[发明专利]一种绿色螯合剂的制备方法

说明书

本发明提供一种绿色螯合剂的制备方法。具体是在常压条件下，利用部分中和的氨基酸与氯乙酸在催化剂作用下发生S_N2双分子亲核取代反应制备系列绿色螯合剂，其中所述催化剂为碱金属的碘化物，催化剂使用量为氨基酸投入质量的0.01~0.30%。本发明方法采用常压催化反应体系，催化剂使用量小、处理方法简单；催化性能好、产品收率可达96%以上；该方法生产工艺简单易操作、反应周期短、安全环保，易于实现规模化工业生产。

技术领域

本发明属于有机合成催化技术领域，提供一种利用碱金属碘化物催化氨基酸和氯乙酸为原料合成绿色螯合剂的制备方法。

背景技术

乙二胺四乙酸（EDTA）、氨基三乙酸（NTA）、三聚磷酸钠（STPP）等作为螯合添加剂广泛应用于各种洗涤配方中，然而NTA最近被列为具有潜在致癌性物质，EDTA生物降解性差，STPP会导致河流、湖泊富营养化。随着人们健康和环保意识逐渐加强以及相应法规日趋严格，这些传统洗涤助剂将被绿色螯合剂产品所取代。顺应螯合剂绿色化的趋势，众多化学品生产商纷纷推出了各种绿色替代品。理想的绿色替代品应具有优良的性价比、由可再生原料生产、具有良好的生态和毒理学特征，并且其性能可与传统的螯合剂相媲美。

一些替代品（如4A沸石、膦酸盐、柠檬酸盐和葡萄糖酸盐等）已相继面市。4A沸石一般用于代替洗衣粉中的磷酸盐，在废水的活性淤泥处理过程中，膦酸盐容易吸附在活性淤泥表面，但难以生物降解。柠檬酸盐和葡萄糖酸盐虽然容易生物降解，但是 螯合力通常不如NTA和EDTA强，最有希望的替代品是容易生物降解的氨基多羧酸型螯合剂，例如GLDA、MGDA、EDG(HEIDA)、IDS和EDDS。

GLDA与MGDA生物易降解通过OECD 301D测试，28天的生物降解率超过80%。具有优良的绿色可生物降解的物性和可持续性应用的功能，从GHS最新分类，这两款绿色螯合剂也没EDTA与NTA的危害标识（胸前爆炸标志），产品对环境友好，使用安全。具有与EDTA相当的金属螯合能力，能与金属离子形成稳定的水溶性络合物，可以在很宽的pH值范围内溶解良好，去污能力强，且能与体系中的杀菌剂产生良好的协同作用，可以替代NTA、EDTA等传统螯合剂。

日本专利JP2001-003089公开了一种含有L-谷氨酸乙酸四钠（钾）盐成分的液体洗碟剂；欧洲专利EP2000192091公开了一种含有谷氨酸-N,N-二乙酸四钠盐的洗涤剂；日本专利JP2002356464和欧洲专利EP1004571分别公开了通过将四钠（钾）盐转化成全酸制备高纯度谷氨酸-N,N-二乙酸的方法。而谷氨酸二乙酸四钠（GLDA.Na₄）主要由植物基原料L-谷氨酸制备而成。专利CN101784513B中介绍了一种利用L-谷氨酸、甲醛和氰化氢及其盐为原料制备谷氨酸-N,N-二乙酸碱金属盐的方法，该方法产品杂质含量高，而且使用的原料氢氰酸剧毒，产生的废水中含有大量的氰残留，同时容易腐蚀生产设备。中国专利201210073918.X公开了一种在吡啶、三乙胺等有机碱体系中，利用锌盐催化L-谷氨酸和2-氯乙腈反应，然后经氢氧化钠中和调碱制备谷氨酸二乙酸四钠（GLDA.Na₄），由于L-谷氨酸常温下在水中的溶解性极低，所以该方法需要先高温溶解谷氨酸再降至低温滴加原料2-氯乙腈和有机碱，有机碱的使用，后期调碱后需要回流排出生成的氨，而且生成的产品颜色深，此方法工艺操作复杂，工艺周期长、能耗大。中国文献有报道以L-谷氨酸和氯乙酸为原料，加入LiOH调节体系pH并混合均匀，加热反应5~6小时再用盐酸酸化，经减压蒸馏加无水乙醇重结晶和洗涤制备N，N-二羧甲基-L-谷氨酸的方法，采用该方法制备的产品收率低，反应时间长，成本高。

发明内容

为克服绿色螯合剂现有合成技术存在的问题，本发明提供一种绿色螯合剂的制备方法。

一种绿色螯合剂的制备方法，具体是按以下内容实现的：

（1）分别将计量好的氨基酸、液碱、去离子水和催化剂依次加入到反应釜中，室温下，搅拌混合均匀；

（2）将氯乙酸水溶液和液碱分别装入滴加装置中待用；