Тринатрий дикарбоксиметилаланинат - Trisodium dicarboxymethyl alaninate
Имена | |
---|---|
Другие имена * N,N-Бис (карбоксиметил) -DL-аланин тринатриевая соль
| |
Идентификаторы | |
3D модель (JSmol ) | |
ChemSpider | |
ECHA InfoCard | 100.120.943 |
Номер ЕС |
|
PubChem CID | |
UNII | |
| |
| |
Свойства | |
C7ЧАС8NNa3О6 | |
Молярная масса | 271.111 г · моль−1 |
Плотность | * 0,690 г / см3[1] как порошок |
Опасности | |
Пиктограммы GHS | |
Сигнальное слово GHS | Предупреждение |
H290 | |
P234, P390, P404 | |
Если не указано иное, данные для материалов приводятся в их стандартное состояние (при 25 ° C [77 ° F], 100 кПа). | |
Ссылки на инфобоксы | |
Тринатрий N- (1-карбоксилатоэтил) иминодиацетат, тринатриевая соль метилглициндиуксусной кислоты (MGDA-Na3) или тринатрий α-DL-аланин диацетат (α-ADA ), - тринатрий-анион N- (1-карбоксиэтил) иминодиуксусная кислота и тетрадентатный комплексообразователь. Он образует стабильные хелатные комплексы 1: 1 с катионами, имеющими зарядовое число не менее +2, например "образование жесткой воды " катионы Ca2+ или Mg2+. α-ADA отличается от изомерной β-аланиндиуксусной кислоты лучшей биоразлагаемостью и, следовательно, улучшенной экологической совместимостью.[3]
Производство
Патентная литература по промышленному синтезу тринатрия N- (1-карбоксилатоэтил) иминодиацетат описывает подходы к решению ключевых требований производственного процесса, который может быть реализован в промышленном масштабе, характеризующийся:
- Достижение максимально возможной доходности пространства-времени
- Простой контроль реакции при относительно низких давлениях и температурах
- Реализация вариантов непрерывного процесса
- Достижение минимально возможных уровней примесей, особенно нитрилотриуксусная кислота, который подозревается в канцерогенности
- Использование недорогого сырья, например вместо чистого L-аланин сырая смесь Синтез Стрекера от метанал, цианистый водород и аммиак
- Избегание сложных этапов изоляции, снижающих урожайность; вместо этого прямое дальнейшее использование сырых реакционных растворов или осадков на следующей стадии процесса.
Очевидным путем синтеза α-аланиндиуксусной кислоты является рацемический α-DL-аланин, который обеспечивает рацемический α-ADA путем двойного цианометилирования метаналем и цианидом водорода, гидролиза промежуточно образованного диацетонитрила до тринатриевой соли и последующего подкисления минеральными кислотами в общая доходность 97,4%.[4] Однако в более позднем описании патента только общий выход 77% и содержание NTA 0,1% достигается с практически одинаковыми количествами веществ и при практически идентичных условиях реакции.[5]
Это более позднее описание патента[5] также указывает маршрут процесса через аланинонитрил, который получают синтезом Штрекера из цианистого водорода, аммиака и метаналя и превращают в метилглицинонитрил-N,N-диацетонитрил двойным цианометилированием (стадия 1). Затем три нитрильные группы гидролизуют гидроксид натрия в α-ADA (шаг 2). Общий выход составляет 72%, содержание NTA - 0,07%.
Один вариант реакции включает иминодиацетонитрил или иминодиуксусная кислота (стадия 1 '), который реагирует в слабокислой среде (pH 6) с цианистым водородом и этанал с образованием метилглицинонитрила-N, N-диуксусная кислота, нитрильная группа которой гидролизуется гидроксидом натрия до тринатрия N- (1-карбоксилатоэтил) иминодиацетат (стадия 2 '). Реагент иминодиуксусная кислота доступна по низкой цене путем дегидрирования диэтаноламин. Опять же, общий выход составляет 72%, содержание NTA - 0,07%.
Другой вариант подходит для непрерывное производство, в котором аммиак, метаналь и цианистый водород реагируют при pH 6 с образованием иминодиацетонитрила, который в сильнокислой среде (pH 1,5) реагирует с этаном с образованием тринитрила, метилглицинонитрила.N,N-диацетонитрил с очень хорошим выходом 92%. (шаг 1).
Щелочной гидролиз (стадия 2) приводит к общему выходу тринатрия 85%. N- (1-карбоксилатоэтил) иминодиацетат с содержанием NTA 0,08%. Этот вариант процесса, по-видимому, лучше всего удовлетворяет указанным выше критериям.
Путь синтеза тринатрия с низким уровнем побочных продуктов N- (1-карбоксилатоэтил) иминодиацетат был недавно описан, в котором аланин этоксилирован окись этилена в автоклав с образованием бис-гидроксиэтиламиноаланина и затем окисляется до α-ADA при 190 ° C с Рэйни Медь под давлением.[6]
Выходы более 90% d.Th., содержание NTA менее 1%. Условия процесса делают этот вариант менее привлекательным.
Свойства
Коммерчески доступный N- (1-карбоксилатоэтил) иминодиацетат тринатрия (84% по весу) представляет собой бесцветное водорастворимое твердое вещество, водные растворы которого быстро и полностью разлагаются даже неадаптированными бактериями. Водная токсичность для рыб, дафний и водорослей низкая.[7] Тринатрий N- (1-карбоксилатоэтил) иминодиацетат описывается как легко разлагаемый микроорганизмами (OECD 301C) и удаляется более чем на 90% на установках очистки сточных вод.[8] Тринатрий N- (1-карбоксилатоэтил) иминодиацетат еще не обнаружен в стоках городских и промышленных очистных сооружений. В дополнение к их очень хорошей биоразлагаемости, тринатрий NРастворы - (1-карбоксилатоэтил) иминодиацетата характеризуются высокой химической стабильностью даже при температурах выше 200 ° C (под давлением) в широком диапазоне pH от 2 до 14, а также высокой комплексной стабильностью по сравнению с другими комплексообразующими агентами аминополикарбоксилатного типа.[1][9]
В следующей таблице показан журнал констант комплексообразования. K α-ADA по сравнению с иминодисукцинат натрия и этилендиаминтетрауксусной кислоты (ЭДТА) по сравнению с ионами поливалентных металлов:
Ионы металлов | MGDA | IDS[10] | EDTA[11] |
---|---|---|---|
Ба2+ | 4,9 | 3,4 | 7,9 |
Ag+ | 3,9 | 7,3 | |
Sr2+ | 5,2 | 4,1 | |
Ca2+ | 7,0 | 5,2 | 10,6 |
Mg2+ | 5,8 | 6,1 | 8,7 |
Mn2+ | 8,4 | 7,7 | 13,8 |
Fe2+ | 8,1 | 8,2 | 14,3 |
Компакт диск2+ | 10,6 | 8,4 | 16,5 |
Cr3+ | 9,6 | ||
Co2+ | 11,1 | 10,5 | 16,3 |
Zn2+ | 10,9 | 10,8 | 16,5 |
Pb2+ | 12,1 | 11,0 | 18,0 |
Ni2+ | 12,0 | 12,2 | 18,6 |
Cu2+ | 13,9 | 13,1 | 18,8 |
Al3+ | 14,1 | 16,1 | |
Hg2+ | 14,9 | 21,8 | |
Fe3+ | 16,5 | 15,2 | 25,1 |
Константы комплексообразования биоразлагаемых хелаторов α-ADA и IDS находятся в диапазоне, подходящем для промышленного использования, но явно ниже, чем у предыдущего стандарта EDTA.
В твердых препаратах тринатрий N- (1-карбоксилатоэтил) иминодиацетат устойчив к окислителям, таким как пербораты и перкарбонаты, но не против окисляющие кислоты или гипохлорит натрия.
Использовать
Как и другие комплексообразующие агенты в классе аминополикарбоновой кислоты, тринатрий N- (1-карбоксилатоэтил) иминодиацетат (α-ADA) обнаруживается благодаря его способности образовывать стабильные хелатные комплексы с поливалентными ионами (в частности, с агентами, отверждающими воду Ca2+ и Mg2+, а также ионы переходных и тяжелых металлов, таких как Fe3+, Mn2+, Cu2+и т. д.) для умягчения воды, в моющих и чистящих средствах, в гальванике, косметике, бумажном и текстильном производстве. Благодаря своей стабильности при высоких температурах и значениях pH α-ADA особенно подходит в качестве замены фосфатов, запрещенных в ЕС с 2017 года, таких как триполифосфат натрия (STPP).[12] во вкладках для посудомоечных машин.
BASF SE является крупнейшим производителем α-ADA под торговой маркой Trilon M, имеет крупные заводы в Людвигсхафене и Лиме, штат Огайо, и в настоящее время расширяет свои существующие мощности за счет еще одного крупного завода на территории Evonik в Теодоре, штат Алабама. .[13]
использованная литература
- ^ а б c BASF SE, Техническая информация: Типы Trilon M
- ^ Национальная схема уведомления и оценки промышленных химикатов (NICNAS): Полный публичный отчет «Метилглициндиуксусная кислота, тринатриевая соль», Номер дела: STD / 1092, август 2004 г.
- ^ Агентство по охране окружающей среды, Список безопасных химических ингредиентов DfE, хелатирующие агенты, Аланин, N, N-бис (карбоксиметил) -, натриевая соль (1: 3).
- ^ WO 9429421, J. Schneider et al., «Использование производных глицин-N, N-диуксусной кислоты в качестве биоразлагаемых комплексообразователей для ионов щелочноземельных металлов и ионов тяжелых металлов, а также способы их получения», выпущенный 22 декабря 1994 г., назначенный BASF AG
- ^ а б США 5849950, T. Greindl et al., «Получение производных глицин-N, N-диуксусной кислоты», выпущенный 15 декабря 1998 г., переуступлен BASF AG.
- ^ EP 2547648, R. Baumann et al., "Verfahren zur Herstellung nebenproduktarmer Aminocarboxylate", выпущенный 23.01.2013, передан BASF SE.
- ^ BASF, Sicherheitsdatenblatt: Паспорт безопасности порошка Trilon M
- ^ Hessisches Landesamt für Umwelt und Geologie, 6.12 Komplexbildner. 2003, С. 12/6.
- ^ Колодынская, Дорота; Губицкая, Галина; Хубицки, Збигнев (2009). «Исследования применения монодисперсных анионитов в сорбции комплексов тяжелых металлов с ИДС». Опреснение. 239 (1–3): 216–228. Дои:10.1016 / j.desal.2008.02.024..
- ^ Lanxess AG, Общая информация о продукте: Baypure
- ^ BASF SE, Техническая информация: Типы трилона B (Декабрь 2013 г.)
- ^ SEPAWA, Rückblick 2013, Abstracts: Wasch- und Reinigungsmittel Session Reinigen und Hygiene, Юрген Кильхольц: Phosphatfreie Reiniger für maschinelle Geschirrspüler
- ^ BASF SE: Больше никаких пятен от чая и известковых отложений