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


 


Владельцы патента RU 2611011:

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ УНИТАРНОЕ ПРЕДПРИЯТИЕ "ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ХИМИЧЕСКИХ РЕАКТИВОВ И ОСОБО ЧИСТЫХ ХИМИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ" (RU)

Изобретение относится к способу получения этилендиамин-N,N,N',N'-тетрапропионовой кислоты, используемой в качестве комплексообразующего агента в аналитической химии, биологии и медицине. Согласно предлагаемому способу осуществляют карбоксиалкилирование этилендиамина при повышенной температуре и выделение целевого продукта. При этом в качестве карбоксиалкилирующего агента используют акриловую кислоту, к предварительно нагретому до 40-45°C водному раствору которой при перемешивании добавляют этилендиамин. Количество этилендиамина соответствует его мольному соотношению к акриловой кислоте, равному 1:4,0-4,4. Затем реакционную массу перемешивают при температуре 60-65°C, охлаждают и фильтрацией выделяют целевой продукт. Предлагаемый способ позволяет получать этилендиамин-N,N,N',N'-тетрапропионовую кислоту в одну стадию с хорошим выходом и высокой чистотой. 3 з.п. ф-лы, 4 пр.

 

Изобретение относится к способам получения этилендиаминтетракарбоновых 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 вакуум-дистилляцией (A.E. Martell, S. Chaberek. The preparation and properties of some N,N'-Disubstituted-ethylenediaminedipropionic acids. J. Amer. Chem. Soc. V. 72, p. 5357-5360, 1950). Согласно данной публикации предварительно полученный этилендиаминтетрапропионитрил добавляют к смеси дистиллированной воды и 12 н. соляной кислоты, после чего реакционную смесь кипятят с обратным холодильником в течение 6 часов, выдерживают в течение 15-20 часов и затем отгоняют под вакуумом растворитель, а остаток подщелачивают водным раствором гидроксида натрия и удаляют отгонкой паром образовавшийся аммиак. Полученный раствор подкисляют до pH 2 и выдерживают на холоде до выделения этилендиаминтетрапропионовой кислоты, которую четырежды очищают перекристаллизацией из горячей дистиллированной воды. Основные недостатки данного способа - многостадийность, высокая энергоемкость и отсутствие экологической безопасности, связанной с использованием токсичных нитрилов.

Кроме того, позднее было установлено, что при подкислении до pH 2 водного раствора тетранатриевой соли этилендиамин-N,N,N',N'-тетрапропионовой кислоты, полученной щелочным гидролизом этилендиаминтетрапропионитрила, этилендиамин-N,N,N',N'-тетрапропионовая кислота выделяется в виде дигидрохлорида (RU 2308448, С07С 227/04, 2007). В приведенном способе (RU 2308448, С07С 227/04, 2007), лишенном вышеперечисленных недостатков и выбранном в качестве прототипа предлагаемому способу, получение этилендиамин-N,N,N',N'-тетрапропионовой кислоты осуществляют реакцией взаимодействия этилендиамина с натриевой солью β-хлорпропионовой кислоты, предварительно полученной нейтрализацией β-хлорпропионовой кислоты водным раствором гидроксида натрия. Основную реакцию в данном способе осуществляют при температуре не выше 85°C и при pH реакционной массы на уровне 9-11, для чего в реакционную массу вводят водный раствор гидроксида натрия, после чего ее охлаждают, обессоливают, подкисляют охлажденный фильтрат соляной кислотой до pH 1,5-2,0. Затем отфильтровывают выделившийся осадок дигидрохлорида этилендиамин-N,N,N',N'-тетрапропионовой кислоты, обрабатывают триэтиламином до pH 4,0-4,5 и выделяют этилендиамин-N,N,N',N'-тетрапропионовую кислоту. Подкисление маточника после фильтрации хлористого натрия проводят при температуре 10-15°C. Обработку дигидрохлорида этилендиамин-N,N,N',N'-тетрапропионовой кислоты триэтиламином осуществляют при 5-10°C. Конечный продукт очищают промывкой дистиллированной водой. Выход этилендиамин-N,N,N',N'-тетрапропионовой кислоты данным известным способом составляет порядка 50%, что значительно превышает выход кислоты (12%), получаемой аналогичным способом (A.E. Martell, S. Chaberek. The preparation and properties of some N,N'-Disubstituted-ethylenediaminedipropionic acids. J. Amer. Chem. Soc. V. 72, p. 5357-5360, 1950). Однако несмотря на достаточно высокий выход данный известный способ не является оптимальным, поскольку предполагает использование непрофильных вспомогательных реагентов для осуществления химического взаимодействия этилендиамина с β-хлорпропионовой кислотой. При этом процесс ведут в присутствии щелочи при взаимодействии этилендиамина с β-хлорпропионовой кислотой, а затем в присутствии соляной кислоты для подкисления щелочного раствора и переводом дигидрохлорида ЭДТП, образующегося при нейтрализации щелочного раствора в ЭДТП обработкой его триэтиламином, в результате чего при реализации этого метода сохраняется многостадийность и расход непрофильного достаточно токсичного сырья, что отражается на экономических показателях процесса.

С целью создания технологичного, экологически и экономически приемлемого процесса получения этилендиамин-N,N,N',N'-тетрапропионовой кислоты предлагается способ, осуществляемый карбоксиалкилированием этилендиамина с использованием в качестве карбоксиалкилирующего агента акриловой кислоты, к водному раствору которой, предварительно нагретому до температуры 40-45°C, при перемешивании добавляют этилендиамин в количестве, соответствующем мольному соотношению этилендиамина к акриловой кислоте, равному 1:4,0-4,4, после чего реакционную массу перемешивают при температуре 60-65°C, охлаждают и фильтрацией выделяют целевой продукт.

Оптимальное мольное соотношение этилендиамина к акриловой кислоте составляет 1:4,2-4,3.

Из фильтрата после частичного упаривания, предпочтительно на 2/3 объема, и охлаждения фильтрацией дополнительно выделяют целевой продукт.

Полученную этилендиамин-N,N,N',N'-тетрапропионовую кислоту промывают дистиллированной водой и сушат.

Основным существенным признаком предлагаемого способа является: выбор в качестве исходных реагентов этилендиамина и акриловой кислоты при мольном соотношении, равном 1:4,0-4,4.

В предлагаемом способе, как и в известных способах синтеза производных этилендиамина, содержащих четыре пропионовые группы, в качестве одного из исходных реагентов используется этилендиамин. Отличие предлагаемого метода от описанных ранее состоит в том, что в качестве карбоксиалкилирующего агента используется акриловая кислота.

В предлагаемом способе акриловая кислота может вводиться как в количестве, соответствующем ее стехиометрическому соотношению к этилендиамину (мольное соотношение этилендиамина к акриловой кислоты составляет 1:4,0), так и с небольшим мольным избытком от стехиометрического по отношению к этилендиамину, а именно в количестве, соответствующем мольному соотношению этилендиамина к акриловой кислоте, равному 1:4,0-4,4.

Из приведенных ниже примеров видно, как величина мольного соотношения исходных реагентов влияет на выход получаемого продукта. Максимальный выход достигается при 5-7%-ном мольном избытке акриловой кислоты по отношению к стехиометрическому количеству этилендиамина, что соответствует мольному соотношению этилендиамина к акриловой кислоте, равному 1:4,2-4,3.

Существенно на процесс влияют и температурные режимы на разных стадиях: как на стадии введения этилендиамина (температура 40-45°C), так и при проведении основной реакции (температура 60-65°C).

Предлагаемый способ обладает технологическими и экономическими преимуществами по сравнению со способом-прототипом и другими его известными аналогами: он экономичен, поскольку протекает с достаточно высоким (около 60%) выходом, технологичен, является одностадийным и экологически менее напряженным, поскольку в качестве сырья не используются вспомогательные токсичные и опасные вещества: щелочь, соляная кислота, триэтиламин.

Получаемая этилендиамин-N,N,N',N'-тетрапропионовая кислота (ЭДТП) идентифицирована данными элементного анализа: найдено, % C 48.28, H 6.72, N 7.96 C14H24N2O8; вычислено, %: C 48.27, H 6.94, N 8.04, O 36.74; по температуре плавления: Тпл. 218-222°C (с разложением).

Получаемая данным способом этилендиамин-N,N,N',N'-тетрапропионовая кислота (ЭДТП) характеризуется высокой чистотой и может быть использована в качестве комплексообразующего агента в аналитической химии, биологии, медицине и других областях.

Способ иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1 (мольное соотношение этилендиамин:акриловая кислота 1:4,2)

К 30 мл воды приливают 47,2 г (45,0 мл, 0,656 моль) акриловой кислоты. Смесь нагревают до 45°C. При перемешивании к водному раствору акриловой кислоты добавляют 9,4 г (10,4 мл, 0,156 моль) этилендиамина. Реакционную массу нагревают до 65°C, выдерживают при перемешивании в течение 2 часов, охлаждают и выделяют целевой продукт фильтрацией. Из фильтрата после упаривания на 2/3 объема и охлаждения фильтрацией дополнительно выделяют продукт. Целевой продукт промывают дистиллированной водой и сушат. Выход этилендиамин-N,N,N',N'-тетрапропионовой кислоты составляет 62%.

Пример 2 (мольное соотношение этилендиамин:акриловая кислота 1:4,28)

К 30 мл воды приливают 48,1 г (45,8 мл, 0,668 моль) акриловой кислоты. Смесь нагревают до 40°C. При перемешивании к водному раствору акриловой кислоты добавляют 9,4 г (10,4 мл, 0,156 моль) этилендиамина. Реакционную массу нагревают до 60°C, выдерживают при перемешивании в течение 2 часов, охлаждают и выделяют целевой продукт фильтрацией. Из фильтрата после упаривания на 2/3 объема и охлаждения фильтрацией дополнительно выделяют продукт. Целевой продукт промывают дистиллированной водой и сушат. Выход этилендаамин-N,N,N',N'-тетрапропионовой кислоты составляет 63%.

Пример 3 (мольное соотношение этилендиамин:акриловая кислота 1:4,4)

К 30 мл воды приливают 49,4 г (47,0 мл, 0,686 моль) акриловой кислоты. Смесь нагревают до 43°C. При перемешивании к водному раствору акриловой кислоты добавляют 9,4 г (10,4 мл, 0,156 моль) этилендиамина. Реакционную массу нагревают до 62°C, выдерживают при перемешивании в течение 2 часов, охлаждают и выделяют целевой продукт фильтрацией. Из фильтрата после упаривания на 2/3 объема и охлаждения выделяют дополнительно фильтрацией продукт. Целевой продукт промывают дистиллированной водой и сушат. Выход этилендиамин-N,N,N',N'-тетрапропионовой кислоты составляет 62%.

Пример 4 (мольное соотношение этилендиамин:акриловая кислота 1:4,0)

К 30 мл воды приливают 45,0 г (47,3 мл, 0,624 моль) акриловой кислоты. Смесь нагревают до 43°C. При перемешивании к водному раствору акриловой кислоты добавляют 9,4 г (10,4 мл, 0,156 моль) этилендиамина. Реакционную массу нагревают до 62°C, выдерживают при перемешивании в течение 2 часов, охлаждают и выделяют целевой продукт фильтрацией. Из фильтрата после упаривания на 2/3 объема и охлаждения фильтрацией дополнительно выделяют продукт. Целевой продукт промывают дистиллированной водой и сушат. Выход этилендиамин-N,N,N',N'-тетрапропионовой кислоты составляет 57%.

1. Способ получения этилендиамин-N,N,N',N'-тетрапропионовой кислоты карбоксиалкилированием этилендиамина при повышенной температуре и выделением целевого продукта, отличающийся тем, что в качестве карбоксиалкилирующего агента используют акриловую кислоту, к водному раствору которой, предварительно нагретому до температуры 40-45°C, при перемешивании добавляют этилендиамин в количестве, соответствующем его мольному соотношению к акриловой кислоте, равному 1:4,0-4,4, после чего реакционную массу перемешивают при температуре 60-65°C, охлаждают и фильтрацией выделяют целевой продукт.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что этилендиамин добавляют к акриловой кислоте в оптимальном количестве, соответствующем их мольному соотношению, равному 1:4,2-4,3.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что из фильтрата после частичного упаривания предпочтительно на 2/3 объема и охлаждения фильтрацией дополнительно выделяют целевой продукт.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что полученную этилендиамин-N,N,N',N'-тетрапропионовую кислоту промывают дистиллированной водой и сушат.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к способу получения амино-2-гидрокси-3-хлорпропан-N,N-диуксусной кислоты, которая может найти применение для получения полифункциональных хелантов.
Изобретение относится к способу получения водных растворов трехосновных солей щелочного металла метилглицин-N,N-диуксусной кислоты путем синтеза по Штрекеру исходя из водного раствора α-аланина путем реакции с формальдегидом и синильной кислотой с получением α-аланин-N,N-диацетонитрила в одной реакционной единице и омыления последнего основанием с получением водного раствора соответствующей трехосновной соли щелочного металла метилглицин-N,N-диуксусной кислоты.

Изобретение относится к способу получения аминополикарбоксилатов путем окислительного дегидрирования соответствующих полиалканоламинов в присутствии катализатора, содержащего от 1 до 90 мас.% меди в пересчете на его общую массу, при использовании основания.

Изобретение относится к химии этилендиаминпропионовых кислот и непосредственно касается комплексонатов этилендиамин-β-пропионовых кислот с двухвалентными металлами: медью, цинком, никелем и кобальтом.

Изобретение относится к твердому веществу, пригодному в качестве комплексообразователя для ионов щелочноземельных и тяжелых металлов в твердых композициях моющих и чистящих средств.

Изобретение относится к способу получения этилендиамин-N,N'-ди-α-пропионовой кислоты формулы HOOC(H3C)HCHNCH2CH2NHCH(CH3)COOH. Согласно предлагаемому способу в качестве исходных продуктов используют этилендиамин и α-хлорпропионовую кислоту.

Изобретение относится к способу получения кристаллического твердого вещества, которое содержит 70-99,9 мас.%, в пересчете на содержание твердого вещества, производных глицин-N,N-диуксусной кислоты общей формулы I.

Изобретение относится к способу получения иминодиуксусной кислоты, которая может найти применение в качестве комплексонного фрагмента при создании на ее основе полифункциональных лигандов, являющихся металлоиндикаторами.

Изобретение относится к способу получения сыпучего порошка, содержащего одно или несколько производных глицин-N,N-диуксусной кислоты общей формулы (I), из водного раствора в качестве исходного материала, содержащего одно или несколько производных глицин-N,N-диуксусной кислоты, который сушат способом распылительной сушки с подачей воздуха.

Изобретение относится к способу синтеза 1,6-гексаметилендиамин-N,N′-диянтарной кислоты, которая может найти применение в качестве комплексона. Способ включает приготовление реакционного раствора путем растворения в воде малеинового ангидрида, добавление растворов щелочного реагента, представляющего собой гидроксид лития, и 1,6-гександиамина, кипячение раствора, доведение pH раствора до 2,6 с помощью концентрированного раствора бромоводородной кислоты, кристаллизацию продукта, отделение кристаллов от раствора и очистку продукта от неорганических веществ - побочных продуктов протекающих в растворе реакций.

Изобретение относится к способу получения амино-2-гидрокси-3-хлорпропан-N,N-диуксусной кислоты, которая может найти применение для получения полифункциональных хелантов.

Настоящее изобретение относится к соединению формулы I Формула I в которой R1 представляет собой трифенилметил (тритил), А выбран из группы: a) моноциклический С6-10-арил, b) бициклический С6-10-арил, c) С12-20-биарил, d) моноциклический гетероарил и e) бициклический гетероарил, где гетероарил представляет собой ароматический, моно- или бициклический двухвалентный радикал, имеющий от 5 до 10 кольцевых атомов и гетероатом N, по выбору, А несет один или несколько заместителей, выбранных из группы, включающей: a) галоген, b) нитро, c) алкил, d) трифторметил и e) Z, где Z представляет собой R1 представляет собой трифенилметил (тритил), # указывает положение связи с А, и отдельным изомерам, таутомерам, диастереомерам, энантиомерам, стереоизомерам, их смесям и их приемлемым солям.

Изобретение относится к области органической и медицинской химии, конкретно к бис{2-[(2E)-4-гидрокси-4-оксобут-2-еноилокси]-N,N-диэтилэтанаминия} бутандиоату формулы I, который может найти применение в качестве нейропротекторного средства.

Изобретение относится к способу получения аминополикарбоксилатов путем окислительного дегидрирования соответствующих полиалканоламинов в присутствии катализатора, содержащего от 1 до 90 мас.% меди в пересчете на его общую массу, при использовании основания.

Изобретение относится к способу получения радиофармацевтических предшественников для позитрон-эмиссионной томографии, конкретно к способу получения соединения формулы (II).

Изобретение относится к способу получения предшественников для радиофармацевтических препаратов, применяемых в позитрон-эмиссионной томографии. Конкретно изобретение относится к способу получения соединения формулы I, в которой R1 представляет собой С1-5алкильную группу с прямой или разветвленной цепью; R2 представляет собой амино-защитную группу; v является целым числом от 0 до 4; X представляет собой уходящую группу, выбранную из галогена или группы -O-SO2-R3, где R3 представляет собой галоген, С1-10алкил с прямой цепью или разветвленной цепью, С1-10галогеналкил с прямой цепью или разветвленной цепью и С6-10арил.

Изобретение относится к способу получения O-(2′-[18F]фторэтил)-L-тирозина, который может найти применение в синтезе радиофармпрепаратов для позитронно-эмиссионной томографии.

Изобретение относится к органическим солям бромфенака, которые являются диэтиламиновой или трометамоловой солью бромфенака и имеют структуру, представленную приведенными ниже формулами II или III.

Изобретение относится к области органической химии, а именно к способу получения метилового эфира 4-(4-аминофенил)масляной кислоты из 3-(4-ацетиламинобензоил)пропионовой кислоты.

Изобретение относится к способу получения аминокислоты или ее солей из 2-аминобутиролактона (2ABL). Упомянутая аминокислота соответствует формуле XCH2CH2CHNH2COOH, где X такой, что X- представляет собой нуклеофильный ион.
Наверх