×
20.04.2015
216.013.42b3

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ИМИНОДИУКСУСНОЙ КИСЛОТЫ

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к способу получения иминодиуксусной кислоты, которая может найти применение в качестве комплексонного фрагмента при создании на ее основе полифункциональных лигандов, являющихся металлоиндикаторами. Согласно предлагаемому способу осуществляют взаимодействие водного раствора монохлоруксусной кислоты с глицином в присутствии гидроксида кальция при повышенной температуре и перемешивании. Затем реакционную массу подкисляют концентрированной соляной кислотой, обрабатывают и выделяют целевую иминодиуксусную кислоту. Способ характеризуется тем, что первоначально к исходному водному раствору монохлоруксусной кислоты добавляют стехиометрическое количество гидроксида кальция. Затем в реакционную массу порционно вводят водный раствор глицина, предварительно нагретый до 73-75°C и взятый в количестве, эквимолярном по отношению к монохлоруксусной кислоте, который добавляют вместе с порциями гидроксида кальция до установления pH 9-11 и при поддержании температуры реакционной массы в интервале 65-70°C. После перемешивания при тех же режимах реакционную массу обрабатывают стехиометрическим количеством концентрированной соляной кислоты при температуре 85-90°C до установления pH 1,8-2,0, охлаждают ее до 5-10°C и фильтрацией выделяют целевой продукт. Способ позволяет упростить процесс получения иминодиуксусной кислоты, выходы составляют 61-63%. 1 з.п. ф-лы, 2 пр.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к способам получения аминокарбоновых кислот, в частности иминодиуксусной кислоты (ИДА), которая может быть применена как комплексонный фрагмент для создания на ее основе полифункциональных лигандов, являющихся широко известными металлоиндикаторами.

Иминодиуксусная кислота (ИДА), имеющая следующую структуру:

относится к классу аминокарбоновых кислот.

Существует ряд методов ее получения. Один из этих методов основан на процессе цианметилирования аммиака с использованием цианистой кислоты и ее солей (Franzen Н. «Über die Einwirkung von Formaldehyd auf Cyankalium». J. Prakt. Chem. 1912, Vol.86, P.133-144; USA 3886198, C07C 227/04, 1975; JP 7619718, C07C 227/04 1976; KR 1246278, CO7C 227/04, 2013).

Однако данный метод имеет ограниченную возможность реализации в производственных условиях из-за высокой токсичности исходного сырья (синильная кислота, ее соли).

В качестве альтернативы методу цианметилирования для получения ИДА можно рассматривать метод, основанный на деструкции третичных аминов. Так, для синтеза ИДА используются термическая и электрохимическая деструкция нитрилотриуксусной кислоты (Kozak W., Debowski Z. Otrzymywamu Kwasu iminodwuoctowego na drodse rozczepienia kwasu nitrilotrojoctowego. Zeszyty naukowe politechniki slaskiej. 1963, Vol.10, No.85, P.47-55; SU 598884, C07C 227/04, 1978), а также химическая деструкция гидразин-N,N-диуксусной кислоты (Ластовский Р.П., Темкина В.Я., Фадеева И.П. «Иминодиуксусная кислота». Методы получения химических реактивов и препаратов: Тр. ИРЕА. М., 1962, №6, с.59-65).

Основными недостатками метода деструкции является необходимость первоначального получения аминоуксусных кислот в ряду третичных аминов, а затем последующая их деструкция, что приводит к непроизводительным расходам сырья и энергоресурсов. Кроме того, подобные методы отличаются многостадийностью и длительностью процессов, что делает их нетехнологичными и экономически невыгодными.

Наиболее близким по своей технической сути к предлагаемому способу является известный способ получения иминодиуксусной кислоты, осуществляемый взаимодействием монохлоруксусной кислоты с глицином в присутствии гидроксида кальция (RO 81751, С07С, 1983). Данным способом получается иминодиуксусная кислота в виде гидрохлорида. Как сказано в описании данного способа, выбранного в качестве прототипа, свободная иминодиуксусная кислота может быть получена подщелачиванием ее гидрохлорида, синтезируемого в предлагаемых условиях. Известный способ является двухстадийным. На первой стадии к водной суспензии гидроксида кальция добавляют по каплям при комнатной температуре в течение 2 часов водный раствор монохлоруксусной кислоты и затем медленно загружают глицин. После этого реакционную массу размешивают в течение 10 часов при 40°C, затем добавляют гидроксид натрия для достижения значения рН≥10 и размешивают еще в течение 10 часов. На второй стадии через полученную реакционную массу при температуре 80°C в течение 1,5 часов барботируют газообразный хлористый водород или приливают концентрированную соляную кислоту в количестве, значительно превышающем стехиометрическое. Полученную реакционную массу охлаждают до температуры 20°C, выдерживают при этой температуре 2 часа и затем отфильтровывают выпавший осадок гидрохорида иминодиуксусной кислоты, промывают его на фильтре концентрированной соляной кислотой и сушат. Получают гидрохорид иминодиуксусной кислоты (ИДА·HCl) с выходом 70%, т.пл. 233°C (с разлож.). В способе оговорено, что свободная иминодиуксусная кислота может быть получена подщелачиванием ее гидрохорида.

Одним из основных недостатков рассмотренного способа-прототипа является трудоемкость его осуществления, связанная, прежде всего, со значительной продолжительностью (около 25 часов) и в связи с этим высокой энергоемкостью процесса. К числу недостатков следует также отнести непроизводительный расход соляной кислоты и щелочи. Дополнительно следует отметить, что рассмотренным способом получают иминодиуксусную кислоту в виде ее гидрохлорида, а не выделяют ее как таковую. Сложность же выделения кислоты подщелачиванием ее гидрохлорида, как предлагается в способе-прототипе, объясняется тем, что процесс подщелачивания необходимо осуществлять при строго определенном значении рН 1,8-2,0, соответствующем изоэлектрической точке иминодиуксусной кислоты. В противном случае не удается достичь высокого выхода целевого продукта. Это объясняется тем, что при более низком значении рН (ниже изоэлектрической точки) не происходит полного перевода гидрохлорида в кислоту, а при более высоком значении рН часть иминодиуксусной кислоты нейтрализуется с образованием щелочной соли иминодиуксусной кислоты. При этом оба побочных продукта (гидрохлорид иминодиуксусной кислоты и натриевая соль иминодиуксусной кислоты) хорошо растворимы в воде, что снижает чистоту и выход получаемого продукта. Кроме того, для повышения чистоты получаемой иминодиуксусной кислоты необходимо ввести дополнительную стадию ее отмывки от неорганического хлорида, образовавшегося при подщелачивании, что дополнительно приводит к снижению выхода целевого продукта.

В качестве недостатков прототипа следует также отдельно отметить, что доказательства чистоты и индивидуальности полученного гидрохлорида ИДА в способе-прототипе отсутствуют. Как показывает дополнительное воспроизведение известного способа, получаемая данным способом иминодиуксусная кислота может содержать хлористый кальций, хлористый натрий, гидрохлорид глицина, монохлоруксусную кислоту и/или продукт ее гидролиза.

С целью создания технологичного, экономически и энергетически перспективного процесса предлагается новый способ получения иминодиуксусной кислоты, включающий взаимодействие монохлоруксусной кислоты с глицином в присутствии гидроксида кальция, для чего к исходному водному раствору монохлоруксусной кислоты добавляют стехиометрическое количество гидроксида кальция, а затем в реакционную массу порционно вводят водный раствор глицина, предварительно нагретый до 73-75°C и взятый в количестве, эквимолярном по отношению к монохлоруксусной кислоте, который добавляют вместе с порциями гидроксида кальция до установления рН 9-11 и при поддержании температуры реакционной массы в интервале 65-70°C, а затем после перемешивания при тех же режимах реакционную массу обрабатывают стехиометрическим количеством концентрированной соляной кислоты при температуре 85-90°C до установления рН 1,8-2,0, охлаждают ее до 5-10°C и фильтрацией выделяют целевой продукт. Отфильтрованный целевой продукт промывают метанолом.

В основе предлагаемого способа, как и способа-прототипа, лежит реакция взаимодействия глицина и монохлоруксусной кислоты, которая в предлагаемом способе протекает с непосредственным выделением иминодиуксусной кислоты. В способе-прототипе, в отличие от предлагаемого способа, в качестве целевого продукта выделяют гидрохлорид иминодиуксусной кислоты, а сама иминодиуксусная кислота, как сказано в описании данного изобретения, может быть получена из ее гидрохлорида только после дополнительного его подщелачивания.

Для иллюстрации этого различия ниже приводится схема реакций, протекающих в процессе осуществления предлагаемого способа и способа-прототипа:

В предлагаемом новом способе, как и в способе-прототипе, получение ИДА проводят через стадию образования ее кальциевого комплекса с последующим разрушением комплекса соляной кислотой и выделением собственно ИДА. С этой целью к водному раствору монохлоруксусной кислоты (МХА) добавляют стехиометрическое количество гидроксида кальция до получения Ca-соли монохлоруксусной кислоты. На процесс взаимодействия Ca-соли монохлоруксусной кислоты и глицина влияют такие факторы, как температурные условия процесса, значения рН и выбранная техника введения глицина и гидроксида кальция. Необходимым условием осуществления процесса является порционное добавление к водной суспензии кальциевой соли монохлоруксусной кислоты водного раствора глицина, предварительно нагретого до 73-75°C, и гидроксида кальция. Именно такие условия осуществления взаимодействия реагентов обеспечивают эффективность процесса. Введение гидроксида кальция проводят до установления в каждый момент взаимодействия рН 9-11 при поддержании температуры в интервале 65-70°C, что достигается введением реагентов с определенной скоростью за счет порционного введения. Каждая последующая порция глицина вводится в реакцию при предварительном достижении значения рН реакционной массы 9-11 добавлением в нее гидроксида кальция. В противном случае глицин (не при порционом введении с добавлением гидроксида кальция) играет роль щелочного агента, связывающего выделяющийся в ходе реакции хлористый водород, что существенно тормозит основную реакцию его взаимодействия с монохлоруксусной кислотой. По окончании загрузки реагентов реакционную массу размешивают при этой же температуре, а затем уже при температуре 85-90°C ее подкисляют концентрированной соляной кислотой, взятой в стехиометрическом количестве по отношении к глицину, которое, согласно реакции, рассчитывается, исходя из мольного соотношения глицина к соляной кислоте (в пересчете на хлористый водород), равном 2:4. После этого реакционную массу охлаждают до температуры (5-10)°C, отфильтровывают выпавший осадок иминодиуксусной кислоты и промывают его на фильтре метанолом от хлорида кальция. Получают иминодиуксусную кислоту с выходом 61-63%.

Для идентификации получаемого продукта использован метод потенциометрического титрования, данные элементного анализа и температура плавления.

Полученная предлагаемым способом иминодиуксусная кислота имеет т.пл. 243°C (с разложением), что соответствует данным, приведенным в Каталоге-справочнике химических реактивов. Aldrich 2007-2008.

Для иминодиуксусной кислоты найдено, %: C 36.07; H 5.52; N 10.55, C4H7NO4. Вычислено, %: C 36.09; H 5.30; N 10.52; O 48.08.

По кривым потенциометрического титрования иминодиуксусной кислоты щелочью вычислены константы кислотной диссоциации: pk1=2,51, pk2=9,14 (pk1=2,54, pk2=9,12). Дятлова Н.М., Темкина В.Я., Колпакова И.Д. Комплексоны. М.: Химия, 1970, 370 с.

Ниже изобретение иллюстрируется примерами, которые никак не ограничивают возможность осуществления данного способа в пределах заявляемого объема притязаний.

Пример 1

К раствору 18,9 г (0,2 моль) монохлоруксусной кислоты в 10 см3 воды добавляют 7,4 г (0,1 моль) гидроксида кальция, а затем прибавляют порциями при перемешивании нагретый до 75°C раствор 15 г (0,2 моль) глицина в 15 см3 воды и 14,8 г (0,2 моль гидроксида кальция с такой скоростью, чтобы значение рН реакционной массы поддерживалось в пределах 9-11, а температура 65°C. По окончании загрузки реагентов реакционную массу размешивают при этой же температуре, подкисляют концентрированной соляной кислотой в количестве 33 см3 (0,4 моль) при температуре 90°C, охлаждают до температуры 5°C. Выпавший белый кристаллический осадок отфильтровывают и промывают на фильтре метанолом от CaCl2. Получают иминодиуксусную кислоту с выходом 61%.

Пример 2

К раствору 18,9 г (0,2 моль) монохлоруксусной кислоты в 10 см3 воды добавляют 7,4 г (0,1 моль) гидроксида кальция, к полученной кальциевой соли МХА прибавляют порциями при перемешивании нагретый до 73°C раствор 15 г (0,2 моль) глицина в 15 см3 воды и 14,8 г (0,2 моль) гидроксида кальция) с такой скоростью, чтобы значение рН реакционной массы поддерживалось в пределах 9-11, а температура 70°C. По окончании загрузки реагентов реакционную массу размешивают при этой же температуре, подкисляют концентрированной соляной кислотой в количестве 33 см3 (0,4 моль) при температуре 85°C, охлаждают до температуры 10°C. Выпавший белый кристаллический осадок отфильтровывают и промывают на фильтре метанолом от CaCl2. Получают иминодиуксусную кислоту с выходом 63%.

Как видно из приведенных примеров, предлагаемый способ прост в осуществлении и технологически приемлем, энергетически и экономически выгоден. Конечный продукт - иминодиуксусная кислота - получается с выходом 61-63%.

Технологичность процесса подтверждается тем, что заявляемый способ является значительно менее продолжительным (около 5 часов) и, как следствие, менее энергоемким и более экономичным, чем известный способ-прототип. Кроме того, способ экологически более приемлем, поскольку исключается расход щелочи и практически в 2 раза сокращается расход соляной кислоты. Получаемая данным способом иминодиуксусная кислота характеризуется высоким качеством, подтвержденным физико-химическими исследованиями, что позволяет использовать ее в качестве узлового соединения для синтеза полифункциональных лигандов, в том числе металл-индикаторов и хелоновых смол.

Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-10 из 44.
27.05.2013
№216.012.4446

Способ получения 1,5-бис(2-гидроксифенокси)-3-оксапентана моногидрата

Изобретение относится к способу получения 1,5-бис(2-гидроксифенокси)-3-оксапентана моногидрата, являющегося промежуточным продуктом при синтезе краун-эфиров, которые обладают комплексообразующими и сольватирующими свойствами и широко применяются в различных областях химии, техники, биологии и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002483055
Дата охранного документа: 27.05.2013
10.08.2013
№216.012.5cf7

Способ получения этилендиамин-n-монопропионовой кислоты

Изобретение относится к способам получения этилендиаминкарбоновых кислот, а именно этилендиамин-N-монопропионовой кислоты, которая может быть использована в качестве узлового соединения для синтеза полифункциональных лигандов, а также комплексообразующего реагента в аналитической химии,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002489420
Дата охранного документа: 10.08.2013
27.08.2013
№216.012.63f8

Способ очистки нитрата калия

Изобретение относится к способам очистки нитрата калия до получения высокочистого продукта, который может быть применен в современных областях науки и техники (волоконная оптика, оптическое стекловарение, монокристаллы и др.). Очистку водного раствора нитрата калия осуществляют обработкой при...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002491229
Дата охранного документа: 27.08.2013
20.02.2014
№216.012.a208

Способ получения асимметричной этилендиамин-n,n-дипропионовой кислоты

Изобретение относится к способу получения асимметричной этилендиамин-N,N-дипропионовой кислоты формулы которая может найти применение в качестве комплексообразующего агента в химии, биологии и медицине. Способ осуществляют через образование промежуточного цинкового комплекса асимметричной...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002507195
Дата охранного документа: 20.02.2014
10.04.2014
№216.012.b1f3

Цинковый комплекс ассиметричной этилендиамин-n, n-дипропионовой кислоты дихлорид и способ его получения

Изобретение относится к цинковому комплексу асимметричной этилендиамин-N,N-дипропионовой кислоты дихлорида формулы Также предложен способ его получения. Комплекс может быть применен для решения проблем, связанных с необходимостью введения Zn в хелатной форме взамен его минеральных солей, а...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002511271
Дата охранного документа: 10.04.2014
27.09.2014
№216.012.f995

Способ количественного определения органических примесей в бензокраун-эфирах

Изобретение относится к области аналитической химии и непосредственно касается хроматографического метода определения содержания органических примесей в макроциклических полиэфирах, а именно в бензокраун-эфирах, которые применяются в аналитической химии, биохимии, медицине, фармации. В качестве...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002529730
Дата охранного документа: 27.09.2014
27.10.2014
№216.013.0317

Способ получения чистого карбоната кальция

Изобретение может быть использовано при получении продуктов для оптического стекловарения. Способ получения чистого карбоната кальция включает карбонизацию газообразным диоксидом углерода водной суспензии гидроксида кальция. Диоксид углерода используют с 25-30% мольным избытком по отношению к...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002532189
Дата охранного документа: 27.10.2014
10.02.2015
№216.013.22ae

Способ получения бензоаза-12-крауна-4

Изобретение относится к способу получения бензоаза-12-крауна-4, осуществляемого конденсацией о-аминофенола с дихлоридом триэтиленгликоля с последующим выделением целевого продукта, отличающемуся тем, что исходный о-аминофенол в среде изопропилового спирта обрабатывают гидроокисью натрия и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002540331
Дата охранного документа: 10.02.2015
27.06.2015
№216.013.581a

Способ получения этилендиамин-n,n'-ди-α-пропионовой кислоты

Изобретение относится к способу получения этилендиамин-N,N'-ди-α-пропионовой кислоты формулы HOOC(HC)HCHNCHCHNHCH(CH)COOH. Согласно предлагаемому способу в качестве исходных продуктов используют этилендиамин и α-хлорпропионовую кислоту. Последнюю в виде водного раствора предварительно...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002554095
Дата охранного документа: 27.06.2015
10.09.2015
№216.013.75bd

Способ получения 3-хлорметил-4-метоксибензальдегида

Изобретение относится к способу получения 3-хлорметил-4-метоксибензальдегида, в основном применяемого в качестве исходного продукта при синтезе различных химических соединений, в частности гетероциклических соединений, стиролдифенилпроизводных, биологически активных соединений. Способ...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002561730
Дата охранного документа: 10.09.2015
Показаны записи 1-10 из 42.
27.05.2013
№216.012.4446

Способ получения 1,5-бис(2-гидроксифенокси)-3-оксапентана моногидрата

Изобретение относится к способу получения 1,5-бис(2-гидроксифенокси)-3-оксапентана моногидрата, являющегося промежуточным продуктом при синтезе краун-эфиров, которые обладают комплексообразующими и сольватирующими свойствами и широко применяются в различных областях химии, техники, биологии и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002483055
Дата охранного документа: 27.05.2013
10.08.2013
№216.012.5cf7

Способ получения этилендиамин-n-монопропионовой кислоты

Изобретение относится к способам получения этилендиаминкарбоновых кислот, а именно этилендиамин-N-монопропионовой кислоты, которая может быть использована в качестве узлового соединения для синтеза полифункциональных лигандов, а также комплексообразующего реагента в аналитической химии,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002489420
Дата охранного документа: 10.08.2013
27.08.2013
№216.012.63f8

Способ очистки нитрата калия

Изобретение относится к способам очистки нитрата калия до получения высокочистого продукта, который может быть применен в современных областях науки и техники (волоконная оптика, оптическое стекловарение, монокристаллы и др.). Очистку водного раствора нитрата калия осуществляют обработкой при...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002491229
Дата охранного документа: 27.08.2013
20.02.2014
№216.012.a208

Способ получения асимметричной этилендиамин-n,n-дипропионовой кислоты

Изобретение относится к способу получения асимметричной этилендиамин-N,N-дипропионовой кислоты формулы которая может найти применение в качестве комплексообразующего агента в химии, биологии и медицине. Способ осуществляют через образование промежуточного цинкового комплекса асимметричной...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002507195
Дата охранного документа: 20.02.2014
10.04.2014
№216.012.b1f3

Цинковый комплекс ассиметричной этилендиамин-n, n-дипропионовой кислоты дихлорид и способ его получения

Изобретение относится к цинковому комплексу асимметричной этилендиамин-N,N-дипропионовой кислоты дихлорида формулы Также предложен способ его получения. Комплекс может быть применен для решения проблем, связанных с необходимостью введения Zn в хелатной форме взамен его минеральных солей, а...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002511271
Дата охранного документа: 10.04.2014
27.09.2014
№216.012.f995

Способ количественного определения органических примесей в бензокраун-эфирах

Изобретение относится к области аналитической химии и непосредственно касается хроматографического метода определения содержания органических примесей в макроциклических полиэфирах, а именно в бензокраун-эфирах, которые применяются в аналитической химии, биохимии, медицине, фармации. В качестве...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002529730
Дата охранного документа: 27.09.2014
27.10.2014
№216.013.0317

Способ получения чистого карбоната кальция

Изобретение может быть использовано при получении продуктов для оптического стекловарения. Способ получения чистого карбоната кальция включает карбонизацию газообразным диоксидом углерода водной суспензии гидроксида кальция. Диоксид углерода используют с 25-30% мольным избытком по отношению к...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002532189
Дата охранного документа: 27.10.2014
10.02.2015
№216.013.22ae

Способ получения бензоаза-12-крауна-4

Изобретение относится к способу получения бензоаза-12-крауна-4, осуществляемого конденсацией о-аминофенола с дихлоридом триэтиленгликоля с последующим выделением целевого продукта, отличающемуся тем, что исходный о-аминофенол в среде изопропилового спирта обрабатывают гидроокисью натрия и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002540331
Дата охранного документа: 10.02.2015
27.06.2015
№216.013.581a

Способ получения этилендиамин-n,n'-ди-α-пропионовой кислоты

Изобретение относится к способу получения этилендиамин-N,N'-ди-α-пропионовой кислоты формулы HOOC(HC)HCHNCHCHNHCH(CH)COOH. Согласно предлагаемому способу в качестве исходных продуктов используют этилендиамин и α-хлорпропионовую кислоту. Последнюю в виде водного раствора предварительно...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002554095
Дата охранного документа: 27.06.2015
10.09.2015
№216.013.75bd

Способ получения 3-хлорметил-4-метоксибензальдегида

Изобретение относится к способу получения 3-хлорметил-4-метоксибензальдегида, в основном применяемого в качестве исходного продукта при синтезе различных химических соединений, в частности гетероциклических соединений, стиролдифенилпроизводных, биологически активных соединений. Способ...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002561730
Дата охранного документа: 10.09.2015
+ добавить свой РИД