Dikarboxymethylalaninát trisodný - Trisodium dicarboxymethyl alaninate

Dikarboxymethylalaninát trisodný
MGDA-Trinatriumsalz.svg
Jména
Ostatní jména
* N,N-Bis (karboxymethyl) -DL-lanin trojsodná sůl
  • N- (1-Karboxyethyl) -iminodioctová kyselina
  • Kyselina α-alanindioctová
  • α-ADA
  • MGDA-Na3
  • Trilon M.
Identifikátory
3D model (JSmol )
ChemSpider
Informační karta ECHA100.120.943 Upravte to na Wikidata
Číslo ES
  • 605-362-9
UNII
Vlastnosti
C7H8NNa3Ó6
Molární hmotnost271.111 g · mol−1
Hustota* 0,690 g / cm3[1] jako prášek
  • 1,31 g / cm3[1] jako ~ 40% vodný roztok při 20 ° C
  • 1,464 g / cm3[2] jako 56-58% vodný roztok při 20 ° C
Nebezpečí
Piktogramy GHSGHS05: Žíravý
Signální slovo GHSVarování
H290
P234, P390, P404
Pokud není uvedeno jinak, jsou uvedeny údaje o materiálech v nich standardní stav (při 25 ° C [77 ° F], 100 kPa).
Reference Infoboxu

Trisodium N- (1-karboxylatoethyl) iminodiacetát, trisodná sůl kyseliny methylglycinindioctové (MGDA-Na3) nebo trisodný α-DL-alanin diacetát (α-ADA ), je trojsodný anion z N- (1-karboxyethyl) iminodioctová kyselina a a tetradentátové komplexační činidlo. Vytváří stabilní chelátové komplexy 1: 1 s kationty s počtem nábojů alespoň +2, např. „tvorba tvrdé vody " kationty Ca.2+ nebo Mg2+. α-ADA se odlišuje od izomerní kyseliny β-alanindioctové lepší biologickou rozložitelností, a tedy lepší kompatibilitou s životním prostředím.[3]

Výroba

Patentová literatura o průmyslové syntéze trisodia N- (1-karboxylatoethyl) iminodiacetát popisuje přístupy k řešení klíčových požadavků výrobního procesu, který lze implementovat v průmyslovém měřítku, charakterizovaný

  • Dosahování nejvyšších možných časoprostorových výnosů
  • Jednoduché řízení reakce při relativně nízkých tlacích a teplotách
  • Realizace možností průběžného procesu
  • Dosažení co nejnižší úrovně nečistot, zejména kyselina nitrilotrioctová, u kterého je podezření, že je karcinogenní
  • Použití levných surovin, např. místo čistého L-alanin syrovou směs Streckerova syntéza z methanal, kyanovodík a amoniak
  • Vyvarování se složitých a izolačních kroků snižujících výtěžek; místo toho přímé další použití surových reakčních roztoků nebo sraženin v následujícím procesním kroku.

Zřejmý způsob syntézy kyseliny α-alanindioctové je z racemického α-DL-alaninu, který poskytuje racemický α-ADA dvojitou kyanomethylací s methanalem a kyanovodíkem, hydrolýzou meziproduktu vytvořeného diacetonitrilu na trisodnou sůl a následným okyselením minerálními kyselinami v 97,4% celkový výnos.[4] V pozdější patentové specifikaci je však dosaženo prakticky celkového výtěžku 77% a obsahu NTA 0,1% s prakticky stejným množstvím látek a za prakticky stejných reakčních podmínek.[5]

MGDA alanin

Tato pozdější specifikace patentu[5] také označuje trasu procesu pomocí alaninonitril, který se získává Streckerovou syntézou z kyanovodíku, amoniaku a methanalu a převádí se na methylglycinonitrilN,N-diacetonitril dvojitou kyanomethylací (krok 1). Tři nitrilové skupiny se poté hydrolyzují hydroxid sodný na α-ADA (krok 2). Celkový výtěžek je uveden jako 72%, obsah NTA jako 0,07%.

MGDA alaninonitril

Jedna varianta reakce zahrnuje iminodiacetonitril nebo kyselina iminodioctová (krok 1 '), který reaguje ve slabě kyselém prostředí (pH 6) s kyanovodíkem a ethanal za vzniku methylglycinonitriluN, N-dioctová kyselina, jejíž nitrilová skupina se hydrolyzuje hydroxidem sodným na trisodný N- (1-karboxylatoethyl) iminodiacetát (krok 2 '). Reaktant kyselina iminodioctová je přístupná za nízkou cenu dehydrogenací diethanolamin. Celkový výtěžek je opět uveden jako 72%, obsah NTA jako 0,07%.

MGDA Iminodiessigsäure

Další varianta je vhodná pro nepřetržitá výroba, ve kterém amoniak, methanal a kyanovodík reagují při pH 6 za vzniku iminodiacetonitrilu, který v silně kyselém prostředí (pH 1,5) reaguje s ethanalem za vzniku trinitrilu methylglycinonitrilu -N,N-diacetonitril ve velmi dobrém výtěžku 92%. (krok 1).

MGDA Iminodiacetonitril

Alkalická hydrolýza (krok 2) vede k celkovému výtěžku 85% trojsodného N- (1-karboxylatoethyl) iminodiacetát s obsahem NTA 0,08%. Zdá se, že tato varianta procesu nejlépe splňuje výše uvedená kritéria.

Cesta syntézy nízkého vedlejšího produktu pro trisodium NNedávno byl popsán - (1-karboxylatoethyl) iminodiacetát, ve kterém je alanin ethoxylován ethylenoxid v autoklávu za vzniku bis-hydroxyethylaminoalaninu a potom oxiduje na a-ADA při 190 ° C s Raneyova měď pod tlakem.[6]

MGDA Ethoxylierung

Výtěžky jsou nad 90% d.Th., obsah NTA pod 1%. Díky procesním podmínkám je tato varianta méně atraktivní.

Vlastnosti

Komerčně dostupný trisodný N- (1-karboxylatoethyl) iminodiacetát (84% hmotnostních) je bezbarvá, ve vodě rozpustná pevná látka, jejíž vodné roztoky jsou rychle a úplně degradovány i nepřizpůsobenými bakteriemi. Vodní toxicita pro ryby, dafnie a řasy je nízká.[7] Trisodium N- (1-karboxylatoethyl) iminodiacetát je popsán jako snadno biologicky odbouratelný (OECD 301C) a v čistírnách odpadních vod je eliminován na> 90%.[8] Trisodný N- (1-karboxylatoethyl) iminodiacetát nebyl dosud zjištěn při vypouštění komunálních a průmyslových čistíren odpadních vod. Kromě velmi dobré biologické rozložitelnosti také trisodné N- Roztoky (1-karboxylatoethyl) iminodiacetátu se vyznačují vysokou chemickou stabilitou i při teplotách nad 200 ° C (pod tlakem) v širokém rozmezí pH mezi 2 a 14 a také vysokou stabilitou komplexu ve srovnání s jinými komplexotvornými látkami typu aminopolykarboxylátu.[1][9]

Následující tabulka ukazuje protokol komplexních konstant K. α-ADA ve srovnání s iminodisukcinát tetrasodný a kyselina ethylendiamintetraoctová (EDTA) versus polyvalentní ionty kovů:

Kovové iontyMGDAIDS[10]EDTA[11]
Ba2+4,93,47,9
Ag+3,97,3
Sr2+5,24,1
Ca.2+7,05,210,6
Mg2+5,86,18,7
Mn2+8,47,713,8
Fe2+8,18,214,3
CD2+10,68,416,5
Cr3+9,6
Spol2+11,110,516,3
Zn2+10,910,816,5
Pb2+12,111,018,0
Ni2+12,012,218,6
Cu2+13,913,118,8
Al3+14,116,1
Hg2+14,921,8
Fe3+16,515,225,1

Konstanty tvorby komplexu biologicky odbouratelných chelátorů α-ADA a IDS jsou v rozsahu vhodném pro průmyslové použití, ale jasně pod konstantami předchozí normy EDTA.

V pevných přípravcích je trisodný N- (1-karboxylatoethyl) iminodiacetát stabilní proti oxidačním činidlům, jako jsou perboritany a peruhličitany, ale ne proti oxidující kyseliny nebo chlornan sodný.

Použití

Stejně jako jiná komplexotvorná činidla ve třídě aminopolykarboxylových kyselin se N- (1-karboxylatoethyl) iminodiacetát trisodný (α-ADA) nachází díky své schopnosti tvořit stabilní chelátové komplexy s vícemocnými ionty (zejména s látkami tvrdícími vodu2+ a Mg2+, stejně jako ionty přechodu a těžkých kovů, jako je Fe3+, Mn2+, Cu2+atd.) použití při změkčování vody, v detergentech a čisticích prostředcích, při galvanickém pokovování, kosmetice, výrobě papíru a textilu. Díky své stabilitě při vysokých teplotách a hodnotách pH by měl být α-ADA zvláště vhodný jako náhrada za fosfáty zakázané v EU od roku 2017, jako je tripolyfosforečnan sodný (STPP)[12] na kartách pro myčky nádobí.

BASF SE je nejvýznamnějším výrobcem α-ADA pod značkou Trilon M, má velké závody v Ludwigshafenu a Limě ve státě Ohio a v současné době rozšiřuje své stávající kapacity o další rozsáhlý závod v Evonikově závodě v Theodore v Alabamě. .[13]

Reference

  1. ^ A b C BASF SE, Technické informace: Trilon M. Typy
  2. ^ Národní systém oznámení a hodnocení průmyslových chemikálií (NICNAS): Celá veřejná zpráva "Kyselina methylglycindioctová, trisodná sůl" Spisové číslo: STD / 1092, srpen 2004.
  3. ^ Agentura na ochranu životního prostředí, Seznam bezpečnějších chemických složek DfE, chelatační činidla, Alanin, N, N-bis (karboxymethyl) -, sodná sůl (1: 3).
  4. ^ WO 9429421 J. Schneider a kol., „Použití derivátů glycin-N, N-dioctové kyseliny jako biologicky odbouratelných komplexotvorných činidel pro ionty kovů alkalických zemin a ionty těžkých kovů a způsoby jejich přípravy“, vydané 1994-12-22, přiřazené BASF AG 
  5. ^ A b USA 5849950, T. Greindl a kol., „Příprava derivátů glycin-N, N-dioctové kyseliny“, vydaný 1998-12-15, přidělený společnosti BASF AG 
  6. ^ EP 2547648, R. Baumann a kol., „Verfahren zur Herstellung nebenproduktarmer Aminocarboxylate“, vydaný 23. ledna 2013, přidělen společnosti BASF SE 
  7. ^ BASF, Sicherheitsdatenblatt: Bezpečnostní list Trilon M.
  8. ^ Hessisches Landesamt für Umwelt und Geologie, 6.12 Komplexbildner. 2003, S. 12/6.
  9. ^ Kołodyńska, Dorota; Hubička, Halina; Hubicki, Zbigniew (2009). "Studie aplikace monodisperzních anexů při sorpci komplexů těžkých kovů s IDS". Odsolování. 239 (1–3): 216–228. doi:10.1016 / j.desal.2008.02.024..
  10. ^ Lanxess AG, Obecné informace o produktu: Baypure
  11. ^ BASF SE, Technické informace: Typy Trilon B. (Prosinec 2013)
  12. ^ SEPAWA, Rückblick 2013, Abstrakty: Zasedání Wasch- und Reinigungsmittel Reinigen und Hygiene, Jürgen Kielholz: Phosphatfreie Reiniger für maschinelle Geschirrspüler
  13. ^ BASF SE: Už žádné skvrny od čaje a křídové usazeniny