的方法，与已报导的甘氨酸与直链醛;如乙醛或丁醛的还原烷基化的结果相反，反应物转化为单烷基化产物的转化率很高，而二烷基化产物则相对很少。因此，反应不仅具有高度选择性，而且可获得很好的总产率。在水的反应介质中，中间反应产物的还原可通过催化氢化或电化学还原来完成。也可用不使催化剂也有效的还原剂（如溶于水反应介质的含盐氢化物）来完成还原烷基化反应。
通过本发明设计的反应，可生产出具有与草甘磷类似结构的多种多样的产物。虽然本方法特别有利于使某些伯胺单烷基化生成仲胺，但亦可使仲胺单烷基化而成为叔胺。因此。本发明的方法中的反应物胺一般可表示为（Ⅱ）
其中R1、R2和R3的定义如前。
前述胺的还原性烷基化中所使用的羰基化合物符合于上列的式（Ⅲ）和式（Ⅳ）。
一般说来，R、R1、R2和R3不应包括那些在还原性烷基化条件下，彼此间会发生显著程度的相互反应的组成部分，同时也不应包括那些在此反应条件下，优先与参与还原性烷基化的胺或羰基反应的组成部分。
因此，产物一般符合于式（Ⅰ）
其中R、R1、R2和R3的定义如前。
按照本发明的方法，式（Ⅱ）的胺类化合物（如氨甲基膦酸）和式（Ⅲ）的羰基化合物（如：乙醛酸或乙二醛）溶解于一种含水介质中，然后在还原条件下进行催化氢化、电化学还原或非催化的化学还原。上述胺类化合物是一种伯胺，反应是通过胺与羰基化合物的缩合生成醛亚胺基中间体，之后醛亚胺基因于原位还原，从而得到最终的产物。本发明的方法亦可用于由仲胺通过还原性烷基化生产叔胺。
进行还原烷基化之前，一般是将含有胺和羰基化合物的水溶液的pH调到约4.0-11.0之间，最好是5.0-10.0。图1说明了通过以氨甲基膦酸或其酯与乙醛酸或其酯反应制备草甘磷（或其钠盐或酯）的方法中，pH对选择性的影响。
pH的调节是通过碱来完成的，所用的碱典型的是碱金属氢氧化物，如氢氧化钠或氢氧化钾。也可使用叔胺类，如三甲胺。在本发明的一个特别有利的具体方案中，是用伯胺或仲胺调节pH，它可以自始至终为草甘磷盐型的反应产物提供成盐阳离子。
调节pH之后，该水溶液或在氢化催化剂存在下与氢接触，或被放入电化学电解池内，在电解池中经缩合反应形成的中间产物被阴极还原。另外，亦可使用不必加催化剂，就有效的化学还原剂来还原中间产物。
在催化氢化的情况下，可使用各种各样的氢化催化剂，其中包括各种铂族金属，如铂、钯、铱、铑、锇或钌，以及各种其它过渡金属，如镍和钴。亦可使用其它一些金属，如铜或锌。这些金属的元素，或各种化合物，如氧化物、卤化物及有机金属化物均可使用。所用的催化剂为固态物质时，则可以是有载体的，如铂-碳、钯-矾土、镍-硅藻土等，亦可以是没有载体的，如兰尼镍或氧化铂。各种具有催化作用的金属的可溶性化合物也可以使用。钯-碳、镍-硅藻土和兰尼镍是特别有效而且使用方便的催化剂，因此也常常是优先使用的。但根据反应条件和底物性质的不同，许多其它的催化剂也同样有效和优越。
根据底物和反应条件的不同，所选用的催化剂浓度也大有不同。但通过常规试验可很容易地找到适用于任何特定体系的最佳比例。
在本发明中，通过催化氢化进行的还原烷基化反应所用的温度一般并不是十分严格的。总的说来，所用温度范围可由0℃到150℃，但较好的温度是20℃至90℃。如图2所示，温度在90℃以上时选择性可能降低。反应的氢气压力也可不甚相同，如可由大气压至460×108牛顿/米2（N/m2）或者更高。在这个压力范围内所得到的转化率和选择性都是不错的。
为了得到伯胺高选择性的单烷基化，还没有发现有必要加入大大过量的胺类反应物。使用大体上等摩尔比例即可，而实际上一般倾向于使羰基化合物稍稍过量，如羰基对胺的摩尔比率为1.0到1.2。每种反应物的浓度可有很大的变化。但为了方便起见，反应物的浓度倾向于2%～20%重量百分比。
在进行电化学还原的情况下，反应物的浓度，pH以及温度，基本上也是基于上述的同样考虑。为了进行电化学还原烷基化，须将胺和羟基化合物的溶液放入一个电解池内，最好是将阴极电解液放在一个由多孔隔板将阴极液和阳极液室隔开的电解池内。图3所示的就是这样一个电解池。该电解池包括一个容器1，其具有一个配置在里面放一个多孔矾土池3，池3内有一个网状铂极极5。汞池7铺在容器1的底壁9上，作为阴极。这样池3就将电解池分隔成阳极液室11和阴极室13。当使用该电解池进行电解时，可使用任何方便的电解质作为阳极电解液。为使还原顺利进行，所加电流的电流密度最好大约在0.001至0.5安培/平方厘米。
电解还原反应亦可在一个没有分隔的电解池内进行，其结构大体如图3，所不同的只是没有池3，并且不用另外的阳极电解液。
此外，电化学还原也可在一流动池内进行，如图4所示的电解池。在这种电解池内，阴极液流动通道15是放在阴极17和半透膜19之间，半透膜19上有离子交换树脂。借助于汞27，池25中的反应溶液连续不断地通过阴极液通道15。在和通道15相对的半透膜19的另一面，是阳极液流动通道21和碳阳极23。池29中的阳极电解液借助于泵31不断地通过阳极液通道21。
电化学还原电解池的阴极最好由一种在电化学还原体系中具有高的氢超电压的材料制成。这种材料包括有汞、镉和铅。其它阴极材料，如钯、铂或石墨等亦可使用。对阳极材料的选择则并不特别严格。例如，阳极可用铂、碳、石墨、镀铂钛、不锈钢等。
本发明还有另外一个具体方案，其中还原性烷基化反应可用一种化学还原剂来完成，该还原剂在不使用催化剂的情况下，亦可有效地还原醛亚胺。为操作方便，该化学还原剂可为一种凝聚相物质，如一种盐，盐可溶解于水的反应介质中。特别优选的化学还原剂是碱金属的硼氢化物。
依据本发明的还原性烷基化反应所得到的产物可有多种用途，特别是可作为除草剂使用。
可用各种常规的方法从反应溶液中回收产物。当还原性烷基化是在用固态催化剂的催化氢化条件下进行时，产物回收过程的第一步就是除去催化剂，如可使用过滤或离心等方法。回收的催化剂在大多数情况下可以循环使用将其与新加进来的含有胺和碳基化合物反应物的溶液相混合。
一旦反应溶液得以澄清，即分离反应产物，如通过蒸发的方法。但在制备草甘磷或其盐的情况下，可不必分离得到产物而直接将溶液作为除草剂使用。
以下的实例旨在进一步说明本发明。
例1
将氨甲基膦酸（2.22克;0.018摩尔）和水合乙醛酸（1.91克;0.02摩尔）溶解于水（约25毫升）中。用2.5当量的氢氧化钠，将溶液的pH调到6.0，调完pH后溶液的体积大约是75毫升。一个6盎司的Fischer-Porter压力反应瓶内。在反应器内放一个加有聚四氟乙烯（Teflon）外套的磁力搅拌器，并将10%的钯-碳催化剂（100毫克）与反应器内的溶液相混合。然后塞封反应器、抽空并用氮气清洗。抽空过程反复进行，之后向瓶内加压注入氢气，达到3.34×105N/m2表压。反应持续过夜。然后用核磁共振、光谱及高压液体色谱分析溶液中的N-膦酰基甲基甘氨酸（钠盐）。分析表明这种产物的量为2.77克，按氨甲基膦酸计算，相当于产率91.1%。用质子核磁共振法对产物进行分析，显示出如下特征：
1Hnmr（20%HCl水溶液，DSS，60MHz），双重峰（2H），中心在3.54δ（JHCP＝13Hz）;单峰（ZH）在4.12δ。
例2
N-膦酰甲基甘氨酸（草甘磷）可按例1中所述的方法和装置来制备，不同的是氢的起始压力为6.89×106N/m2表压。于室温反应2小时后，得到N-膦酰甲基甘氨酸（钠盐），按氨甲基膦酸计算，收率为90.7%。
例3
用例1中所述的装置和方法制备N-膦酰甲基甘氨酸（草甘磷），不同的是所加催化剂为0.20克，反应于50℃进行。反应进行5小时后，氨甲基膦酸的转化率为74%，转化成N-膦酰甲基甘氨酸（钠盐）的选择是73%。
例4
按例2中所述的一般方法，由氨甲基膦酸（10.63克;0.096摩尔）和乙醛酸（9.09克;0.123摩尔）制备草甘磷。所加催化剂是1.0克的10%钯-碳。反应混合物的总重量为103.0克。室温下反应22小时后，草甘磷钠盐的产率为96.7%。
例5
按例4中所述的方法制备草甘磷，不同的是所用催化剂为60%至62%的镍-硅藻土（0.3克;得自A（drich化学公司）。室温下反应4小时后，氨甲基膦酸的转化率为62.6%，转化为草甘磷部分钠盐的选择性为97.6%。
例6
按例2中所述的方法制备草甘磷，不同的是所用催化剂为0.2克的10%钯-碳，并且通过逐滴加入三乙胺而不是氢氧化钠，将pH调到6.0。氢化反应在室温下进行5小时后，氨甲基膦酸向N-膦酰基甲基甘氨酸（三乙胺盐）的转化率为100%，反应的选择性为89%。
例7
依例6的方法制备草甘磷，不同的是所用催化剂为5%钯-碳（0.4克），pH值调至6.2。反应21小时后，氨甲基膦酸的转化率为35%，反应的选择性为82.4%。
例8
依例2的方法制备草甘磷，不同的是使用了1.0克的10%钯-碳催化剂，并且将氢化前的反应混合物的pH调到7.0。反应进行18小时后，N-膦酰基甲基甘氨酸（部分钠盐）的产率为86%。
例9
依例2中所述的方法制备草甘磷，不同的是所用催化剂为0.40克的10%钯-碳，而且在调整pH之前向混合酸的水溶液中加入异丙胺（1当量）。室温反应6小时后，所得N-膦酰基甲基甘氨酸异丙胺盐的产率为39.4%。
例10
依例2中所述的方法制备草甘磷，不同的是在氢化之前将pH调到7.0，并使用1.26×10-4摩尔的相当于下式的可溶性铑催化剂。
Rh〔P（φ-SO3）φ2〕3
进行氢化。室温下反应21小时后，分析反应混合物。分析结果表明，得到的转化率为35%，转化成N-膦酰基甲基甘氨酸（钠盐）的选择性为84.8%。
例11
依例10中所述的方法制备草甘磷，不同的是将pH调到6.0，且初始氢压力为3.45×105N/m2表示。43小时后终止反应并对反应溶液进行分析。结果是N-膦酰基甲基甘氨酸（钠盐）的产率为43%。
例12
反应按照例2中所述的方法进行，不同的是所用催化剂为二氧化铂（0.5克）。结果得到90%的转化率，转化成N-膦酰基甲基甘氨酸钠盐的选择性为92.4%。
例13
反应按照例2中所述的方法进行，不同的是没有使用活泼催化剂，而代之以在反应器中装Norit中性碳（1.5克）。反应24小时后没有检测到N-膦酰基甲基甘氨酸。
例14
氨甲基膦酸可以在如例2中所述的催化氢化的条件下，与水合乙醛酸反应，使其还原烷膦基化。不同的是所用氢化剂为钌金属粉末（0.5克）。反应21小时后，分析反应产物。氨甲基膦酸转化为草甘磷的转化率为12%，选择性为27.4%。
例15
在例2所述条件下，氨甲基膦酸与水合乙醛酸发生还原烷基化，不同的是使用了含二氧化铱（0.5克）的催化剂。观察到的氨甲基膦酸的转化率为27%，转化成草甘磷盐的选择性为56%。
例16
在例1中所述的催化氢化条件下，用水合乙醛酸使氨甲基膦酸还原烷基化，不同的是所用催化剂由倍半氧化铑组成的催化剂（0.5克）。结果观察到氨甲基膦酸的转化率为63%，转化为草甘磷盐的选择性为74%。
例17
依例1中所述的方法制备草甘磷，不同的是所用催化剂为铂黑（3.3克）。反应3小时后，得到7%转化率，对草甘磷的选择性的63%。
例18
依例2中所述的方法制备草甘磷，不同的是所用催化剂为兰尼（Raney）铜（13克）。当14%转化时，生成予期产物草甘磷的选择性为46%。
例19
依例1中所述的方法制备草甘磷，不同的是所用催化剂为兰尼钴（1.4克）。当氨甲基膦酸50%转化时，生成草甘磷的选择性为76%。
例20
在例2所述催化氢化条件下，氨甲基膦酸与水合乙醛酸，发生还原烷基化，不同的是所用催化剂为铑金属（0.05克），且起始反应混合物的pH为4.5。得到的氨甲基膦酸的转化率为27%，生成草甘磷的选择性为93.7%。
例21
依例20中所述的方法制备草甘磷，不同的是初始pH为6.0。结果观察到氨甲基膦酸的转化率为30%，生成草甘磷盐的选择性为100%。
例22
重复例22的反应，不同的是初始pH为3.5，所用催化剂为钯金属（0.5克）。当38%转化后，观察到生成草甘磷的选择性为77%。
例23
依例2中所述的方法制备草甘磷，不同的是使用1当量的乙醛酸甲酯（单体），以代替乙醛酸。反应16小时后，排空留在反应器中的氢并过滤除去催化剂。向反应溶液内加入浓盐酸（约100毫升），之后于大气压下，回流3小时。反应溶液的分析结果表明，氨甲基膦酸的转化率为82.1%，生成草甘磷的选择性为84%。
例24
重复例23的反应，不同的是使用多聚乙醛酸甲酯代替乙醛酸甲酯单体。反应于85℃进行16小时。用HCL的水溶液水解反应产物。所得反应混合物的分析结果显示出氨甲基膦酸的转化率为71%，生成草甘磷的选择性为80%。
例25
重复例2的反应，不同的是所用催化剂是镍-硅藻土（0.5克;-150目;90%镍）。反应持续24小时，此时生成草甘磷盐的转化率为14.3%，选择性为65%。
例26
重复例2的反应，不同的是所用催化剂为钴粉末（0.5克，-325目）。反应20小时后，当转化率为11%时，生成草甘磷盐的选择性为61%。
例27
重复例26的反应，不同的是所用的催化剂为1%钯-石墨（0.5克）。结果记录到氨甲基膦酸的转化率为27%，生成草甘磷的选择性为68%。
例28
依例26中所述的方法，通过氨甲基膦酸还原烷基化，不同的是所用的催化剂为0.5%钯-矾土（0.5克）。得到氨甲基膦酸的转化率为13%，生成草甘磷的选择性为35.3%。
例29
依例26中所述的方法，通过氨甲基膦酸的还原烷基化作用生产草甘磷，不同的是使用的催化剂是0.5%铂-矾土（0.5克）。在15%转化时得到66%的选择性。
例30
重复例26的反应，不同的是所用催化剂为10%镍-石墨（0.5克）。观察转化率为30%;生成草甘磷选择性为72%。
例31
依例26中所述的方法，使氨甲基膦酸还原烷基化，不同的是所用催化剂为1%铂-石墨（0.50克）。观察剂转化率为15%，生成草甘磷盐的选择性为72%。
例32
依例26中所述的方法制备草甘磷，不同的是所用催化剂是锇金属粉末（0.1克;-60目）。于室温下反应20小时后，有27%的氨甲基膦酸被转化，生成草甘磷盐的选择性为69.0%。
例33
反应依例26中所述的方法进行，不同的是所用催化剂为铱金属粉末（0.1克;-60目）观察到氨甲基膦酸的转化率为8.2%，生成草甘磷盐的选择性为23%。
例34
依例26中所述的方法可使氨甲基膦酸还原烷基化，不同的是所用催化剂为铑金属粉末（0.1克;-60目。分析表明有20.2%转化，生成所需产物的选择性为64%。
例35
依例26中所述的方法生产草甘磷，不同的是所用催化剂是锌金属粉末（0.1克;200目）。分析记录表明生成草甘磷的转化率为14%，选择性为39%。
例36
依例26中所述的方法生产草甘磷，不同的是所用催化剂为钌金属粉末（0.1克;-80目）。记录到氨甲基膦酸有22%转化，生成草甘磷盐的选择性为45%。
例37
反应依例26中所述的方法进行，所不同的只是用氧化钯（0.1克）作催化剂。当氨甲基膦酸有58%转化时，生成草甘磷盐的选择性为58%。
例38
依例2中所述的方法用氨甲基膦酸还原烷基化，不同的是所用催化剂为10%钯-碳（0.05克），并且用稀的氢氧化钠水溶液将pH调到3.5。仅应进行20小时后，产率为35%。
例39
反应依例26中所述的方法进行，不同的是所用的氢化催化剂是1%钌-石墨（0.05克），反应的温度是40℃。结果得到草甘磷盐的产率为29%。
例40
氨甲基膦酸与水合乙醛酸，在例2所述的催化氢化条件下进行反应，不同的是引入氢气之前，将pH调到8.0。得到的草甘磷盐的产率为96%。
例41
氨甲基膦酸与水合乙醛酸，在例2所述的催化氢化条件下进行反应，不同的是在引入氢气之前，加入稀氢氧化钠水溶液将pH调到9.0。结果获得定量产率的草甘磷盐。
例42
在例2所述的催化氢化条件下，使氨甲基膦酸与水合乙醛酸反应进行还原烷基化，不同的是用氢氧化钠稀溶液将pH调到10。草甘磷盐的产率为71%。
例43
依例2中所述的方法生产草甘磷，不同的是用50%氢氧化钠水溶液将pH调到12。得到草甘磷盐的产率为56%。
例44
依例2中所述的方法生产草甘磷，不同的是于催化氢化之前，用50%氢氧化钠水溶液将pH调到13。得到的草甘磷盐的产率为32%。
例45
氨甲基膦酸于例1所述的催化氢化条件下与水合乙醛酸发生反应还原烷基化反应，不同的是在这一实验中，便氢气于大气压下向反应混合物吹气泡，计48小时。所得草甘磷盐的产率为68%（转化率94%，选择性为73%）。
例46
重复例2的反应，不同的是pH为2.2。草甘磷盐的产率为4.4%。
例47
氨甲基膦酸在例25中所述的催化氢化条件下，与乙醛发生还原烷基化，不同的是所用的催化剂是1%铑-碳（0.5克）。得到草甘磷的产率为32%。
例48
将氨甲基膦酸（1.64克;0.015摩尔）和乙醛酸（1.90克;0.02摩尔）溶解于水（30毫升）中。加入稀氢氧化钠水溶液将所得溶液的pH调到6.0。将溶液移入装有7.0cm2汞阴极和铂阳极的无分隔的电化学电解池内。之后使电解池通入100毫安电流，时间为3小时15分钟。在原料转化为草甘磷盐过程中，观察到电流效率为35.0%。
例49
依例2中所述的方法制备草甘磷，不同的是初始氢压力为3.17×107N/m2，pH为7.0。反应3小时后，氨甲基膦酸的转化率为73%，得到的生成草甘磷的选择性为100%。
例50
依例2中所述的方法制备草甘磷，不同的是pH为7.0，反应时间为1小时。草甘磷盐的产率为85.1%。
例51
氨甲基膦酸在例24所述催化氢化条件下，与多聚乙醛酸甲酯发生还原烷基化。不同的是反应于70℃进行，且将pH一开始就调到7.0。催化氢化完成之后，加入盐酸水溶液，使产物水解。结果发现所得反应混合物含有2.53克草甘磷，表明氨甲基膦酸的转化率为92.8%，生成草甘磷的选择性为90.6%。
例52
反应按例2所述的方法进行，不同的是pH为8.0，且反应温度为40℃。3小时后，终止反应并将产物进行分析。氨甲基膦酸的转化率为79.7%，生成草甘磷的选择性为96.6%。
例53
反应按例52所述的方法进行，不同的是在加氢压之前，将氨甲基膦酸和水合乙醛酸的水溶液在氩气下加热至70℃，此后反应即于70℃下进行。3小时后，终止反应并将反应产物进行分析。观察到氨甲基膦酸的转化率74.8%，生成草甘磷盐的选择性为97.1%。
例54
反应按例53所述的方法进行，不同的是使用的反应温度为120℃。3小时后终止反应并分析反应产物。结果表明氨甲基膦酸的转化率为56.2%，生成草甘磷的选择性为49%。
例55
反应按例52所述的方法进行，不同的是将反应体系予加热至90℃，并于该温度下使反应进行2小时。结果代表转化率为84.7%，选择性为88.1%。
例56
反应按例53所述的方法进行，不同的是反应温度保持在150℃。反应3小时后，55.7%的氨甲基膦酸被转化，生成草甘磷的选择性为13.8%。
下列表1是氨甲基膦酸与乙醛酸甲酯还原烷基化反应的反应温度对选择性的影响的数据综合图2即为这些数据的作图。反应是在pH＝8，氢压为6.89×106N/m2下进行。
表1
实例序号 温度（℃） 选择性（%）
40 27 96
52 40 96.6
53 70 97.1
54 90 88.1
55 120 49
56 150 13.8
选择性定义为实际生成的草甘磷的量与草甘磷的理论生成量的比率，而后者则是按照转化了的氨甲基膦酸起始原料来计算的。
例57
于例2所述的条件下，氨甲基膦酸与乙醛酸发生还原烷基化，所不同的是用含1%钯-碳（0.10克）的催化剂，且pH为8.0反应于室温下进行5小时后，从反应器内将氢气排空并对反应溶液进行分析。观察到原料氨甲基膦酸的转化率为40.0%，生成草甘磷的选择性为100%。
例58
于例2所述的条件下，氨甲基膦酸与乙醛酸发生还原烷基化，不同的是使用的催化剂为镍-硅藻土（0.10克;60-62%镍），pH为8.0。草甘磷产率为89.2%。
例59
反应在例2所述的条件下进行，不同的是使用的催化剂为26号兰尼镍（1.90克），pH为8.0。测得草甘磷的产率为78.3%。
例60
重复例2的反应，不同的是所用催化剂包含5%铂-活性碳（0.1克），且pH为8.0，在转化率为25.2%时，生成草甘磷的选择性为82.6%。
例61
重复例2的反应，不同的是所用催化剂为10%钯-碳（0.1克），pH为5.0。反应18小时后分析反应混合物，测得草甘磷的产率为96.0%。
例62
重复例2的反应条件，不同的是所用催化剂为10%钯-碳（0.1克），pH为7.0。反应14小时后，分析反应产物，测知草甘磷的产率为97.7%。
下列表2总结在室温及60.8×105N/m2氢气压力下，pH对反应产率的影响。图1为这些数据的作图。
表2
实例序号 pH 产率（%）
46 2.2 4
38 3.5 35
61 5.0 96
5 6.0 96.7
62 7.0 97.7
40 8.0 96
41 9.0 100
42 10.0 71
43 12.0 56
44 13.0 32
产率定义为实际得到的草甘磷的量与理论上可得的草甘磷量的比率，后者按照最初加入的氨甲基膦酸的量计算。
例63
将氨甲基膦酸（1.64克，0.015摩尔）和乙醛酸，（1.90克;0.02摩尔）溶于水（50毫升）中，加入2.5当量氢氧化钠，将所得溶液的pH调到6.0，取20毫升该溶液放入电化学电解池阳极室内，30毫升放入电解池的阴极室内，该电解池具有一个Alundum多孔矾土杯隔板，将阳极室与阴极室分隔开。阴极是一个汞池（7cm2），阳板是网状的铂。以5伏电压的直流电流（0.1毫安），通入电解池3.13小时，在此期间阴极电解液和阳板电解液的温度通过外部致冷保持在25℃。通过向阴极电解溶内加入盐酸水溶液使其pH保持在9.5以下。在反应进行了上述时间后，在阴极电解液中分析草甘磷。分析结果表明共产生了0.16克草甘磷，相当于产率为17.2%。
例64
在例63所述的电化学条件下，乙醛酸将氨甲基膦酸还原烷基化，不同的是以石墨棒代替汞池作为阴极。得到草甘磷的产率为5.6%。
例65
按例63中所述的一般方法，用乙醛酸使氨甲基膦酸进行电化学还原烷基化，不同的是用铂（13cm2）阴极，得到的草甘磷的产率为23%。
例66
将氨甲基膦酸（1.98毫克，0.018摩尔）和乙醛酸（1.90克，0.02摩尔）溶解于水（100毫升）中，加入2.5当量氢氧化钠，将所得溶液的pH调到7.0，将该溶液放入一分隔的平行平板电化学电解池内，作为阴极电解液。阳极电解液是醋酸钾（7.0克）和水（100毫升）的溶液。
本实例所使用的电化学还原电解池，一般说来相当于图4中所示的电解池。它具有一镉阴极和一碳阳极，并由全氟磺酸离子交换膜分隔开。这种膜由E、I.dupont de Nemours公司经销。商品名是“Nafion”。特氟隆（Teflon）间隔流动通道（0.25英寸），构成了电解池的主体。每个电极室都由Riton吸头泵从一个150毫升的储池向内输液。以0.3安培（30毫安/平方厘米）的电流通过电解池共6.75小时。测得草甘磷的产率为19.3%。
例67
将氨甲基酸（2.10克;0.019摩尔）和乙醛酰亚硫酸氢二钠合物（5.34克，0.02摩尔溶于水（50毫升）中。用2.5当量氢氧化钠将所得溶液的pH调到7.0，并将该溶液移入0.3升高压釜，高压釜内加入了10%-碳催化剂（0.1克）用氩气反复吹洗反应器，之后加压注入氢气，至压力的6.89×106N/m2表压。于室温下将反应混合物剧烈搅拌18小时，之后过滤除去催化剂並于50℃除去大部分反应水。对反应混合物所做分析表明，氨甲基酸的转化率为22%，生成草甘磷的选择性为26.1%。
例68
依例2中所述的方法制备草甘磷，不同的是在调pH之前，向反应器加入氯化二甲基铵（1当量）。将pH调到8.0。反应过夜后，得到的N-酰甲基甘氨酸之二甲胺盐的产率为46.1%（转化率为46.1%时选择性为100%）。
例69
将氨甲基酸（2.1克;0.019摩尔）和40%乙二醛（2.9克;0.02摩尔）溶解于水（50毫升）中，加入2.5当量氢氧化钠将所得溶液的pH调到6.0。向混合物中加入10%钯-碳催化剂（1.0克），之后将混合物移入0.3升的高压釜，再加压充入氢气，至压力为3.46×105N/m2表压。反应进行18小时后，排空氢气，分离催化剂并除去水。将高压釜放入含有5%铂-碳（0.19）的水（100毫升）中，并于空气中将该混合物回流过夜。分析所得溶液，证明草甘磷产率为15.1%。
例70
将氨甲基膦酸（95%强度;12.0克;0.103摩尔）和乙醛酸（10.8克;0.108摩尔）在水（40毫升）中制成匀浆。向其加入50%（重量）氢氧化钠溶液，将水相的pH调到6.8在加氢氧化钠溶液时，要用磁搅拌器搅拌匀浆，并用冰水浴冷却。将所得黄色溶液移入300毫升高压釜内。溶液的总重量为87.9克。溶液移入高压釜后，向溶液内加10%钯-碳催化剂（2.10克），并向反应器内加压充入氢气至压力为6.89×106N/m2。于室温下反应持续过夜。然后过滤除去催化剂，用高压液体色谱对溶液进行分析。检测到草甘磷盐相当于酸17.4克的产率定量。
产物溶液浓缩并用浓盐酸处理。除去沉淀的氯化钠并重新浓缩该溶液。在连续3次的水浓缩处理以除去过量HC1后，即形成结晶物。由该结晶物中分离到15.2克草甘磷，分离的产率为87%。
例71
将氨甲基膦酸（95%强度;2.5克;0.021摩尔）和水合聚乙醛酸钠（83.2%，重量3.17克;0.024摩尔）溶解于水（40毫升）中。将溶液加热至50℃保持1小时，然后加入2.5当量氢氧化钠将pH调到7.0。将中和后的溶液移入一个300毫升高压釜内，加入100钯-碳催化剂（1.0克），用氩气封闭反应器，之后加压充入氢气，至压力为6.89×106N/m2。于27℃下反应3.75小时后分析产物。测知草甘磷的产率为91.4%。
例72
按例48的条件重复实验，但阴极电压保持在-1.0伏特（对标准甘汞参比电极）。给电解池通入足够的电流则67%的原料转化为草甘磷。分析表明生成草甘磷盐的选择性为94.4%。
例73
将氨甲基膦酸（0.05摩尔;5.5克）溶于水中，加50%（重量）氢氧比钠溶液（7.5）克，将所得溶液的pH调到11。之后交替着将乙醛酸和硼氢化钠一点一点地加入该水溶液内。所加乙醛酸的总量为0.05摩尔（7.4克），硼氢化钠的总量为0.74克（0.012摩尔）。开始时先将大约占总量 1/5 的乙醛酸加到溶液内，用氢氧化钠将pH调到11，再将总量 1/5 的硼氢化钠在30℃下加到溶液中。该过程重复4次，直到全部乙醛酸和硼氢化钠加完为止。每次加硼氢化钠时，溶液都有瞬间的变混。
加入上述量的乙醛酸和硼氢化钠之后，未反应的氨甲基膦酸仍留在反应溶液内。再重复交替地加入乙醛酸和硼氢化钠并间以用氢氧化钠调整pH至11，直到将开始的2.5克乙醛酸，0.26克硼氢化钠以及2克氢氧化钠加完。从反应液中取样，进行高压液体色谱分析，测得每100克水含1.62克草甘磷。
例74
将氨甲基膦酸（0.05摩尔;5.5克）溶于水中，加入50%氢氧化钠溶液（10克）将所得溶液的pH调到11.0。将乙醛酸（总量0.05摩尔;7.4克）和硼氢化钠（总量0.012摩尔;0.47克）一份一份地并且交替地在5小时区间内加到溶弊中，在每加一次乙醛酸和硼氢化钠之前，均用氢氧化钠溶液调该溶液的pH。调pH所用的50%氢氧化钠为4克。于室温下添加各反应物。每加入一次硼氢化钠，反应溶液都有瞬间的变混，同时出现小气泡。
用高压液体色谱分析去过水的反应混合物以监测反应。在加完上述量的各反应物时，去过水的反应混合物中含有21.6（重量）%的草甘磷。为了使反应完全，再向反应溶液中加乙醛酸（总计14.8克），硼氢化钠（总计0.94克）及氢氧化钠（总计8.0克）。取一份该溶液去除水份，用高压液体色谱进行分析。其余溶液（123.7克）则用盐酸（17克）酸化到pH为2.0，没有结晶形成，显然这是因为有乙醛酸存在。在该例中，总共使用了三倍于化学计算量的乙醛酸和硼氢化钠。
从整个反应过程中取样作核磁共振分析。分析结果表明在3.5PPm的乙醛酸单峰升高了，氨甲基膦酸亚甲基单峰降低了，并且有一个相当于草甘磷亚甲基的位移。所加量达化学计算量时，氨甲基膦酸峰是草甘磷峰之大小一样。所加乙醛酸的量为两倍化学计算量时，则草甘磷峰比氨甲基膦酸峰大5倍。酸化之后，只观察到草甘磷峰，同时在3.0PPm处有一新的单峰。
按照此例的方法进行两次实验。一次得到6.00克草甘磷（产率71.0%）;另一次则得到5.91克草甘磷（产率69.9%）。
用盐酸处理反应混合物，并用过滤除去不溶的氯化钠，以将氯化钠从草甘磷产物中分离出去滤液经汽提得到褐色的盐酸草甘磷。加少量水即形成小的草甘磷白色结晶。通过这一处理得到6.5克氯化钠和1.6克草甘磷。草甘磷从水中两次结晶，重结晶产物经高压液体色谱分析，纯度为94.8%。
按照本发明之方法，N-乙本氨甲基膦酸可与等摩尔量的乙醛酸混合，在例2的条件下进行反应。当吸氢停止时，反应混合物中含有大量的N-乙基草甘磷。同样按照例75的方法N-异丙基氨甲基膦酸和N-甲基氨甲基膦酸与乙醛酸反应，发生还原烷基化。当吸氢停止时，反应混合物分别含有相当多的N-异丙基草甘磷或N-甲基草甘磷。
可在上述方法和产物中作各种变动，而均不超出本发明的范畴。上述所有的文字叙述及附带的图示均应看作是解说性的，而没有限定范围的意义。