制备甲基甘氨酸-n,n-二乙酸三碱金属盐水溶液的方法
【专利摘要】本发明涉及一种经由斯特雷克合成以高产率和高纯度制备甲基甘氨酸-N,N-二乙酸三碱金属盐水溶液的方法，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在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。此方法的特征在于α-丙氨酸进行部分中和，和控制用于反应成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。
【专利说明】制备甲基甘氨酸-N, N- 二乙酸三碱金属盐水溶液的方法
[0001]描述
[0002]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。
[0003]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。
[0004]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。
[0005]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 O 745 582。
[0006]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。
[0007]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ΡΗ，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。
[0008]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。
[0009]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。
[0010]EP-A O 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。
[0011]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。
[0012]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，
[0013]-α-丙氨酸进行部分中和，和[0014]-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。
[0015]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，
[0016]-α-丙氨酸进行部分中和，和
[0017]-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。
[0018]本发明人认识到，通过氨基酸α-丙氨酸的部分中和，可能从此进料在用于斯特雷克合成的水溶液中的显著提高的浓度开始，从而显著提高时空产率。与基于溶液总重量计的游离氨基酸α -丙氨酸在室温下约18重量％的溶解度限度相比，由于部分中和的作用，可以使得部分中和的α-丙氨酸在水中的浓度达到高达40重量％的α-丙氨酸，或高达50重量％的α -丙氨酸，基于水溶液的总重量计，并且相应提高时空产率。
[0019]但是，如果斯特雷克合成要按照公知的方式、但是从部分中和的α-丙氨酸开始进行，则较高的PH将提高次级反应的 速率，尤其是会导致形成毒性NTA的那些反应，以及不需要的氢氰酸聚合反应，后者导致不需要的产物的深颜色。
[0020]但是，惊奇地发现，这些不需要的次级反应能够受到限制，这意味着通过控制用于转化得到α -丙氨酸-N，N- 二乙腈的甲醛和氢氰酸的添加以使游离氢氰酸在液体反应混合物中的浓度按照合适的方式受到限制，观察到符合对于MGDA三碱金属盐的规格要求，尤其关于NTA含量和颜色方面。
[0021]对于MGDA三碱金属盐在NTA含量和颜色方面的规格要求是一般公知的:
[0022]因此，潜在致癌性NTA (怀疑引起癌症)在约40重量％浓度MGDA-Na3盐水溶液中的量应当低于0.1重量％ (参见例如“技术公报-Trilon㊣M液体螯合剂(TechnicalBulletin-Trilon ⑧ M Liquid Chleating Agent)”，BASF2009)。
[0023]对于Tri1n ? M液体在颜色方面的产品规格也是公知的，并且提供根据DINEN1557的黑式色值是至多350 (参见例如“关于Trilon ?的技术信息(Technicalinformation on Trilon ⑧ M grades)”，BASF 编辑，2011 年 4 月，第 4 页)。
[0024]优选，将氢氰酸计量加入液体反应混合物中，使得游离氢氰酸在液体反应混合物中的浓度在任何时候是基于氢氰酸添加量计的10摩尔％，优选基于氢氰酸添加量计的5摩尔％。
[0025]游离氢氰酸在液体反应混合物中的可允许的最大浓度也可以是基于所添加的部分中和的α -丙氨酸，并且应当不超过20摩尔％、优选不超过10摩尔％的游离氢氰酸，基于所添加的部分中和的α-丙氨酸的量计。
[0026]部分中和的α-丙氨酸与氢氰酸和甲醛经由斯特雷克合成的反应要求I摩尔α-丙氨酸相对于在每种情况下2摩尔氢氰酸和2摩尔甲醛的化学计算摩尔比率。实践中，α-丙氨酸与氢氰酸的摩尔比以及α-丙氨酸与甲醛的摩尔比在每种情况下通常是
1.95-2.4，优选 2.0-2.2。
[0027]在本发明方法的一个优选实施方案中，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具有的黑氏色值小于800、优选小于600、特别优选小于500的情况下，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。
[0028]在另一个优选实施方案中，甲基甘氨酸-N，N-二乙酸三碱金属盐的水溶液在另一个工艺步骤中进行后漂白，得到具有黑氏色值小于350、优选小于300的甲基甘氨酸-N，N- 二乙酸三碱金属盐水溶液。
[0029]后漂白(=整理)可以通过化学操作和/或物理操作进行。化学操作可以是氧化性的，例如用过氧化氢或空气进行，或是还原性的，例如用二硫代硫酸钠或氢化钠进行。在物理上，后漂白可以通过吸附有色组分进行，例如在活性碳上进行。
[0030]后漂白特别优选使用过氧化氢水溶液进行。
[0031]MGDA三碱金属盐水溶液用过氧化氢进行的后漂白操作可以间歇或连续地进行。
[0032]因此，例如，过氧化氢溶液可以在有效搅拌下计量加入初始装入搅拌反应器中或在产物循环中的MGDA三碱金属盐水溶液中。用量、温度和停留时间优选如下所述:
[0033]一般而言，非常少量的过氧化氢是足够的，尤其是l_5kg、优选l_3kg的过氧化氢(作为100%H202计算)/1000升的40重量％MGDA三碱金属盐溶液(对应于约1300kg)。
[0034]优选，使用10-50%浓度的过氧化氢水溶液,特别优选30%浓度的过氧化氢水溶液，即所谓的Perhydrol。
[0035]优选温度是20_80°C，进一步优选30_70°C，特别优选40_65°C。优选的停留时间是10-180分钟，特别优选15-120分钟。
[0036]在另一个实施方案中，结晶的α-丙氨酸用作进料，使其溶解或悬浮在水中，然后按照上述方式进行部分中和，并转化成MGDA三碱金属盐。
[0037]α -丙氨酸的部分中和可以特别用氢氧化钠或氢氧化钾或者氢氧化钠和氢氧化钾的混合物进行。特别是，α-丙氨酸的中和反应可以进行到40-90%的中和度，优选50-85%，特别优选60-80%。在这里，获得浓缩的水溶液，其优选含有20-50重量％的α -丙氨酸，更优选25-40重量％的α -丙氨酸，基于水溶液的总重量计。
[0038]在第一个工艺方案中，部分中和的α-丙氨酸在水溶液中与甲醛和氢氰酸反应，得到α-丙氨酸-N，N-二乙腈的水溶液，其中使得与其它两种反应物、即甲醛和部分中和的α -丙氨酸相比，将氢氰酸在较晚的操作中引入液体反应混合物中。
[0039]在这里，这可以尤其按照间歇(半间歇)或连续的方式操作。
[0040]根据第一个优选的工艺方案，在半间歇工序中，将已经部分中和的含水α-丙氨酸作为初始装料加入反应器中，并且甲醛和氢氰酸平行地计量加入，其中氢氰酸的计量添加在时间方面比甲醛更慢。
[0041]在第二个工艺方案中，已经部分中和的α-丙氨酸先与反应所需的全部量或部分量的甲醛反应，然后将所得的反应混合物与反应所需的氢氰酸本身一起计量加入，或与氢氰酸和剩余量的甲醛平行地计量加入。
[0042]在一个更优选的工艺方案中，斯特雷克合成连续地进行，优选在串联连接的两个或更多个反应区的级联中进行。
[0043]串联连接的两个或更多个反应区可以在每种情况下是在单个反应器的不同反应区，或是多个反应器中。
[0044]优选，在第一个反应区中，部分中和的α-丙氨酸，单独地或在与反应所需的全部量的甲醛本身预先混合或另外与反应所需的部分量的氢氰酸预先混合的情况下，平行地计量加入。在随后的反应区中，从第一个反应区得到的反应混合物与反应所需的全部量的氢氰酸或与剩余量的氢氰酸平行地计量加入。
[0045]经由斯特雷克合成获得的α -丙氨酸-N, N- 二乙腈水溶液的皂化反应有利地如下进行:先用氢氧化钠溶液或氢氧化钾溶液在20-80°C、优选30-70°C的温度下皂化,然后在 90°C的温度下皂化得到MGDA三碱金属盐水溶液。在此过程中，在温度> 90°C的皂化期间，从反应溶液同时脱除氨。
[0046]皂化也可以间歇(半间歇)或连续地进行。
[0047]在一个优选工艺方案中，α-丙氨酸的L-对映异构体用作原料。
[0048]α -丙氨酸的L-对映异构体能以低成本得到，并且经由斯特雷克合成，由于与氢氰酸和甲醛在水溶液中反应，得到L- α -丙氨酸-N，N- 二乙腈，然后与碱进行皂化反应得到水溶液，所述水溶液不仅具有与MGDA三碱金属盐的D，L-外消旋体相比更高饱和浓度的L-对映异构体，而且还产生能通过结晶操作结晶的固体。
[0049]与外消旋体相比具有更高溶解度的L-MGDA三碱金属盐的优点是具有更高浓度的溶液的储存、销售和运输是可能的，并且因此实现了成本的节约，例如通过改进的时空产率，较低体积的合成和储存容器，以及降低的运输或能量成本，例如在喷雾干燥工艺期间。
[0050]下面通过工作实施例更详细地说明本发明。
[0051]对比例I
[0052](半间歇；中和度为0，丙氨酸浓度为约18%;HCH0和HCN在每种情况下过量0.03当
量)
[0053]在I小时的过程中，在30°C下在冷却下将203g的30%浓度甲醛(2.03moI)和54.8g(2.03mol)的氢氰酸平行地加入89g (1.0mol) α -丙氨酸在405g水中的溶液(约18%浓度)中。然后将混合物在30°C下进行后搅拌I小时。
[0054]氰化物总量，即游离的未反应的HCN和在羟基乙腈中键合的氰化物的总和，是0.32% (分析程序=电势滴定)；从游离HCN的电势滴定得到的HCN转化率是96%，pHl.7。
[0055]245g的50%浓度氢氧化钠溶液(3.06mol)作为初始装料加入搅拌烧瓶中，并在27-36°C下在冷却下将上述α-丙氨酸-N，N-二乙腈(ADAN)溶液在I小时内计量加入。然后将混合物在约30°C下再搅拌60分钟。然后将混合物加热到95-102°C，并在约3小时内完成阜化。
[0056]这得到635g的39.8%浓度(根据HPLC评估)的MGDA三钠盐溶液，其中NTA_Na3含量是0.20%，黑氏色值是850，这并不符合规格要求，并且产率是93.2%。
[0057]对比例2
[0058](半间歇；如对比例I所述，但是丙氨酸中和度为100%，丙氨酸浓度为约40%)
[0059]将89g (1.0mol) α -丙氨酸引入55g水中。在冷却下，将混合物用80g的50%浓度氢氧化钠溶液(1.0mol)完全中和(约40%浓度的丙氨酸)；初始pH值为13.7。
[0060]在约30°C下，在冷却I小时的同时，将203g的30%浓度甲醛(2.03mol)和54.8g(2.03mol)的氢氰酸计量加入。然后将混合物在30°C下进行后搅拌I小时。
[0061]所得ADAN溶液的分析:氰化物总量是2.86%，HCN转化率是60.5%，最终pH是8.0。
[0062]加入165g的50%浓度氢氧化钠溶液(2.06mol)。在30_35°C下向其中在冷却下在I小时内计量加入上述ADAN溶液。然后将混合物在约30°C下再搅拌60分钟。然后将混合物加热到95-102°C，并在约4小 时内完成皂化。这得到482g的38.6%浓度(根据HPLC评估)的MGDA三钠盐溶液，其中NTA-Na3含量是5.1% (不符合规格要求)。MGDA_Na3的产率是68.6%，黑氏色值显著大于1000。
[0063]对比例3
[0064](半间歇；如对比例2所述，但是丙氨酸中和度为85%，丙氨酸浓度为约42%)
[0065]将89g (1.0mol) α -丙氨酸引入55g水中。在冷却下，将混合物用68g的50%浓度氢氧化钠溶液(0.85mol)部分中和；初始pH值为11.5。在约30°C下，在冷却下在I小时内，将203g的30%浓度甲醛(2.03mol)和54.8g (2.03mol)的氢氰酸计量加入。然后将混合物在30°C下进行后搅拌I小时。
[0066]所得ADAN溶液的分析:氰化物总量是0.24%，HCN转化率是98%，最终pH是4.5。
[0067]按照对比例2所述用176.8g的50%浓度氢氧化钠溶液(2.2ImoI)进行皂化。
[0068]这得到657g的40.3%浓度的MGDA_Na3溶液，其中NTA_Na3含量是0.12%。
[0069]相对于丙氨酸，MGDA-Na3的产率是97.7%，黑氏色值>1000。
[0070]对比例4
[0071](半间歇；如实施例1所述，但是丙氨酸中和度为65%，丙氨酸浓度为约30%)
[0072]将133.5g(l.5mol) α -丙氨酸引入230g水中。在冷却下，将混合物用78g的50%浓度氢氧化钠溶液(0.975mol)部分中和。在40°C下，在I小时内平行地计量加入305g的30%浓度甲醛(3.05mol)和82.3g (3.05mol)的HCN，并将混合物在40°C下进行后搅拌I小时。
[0073]分析:氰化物总量是0.23%，HCN转化率是98%，最终pH是3.9。
[0074]按照与对比例2所述相似的方式用288.8g的50%浓度氢氧化钠溶液(3.61mol)进行皂化。
[0075]这得到903g的43.2%浓度的MGDA_Na3溶液，其中NTA_Na3含量是0.15%。
[0076]MGDA-Na3的产率是96%，黑氏色值是900。
[0077]对比例5
[0078](半连续工序:平行地计量添加所有3种组分，其中用18%浓度的丙氨酸，中和度为O)
[0079]通用工序:先将少量水加入搅拌的反应器中。然后，平行地，在40°C下在60分钟内计量加入3种反应物。后反应进行I小时。[0080]相似地，对于皂化，先加入少量的NaOH(约10%)，并在约30_35°C下在I小时内平行地计量加入大量其余的NaOH和ADAN溶液。在与半间歇条件相同的情况下进行后反应和最终的皂化反应。
[0081]相对于丙氨酸，MGDA-Na3的产率是92.1% ;在40.1%浓度的MGDA_Na3溶液中的NTA-Na3含量是0.24% ;黑氏色值是950。
[0082]对比例6
[0083](半连续工序，如对比例5所述进行，但是使用30%浓度的丙氨酸，中和度为约70%)
[0084]相对于丙氨酸，MGDA-Na3的产率是92.7% ;在39.9%浓度的MGDA_Na3溶液中的NTA-Na3含量是0.17% ;黑氏色值是>1000。
[0085]对比例7
[0086](连续工序/搅拌反应器级联-没有氢氰酸的分流)
[0087]约40%浓度的MGDA_Na3溶液的连续制备是在每种情况下由3个搅拌反应器组成的设备中进行，其中在腈阶段中(Rl、R2和R3)在40°C下进行和在皂化阶段中(R4、R5、R6)在40°C下进行。然后在搅拌反应器R7中在105-110°C下完成皂化，以及最终的氨汽提。将HCN、甲醛和丙氨酸溶液(用氢氧化钠溶液部分中和65%，30%含量，基于丙氨酸计)加入R1，将氢氧化物溶液加入R4。按照对比例4所述选择各进料的摩尔比。进行计量添加，使得在R1-R2-R3中的停留时间是55-80分钟，在R3-R6中的停留时间是200-280分钟，在R7中的停留时间是150-200分钟。产物通常具有0.25-0.40%的NTA_Na3含量，黑氏色值是>1000。
[0088]相对于丙氨酸，MGDA-Na3的产率是92-93%。
[0089]实施例1
[0090](半间歇，如对比例4所述进行，但是相对于HCN而言更快速地计量加入甲醛)
[0091]与对比例4相比，甲醛在30分钟内加入，HCN在60分钟内加入。
[0092]相对于丙氨酸，MGDA-Na3的产率是98.1% ;在40.4%浓度的MGDA _Na3溶液中的NTA-Na3含量是0.06% ;黑氏色值是320。
[0093]实施例2
[0094](进行后漂白)
[0095]在剧烈搅拌下，在约60°C下在15分钟内向根据实施例1获得的溶液中计量加入IOg的30%浓度的过氧化氢溶液。然后将混合物在60°C下再搅拌30分钟。所得溶液的黑氏色值是180。
[0096]实施例3
[0097](半间歇，丙氨酸浓度为30%，丙氨酸中和度为约70%)
[0098]将89g (1.0moDa -丙氨酸引入150g水中。在冷却下，将混合物用56g的50%浓度氢氧化钠溶液(0.7mol)部分中和。
[0099]在40°C下，在60分钟内计量加入203g的30%浓度甲醛(2.03mol),并且在约40°C下在90分钟内平行地计量加入54.8g (2.03mol)的氢氰酸。
[0100]然后将混合物在40°C下进行后搅拌30分钟。
[0101 ] 所得ADAN溶液的分析:氰化物总量是0.29%，HCN转化率是99%，最终pH是4.1。
[0102]加入189g的50%浓度氢氧化钠溶液(2.36mol)。向其中在45_50°C在I小时内计量加入上述ADAN溶液。然后将混合物在50°C下再搅拌60分钟。、[0103]然后在95_102°C下完成皂化，其中氨蒸馏进行约3小时。
[0104]这得到665g的约39.5%浓度的MGDA_Na3溶液。
[0105]产率是97.0%, NTA-Na3含量是0.08%，黑氏色值是340。
[0106]实施例4
[0107](半连续工序，如对比例4所述进行，但是在30分钟内更快速地计量加入丙氨酸和甲醛，在60分钟内加入氢氰酸)
[0108]最佳结果:MGDA-Na3的产率是97.6% ;在40.3%浓度的ADA_Na3溶液中的NTA_Na3含量是0.03% ；黑氏色值是330。
[0109]实施例5
[0110]将根据实施例4获得的溶液在实施例2所述的条件下漂白。这得到黑氏色值是150。
[0111]实施例6
[0112](半连续工序，如对比例4所述进行，但是氢氰酸分流30%)
[0113]将具有中和度为70%的约30%浓度的丙氨酸、甲醛和仅仅总量70%的氢氰酸在40°C下在60分钟内平行地计量加入。然后，所得反应混合物在没有后反应的情况下排出，并立即与其余30%的氢氰酸在40°C下在60分钟内平行地计量加入。将此混合物在40°C下再搅拌30分钟。
[0114]皂化如对比例5所述进行。
[0115]MGDA-Na3 的产率是 96.6% ;NTA_Na3 含量是 0.07% ;黑氏色值是 370。
[0116]实施例7
[0117](半连续反应工序，如实施例6所述进行，用30%浓度的丙氨酸浓度，中和度为约70%，但是氢氰酸分流50%)
[0118]MGDA-Na3的产率是97.3% ;在39.9%浓度的MGDA_Na3溶液中的NTA_Na3含量是
0.05%;黑氏色值是320。
[0119]实施例8
[0120](连续工序/搅拌反应器级联-具有氢氰酸分流)
[0121]约40%浓度的MGDA_Na3溶液的连续制备是如对比例7所述进行的，但是其中HCN的计量添加也在R2中进行，添加量的HCN在Rl和R2之间按照4:1的比率分开。产物通常具有〈0.1%的NTA-Na3含量，黑氏色值是450-650。
[0122]相对于丙氨酸，MGDA-Na3的产率是97-98.5%。
[0123]实施例9
[0124](进行后漂白)
[0125]根据实施例8获得的溶液随后在停留时间阶段中在40-50°C下通过计量加入30%浓度的过氧化氢(约5升/Im3溶液)进行漂白，并在停留时间容器中完成反应。通常获得黑氏色值是〈300。
[0126]实施例10
[0127]制备约50重量％浓度的L-MGDA_Na3溶液
[0128](与实施例8相似，但是L-α -丙氨酸用作丙氨酸来源)
[0129]在95_102°C下的最后皂化阶段中，所形成的氨和足够的水被蒸馏出来，使得最终得到约50重量％浓度的L-MGDA-Na3溶液。
[0130]L-MGDA-Na3的产率是97.0%,基于L-丙氨酸计。NTA_Na3含量是0.08%。黑氏色值是270。
[0131]如此获得了具有非常低的NTA残余含量的浅色高浓缩(50重量％浓度)配合剂溶液。
【权利要求】
1.一种经由斯特雷克合成以高产率和高纯度制备甲基甘氨酸-N，N-二乙酸三碱金属盐水溶液的方法，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，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。
2.一种经由斯特 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，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。
3.根据权利要求1或2的方法，其中控制用于转化成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具有的黑氏色值小于800、优选小于600、特别优选小于500的情况下，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。
4.根据权利要求1-3中任一项的方法，其中甲基甘氨酸-N，N-二乙酸三碱金属盐的水溶液在另一个工艺步骤中进行后漂白，得到具有黑氏色值小于350、优选小于300的甲基甘氨酸-N，N- 二乙酸三碱金属盐水溶液。
5.根据权利要求1-4中任一项的方法，其中α-丙氨酸的水溶液是通过使用结晶的α -丙氨酸作为进料并使其溶解或悬浮在水中、然后用碱部分中和获得的。
6.根据权利要求1-5中任一项的方法，其中α-丙氨酸的部分中和是用氢氧化钠或氢氧化钾或者氢氧化钠溶液和氢氧化钾溶液的混合物进行到40-90%的中和度,优选50-85%,特别优选60-80%，获得浓缩的水溶液，其含有20-50重量％的α -丙氨酸，优选25-40重量％的α-丙氨酸，基于水溶液的总重量计。
7.根据权利要求1-6中任一项的方法，其中与甲醛和部分中和的α-丙氨酸相比，将氢氰酸在较晚的操作中引入反应单元中。
8.根据权利要求1-7中任一项的方法，其中此方法是作为半间歇工序进行的，其中将已经部分中和的含水α-丙氨酸作为初始装料加入反应单元中，并且甲醛和氢氰酸平行地计量加入，其中氢氰酸的计量添加在时间方面比甲醛更慢。
9.根据权利要求1-7中任一项的方法，其中部分中和的α-丙氨酸与甲醛和氢氰酸的反应是在串联连接的两个或更多个反应区的级联中连续地进行。
10.根据权利要求9的方法，其中串联连接的两个或更多个反应区在每种情况下是多个反应器。
11.根据权利要求9的方法，其中串联连接的两个或更多个反应区在每种情况下是在单个反应器中的不同反应区。
12.根据权利要求10的方法，其中在第一个反应区中，部分中和的α-丙氨酸，单独地或在与反应所需的全部量的甲醛本身预先混合或另外与反应所需的部分量的氢氰酸预先混合的情况下，平行地计量加入；并且在随后的反应区中，向从第一个反应区得到的反应混合物中平行地或以预先混合的方式计量加入反应所需的全部量的氢氰酸或剩余量的氢氰酸。
13.根据权利要求1-12中任一项的方法，其中经由斯特雷克合成获得的α-丙氨酸-N, N- 二乙腈水溶液进行皂化反应,使得先用氢氧化钠溶液或氢氧化钾溶液或者氢氧化钠溶液和氢氧化钾溶液的混合物在20-80°C、优选30-70°C的温度下反应，然后在> 90°C的温度下反应，同时释放氨，得到含水的甲基甘氨酸-N，N-二乙酸三碱金属盐。
14.根据权利要求1-13中任一项的方法，其中α-丙氨酸的水溶液是L-α -丙氨酸的水溶液。
【文档编号】C07C227/26GK103476741SQ201280015487
【公开日】2013年12月25日 申请日期:2012年3月20日 优先权日:2011年4月4日
【发明者】A·奥弗特因, G·布劳恩, A·劳特巴赫 申请人:巴斯夫欧洲公司