[发明专利]制备甲基甘氨酸-N,N-二乙酸三碱金属盐水溶液的方法

说明书

描述

本发明涉及一种制备甲基甘氨酸-N,N-二乙酸三碱金属盐水溶液的方法。

这些物质通常在清洁剂中用作配合剂，例如氨基聚膦酸盐、聚羧酸盐或氨基聚羧酸盐，例如乙二胺四乙酸（EDTA），它们仅仅能困难地生物降解或者在次氮基三乙酸（NTA）的情况下是有毒的。对于NTA，怀疑它会引起肾癌。

对此成本有效的一个替代方式是α-丙氨酸-N,N-二乙酸（甲基甘氨酸-N,N-二乙酸，在下文中称为缩写形式MGDA），其是无毒的并且能生物降解。

MGDA及其盐用作配合剂的用途以及其合成方法已经描述在BASF SE的各种专利申请中，例如DE-A 43 19 935或EP-A 0 745 582。

一种制备MGDA的经济可行且同时环保的合成路线是斯特雷克（Strecker）合成。MGDA的斯特雷克合成例如参见WO-A 1994/29421。

DE-A 20 27 972描述了甘氨酸（最简单的未取代的α-氨基羧酸）与甲醛和氢氰酸之间的斯特雷克反应的“酸性”方案。其中，甘氨酸形成了N,N-二(氰基甲基)甘氨酸，其可以以高纯度分离。所述方法的一个缺点是需要使用额外的酸以降低pH，以及使用较昂贵的纯甘氨酸。描述了在反应中形成的甘氨酸-N,N-二乙腈用作交联剂。可能的得到次氮基三乙酸的皂化反应并不是DE-A 20 27 972的主题。

丙氨酸通过斯特雷克反应得到MGDA的反应例如首次描述在WO-A 1994/29421中，其中MGDA是以高产率和高纯度经由皂化获得的。

斯特雷克反应的“碱性”方案例如总体描述在US-A 3 733 355中。但是，在其中列出的实施例显示总是产生高比例的副产物，主要是不需要的次氮基三乙酸（NTA）；这可以从转化率仅仅为至多约89%反映出来。

EP-A 0 745 582描述了用于甘氨酸-N,N-二乙酸的简单和经济可行的合成路线，例如MGDA，这从成本有效的原料开始，通过在含水介质中在0-11的pH下进行斯特雷克合成和随后的皂化反应，尽可能地没有相关的提纯步骤，其中希望达到最高可能的总产率且同时伴随着高的产物纯度，以及低NTA含量，尽可能低于2重量%，其中所用的原料是来源于甘氨酸衍生物或其前体的工业合成、或来源于亚氨基二乙腈或亚氨基二乙酸的工业合成的原料，这些原料没有经过提纯，即通常没有作为固体分离或例如通过结晶脱除次要成分，或来源于在这些合成期间产生的母液。

因此，本发明的目的是提供一种改进的通过斯特雷克合成制备MGDA三碱金属盐的方法，其特征在于尤其具有进一步提高的时空产率，以及毒性次要组分、尤其NTA的含量进一步降低到低于0.1重量%的NTA，基于40重量%浓度的MGDA三碱金属盐水溶液计。

此目的是通过一种经由斯特雷克合成以高产率和高纯度制备MGDA三碱金属盐水溶液的方法实现的，这从α-丙氨酸的水溶液开始，通过其与甲醛和氢氰酸在水溶液中反应得到α-丙氨酸-N,N-二乙腈，并且随后与碱进行皂化反应，得到相应的甲基甘氨酸-N,N-二乙酸三碱金属盐，其中，

-α-丙氨酸进行部分中和，和

-控制用于转化成α-丙氨酸-N,N-二乙腈的甲醛和氢氰酸的添加，使得游离氢氰酸在液体反应混合物中的浓度在任何时间受到限制，以使仅仅在观察到符合对于甲基甘氨酸-N,N-二乙酸三碱金属盐的规格要求、尤其是关于次氮基三乙酸含量和颜色时，才发生次级反应，尤其是得到羟基乙腈的反应，包括羟基乙腈的接连反应，以及氢氰酸的聚合反应。

在另一个实施方案中，此目的是通过一种经由斯特雷克合成制备甲基甘氨酸-N,N-二乙酸三碱金属盐水溶液的方法实现的，这从α-丙氨酸的水溶液开始，通过其与甲醛和氢氰酸在一个反应单元中反应得到α-丙氨酸-N,N-二乙腈，并且随后与碱进行皂化反应，得到相应的甲基甘氨酸-N,N-二乙酸三碱金属盐水溶液，其中，

-α-丙氨酸进行部分中和，和

-控制用于转化成α-丙氨酸-N,N-二乙腈的甲醛和氢氰酸的添加，使得游离氢氰酸在含水反应混合物中的浓度在任何时间受到限制，以使仅仅在甲基甘氨酸-N,N-二乙酸三碱金属盐水溶液在甲基甘氨酸-N,N-二乙酸三碱金属盐浓度为40重量%时具有的次氮基三乙酸三碱金属盐含量小于0.1重量%的情况下，所述含量是基于甲基甘氨酸-N,N-二乙酸三碱金属盐水溶液的总重量计，才发生次级反应，尤其是得到羟基乙腈的反应，包括羟基乙腈的接连反应，以及氢氰酸的聚合反应。