[发明专利]可生物降解的二乙醇胺衍生物螯合剂及其制备方法

说明书

本发明涉及一种具有高水溶性、良好的螯合性能、和生物降解性的新型二乙醇胺衍生物螯合剂。所述的新型螯合剂可以用路易斯酸作为催化剂，由二乙醇胺与环酐化合物反应制得。所述方法不复杂，并且不使用苛刻的条件，并且还减少了有害化学物质的使用。

技术领域

涉及可生物降解的二乙醇胺衍生物螯合剂的化学。

背景技术

螯合剂是用于与金属离子键合以分离金属离子的物质。目前，螯合剂有几类。螯合剂对金属离子的有效性的重要因素是螯合剂的分子结构及其在分子上的功能。广泛使用的螯合剂的主要基团是氨基聚羧酸酯(aminopolycarboxylate)和有机膦酸酯(organophosphonate)，因为它们对金属离子具有出色的螯合性能，例如乙二胺四乙酸(ethylenediaminetetraacetic acid，EDTA)、次氮基三乙酸(nitrilotriacetic acid，NTA)、二亚乙基三胺五乙酸(diethylenetriaminepentaacetic acid，DTPA)、二亚乙基三胺五亚甲基膦酸(diethylenetriamine penta methylene phosphonicacid，DTPMP)基团、羟基乙叉二膦酸(hydroxyethylidenediphosphonic acid，HEDP)和次氮基三亚甲基膦酸(nitrilotrimethylenephosphonic acid，NTMP)。

然而，所述螯合剂基团在其天然可降解和高毒性方面具有局限性。因此，已经开发了具有良好的金属螯合性能和天然可降解的螯合剂，以减少其对环境的影响。可降解的氨基聚碳酸酯螯合剂的实例是甲基甘氨酸二乙酸(methylglycinediacetic acid，MGDA)、聚天冬氨酸(polyaspartic acid，DS)、谷氨酸N，N-二乙酸(glutamic acid N,N-diaceticacid，GLDA)、亚氨基二琥珀酸(iminodisuccinic acid，IDS)、二羟乙基甘氨酸(dihydroxyethylglycine，DHEG)和二羟乙基天冬氨酸(dihydroxyethylaspartate，DHEA)。尽管所述天然可降解螯合剂是工业上制造的，但是由于它们具有低至中等的螯合性能而在市场上并不受欢迎。而且，它们的前体例如谷氨酸、天冬氨酸是昂贵的，并且它们的反应物是剧毒的并且不环保。

通常，几种方法用于合成有机化学物质以使碳-碳原子成键以及碳原子键合至杂原子。近年来，迈克尔反应(Michael reaction)和杂-迈克尔加成反应(hetero-Michaeladdition reaction)被广泛用于与曼尼希反应(Mannichreaction)或羟醛反应(Aldolreaction)进行比较，因为曼尼希反应和羟醛反应都需要严格的反应条件，长的反应时间和高度使用强碱性反应。另一方面，即使在少量的强碱性催化剂或路易斯酸(lewis acid)的条件下，杂-迈克尔加成反应也提供了良好的反应。因此，已经进行了研究和开发，以通过迈克尔反应和杂-迈克尔加成反应来合成有机物质，以减少高毒性反应物和非环境友好反应的使用。

在以下几个专利文献中已经公开了使用二乙醇胺作为前体并通过迈克尔反应和杂-迈克尔加成反应的衍生物的制备方法。

US6504054B1公开了使用L-天冬氨酸乙氧基化物(L-aspartic ethoxylate)或二乙醇胺作为前体，然后使用镧作为催化剂的加成反应，合成天冬氨酸衍生物螯合剂。US6590120B1公开了使用马来酸的碱金属盐或碱土金属盐用于在氮位置具有取代基的二乙醇胺上的加成反应，合成二乙醇胺衍生物。用于该反应的催化剂是镧系金属(lanthanidemetal)或碱土金属。使用镧系金属作为催化剂的加成反应提供了在二乙醇胺的氮和氧位置上的马来酸酯加成。类似地，US20130204035公开了在碱性条件下使用镧系元素(lanthanoid)催化剂通过二乙醇胺和马来酸盐的加成反应来合成天冬氨酸衍生物和天冬氨酸二乙氧基琥珀酸的混合物。然而，过渡金属催化剂的使用是昂贵的，并且需要纯化步骤以将催化剂与所需产物分离。