Alaninato de dicarboximetilo trisódico - Trisodium dicarboxymethyl alaninate

Alaninato de dicarboximetilo trisódico
MGDA-Trinatriumsalz.svg
Nombres
Otros nombres
* N , N -Bis (carboximetil) - DL -sal trisódica de alanina
  • N - (1-carboxietil) ácido -iminodiacetic
  • ácido α-alanindiacético
  • α-ADA
  • MGDA-Na 3
  • Trilon M
Identificadores
Modelo 3D ( JSmol )
ChemSpider
Tarjeta de información ECHA 100.120.943
Número CE
UNII
Propiedades
C 7 H 8 N Na 3 O 6
Masa molar 271,111  g · mol −1
Densidad * 0,690 g / cm 3 en polvo
  • 1,31 g / cm 3 como solución acuosa al ~ 40% a 20 ° C
  • 1,464 g / cm 3 como solución acuosa al 56-58% a 20 ° C
Peligros
Pictogramas GHS GHS05: corrosivo
Palabra de señal GHS Advertencia
H290
P234 , P390 , P404
Salvo que se indique lo contrario, los datos se proporcionan para materiales en su estado estándar (a 25 ° C [77 ° F], 100 kPa).
Referencias de Infobox

Trisódico N - (1-carboxylatoethyl) iminodiacetato , sal trisódica de ácido metilglicindiacético ( MGDA-Na3 ) o trisódico α-DL-alanina diacetato ( α-ADA ), es el anión de trisodio de N - (1-carboxietil) iminodiacético y una tetradentado agente complejante . Forma complejos de quelatos estables 1: 1 con cationes que tienen un número de carga de al menos +2, por ejemplo, los cationes que " forman agua dura " Ca 2+ o Mg 2+ . El α-ADA se distingue del ácido β-alanindiacético isomérico por una mejor biodegradabilidad y, por lo tanto, una mejor compatibilidad ambiental.

Producción

La literatura de patentes sobre la síntesis industrial de N - (1-carboxilatoetil) iminodiacetato de trisodio describe los enfoques para resolver los requisitos clave de un proceso de fabricación que se puede implementar a escala industrial, caracterizado por

  • Conseguir los mayores rendimientos espacio-temporales posibles
  • Control de reacción simple a presiones y temperaturas relativamente bajas
  • Realización de opciones de proceso continuo
  • Alcanzar los niveles más bajos posibles de impurezas, en particular ácido nitrilotriacético , que se sospecha que es cancerígeno.
  • Uso de materias primas económicas, por ejemplo, en lugar de L-alanina pura , la mezcla cruda de síntesis de Strecker a partir de metanal , cianuro de hidrógeno y amoníaco.
  • Evitación de pasos de aislamiento complejos y que reducen el rendimiento; en su lugar, dirija el uso adicional de las soluciones de reacción brutas o los precipitados en la siguiente etapa del proceso.

Una ruta de síntesis obvia para el ácido α-alanindiacético es a partir de α-DL-alanina racémica, que proporciona α-ADA racémico por doble cianometilación con metanal y cianuro de hidrógeno, hidrólisis del diacetonitrilo formado de manera intermedia a la sal trisódica y posterior acidificación con ácidos minerales en un rendimiento global del 97,4%. Sin embargo, en una memoria descriptiva de patente posterior, solo se consigue un rendimiento global del 77% y un contenido de NTA del 0,1% con prácticamente las mismas cantidades de sustancias y en condiciones de reacción prácticamente idénticas.

MGDA Alanina

Esta última memoria descriptiva de la patente también indica una ruta de proceso a través de alaninonitrilo , que se obtiene mediante síntesis de Strecker a partir de cianuro de hidrógeno, amoníaco y metanal y se convierte en metilglicinonitrilo- N , N -diacetonitrilo mediante doble cianometilación (paso 1). Los tres grupos nitrilo se hidrolizan luego con hidróxido de sodio a α-ADA (paso 2). El rendimiento total se da como 72%, el contenido de NTA como 0,07%.

MGDA Alaninonitril

Una variante de la reacción involucra iminodiacetonitrilo o ácido iminodiacético (paso 1 '), que reacciona en un medio débilmente ácido (pH 6) con cianuro de hidrógeno y etanal para formar metilglicinonitrilo- N, N -ácido diacético, cuyo grupo nitrilo se hidroliza. con hidróxido de sodio a N - (1-carboxilatoetil) iminodiacetato trisódico (paso 2 '). El reactivo ácido iminodiacético es accesible a bajo costo mediante la deshidrogenación de dietanolamina . De nuevo, el rendimiento total se da como 72%, el contenido de NTA como 0,07%.

MGDA Iminodiessigsäure

Otra variante es adecuada para la producción continua , en la que el amoniaco, el metanal y el cianuro de hidrógeno reaccionan a pH 6 para formar iminodiacetonitrilo, que en un medio fuertemente ácido (pH 1,5) reacciona con etanal para producir trinitrilo metilglicinonitrilo- N , N -diacetonitrilo en un muy buen rendimiento del 92%. (paso 1).

MGDA Iminodiacetonitril

La hidrólisis alcalina (paso 2) da como resultado un rendimiento total de 85% de N - (1-carboxilatoetil) iminodiacetato de trisodio con un contenido de NTA del 0,08%. Esta variante de proceso parece cumplir mejor los criterios antes mencionados.

Recientemente se ha descrito una ruta de síntesis de subproductos bajos para N - (1-carboxilatoetil) iminodiacetato trisódico , en la que la alanina se etoxila con óxido de etileno en un autoclave para formar bis-hidroxietilaminoalanina y luego se oxida a α-ADA a 190 ° C con Cobre Raney a presión.

MGDA Ethoxylierung

Los rendimientos son superiores al 90% d.Th., los contenidos de NTA por debajo del 1%. Las condiciones del proceso hacen que esta variante sea bastante menos atractiva.

Propiedades

El N- (1-carboxilatoetil) iminodiacetato de trisodio disponible comercialmente (84% en peso) es un sólido soluble en agua, incoloro, cuyas soluciones acuosas se degradan rápida y completamente incluso por bacterias no adaptadas. La toxicidad acuática para peces, dafnias y algas es baja. El iminodiacetato de N - (1-carboxilatoetil) trisódico se describe como fácilmente biodegradable (OCDE 301C) y se elimina en> 90% en las plantas de tratamiento de aguas residuales. Aún no se ha detectado N- (1-carboxilatoetil) iminodiacetato trisódico en la descarga de plantas de tratamiento de aguas residuales municipales e industriales. Además de su muy buena biodegradabilidad, las soluciones de N - (1-carboxilatoetil) iminodiacetato trisódico se caracterizan por una alta estabilidad química incluso a temperaturas superiores a 200 ° C (bajo presión) en un amplio rango de pH entre 2 y 14, así como una alta estabilidad del complejo. en comparación con otros agentes complejantes del tipo aminopolicarboxilato.

La siguiente tabla muestra las constantes de complejación log K de α-ADA en comparación con el iminodisuccinato tetrasódico y el ácido etilendiaminotetraacético (EDTA) frente a los iones metálicos polivalentes:

Iones de metal 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
Mg 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

Las constantes de formación de complejos de los quelantes biodegradables α-ADA e IDS se encuentran en un rango adecuado para uso industrial, pero claramente por debajo de los del EDTA estándar anterior.

En preparaciones sólidas, el N- (1-carboxilatoetil) iminodiacetato de trisodio es estable frente a agentes oxidantes como perboratos y percarbonatos, pero no frente a ácidos oxidantes o hipoclorito de sodio .

Utilizar

Como otros agentes complejantes de la clase de los ácidos aminopolicarboxílicos, el N- (1-carboxilatoetil) iminodiacetato (α-ADA) trisódico se encuentra debido a su capacidad para formar complejos de quelatos estables con iones polivalentes (en particular, los agentes endurecedores del agua Ca 2+ y Mg 2 + , así como iones de metales pesados ​​y de transición como Fe 3+ , Mn 2+ , Cu 2+ , etc.) se utilizan en ablandamiento de agua, en detergentes y agentes de limpieza, en galvanoplastia, cosméticos, producción de papel y textiles. Debido a su estabilidad a altas temperaturas y valores de pH, el α-ADA debería ser especialmente adecuado como sustituto de los fosfatos prohibidos en la UE desde 2017, como el tripolifosfato de sodio (STPP) en pestañas para lavavajillas.

BASF SE es el fabricante más importante de α-ADA bajo la marca Trilon M, tiene plantas a gran escala en Ludwigshafen y Lima, Ohio, y actualmente está ampliando sus capacidades existentes con otra planta a gran escala en el sitio de Evonik en Theodore, Alabama. .

Referencias

  1. ^ a b c BASF SE, Información técnica : Tipos de Trilon M
  2. ^ Esquema nacional de notificación y evaluación de productos químicos industriales (NICNAS): Informe público completo "Ácido diacético de metilglicina, sal trisódica" , Archivo No: STD / 1092, agosto de 2004.
  3. ^ Agencia de protección ambiental , Lista de ingredientes químicos más seguros de DfE, agentes quelantes , alanina, N, N-bis (carboximetil) -, sal de sodio (1: 3) .
  4. ^ WO 9429421 , J. Schneider et al., "Uso de derivados del ácido glicina-N, N-diacético como agentes complejantes biodegradables para iones de metales alcalinotérreos e iones de metales pesados, y métodos para prepararlos", publicado el 22 de diciembre de 1994 , asignado a BASF AG 
  5. ^ a b US 5849950 , T. Greindl et al., "Preparación de derivados del ácido glicina-N, N-diacético", expedida el 15 de diciembre de 1998, asignada a BASF AG 
  6. ^ EP 2547648 , R. Baumann et al., "Verfahren zur Herstellung nebenproduktarmer Aminocarboxylate", emitido el 23 de enero de 2013, asignado a BASF SE 
  7. ^ BASF, Sicherheitsdatenblatt: Trilon M Powder MSDS
  8. ^ Hessisches Landesamt für Umwelt und Geologie, 6.12 Komplexbildner . 2003, S. 12/6.
  9. ^ Kołodyńska, Dorota; Hubicka, Halina; Hubicki, Zbigniew (2009). "Estudios de aplicación de intercambiadores de aniones monodispersos en sorción de complejos de metales pesados ​​con IDS". Desalación . 239 (1–3): 216–228. doi : 10.1016 / j.desal.2008.02.024 ..
  10. ^ Lanxess AG, Información general del producto : Baypure
  11. ^ BASF SE, Información técnica : Tipos de Trilon B (diciembre de 2013)
  12. ^ SEPAWA, Rückblick 2013, Resúmenes: Wasch- und Reinigungsmittel Session Reinigen und Hygiene , Jürgen Kielholz: Phosphatfreie Reiniger für maschinelle Geschirrspüler
  13. ^ BASF SE: No más manchas de té y depósitos calcáreos