СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЭТИЛЕНДИАМИН-N,N,N',N'-ТЕТРАПРОПИОНОВОЙ КИСЛОТЫ Российский патент 2017 года по МПК C07C227/18 C07C229/16 

Описание патента на изобретение RU2611011C1

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%.

Похожие патенты RU2611011C1

название год авторы номер документа
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЭТИЛЕНДИАМИН-N, N, N`, N`-ТЕТРАПРОПИОНОВОЙ КИСЛОТЫ 2006
  • Цирульникова Нина Владимировна
  • Чичерина Галина Петровна
RU2308448C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АСИММЕТРИЧНОЙ ЭТИЛЕНДИАМИН-N,N-ДИПРОПИОНОВОЙ КИСЛОТЫ 2012
  • Подмарева Ольга Николаевна
  • Цирульникова Нина Владимировна
  • Фетисова Татьяна Сергеевна
  • Старикова Зоя Александровна
RU2507195C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЭТИЛЕНДИАМИН-N-МОНОПРОПИОНОВОЙ КИСЛОТЫ 2012
  • Цирульникова Нина Владимировна
  • Подмарева Ольга Николаевна
  • Фетисова Татьяна Сергеевна
RU2489420C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЭТИЛЕНДИАМИН-N-МОНОПРОПИОНОВОЙ КИСЛОТЫ СЕРНОКИСЛОЙ СОЛИ 2022
  • Цирульникова Нина Владимировна
  • Фетисова Татьяна Сергеевна
  • Хачатрян Дереник Саркисович
  • Поплевин Дмитрий Сергеевич
RU2786854C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЭТИЛЕНДИАМИН-N,N'-ДИ-α-ПРОПИОНОВОЙ КИСЛОТЫ 2014
  • Цирульникова Нина Владимировна
  • Подмарева Ольга Николаевна
  • Дерновая Елена Сергеевна
  • Белусь Светлана Константиновна
  • Фетисова Татьяна Сергеевна
RU2554095C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЭТИЛЕНДИАМИН-N,N`-ДИПРОПИОНОВОЙ КИСЛОТЫ ДИГИДРОХЛОРИДА 2006
  • Цирульникова Нина Владимировна
  • Тарасова Марина Александровна
RU2307828C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АЛКИЛЕНАМИНОПОЛИКАРБОНОВЫХ КИСЛОТ 2011
  • Загидуллин Раис Нуриевич
  • Абдрахманов Ильдус Барыевич
  • Мустафин Ахат Газизьянович
  • Загидуллина Саира Каримовна
  • Загидуллина Раушан Раисовна
RU2471772C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЦИНКОВОГО КОМПЛЕКСОНАТА АСИММЕТРИЧНОЙ ЭТИЛЕНДИАМИН-N,N-ДИ(3-ПРОПИОНОВОЙ КИСЛОТЫ) 2017
  • Цирульникова Нина Владимировна
  • Дерновая Елена Сергеевна
  • Фетисова Татьяна Сергеевна
RU2661874C1
ЦИНКОВЫЙ КОМПЛЕКС АССИМЕТРИЧНОЙ ЭТИЛЕНДИАМИН-N, N-ДИПРОПИОНОВОЙ КИСЛОТЫ ДИХЛОРИД И СПОСОБ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ 2012
  • Подмарева Ольга Николаевна
  • Цирульникова Нина Владимировна
  • Старикова Зоя Александровна
  • Фетисова Татьяна Сергеевна
RU2511271C2
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ 1, 3-ДИАМИНО-2-ГИДРОКСИПРОПАН-N, N'-ДИМЕТИЛФОСФОНОВОЙ-N, N'-ДИУКСУСНОЙ КИСЛОТЫ 2015
  • Цирульникова Нина Владимировна
  • Дерновая Елена Сергеевна
  • Болт Ярослав Васильевич
  • Фетисова Татьяна Сергеевна
RU2589715C1

Реферат патента 2017 года СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЭТИЛЕНДИАМИН-N,N,N',N'-ТЕТРАПРОПИОНОВОЙ КИСЛОТЫ

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.

Формула изобретения RU 2 611 011 C1

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.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2017 года RU2611011C1

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЭТИЛЕНДИАМИН-N, N, N`, N`-ТЕТРАПРОПИОНОВОЙ КИСЛОТЫ 2006
  • Цирульникова Нина Владимировна
  • Чичерина Галина Петровна
RU2308448C1
A.E
MARTELL et al., The Preparation and Properties of Some N,N'-Disubstituted-ethylenediaminedipropionic Acids, J
AM
CHEM
SOC., 1950, 72(12), pp
Способ и аппарат для увеличения плотности литого металла 1925
  • Яроцкий Н.Н.
SU5357A1

RU 2 611 011 C1

Авторы

Цирульникова Нина Владимировна

Волоснева Ольга Николаевна

Дерновая Елена Сергеевна

Фетисова Татьяна Сергеевна

Даты

2017-02-17Публикация

2016-03-30Подача