Способ получения этилендиамин-n, n, n , n -тетрапропионовой кислоты

Способ получения этилендиамин-n, n, n , n -тетрапропионовой кислоты

Реферат

Изобретение относится к способам получения алкиленаминокарбоновых кислот, в частности этилендиамин-N,N,N',N'-тетрапропионовой кислоты (ЭДТП), используемой в качестве комплексообразующего агента в аналитической химии, биологии, медицине и других областях.

Известен способ получения этилендиаминтетрапропионовой кислоты из этилендиаминтетрапропионитрила, предварительно полученного из этилендиамина и акрилонитрила и выделенного из реакционной массы дистилляционным методом. В данном известном способе (Artur E.Martell and Stanley Chaberek, Disubstituted-ethylendiaminedipropionic acids J. American Chemical Sos. V.72, p.5357-5360, 1950) этилендиаминтетрапропионитрил добавляют к смеси дистиллированной воды и 12 N соляной кислоты, после чего реакционную смесь кипятят с обратным холодильником в течение 6 часов, дают выдержку в течение 15-20 часов и затем отгоняют растворитель, а остаток подщелачивают водным раствором гидроксида натрия и отдувают аммиак воздухом. Полученный раствор подкисляют до рН 2 и выдерживают на холоде до выделения этилендиаминтетрапропионовой кислоты, которую четырежды очищают методом перекристаллизации из горячей дистиллированной воды. Основные недостатки данного способа - многостадийность, высокая энергоемкость и низкие экологические показатели из-за использования токсичных нитрилов. Следует при этом с высокой долей вероятности предположить, что рассматриваемая кислота в данном способе получается в виде дигидрохлорида, так как продукт выделяется при рН 2,0. Физико-химические показатели, подтверждающие получение именно кислоты, а не дигидрохлорида, в статье отсутствуют.

Другой известный способ получения этилендиаминтетрапропионовой кислоты, описанный в выше цитированной статье, основан на известной реакции взаимодействия β-хлорпропионовой кислоты с этилендиамином в присутствии щелочного агента. В данном способе к β-хлорпропионовой кислоте, предварительно нейтрализованной водным раствором гидроксида натрия, по каплям добавляют безводный этилендиамин в течение 1 часа, а затем раствор кипятят с обратным холодильником в течение 6 часов и выдерживают в течение ночи. После этого подкисляют полученный желтый раствор до рН 3, упаривают досуха при пониженном давлении, сухой коричневый осадок экстрагируют дважды абсолютированным этанолом, отделяют фильтрацией выпавший хлорид натрия, этанол удаляют дистилляцией, а из оставшегося коричневого осадка удаляют избытки β-хлопропионовой кислоты двукратной экстракцией этиловым эфиром при кипячении с обратным холодильником в течение 1 часа. Остаток растворяют в минимальном количестве горячей дистиллированной воды, подкисляют концентрированной соляной кислотой и выстаивают в течение 1 недели на холоде до образования конечного продукта - этилендиамин-N,N,N',N'-тетрапропионовой кислоты с 12%-ным выходом. Данное соединение очищают четырехразовой перекристаллизацией из горячей воды до образования продукта с т.пл. 218-222°С (с разложением). Недостатками известного способа, выбранного в качестве прототипа, является низкий выход конечного продукта, длительность процесса синтеза и его энергоемкость, что делает этот метод нетехнологичным и экономически невыгодным.

Для устранения вышеперечисленных недостатков разработан новый способ получения этилендиамин-N,N,N',N'-тетрапропионовой кислоты реакцией взаимодействия натриевой соли β-хлорпропионовой кислоты, предварительно полученной нейтрализацией β-хлорпропионовой кислоты водным раствором гидроксида натрия, с этилендиамином, которую осуществляют при температуре не выше 85°С и при рН реакционной массы на уровне 9-11 введением в реакцию водного раствора гидроксида натрия, после чего охлаждают реакционную массу, обессоливают, подкисляют охлажденный фильтрат соляной кислотой до рН 1,5-2,0, отфильтровывают выделившийся осадок дигидрохлорида этилендиамин-N,N,N',N'-тетрапропионовой кислоты, обрабатывают триэтиламином до рН 4,0-4,5 и выделяют этилендиамин-N,N,N',N'-тетрапропионовую кислоту. Подкисление маточника после фильтрации хлористого натрия проводят при температуре 10-15°С. Обработку дигидрохлорида этилендиамин-N,N,N',N'-тетрапропионовой кислоты триэтиламином осуществляют при 5-10°С. Конечный продукт очищают промывкой дистиллированной водой.

Данный способ экономичен, поскольку идет с достаточно высоким для данной реакции выходом (около 50%), не является энергоемким и многостадийным.

Способ иллюстрируется следующим примером.

Пример

К 100 мл воды добавляют 232,2 г (2,14 моля) β-хлорпропионовой кислоты, которую нейтрализуют 40%-ным водным раствором гидрооксида натрия до рН 9,0-11,0 (по показаниям универсальной индикаторной бумаги), нагревают до температуры 40-45°С и начинают медленно прикапывать 60 г (1 моль) эталендиамина, 40%-ный водный раствор гидроксида натрия, поддерживая рН на уровне 9,0-11,0 с такой скоростью, чтобы температура внутри реакционной массы не превышала 85°С. По окончании загрузки всего количества амина и установления не меняющегося во времени рН на уровне 9,0-11,0 реакционную массу размешивают при 80-85°С в течение 1,0-1,5 часа, после чего ее охлаждают до комнатной температуры и отфильтровывают выпавший осадок хлорида натрия. Фильтрат охлаждают и подкисляют соляной кислотой до рН 1,5-2,0 при 10-15°С. Через 15-20 часов отфильтровывают выпавший осадок дигидрохлорида этилендиамин-N,N,N',N'-тетрапропионовой кислоты (ЭДТП), растворяют его в воде и при охлаждении до 5-10°C обрабатывают триэтиламином до рН 4,0-4,5 для перевода дигидрохлорида ЭДТП в ЭДТП. Выпавший осадок кислоты через 15-20 часов отфильтровывают и промывают на фильтре дистиллированной водой до отсутствия хлоридов и сушат. Получают 170 г этилендиамин-N,N,N',N'-тетрапропионовой кислоты с выходом 48%, т.пл. 218-222°С (с разложением).

1. Способ получения этилендиамин-N,N,N,'N'-тетрапропионовой кислоты взаимодействием этилендиамина с натриевой солью β-хлорпропионовой кислоты, получаемой нейтрализацией β-хлорпропионовой кислоты водным раствором гидроксида натрия, при повышенной температуре в щелочной среде, последующей обработкой реакционной массы, включающей обессоливание, подкисление, выделение конечного продукта, отличающийся тем, что реакцию взаимодействия исходных продуктов проводят при температуре не выше 85°С и поддержании рН реакционной массы на уровне 9,0-11,0 введением гидроксида натрия, подкисление реакционной массы проводят соляной кислотой до установления рН 1,5-2,0, а выделение конечного продукта из реакционной массы проводят с использованием в качестве нейтрализующего агента триэтиламина при рН 4,0-4,5.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что подкисление маточника после фильтрационного отделения осадка хлорида натрия проводят при температуре 10-15°С.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что обработку триэтиламином проводят при температуре 5-10°С.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что конечный продукт очищают промывкой дистиллированной водой.