亚氨基二乙酸合成工艺

第 19卷第 2期 2005年 2月 化工8~TIJ Chemica l I ndust~ Times VoI．19，No．2 Feb．2．2005 亚氨基二乙酸合成工艺 陈中峻 张 晨 (南京南大药业有限责任公司，江苏 南京 210093) 摘要 综述了亚氨基二乙酸合成方法的研究现状，重点介绍了具有工业前景的合成路线及最新的研究结果。 关键词 亚氨基二乙酸 合成 进展 Synthetic Method of Imino Diacetic Acid Chen Zhongjun Zhang Chen (Nanjing Nada Pharmaceutical Co．，Ltd，Jiangsu Nanjing 210093) Abstract The synthetic mothod of IDA is summarized．The mothod which has a good look in indust~ application is emphasized． Key words IDA synthesis development 亚氨基二乙酸的主要合成方法有以下几种： Ⅱ 氢 堕皇氢垦廑 氯乙酸与氨在碱性条件下发生亲核取代反应，生 成亚氨基二乙酸的盐 ，后者经盐酸酸化生成亚氨基二 乙酸的盐酸盐。这种方法国外专利早有报道【l J，也是 我国最早研究投产的方法。 实际生产中是将氯乙酸，氨水和氢氧化钙混合反 应，经静止结晶、抽滤、酸洗制得亚氨基二乙酸的盐酸 盐，再加入氢氧化钠溶液中和，经过结晶、分离、干燥 而得纯品。这种方法一般收率较低，产生废水量较 大，而且由于废水中大量酸性物质氯化钙的存在，给 废水的处理和排放造成了困难，从而限制了生产规模 的扩大。目前，国内仍有少量企业采用本工艺路线生 产，但基本处于 自产自用状态，主要用作 1％草甘膦 的中间体。但是，L．Gulyas等人的研究认为【2 J，在本 合成路线中，决定反应速度步骤是生成亚氨基二乙酸 的一步，而这一步反应常伴随生成甘氨酸的副反应。 创造条件使生成的甘氨酸与氯乙酸反应转化为亚氨 基二乙酸，(例如不断除去反应中生成的氨气)这样可 使总产率从 67％上升到91％。这一研究结果又使人 们对这一传统合成路线的改进增强了信心。因此，改 进本方法用于规模化生产亚氨基二乙酸仍是一个重 要的课。 日 垩氢薹三 堕 竖 将甲醛、氢氰酸和乌洛托品分别引入管式反应 器 ，控制反应温度在 120—170℃，pH=6．5—9．5的条 件下停留1．6 5 min，连续反应生成亚氨基二乙腈。 反应物离开反应区后直接进入水解釜水解，水解产物 经分离、洗涤、干燥而制得亚氨基二乙酸成品。本工 艺最早由美国孟山都公司开发成功，文献报道其收率 可达 85％ 90％I J且工业生产的建设周期短，经济 效益显著。由于目前氢氰酸处于供过于求的状态，价 廉量大，特别是大型的丙烯腈生产企业副产大量氢氰 酸，可使亚氨基二乙腈的生产规模化。目前，国外大 型企业多采用本方法生产。国内也已有该装置建成， 技术上已趋于成熟。因此，应大力推广使用此法合成 亚氨基二乙酸。当然，由于使用了剧毒的氢氰酸，该 工艺路线对设备的要求较高，使技术难度增加，对小 型化工企业而言推广使用本法有一定困难。 圈 次氨基三乙酸分解法[3] 次氨基三乙酸也是以氯乙酸为原料合成的，但是 次氨基三乙酸的制备比亚氨基二乙酸容易。因此，可 以从氯乙酸为原料先行制得次氨基三乙酸 ，再将后者 收稿日期：2004—11—02 作者简介：陈中峻(1958～)．男．副教授，主要从事有机化学 I二j合成的教学 ‘j科研 一 57 — 维普资讯 http://www.cqvip.com 2005．VoI．19．No．2 论文综述{Ove~iew of Thesises} 转化为亚氨基二乙酸。合成次氨基三 乙酸的工艺 比 较简单。例如将氯乙酸加入液碱制成钠盐水溶液，然 后加入 20％氯化铵水溶液，加碱至 pH=9．0即可得 次氨基三乙酸的钠盐溶液。将该溶液用盐酸中和，析 出的次氨基三乙酸经过过滤、水洗、干燥即成成品。 次氨基三乙酸在一定条件下可脱去乙酸基而得 亚氨基二乙酸。例如，在 140～150℃下用浓硫酸处理 次氨基三乙酸，其转化率可达75％以上，产品纯度也 可达95％以上。如采用合适的催化剂催化，可使反 应条件更加温和。例如 ，用 5％Pd—C催化，在 pH= 8．5反应温度 90℃下即可使反应顺利进行。 本方法原料易得 ，反应条件温和 ，技术上已经成 熟。虽然步骤较多，但在技术经济上仍然具有合理 性 ，深入研究价值。 蛋 二乙醇胺脱氢氧化法 本方法的研究开展较早，上世纪 90年代后期逐步 成熟。国外专利文献L4 报道，将二乙醇胺溶于氢氧化钠 水溶液，在Raney Cu作催化剂催化下于压力釜内加热反 应，至无氢气逸出为反应终点，产物经酸化结晶制得亚 氨基二乙酸，按二钠盐计算其产率可达95％。 国内对本工艺合成的研究也取得了进展。2002 年，曾小君等人报道 J：在非晶态合金催化剂催化下， 由二乙醇胺和氢氧化钠一步合成亚氨基二乙酸钠，采 用双极性膜电渗析和反渗透技术取代现行工艺中亚 氨基二乙酸钠转化为亚氨基二乙酸的酸化过程，总收 率达到 95％，产品纯度达到 99％。反应所用催化剂 可以多次重复使用，副产物氢气也是重要的化工原 料，从而大大地降低了亚氨基二乙酸的生产成本。同 时，该方法没有三废污染，又节省了三废处理费用。 不过，目前国内这一合成路线尚处于小试阶段，亟待 推广至工业化生产。 日 量氢酸 盒盛 羟基乙腈与甘氨酸在碱性条件下可缩合生成 N 一 乙腈基甘氨酸 ，后者经过水解和酸化反应制得亚氨 基二乙酸。1971年，日本专利_6 J提出了这一合成路 线。这一方法在实验室规模的合成中取得了成功 ，羟 基乙腈的转化率达 9l％。N一乙腈基甘氨酸的水解 也容易进行 ，研究结果表明，在 95℃下 30 min即可完 成水解反应。 同样，甘氨酸与氯乙酸反应也可以生成亚氨基二 乙酸。反应在碱性条件下进行 ：将两种酸的钠盐溶液 置于水浴加热，浓缩后酸化即可完成。有专利文献报 道 J，以甘氨酸与乙二醛反应也可以制得亚氨基二乙 酸。但是由于生产成本较高，目前以甘氨酸为原料合 成亚氨基二乙酸的路线仍处于研究阶段。 日 壁抱三 酸 该方法是较早使用的合成方法之一。它以氯乙 酸为原料制得氯乙酸钠，再用水合肼与之反应制得肼 抱二乙酸，后者与亚硝酸钠作用得亚氨基二乙酸。 氯乙酸与碳酸钠作用，以无二氧化碳逸出为反应 终点，比较容易控制。与水合肼的作用分缩合和酸化 两步完成 ，条件都较为温和。肼抱二乙酸是一种白色 固体 ，生产过程中沉淀、过滤 、水洗和干燥都比较容易 进行，问题是步骤太多，肼抱二乙酸与亚硝酸反应还 需要经过溶解、酸化、浓缩、沉淀、过滤、干燥等步骤， 操作比较繁琐。此外，水合肼的有毒和易燃等危险性 也限制了这一路线的使用。 综上所述，亚氨基二乙酸潜在需求量巨大，发展 前景广阔。在其众多的合成方法中，亚氨基二乙腈水 解法最具有竞争力，适宜生产丙烯腈的大型企业生 产；次氨基三乙酸分解法易于上马，但经济效益不够 理想；二乙醇胺脱氢氧化法生产成本低而收率高，虽 仍处于研究小试阶段，但具有很好的发展前景；其它 传统方法虽然有欠缺，但是仍然可以加以改进利用。 随着研究工作深入，亚氨基二乙酸合成工艺必将取得 更大的发展。 参考文 献 [1] LGdyas，G Deck，S keki，R Ho~mh andM Zsugh Hung．J．1nd．Chem． 2001：29：45 [2] 周 刚，涂玉庆．化学师，2000：(76)：42 [3] Tet~nbaum，Marvin T；Stone，Heman．J them See．D．1970；(24)：1699 [4] PET lnt App1．WO9 424，o9l(1994) [5] 曾小君，杨高文 ，杨 刚．农药，2002；41(6)：19 [6] JaDan．7 l4o 611(1971) [7] C．A．111：pl 954 05b [8] 徐克勋 ．精细有机化工原料及中间体手册，北京 ：化学工业 出版 社．1998，1～443 维普资讯 http://www.cqvip.com