Дикарбоксиметилаланинат тринатрия - Trisodium dicarboxymethyl alaninate

Тринатрий дикарбоксиметилаланинат
MGDA-Trinatriumsalz.svg
Имена
Другие имена
* N , N- бис (карбоксиметил) - DL- тринатриевая соль аланина
  • N - (1-карбоксиэтил) -иминодиуксусная кислота
  • α-Аланиндиуксусная кислота
  • α-ADA
  • МГДА-Na 3
  • Трилон М
Идентификаторы
3D модель ( JSmol )
ChemSpider
ECHA InfoCard 100.120.943
Номер ЕС
UNII
Свойства
C 7 H 8 N Na 3 O 6
Молярная масса 271,111  г · моль -1
Плотность * 0,690 г / см 3 в виде порошка
  • 1,31 г / см 3 в виде ~ 40% водного раствора при 20 ° C
  • 1,464 г / см 3 в виде 56-58% водного раствора при 20 ° C
Опасности
Пиктограммы GHS GHS05: Коррозийный
Сигнальное слово GHS Предупреждение
H290
P234 , P390 , P404
Если не указано иное, данные приведены для материалов в их стандартном состоянии (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-аланиндиацетат ( α-ADA ) представляет собой тринатрий-анион N- (1-карбоксиэтил) иминодиуксусной кислоты и тетрадентат комплексообразователь . Он образует стабильные хелатные комплексы 1: 1 с катионами, имеющими зарядовое число не менее +2, например катионы Ca 2+ или Mg 2+, образующие " жесткую воду " . α-ADA отличается от изомерной β-аланиндиуксусной кислоты лучшей биоразлагаемостью и, следовательно, улучшенной экологической совместимостью.

Производство

В патентной литературе по промышленному синтезу N - (1-карбоксилатоэтил) иминодиацетата тринатрия описываются 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 нитрилотриуксусной кислоты , которая подозревается в канцерогенности
  • Использование недорогого сырья, например, вместо чистого L-аланина сырьевая смесь синтеза Штрекера из метаналя , цианистого водорода и аммиака.
  • Избегание сложных этапов изоляции, снижающих урожайность; вместо этого прямое дальнейшее использование сырых реакционных растворов или осадков на следующей стадии процесса.

Очевидный путь синтеза α-аланиндиуксусной кислоты - из рацемического α-DL-аланина, который обеспечивает рацемический α-ADA путем двойного цианометилирования метаналем и цианистым водородом, гидролиза промежуточно образованного диацетонитрила до тринатриевой соли и последующего подкисления минеральными кислотами в общая доходность 97,4%. В более позднем описании патента, однако, только общий выход 77% и содержание NTA 0,1% достигается при практически тех же количествах веществ и при практически идентичных условиях реакции.

МГДА Аланин

Это более позднее описание патента также указывает путь процесса через аланинонитрил , который получают синтезом Strecker из цианида водорода, аммиака и метаналя и превращают в метилглицинонитрил- N , N- диацетонитрил путем двойного цианометилирования (стадия 1). Затем три нитрильные группы гидролизуют гидроксидом натрия до α-ADA (стадия 2). Общий выход составляет 72%, содержание NTA - 0,07%.

MGDA Аланинонитрил

Один из вариантов реакции включает иминодиацетонитрил или иминодиуксусную кислоту (стадия 1 '), которая реагирует в слабокислой среде (pH 6) с цианистым водородом и этаном с образованием метилглицинонитрил- N, N- диауксусной кислоты, нитрильная группа которой гидролизуется. с гидроксидом натрия до тринатрий N - (1-карбоксилатоэтил) иминодиацетата (стадия 2 '). Реагент иминодиуксусная кислота доступна по низкой цене путем дегидрирования диэтаноламина . Опять же, общий выход составляет 72%, содержание NTA - 0,07%.

MGDA Iminodysigsäure

Другой вариант подходит для непрерывного производства , 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 -диацетонитрила в очень хорошая доходность 92%. (шаг 1).

MGDA Иминодиацетонитрил

Щелочной гидролиз (стадия 2) приводит к общему выходу 85% N - (1-карбоксилатоэтил) иминодиацетата тринатрия с содержанием NTA 0,08%. Этот вариант процесса, по-видимому, лучше всего удовлетворяет указанным выше критериям.

Недавно был описан путь синтеза тринатрий- N - (1-карбоксилатоэтил) иминодиацетата с низким уровнем побочного продукта , в котором аланин этоксилируется оксидом этилена в автоклаве с образованием бис-гидроксиэтиламиноаланина, а затем окисляется до α-ADA при 190 ° C с Медь Ренея под давлением.

MGDA Ethoxylierung

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. Тринатрий N - (1-карбоксилатоэтил) иминодиацетат описывается как легко разлагаемый микроорганизмами (OECD 301C) и удаляется до> 90% на очистных сооружениях. Тринатрий N- (1-карбоксилатоэтил) иминодиацетат до сих пор не обнаружен в стоках городских и промышленных очистных сооружений. Помимо очень хорошей биоразлагаемости, растворы тринатрий N - (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.

В следующей таблице показаны константы комплексообразования log K α-ADA по сравнению с иминодисукцинатом тетранатрия и этилендиаминтетрауксусной кислотой (EDTA) по сравнению с ионами поливалентных металлов:

Ионы металлов MGDA IDS EDTA
Ba 2+ 4,9 3,4 7,9
Ag + 3,9 7,3
SR 2+ 5,2 4,1
Ca 2+ 7,0 5,2 10,6
Мг 2+ 5,8 6,1 8,7
Mn 2+ 8,4 7,7 13,8
Fe 2+ 8,1 8,2 14,3
CD 2+ 10,6 8,4 16,5
Cr 3+ 9,6
Co 2+ 11,1 10,5 16,3
Zn 2+ 10,9 10,8 16,5
Pb 2+ 12,1 11,0 18,0
Ni 2+ 12,0 12,2 18,6
Cu 2+ 13,9 13,1 18,8
Al 3+ 14,1 16,1
Hg 2+ 14,9 21,8
Fe 3+ 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 окисляющим агентам, таким как пербораты и перкарбонаты, но не к окисляющим кислотам или гипохлориту 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, агенты, отверждающие воду Ca 2+ и Mg 2 + , а также ионы переходных и тяжелых металлов, таких как Fe 3+ , Mn 2+ , Cu 2+ и т. д.), которые используются для смягчения 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) в таблетках для посудомоечных машин.

BASF SE - крупнейший производитель 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, Алабама. .

Ссылки

  1. ^ a b c BASF SE, Техническая информация : Типы Trilon M
  2. ^ Национальная схема уведомления и оценки промышленных химикатов (NICNAS): Полный общедоступный отчет «Метилглициндиуксусная кислота, тринатриевая соль» , файл №: STD / 1092, август 2004 г.
  3. ^ Агентство по охране окружающей среды , Список безопасных химических ингредиентов DfE, хелатирующие агенты , аланин, N, N-бис (карбоксиметил) -, натриевая соль (1: 3) .
  4. ^ 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. , передан BASF AG 
  5. ^ a b US 5849950 , T. Greindl et al., «Получение производных глицин-N, N-диуксусной кислоты», выданный 15 декабря 1998 г., переуступлен BASF AG. 
  6. ^ EP 2547648 , R. Baumann и др., "Verfahren цур Herstellung nebenproduktarmer Aminocarboxylate", выданном 2013-01-23, назначен BASF SE 
  7. ^ BASF, Sicherheitsdatenblatt: Паспорт безопасности порошка Trilon M
  8. ^ Hessisches Landesamt für Umwelt und Geologie, 6.12 Komplexbildner . 2003, С. 12/6.
  9. ^ Колодынская, Дорота; Губицкая, Галина; Хубицки, Збигнев (2009). «Исследования применения монодисперсных анионитов в сорбции комплексов тяжелых металлов с ИДС». Опреснение . 239 (1–3): 216–228. DOI : 10.1016 / j.desal.2008.02.024 ..
  10. ^ Lanxess AG, Общая информация о продукте : Baypure
  11. ^ BASF SE, Техническая информация : Типы Trilon B (декабрь 2013 г.)
  12. ^ SEPAWA, Rückblick 2013, Abstracts: Wasch- und Reinigungsmittel Session Reinigen und Hygiene , Юрген Кильхольц: Phosphatfreie Reiniger für maschinelle Geschirrspüler
  13. ^ BASF SE: Больше никаких пятен от чая и известковых отложений