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    現在全球三大除草劑中，草甘膦的大面積使用已經導致抗性雜草的發生與發展；百草枯由于劇毒，導致大量中毒死亡事件發生，因而退出市場；作為僅次于草甘膦的世界第二大轉基因作物耐受性除草劑草銨膦，獲得巨大的發展前景。

    草銨膦（glufosinate-ammonium）是一種高效、低毒、廣譜觸殺型有機磷類除草劑，其有效成分為posphinothricin（簡稱PPT），化學式為C5H15N2O4P，化學名稱為2-氨基-4-[羥基(甲基)膦�；鵠丁酸銨。屬于谷氨酰胺合成酶抑制劑，可導致植物體內氮代謝紊亂、氨的過量積累、葉綠體解體，抑制其光合作用從而使植物死亡。

    目前草銨膦的合成方法，概括起來有阿爾布佐夫合成法、高壓催化合成法、低溫定向合成法、蓋布瑞爾-丙二酸二乙酯合成法、斯垂克-澤林斯基合成法、手性合成法等。但目前合成路線存在成本較高、反應條件苛刻、步驟復雜、產生的廢料多等問題，限制了工業生產�，F對草銨膦的合成工藝進行了改進，探索出一條新的合成路線。

    1、合成路線

    本研究在現有文獻和專利基礎上，綜合考慮原料、實驗操作及反應條件等方面因素。選用價格低廉的γ-丁內酯為起始原料，與溴素作用，選擇性地發生α位單溴取代生成α-溴-γ-丁內酯，然后與氨水進行氨基化反應，加鹽酸回流得到α-氨基-γ-丁內酯鹽酸鹽，氨基保護得到（2-氧代四氫呋喃-3-基）氨基甲酸乙酯，該中間體經氯化開環后和甲基亞磷酸二乙酯進行Arbuzov反應，經酸化水解、氨化得到產物草銨膦。結構經核磁氫譜及高分辨質譜確證。合成路線如下圖所示。

    2、實驗部分

    2.1  主要儀器與試劑

    瑞士Bruker 600 MHz核磁共振儀（CDCl3、DMSO-d6、CD3OD、D2O為溶劑，TMS為內標）；RY-1熔點儀；ZF-20D暗箱式紫外分析儀。γ-丁內酯（化學純，武漢遠成共創科技有限公司）：紅磷（化學純，成都博瑞特化學技術有限公司）；液溴（化學純，國藥集團化學試劑有限公司）；氯甲酸乙酯（化學純，武漢格奧化學有限公司）；飽和的HCl乙醇溶液為自制；甲基亞磷酸二乙酯（化學純，湖北巨勝科技有限公司）；所用試劑和溶劑均為試劑級。

    2.2  實驗步驟

    2.2.1  α-溴-γ-丁內酯(1)的合成

    冰浴下，往三口瓶中的50 g γ-丁內酯（0.58 mol）和6.7 g紅磷（0.21 mol）的混合物中緩慢滴加33 mL液溴（0.61 mol），然后升溫至70 ℃，繼續滴加33 mL液溴（0.61 mol）。滴加完畢后，升溫至80 ℃反應3 h。停止加熱并冷卻至室溫，持續吹入空氣，將過量的液溴和生成的溴化氫吹走。然后再升溫至80 ℃，緩慢滴加10 mL水，等反應緩和后再加入70 mL水，回流4 h。冷卻后分層，水層用二氯甲烷萃取，合并有機層，無水硫酸鎂干燥。減壓蒸去溶劑后得到粗產物，經減壓蒸餾精制（沸程為125～127 ℃/1.7kPa），得淡黃色油狀液體85 g，收率88.7%。1H NMR（CDCl3） δ：4.48（m，1H），4.41（m，2H），2.84～2.74（m，1H），2.47（m，1H）。

    2.2.2  α-氨基-γ-丁內酯鹽酸鹽(2)的合成

    在冰浴條件下，將50 g的溴代產物α-溴-γ-丁內酯（0.3 mol）緩慢滴加到270 mL的氨水（25wt%～28wt%）中，劇烈攪拌，反應48 h后，減壓蒸餾除去溶劑，隨后加入濃鹽酸38 mL，然后在110 ℃下回流1 h，抽濾后烘干得到48.25 g的白色固體，收率69.1%。1H NMR（CH3OD）δ：7.40（s，2H），4.55（s，1H），4.46～4.37（m，2H），2.87～2.61（m，1H），2.41（dt，1H）。

    2.2.3  (2-氧代四氫呋喃-3-基)氨基甲酸乙酯(3)的合成

    在冰浴條件下，取α-氨基-γ-丁內酯鹽酸鹽10 g（0.07 mol），加入60 mL四氫呋喃和120 mL水混合，往其中加入17.6 g碳酸氫鈉（0.21 mol），再將9.1 g（0.084 mol）的氯甲酸乙酯緩慢滴加進去反應0.5 h后，恢復至室溫后繼續反應2 h，減壓蒸餾除去溶劑，調節pH值至酸性，用二氯甲烷萃取，隨后減壓蒸餾旋走溶劑，降溫后有固體析出，抽濾得到無色油狀液體6.77 g，收率為90%。1H NMR（CDCl3）δ：5.20（s，1H），4.47～4.12（m，5H），2.79（s，1H），2.27～2.15（m，1H），1.60（s，2H），0.87（s，1H）。

    2.2.4  4-氯-2-乙氧羰基氨基丁酸乙酯(4)的合成

    取10 g（0.057 mol）的(2-氧代四氫呋喃-3-基)氨基甲酸乙酯，加入到200 mL的耐壓瓶中，隨后將150 mL的飽和HCl乙醇溶液加入其中，升溫至65 ℃反應12 h后，旋蒸掉其中的乙醇溶劑，加入少量的水，再用乙酸乙酯萃取，旋掉溶劑后，得到無色油狀液體8.12 g，收率在60%以上。1H NMR （CDCl3） δ：5.29 （s，1H），4.47 （s，1H），4.27～4.18 （m，2H），4.13（d，2H），3.60（t，2H），2.34（s，1H），2.16（s，1H），1.32～1.23（m，6H）。

    2.2.5  4-乙氧基-4-甲基膦�；�-2-乙氧羰基氨基丁酸乙酯(5)的合成

    稱取10.0 g（0.042 mol）的4-氯-2-乙氧羰基氨基丁酸乙酯與11.5 g（0.084 mol）的甲基亞磷酸二乙酯加入到150 mL無水甲苯中混合后，在氮氣保護下，回流反應12 h。減壓蒸餾，回收甲苯和甲基亞磷酸二乙酯，加入適量乙酸乙酯后，用飽和的氯化鈉溶液洗滌3次，用無水Na2SO4干燥，減壓蒸餾去除溶劑，得到9.6 g油狀液體，收率為75.8%。1H NMR（DMSO-d6） δ:7.49（s，1H），4.17～3.97（m，6H），2.14～1.91（m，2H），1.65～1.07（m，13H）。

    2.2.6  草銨膦銨鹽(6)的合成

    稱取10.0 g（0.032 mol）4-乙氧基-4-甲基膦�；�-2-乙氧羰基氨基丁酸乙酯加入到100 mL 6 mol/L HCl溶液中，回流12 h。再用氨水調pH值9，繼續回流8 h，減壓蒸餾后，用甲醇重結晶，得到白色草銨膦晶體5.2 g，收率為80.9%。1H NMR （D2O） δ：4.00 （t，1H），2.20～2.06（m，2H），1.89～1.67（m，2H），1.39（d，3H）。

    3、結論

    本研究對目前已報道的多條草銨膦合成路線進行了考察，將研究重點放到了α-氨基-γ-丁內酯鹽酸鹽的合成上，采用了低廉的溴素作為溴源，經改良的減壓蒸餾方法得到α-溴-γ-丁內酯，然后經氨基化反應，酸化得到關鍵中間體α-氨基-γ-丁內酯鹽酸鹽。本工藝大大降低了成本，反應條件溫和，適合工業化生產。