[发明专利]生产氨基二羧酸-N,N-二乙酸的方法

说明书

本发明涉及制备通式I的氨基二羧酸-N，N-二乙酸的方法：

其中X独立地为氢或碱金属，n为1或2。本发明另外涉及高纯度氨基二羧酸-N，N-二乙酸。

感兴趣的特别是将氨基二羧酸-N，N-二乙酸I在洗涤和清洁剂中用作配位剂。通常用于这些目的的物质如聚羧酸酯、膦酸酯、三磷酸酯、乙二胺四乙酸(EDTA)和氨三乙酸(NTA)具有缺点。更特别地，它们过营养化、具有差的生物降解能力或者具有毒性作用。另一个选择是便宜且可生物降解的谷氨酸-N，N-二乙酸(GLDA)及其盐，其为式I中n＝2的情况。

制备α-氨基酸的N，N-二乙酸衍生物的方法原则上已经知道一段时间了。例如，US 2500019描述了通过使α-氨基酸与甲醛和氰化钠优选在强碱性水溶液中在30-100℃的温度下反应制备这种二乙酸衍生物。谷氨酸作为α-氨基酸时，得到谷氨酸-N，N-二乙酸和α-氨基丁酸-N，N-二乙酸的混合物，因为末端羧基在强碱性条件下部分脱去羧基。

DE 4211713描述了基于酸性和碱性斯特雷克尔氨基酸反应制备氨基二羧酸-N，N-二乙酸的方法。此时，使α-氨基酸与至少2摩尔甲醛和至少2摩尔氢氰酸或碱金属氰化物反应。基于天冬氨酸为91％的较低产率导致可能形成难以去除的不需要的副产物如NTA。

因此本发明的目的是提供制备上文指定的通式I的氨基二羧酸-N，N-二乙酸的简单进行的方法，其以良好产率及低副产物比例提供这些化合物。更特别地，NTA的比例应该在最小值。本发明的另一个目的是提供高纯度的氨基二羧酸-N，N-二乙酸。

这些和其它目的通过下文详细描述的方法实现。

本发明提供了制备上文指定的通式I的氨基二羧酸-N，N-二乙酸的方法，其包括以下步骤：

a)使通式II的氨基二羧酸与0.8-1.2摩尔当量甲醛和0.8-1.2摩尔当量氢氰酸反应：

其中X和n各自如上文所定义；

b)使步骤a)中得到的反应产物与0.8-1.2摩尔当量氢氰酸和0.8-1.2摩尔当量甲醛反应；

c)使步骤b)中得到的反应产物水解。

本发明方法具有一系列优点。首先，它相对简单地进行，例如以循环时间短的一次合成。另外，它以良好的产率和高纯度获得所需要的氨基二羧酸-N，N-二乙酸，并且不需要复杂的纯化工艺。该方法也可以以工业规模有效地操作。

在本发明方法中，甲醛理解为指的是气态或溶解于含水溶剂中的甲醛反应物，优选浓度为20-50重量％，或者甲醛等价物。这种等价物为在反应过程中释放甲醛或者直接转化为相同产甲醛的化合物。本领域技术人员已知的这种等价物的实例为低聚甲醛、三烷和甲缩醛，以及它们的混合物或者它们与甲醛的混合物。优选使用甲醛水溶液。

在本发明方法中，氢氰酸反应物以水溶液形式使用或者优选以纯形式使用。

在本发明方法的步骤a)中，使用游离氨基二羧酸II或者部分或完全中和的氨基二羧酸，中和优选用碱金属碱如氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸钾、碳酸氢钠或碳酸氢钾进行。还可以使用II的一碱金属盐或二碱金属盐或者其混合物，优选钠盐。一般而言，根据本发明，基于所用化合物II，使用0.8-1.2摩尔当量，尤其是0.9-1.1摩尔当量甲醛，和0.8-1.2摩尔当量，尤其是0.9-1.1摩尔当量氢氰酸。

对于谷氨酸的情况，优选使用它的一碱金属盐，尤其是一钠盐一水合物。相反，天冬氨酸优选以游离氨基二羧酸的形式使用。在式II的氨基二羧酸中，优选其L-异构体或盐。

步骤a)中的反应通常在溶剂中进行。氨基二羧酸或其盐的浓度基于反应混合物总重为优选10-60重量％，尤其是20-50重量％。

在优选实施方案中，该反应在含水溶剂中进行。在本发明方法中，含水溶剂理解为指的是水或者水与水溶性有机溶剂的混合物。此时有用的有机溶剂尤其包括甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、叔丁醇、二烷或四氢呋喃或者这些有机溶剂彼此的混合物。水溶性有机溶剂基于该含水溶剂总量的比例优选不超过50体积％，尤其是20体积％。

优选首先将氨基二羧酸II或II的盐装入反应容器中，优选II或II的盐在所需溶剂中。

甲醛和氢氰酸反应物可以同时添加或相继添加。在优选实施方案中，首先将甲醛，其次将氢氰酸加入式II的氨基二羧酸或其盐中。这理解为指的是在添加氢氰酸之前，将大部分，尤其是至少80％的甲醛加入反应容器中。还优选每种情况下在约10秒直到1小时的较短时期内添加这两种反应物，更特别是尤其取决于温度的发展或其它因素如批量大小。添加结束之后，通常使该混合物继续反应例如约1分钟直至5小时，尤其是直到不再能检测到放热。