[发明专利]聚*唑啉螯合剂

说明书

对相关申请的交叉引用

本申请要求2013年3月15日提交的美国临时专利申请序列号61/798,999的优先权和所有权益，其内容特此引用并入本文。

技术领域

本公开内容一般性地涉及螯合剂。更具体地，本公开内容涉及包含聚唑啉的螯合剂。

背景技术

螯合是在化学化合物和中心原子，如金属离子之间形成配位键以形成已知被称作螯合物的络合物。该化学化合物经常被称作螯合剂(chelatingagent)，但也以其它名字，如chelant、chelator或多价螯合剂(sequesteringagent)为人所知。在一个实例中，该螯合剂可以是对中心原子具有化学亲合力的有机配体。

在螯合过程中形成的螯合物可用于例如从环境中捕集和除去重金属离子。一些螯合物是天然存在的，如将营养物质输送通过生物体，包括植物和动物营养物质的那些。其它螯合物是合成或人造的，如在农业制剂，包括肥料中常发现的乙二胺-N,N,N’,N’-四乙酸(EDTA)。

但是，目前可得的许多螯合剂在大约10或更高的pH下最有效，并且这样的螯合剂在一些情况中可能需要低于3的pH以有效释放中心原子。

此外，在不受制于任何理论的情况下，据信具有高重均分子量(例如高于40,000)的聚唑啉至少部分由于该聚唑啉的相对较大尺寸而无法有效占据金属离子的所有键合位点。至少出于这一推理，进一步相信，具有高重均分子量的聚唑啉不能合适地螯合金属离子。

发明内容

公开内容概述和优点

本公开内容提供了包含聚唑啉的螯合剂。该聚唑啉具有式A：

(式A),

其中R是H；F；Cl；Br；I；CN；NO₂；选自烷基、烯基、芳基、杂芳基或杂环基的具有1至20个碳原子的有机基团；氨基；或唑啉，且n为大约2至大约300。该聚唑啉具有大约1,500至大约30,000的重均分子量。

该螯合剂在6至8的pH下有效键合到金属离子上，以致该螯合剂在中性环境，即具有6至8的pH的环境中最有效。该螯合剂合适地螯合例如中性环境中的金属离子，以使该金属离子无法与该中性环境中存在的其它组分相互作用(例如反应)。这不同于用于螯合金属离子的其它已知螯合剂，它们通常在更高pH，例如大约10或更高的pH下键合到金属离子上。此外，本公开内容的螯合剂在pH降到低于6的值时释放金属离子。这也不同于已知螯合剂，其中经常需要过量的正亲核体(H⁺离子)以使这些螯合剂的螯合键断裂。因此，经常需要低于3的pH以释放金属离子。金属离子的释放有益于例如回收金属离子以便可再利用该金属离子。这特别有益于贵金属的回收和再利用。

附图说明

将容易认识到本公开内容的其它优点，因为其参考联系附图考虑的下列详述会变得更好理解。

图1是显示各种螯合剂的测得的螯合值与pH之间的关系的曲线图。

本公开内容的详述

本公开内容的螯合剂用于从各种环境中螯合金属离子。可以在任何注入金属的水基环境中使用该螯合剂。在一些情况中，例如，可以在造纸厂中在纸张漂白过程中使用该螯合剂。相信该螯合剂还可用于螯合贵金属，如具有2⁺或3⁺价的那些。

如本文中公开的螯合剂的实例包含具有式A的聚唑啉：

(式A)。

在式A中，R是H；F；Cl；Br；I；CN；NO₂；选自烷基、烯基、芳基、杂芳基或杂环基的具有1至20个碳原子的有机基团；氨基；或唑啉。在一个实例中，R是具有1至20个碳原子的烷基。在另一实例中，R是具有1至8个碳原子的烷基。在再一实例中，R是具有1至4个碳原子的烷基。聚唑啉的R基团的具体实例包括，但不限于，甲基、乙基和丙基。

要理解的是，烷基可包括具有1至20个碳原子的直链和支链烷基。