CN102099295A - 抗结块盐组合物及其制备方法与用途 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种包含酒石酸的铁络合物的氯化钠组合物，其中55～90重量％的酒石酸为内消旋酒石酸。此外，本发明还涉及一种制备该氯化钠组合物的方法以及该氯化钠组合物的用途。

Description

抗结块盐组合物及其制备方法与用途
本发明涉及一种包含内消旋酒石酸的铁络合物的盐组合物、制备该氯化钠(盐)组合物的方法以及该氯化钠组合物的用途。
当暴露于湿气中时，特别是在长期贮存过程中，氯化钠易形成大的聚结物。这些硬化的物质通常称为结块。经常在盐中添加抗结块剂以防止形成结块。经常将亚铁氰化钠或亚铁氰化钾用作抗结块添加剂。然而，这些化合物的主要缺点在于其含有氮。极不希望盐组合物中有氮存在，这是因为当将盐用于电解操作中时，将获得具有爆炸性的NCl3。商用亚铁氰化物的另一缺点是很难将由该试剂所引入的铁从由含所述抗结块剂的盐制备的盐水中除去。尤其是将该盐水用于膜电解池时，所引入的亚铁氰化物将在池中分解，且游离铁通常将以氢氧化物形式沉淀于膜内及膜上。这将导致膜电解操作效率降低。此外，在食盐中亚铁氰化钠或亚铁氰化钾的合适性方面仍存在持续的争论。
近年来，在研发廉价且环境安全，并且以少量即有效的改良抗结块盐试剂方面付出了许多努力。例如WO00/59828描述了羟基多羧基化合物的金属络合物作为盐组合物抗结块剂的用途。发现铁与这些羟基多羧酸的络合物在低浓度下即可使盐抗结块。其描述了使用酒石酸具有特别的优点。此外，其描述了内消旋酒石酸为最优选的抗结块剂。然而，尽管纯内消旋酒石酸是市售物，但对以工业规模应用于氯化钠的抗结块添加剂而言其价格过高。
WO00/59828公开了除内消旋酒石酸的铁、钛和/或铬络合物之外，其中至少5重量％的羟基多羧酸为内消旋酒石酸的羟基多羧酸混合物也可用作氯化钠的抗结块添加剂。在这方面，WO00/59829公开了一种制备包含内消旋酒石酸的酒石酸混合物的方法。其提及可通过在高于100℃的温度下，用浓NaOH处理天然或合成酒石酸(CAS登记号分别为87-69-4和147-71-7)溶液而制得该物质。随后使部份L-、D-、和/或DL-酒石酸转化成所需的内消旋酒石酸(CAS登记号147-73-9)。发现按照该程序仅可制备内消旋异构体至多为50重量％的酒石酸混合物。
电解池的膜和电极对盐水中的杂质，特别是诸如铁的多价金属离子极其敏感。多价金属易在膜中沉淀，对膜产生不可逆的破坏。不仅无机污染物会引发问题。而且，存在于盐水中的有机化合物也可能引发问题。当电解含有有机污染物的盐水溶液时，有机物可沉淀于电解池的膜表面及内部，从而导致堵塞。一些有机化合物(诸如酒石酸)不会产生沉淀问题，因为其分解成无害的CO2。然而，该CO2最后存在于某些下游产品中。当超过极限值时，该CO2会导致纯度问题。因此，为了使电解池中的隔板获得最长寿命，并避免产生纯度问题，应将进料盐水溶液中的有机物和诸如铁的多价金属阳离子浓度降至尽可能低的水平。
通过使用WO00/59828实施例1的组合物(其中将内消旋酒石酸与诸如DL-酒石酸的羟基多羧酸组合使用)，在盐上引入了较高量的有机物。另一方面，使用市售的100％内消旋酒石酸，即使是使用与外消旋DL-酒石酸或L-酒石酸的混合物，在经济上也是不可行的，因为其价格高。
本发明的目的是提供一种包含抗结块添加剂的抗结块盐组合物，其具有商业吸引力，容易获得，且在较低剂量下也有效。此外，本发明的目的是提供一种包含抗结块添加剂的抗结块盐组合物，其可用于电解操作中，且降低对电解池隔膜或膜的寿命以及对下游产品纯度的任何可能不利影响。
令人惊奇地，我们现已发现该目的通过制备包含酒石酸的铁络合物的氯化钠组合物而实现，其中55～90重量％的酒石酸为内消旋异构体(其也称为抗结块添加剂)。优选所述氯化钠组合物的10重量％水溶液具有3～12的pH值。更优选所述氯化钠组合物的10重量％水溶液具有6～11的pH值。已发现，与纯内消旋酒石酸以及明示于WO00/59828中的包含内消旋酒石酸的任何羟基多羧酸混合物相比，本发明抗结块添加剂具有改善的抗结块活性。此外，当本发明的抗结块氯化钠组合物用于电解操作中时，与包含作为抗结块添加剂的常规亚铁氰化物的抗结块氯化钠组合物相比，引入电解池中的铁更少。更详细言之，亚铁氰化物中的铁相对强地键接，无法以常规盐水纯化工艺除去。然而，根据本发明使用的抗结块添加剂中的铁与(内消旋)酒石酸的键接相对较弱。在盐水纯化工艺所用的条件下，该抗结块添加剂将离解，大部份铁可(例如)通过沉淀除去。此外，由于与现有技术中已知的(内消旋)酒石酸抗结块添加剂相比，盐中的有机物含量已经降低，因此电解操作中形成的CO2更少，从而使下游产品具有更高的纯度。
如上文所述，WO00/59828的实施例公开了一种制备酒石酸混合物的方法。然而，已发现，采用该方法仅能获得包含至多50重量％内消旋酒石酸的酒石酸混合物。然而，迄今为止，不存在制备包含高于50重量％内消旋酒石酸的酒石酸混合物的简便且经济上具有吸引力的方法。
存在若干种可获得纯内消旋酒石酸的立体选择性合成路径。然而，据认为，它们不如本发明所描述的结晶途径那样具有吸引力。例如，已发现在不使用任何金属盐的情况下，用浓H2O2将富马酸环氧化，随后水解可仅形成酒石酸的内消旋异构体。然而，相对严苛的工艺条件、低转化率及副产物的形成使该路径不是很具有吸引力。此外，已发现在KMnO4的存在下，可使马来酸转化成内消旋酒石酸。该路径的主要缺点为需要消耗化学计量的KMnO4，且必需将内消旋酒石酸从内消旋酒石酸锰盐中分离，因为作为氯化钠的抗结块添加剂应用必须要求该内消旋酒石酸基本上不含Mn。按照同样的路线，可使用作为催化剂或氧化剂的Mn/胺络合物以及任选的H2O2将马来酸转化成内消旋酒石酸，但具有类似的产物纯化问题。
我们现已开发出一种制备含55～90重量％内消旋酒石酸的酒石酸混合物的新颖且经济上具有吸引力的方法。所述方法包括如下步骤：(i)制备含水混合物，其包含35～65重量％，优选40～60重量％的L-酒石酸二碱金属盐，D-酒石酸二碱金属盐，L-酒石酸、D-酒石酸以及任选的内消旋酒石酸的二碱金属盐的混合物，以及2～15重量％，优选4～10重量％的碱金属氢氧化物或碱性金属氢氧化物，以及(ii)搅拌该混合物并将其加热至100℃至其沸点的温度，直至55～90重量％的酒石酸，优选60～80重量％的酒石酸已转化成内消旋酒石酸。
另一方面，本发明涉及一种制备本发明抗结块氯化物组合物的方法。该方法包括将包含酒石酸铁络合物的处理水溶液喷在氯化钠组合物上的步骤，其中55～90重量％的所述酒石酸，优选60～80重量％的所述酒石酸为内消旋酒石酸且该处理水溶液具有3～5的pH值，优选具有4～4.5的pH值。
所述处理水溶液优选可通过如下步骤获得：(i)制备含水混合物，其包含35～65重量％，优选40～60重量％的L-酒石酸二碱金属盐，D-酒石酸二碱金属盐，L-酒石酸、D-酒石酸以及任选的内消旋酒石酸的二碱金属盐的混合物，和2～15重量％，优选4～10重量％的碱金属氢氧化物或碱性金属氢氧化物，(ii)搅拌该含水混合物，并将其加热至100℃至其沸点的温度，直至55～90重量％的酒石酸，优选60～80重量％的酒石酸已转化成内消旋酒石酸，(iii)冷却所得混合物，(iv)任选调节pH值至pH为5～9，(v)将所得混合物与铁(II)盐和/或铁(III)盐一起搅拌并混合，(vi)以及若pH超出3～5的范围，则调节pH值至pH为3～5。
已发现利用本发明的方法，自该方法开始(即在步骤(i)中或在步骤(ii)中)，就已超过了内消旋酒石酸的溶解度极限，这导致内消旋酒石酸从反应混合物中沉淀。因此，如本说明书通篇所用的术语“含水混合物”用于指代澄清水溶液，也指代水基浆液。
优选在步骤(v)中使用铁(II)盐和/或铁(III)盐的水溶液，尽管也可添加固体形式的所述铁盐。
在步骤(iii)中，优选将该混合物冷却至90℃或更低的温度，更优选冷却至70℃或更低的温度。在优选实施方案中，例如在步骤(iii)中，在自步骤(ii)获得的混合物中加入水(通常为少量)。在步骤(vi)中，也可添加水以制备具有所需浓度的处理溶液。在优选实施方案中，通过将获自步骤(iii)的反应混合物添加至铁(II)盐和/或铁(III)盐水溶液中，使其与所述铁(II)盐和/或铁(III)盐混合。
在该方法中用作起始物料的酒石酸二碱金属盐的碱金属优选包括钠。该方法中所用的碱金属氢氧化物或碱性金属氢氧化物优选包括氢氧化钠。
L(+)-酒石酸二钠盐(也称为L-酒石酸二钠盐)是市售的，例如购自Sigma-Aldrich(CAS号6106-24-7)。应注意也可使用L(+)-酒石酸(例如购自Sigma-Aldrich，CAS号87-69-4)并通过添加额外的NaOH原位制备L(+)-酒石酸二钠盐以代替使用L(+)-酒石酸二钠盐。对另一种可能的起始物料DL-酒石酸二钠盐也相同：例如其可购自Sigma-Aldrich或自DL-酒石酸(CAS号133-37-9)或DL-酒石酸单钠盐及NaOH原位制得。事实上，含有任意比例的D、L、内消旋并呈酸或盐形式的任意酒石酸源均可用于该方法。D-酒石酸也可用作起始物料，但这不是那么优选的，因为其相对昂贵。优选使用L-酒石酸二钠盐(通过添加NaOH原位制备或原样使用)，因为这些起始物料相对廉价，且制备含有55～90重量％内消旋酒石酸的组合物的方法比用D-和L-酒石酸的混合物作为起始物料时更快。很明显，也可使用D-、L-以及内消旋酒石酸的混合物。
优选在大气压下实施该方法。然而，也可在高压(例如2-3巴)下实施该方法，但这不那么优选。
应注意，为获得所需量的内消旋酒石酸而需搅拌及加热混合物(即，制备工艺的步骤(ii))的时间取决于含水混合物中酒石酸的浓度、存在的碱金属氢氧化物或碱性金属氢氧化物的量、温度和压力。然而，如果该方法在大气压下进行，则通常在步骤(ii)中将该混合物搅拌并加热3～200小时。
可通过常规方法，诸如借助1H-NMR(例如在D2O/KOH溶液中使用甲磺酸作为内标物)测定步骤(ii)混合物中的内消旋酒石酸的含量。内消旋酒石酸的NMR谱与DL-酒石酸的NMR谱稍有不同。用NMR测定反应样品中内消旋酒石酸：DL-酒石酸之比，或任选通过使用内标物或外标物定量测定DL或内消旋异构体的浓度。D-及L-酒石酸无法通过NMR直接加以区分。为测定D-、L-及内消旋酒石酸的浓度，手性HPLC是一种适当的方法。
正如本领域技术人员所了解，取决于pH值，酒石酸以羧酸形式或盐形式(酒石酸氢盐或酒石酸盐)存在于水溶液中。例如，如果氢氧化钠以足够高的含量存在，则其以二钠盐形式存在。为简便起见，本说明书通篇用术语“酒石酸”指代酸形式以及酒石酸盐和酒石酸氢盐形式。
如上所述，本发明的抗结块添加剂包含酒石酸的铁络合物，其中55～90重量％的所述酒石酸为内消旋酒石酸。其优选包含其中60～80重量％酒石酸为内消旋酒石酸的酒石酸铁络合物。在这种情况下，抗结块添加剂的抗结块活性非常好，同时将尽可能少的铁及有机物引入氯化钠组合物中。
除了在操作实施例中之外，或除非另外指出，否则说明书及权利要求书中所用的表示成份、反应条件等量的所有数值都应理解为在所有情况下均由术语“约”修饰。
如本说明书通篇所用的术语“氯化钠组合物”意指超过75重量％的组分为NaCl的所有组合物。该盐优选含有超过90重量％的NaCl。该盐更优选含有超过92％的NaCl，且最优选为含有超过95重量％NaCl的盐。盐通常含有约2～3％的水。所述盐可为岩盐、晒制盐、通过由盐水蒸发而获得的盐等。
术语“抗结块氯化钠组合物”意指以使得组合物的结块能等于或低于不含本发明抗结块添加剂的相应氯化钠组合物的结块能的90％的含量包含本发明抗结块添加剂的组合物。
可使用二价及三价铁源(分别为亚铁盐及铁盐)制备本发明的抗结块添加剂。然而，最优选使用铁(III)源。优选为FeCl3或FeCl(SO4)。最优选为FeCl3。
抗结块组合物中铁与酒石酸总量的摩尔比(即铁的摩尔量除以酒石酸的总摩尔量)优选为0.1～2，更优选为0.3～1。酒石酸的铁络合物优选以使得抗结块氯化钠组合物包含浓度以铁计为至少1ppm，优选为至少1.5ppm的抗结块添加剂的量使用。抗结块氯化钠组合物中优选存在以铁计为不超过200ppm的抗结块添加剂。对于电解操作，抗结块氯化钠组合物中存在以铁计为优选不超过5ppm，最优选不超过3ppm的抗结块添加剂。
抗结块氯化钠组合物的pH值通过常规pH值测定方法，诸如使用pH值计，通过制备包含10重量％氯化钠组合物的水溶液而测定。如果需要的话，可用任意常规酸或碱调节氯化钠组合物的pH值。适宜的酸包括盐酸、硫酸、甲酸及草酸。适宜的碱包括氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠及碳酸钾。酸或碱可与抗结块添加剂分别或一起添加至氯化钠组合物中。为了使最终组合物不含氮，所述酸和碱优选选自不含氮的产品。因此，若添加酸，则优选使用HCl，若添加碱，则优选添加NaOH。
在添加本发明抗结块添加剂之前，可将氯化钠组合物的pH值调节至所需值。引入酸或碱的方式取决于所得盐的所需水含量以及待处理盐的水含量。通常将酸或碱的浓溶液喷在盐上。
如上所述，本发明涉及一种制备所述抗结块氯化钠组合物的方法，包括将包含酒石酸的铁络合物的水溶液喷在氯化钠组合物上的步骤，其中该水溶液中55～90重量％(优选60～80重量％)的所述酒石酸为内消旋酒石酸，且其pH值为3～5，优选为4～4.5。
可通过各种常规方式将其中55～90重量％酒石酸为内消旋酒石酸的酒石酸铁络合物引入氯化钠组合物中、或形成于其中或其上。然而，优选方式为将铁源、酒石酸以及任选的其他组分(如氯化钠和/或pH调节剂)溶于水中，并将该溶液喷在氯化钠组合物上。
详言之，按照上文所述制备包含铁源、酒石酸(其55～90重量％为内消旋酒石酸)以及任选的氯化钠的水溶液。任选通过添加酸(如HCl、甲酸、草酸、硫酸或其组合)调节和/或缓冲该水溶液的pH值。氯化钠的浓度可为0重量％至饱和。下文中将所述水溶液称为处理溶液。
该处理溶液优选包含0.5～25重量％的酒石酸，其55～90重量％(优选60～80重量％)为内消旋酒石酸。铁源优选以使得该处理溶液中铁与酒石酸总量的摩尔比为0.1～2，优选0.3～1的量存在。
该溶液优选以使得在抗结块氯化钠组合物中获得浓度为至少1ppm，更优选至少1.2ppm，最优选至少1.5ppm的铁的量喷在所述氯化钠组合物上。优选以使得在所述抗结块氯化钠组合物上引入不超过200ppm铁的量，将其喷在氯化钠组合物上。如果抗结块盐组合物用于电解操作中，则优选将不超过5ppm，最优选不超过3ppm的铁引入所述抗结块氯化钠组合物中。
本发明的氯化钠组合物可用作饲料用盐、食品用盐、药用盐、零售盐及工业用盐。其也可用作道路用盐，或者可用于电解操作中。优选将其用于膜电解操作中。
通过以下实施例进一步阐述本发明。
实施例
实施例中所施用的盐为Sanal SQ(Akzo Nobel)。氯化钠组合物的pH值是将10g该氯化钠组合物溶于90g水之后于21℃下以常规方式测得的。
盐中附着的水通过在35℃以及40％相对湿度下干燥4天或在120℃下干燥2小时后测量重量损失而测定。
结块性在粉末流变仪(Powder Flow Analyzer)或简称流变仪(型号TA-XT21，Stable Micro Systems)中重复测量三次。在容器中装入～50g盐样品，通过用1kg重物压实，并用干燥空气吹扫2小时而进行预处理。随后，将螺纹状转动叶片推入该盐中。流变仪连续测量转动叶片对盐所施加的力和转矩。当以力对在产物中的行进深度作图时，曲线下方的积分值等于所消耗的能量值。CE4值为叶片行进约4mm之后，在4mm床高的明确范围内所测得的结块能(N·mm)。结块能越高，结块程度越严重(故结块能越低越好)。该方法的精度估计为2s＝35％。为了消除其他因素(如空气湿度)对结果的影响，建议关注以相对结块能表示的同一系列测量值内的趋势。
测定抗结块添加剂对相对结块能的影响的标准测试
称量49±0.5g的Sanal SQ盐并加入1g水，由此使该盐上获得2重量％的水。随后添加所需量的抗结块剂。通过在小塑料袋中手动揉搓盐约5分钟，将盐与抗结块剂充分混合。将样品在流变仪上以1kg重物压实并释放。用经由底部引入的干燥空气(90l/h)吹扫该样品至少2小时。通过称重测量蒸发的水量。用流变仪测量结块能(N·mm)。
比较实施例A-常规抗结块添加剂的结块能
如上所述，将已知量的浓亚铁氰化钠(Na4Fe(II)(CN)6)溶液(常规抗结块剂)加入Sanal SQ盐中，在盐上获得2.5ppm的亚铁氰化物，即0.7ppm Fe(II)。测得结块能为29N·mm。亚铁氰化钠获自Sigma。
实施例1和比较实施例B及C-抗结块添加剂对相对结块能的影响
为测试本发明抗结块添加剂的抗结块性能，采用上述标准测试测量结块能。正如所解释的那样，结块能越低，抗结块剂越有效。在各实验中，将3ppm Fe(III)(以FeCl3形式加入)施用于氯化钠上，但酒石酸(TA)的用量及异构体比例不同(参见表1)。TA用量越大意味着盐上的有机物施用量(“有机物负载量”)越多。将结果与与常规剂量水平下的常规抗结块剂(2.5ppm亚铁氰化物)的性能(＝100％相对结块能)加以对比，参见比较实施例A。
表1：抗结块添加剂对相对结块能的影响(越低越好)
Fe(III)＝3ppm
Figure BDA0000044525650000081
Figure BDA0000044525650000091
显然其中65重量％酒石酸为内消旋异构体的本发明抗结块添加剂获得了最佳结果(实施例1)。通过采用本发明抗结块剂，测得的结块能远低于采用常规亚铁氰化物(比较实施例A)的值。
采用比较实施例C的抗结块添加剂(即等量的酒石酸，但其由100重量％的内消旋异构体组成)，结块能约为采用实施例1抗结块添加剂的两倍。采用其中酒石酸总量的33重量％为内消旋异构体的比较实施例B的抗结块添加剂，发现需要双倍量的TA才能获得与实施例1所获得的相同的低结块能。
实施例2和3以及比较实施例D和E：抗结块添加剂中DL/内消旋比的影响
通过测量根据上述标准方法所制得的四种盐样品的结块能以进一步证实抗结块添加剂的最佳组成。各样品中Fe(III)＝2ppm，且Fe∶TA摩尔比＝1∶1.5(TA是指总TA)。所有四种样品中的添加剂含量均相同；但是内消旋酒石酸∶DL-酒石酸的比例不同。获得下述相对结块能值，其中选择实施例3作为100％相对结块能。
表2：TA中内消旋酒石酸∶DL-酒石酸(内消旋∶DL)之比对相对结块能的影响
(数值越小越好)；Fe(III)＝2ppm，水含量＝2重量％，Fe∶总TA＝1∶1.5
Figure BDA0000044525650000092
其中80重量％酒石酸为内消旋异构体的本发明抗结块添加剂获得了最佳结果(实施例3)。采用其中33重量％酒石酸为内消旋异构体的比较实施例D的抗结块添加剂，其结块能约为实施例3抗结块添加剂的两倍。采用比较实施例E的抗结块添加剂(其由100重量％的内消旋异构体组成)，其结块能高于获自实施例2和3的那些。
实施例4-制备本发明的抗结块添加剂
实施例4a：经由L-酒石酸制备抗结块添加剂
在200L具有蒸汽加热套的容器中，将156.6kg 50重量％的氢氧化钠(水)溶液(获自Sigma，经分析NaOH浓度为49.6重量％)与18.4kg软化水及106.1kg L-酒石酸(获自Caviro Distillerie，意大利)混合。进行中和以获得含有48.7重量％L-酒石酸二钠盐、7.5重量％游离NaOH和43.7重量％水的溶液。在大气压下于完全回流及搅拌下，使全部混合物沸腾24小时。在此期间，采集样品并通过1H-NMR测定L-酒石酸盐至内消旋酒石酸盐的转化率。结果可参见表3。在合成期间，一些内消旋酒石酸盐进一步反应成D-酒石酸盐。
表3：实施例4a随时间变化的相对转化率
Figure BDA0000044525650000101
沸腾约4.0～4.5小时后，混合物变浑浊，并自溶液沉淀出固体。在实验剩余时间内，浆液密度持续增大。
通过手性HPLC测定D-、L-及内消旋酒石酸的绝对量(所用柱：Chirex3126(D)-青霉胺(配体交换))(参见表4)。
HPLC条件：
保护柱    ：无
分析柱    ：Chirex 3126(D)50×4.6mm ID；dp＝5μm
流动相    ：经过滤并除气的90％洗脱液A、10％洗脱液的混合物
洗脱液A   ：1mM乙酸铜(II)及0.05M乙酸铵，pH＝4.5(使用乙酸)
洗脱液B   ：异丙醇
分离模式  ：等度洗脱
流动速率  ：2.0ml/min
温度      ：50℃
注射体积  ：2μl
检测      ：280nm的UV光
表4：实施例4a随时间变化的绝对浓度和相对转化率
HPLC结果证实了1H-NMR的结果。
如下制备适于喷在氯化钠组合物上以赋予其抗结块性的抗结块处理溶液：
在40.126kg实施例4a反应产物中加入15.241kg软化水及3.00kg L-酒石酸以获得内消旋酒石酸含量占酒石酸总量的66％的澄清溶液。在99.98g的该混合物中加入49.55g 40重量％FeCl3水溶液。用16.6g 50重量％的氢氧化钠水溶液将pH值调节至4.35。最后添加1163.6g软化水以获得所需的最终铁浓度。
该获得的抗结块处理溶液由0.56重量％Fe(III)、1.55重量％内消旋酒石酸及0.79重量％DL-酒石酸组成。当以每吨氯化钠组合物0.5L的量喷在氯化钠组合物上时，在得到的抗结块氯化钠组合物中存在3ppm铁及12ppm酒石酸。
实施例4b：由DL-酒石酸制备抗结块添加剂
在30L具有蒸汽加热套的容器中，将15.41kg 50重量％氢氧化钠(水)溶液(获自Sigma)与1.815kg软化水及10.592kg外消旋DL-酒石酸(获自Jinzhan，Ninghai organic chemical factory，中国)混合。将混合物在大气压下于回流下沸腾并充分搅拌190小时。在此期间，采集反应混合物的样品并通过1H-NMR测定DL-酒石酸至内消旋酒石酸的转化率(参见表5)。
表5：实施例4b随时间变化的相对转化率
Figure BDA0000044525650000121
在整个实验期间均存在固体。
通过手性HPLC测定内消旋酒石酸及DL-酒石酸的绝对量。(所用柱：Chirex 3126(D)-青霉胺(配体交换))(参见表6)。
表6：实施例4b随时间变化的绝对浓度及相对转化率
Figure BDA0000044525650000131
可以看出两种原料(实施例4a及4b)都获得了相同的最终产物，即主要含有内消旋酒石酸和一些D及L酒石酸的酒石酸混合物，其中D∶L比随时间逐渐接近50∶50(热力学平衡)。L-酒石酸作为起始物料可获得更快的转化。其他工艺参数如NaOH浓度也影响转化速率。
后处理通过与实施例4a中所述相同的方法进行。
比较实施例F：更高NaOH含量及更低酒石酸钠含量的影响
实施例F(i)：L-酒石酸作为起始物料
在1L反应容器中将606.04g NaOH溶液(含有50重量％NaOH及50重量％水)与414.40g水及96.70g L-酒石酸混合。混合后，获得包含11.2重量％L-酒石酸二钠盐、22.5重量％NaOH及66.3重量％水的混合物。加热该混合物，并在大气压沸腾条件下于回流下保持26小时(T沸点为～110℃)，同时持续搅拌。获得澄清溶液。在定期时间间隔下，从液体中采集样品，并用1H-NMR分析内消旋酒石酸、DL-酒石酸及乙酸盐含量(用1H-NMR无法区分D-和L-对映异构体)。
1H-NMR分析显示L-酒石酸转化成内消旋酒石酸，直至获得约40重量％水平的内消旋酒石酸(以酒石酸总量计)(参见表7)。在该时刻之后，延长沸腾无法使内消旋酒石酸盐的转化率增加。然而，副产物乙酸盐的量随时间增加至约1重量％。
沸腾约6小时之后，出现少量固体。1H-NMR及IR分析显示该固体主要为草酸钠，即酒石酸的降解产物。
表7：实施例F(i)随时间变化的相对转化率
沸腾时间        内消旋              DL
(小时)          (占总TA的重量％)    (占总TA的重量％)
0               0                   100
1.8         2         98
3.8         31        69
4.8         37        63
5.5         39        61
20.2        40        60
26.1        40        60
实施例F(ii)：内消旋酒石酸盐及DL-酒石酸盐的混合物作为起始物料
制备1,470g含有11.4重量％酒石酸二钠盐(其中78重量％为内消旋酒石酸盐且22重量％为DL-酒石酸盐)、21.8重量％NaOH及66.8重量％水的混合物。基于实际原因，该混合物由NaOH溶液、水以及按照实施例4a)的程序所制备的反应混合物制得。这意味着该起始混合物在所有方面均与实施例F(i)的起始混合物类似，除了酒石酸二钠盐的内消旋∶DL比之外。加热该混合物，并在大气压沸腾条件下于回流下保持26小时(T沸点为～110℃)，同时持续搅拌。获得澄清溶液。在定期时间间隔下，从液体中采集样品并用1H-NMR分析内消旋酒石酸、DL-酒石酸及乙酸盐含量(用NMR无法区分D-和L-对映异构体)。
1H-NMR分析显示内消旋酒石酸转化成DL-酒石酸，直至获得约40重量％水平的内消旋酒石酸(以酒石酸总量计)(参见表8)。沸腾约22小时后，达到平衡。然而，副产物乙酸盐的量随时间增加至约1重量％。
沸腾约6小时之后，出现少量固体。1H-NMR及IR分析显示该固体主要为草酸钠，即酒石酸的降解产物。
表8：实施例F(ii)随时间变化的相对转化率
沸腾时间        内消旋             DL
(小时)          (占总TA的重量％)   (占总TA的重量％)
0.0             77                 23
3.0             70                 30
4.1             52                 48
5.1             43                 57
6.1             42                 58
7.1             42                 58
22.0            40                 60
26.0            40                 60
为了进一步阐述，将两个实验的进程显示于图1中。以实线表示实施例F(i)的结果(其中-◇-表示内消旋酒石酸的量，-■-表示D-及L-酒石酸的总量)。以虚线表示实施例F(ii)的结果(其中--◇--表示内消旋酒石酸的量，--■--表示D-及L-酒石酸的总量)。
发现在约6小时后以约40重量％内消旋酒石酸及60重量％D-及L-酒石酸达到平衡。
比较实施例G：更低酒石酸钠含量的影响
实施例G(i)：以L-酒石酸作为起始物料
在类似于实施例F(i)的实验中，将1,616g NaOH溶液(含有50重量％NaOH及50重量％水)与2,964.5g水及759.5g L-酒石酸混合。混合后，将酸中和，从而获得含有18.4重量％L-酒石酸二钠盐、7.5重量％NaOH及74.1重量％水的混合物。加热混合物，并在大气压沸腾条件下于回流下保持46小时(T沸点为～110℃)，同时持续搅拌。获得澄清溶液。在定期时间间隔下，从液体中采集样品，并用1H-NMR分析内消旋酒石酸、DL-酒石酸及乙酸盐含量(用NMR无法区别D-和L-对映异构体)。
1H-NMR分析显示L-酒石酸转化成内消旋酒石酸，直至获得约35重量％水平的内消旋酒石酸(以酒石酸总量计)(参见表9)。沸腾约25小时后，观察到内消旋酒石酸的转化率不再增加。副产物乙酸盐的量随时间增加至约0.2重量％。
表9：实施例G(i)随时间变化的相对转化率
沸腾时间        内消旋            DL
(小时)          (占总TA的重量％)  (占总TA的重量％)
0.0             0                 100
1.1             6                 94
3.1             13                86
5.1             19                81
6.8             23                77
21.5            33                67
25.5            33                67
30.8            33                67
45.9            35                65
实施例G(ii)：以内消旋酒石酸盐与DL-酒石酸盐的混合物作为起始物料
制备6.30kg含有18.6重量％酒石酸二钠盐(其中78％为内消旋酒石酸盐，22％为DL-酒石酸盐)、7.6重量％NaOH及73.7重量％水的混合物。出于实际原因，该混合物由NaOH溶液(处于50％水中的50％NaOH)、水以及按照实施例4a中的程序制备的反应混合物制得。起始混合物在所有方面均与实施例G(i)的起始混合物类似，除了酒石酸中的内消旋/DL异构体比之外。加热混合物，并在大气压沸腾条件下于回流下保持53小时(T沸点为～110℃)，同时持续搅拌。获得澄清溶液。在定期时间间隔下，从液体中采集样品，并用1H-NMR分析内消旋酒石酸、DL-酒石酸及乙酸盐含量(用NMR无法区别D-和L-对映异构体)。
1H-NMR分析显示内消旋酒石酸转化成DL-酒石酸，直至获得约34重量％水平的内消旋酒石酸(以酒石酸总量计)(参见表10)。约31小时之后，达到平衡。然而，在46小时之后，副产物乙酸盐的量随时间增加至约0.4重量％。
表10：实施例G(ii)随时间变化的相对转化率
沸腾时间        内消旋            DL
(小时)          (占总TA的重量％)  (占总TA的重量％)
0.0             78                22
1.5             73                27
3.0             70                30
4.5             65                35
6.8             60                40
22.6            38                62
26.3            36                64
28.3            35                65
31.6            34                66
46.7            32                68
52.5            34                66
为了进一步阐述，将实施例G(i)和G(ii)的实验显示于图2中。以实线表示实施例G(i)的结果(其中-◇-表示内消旋酒石酸的量，-■-表示D-及L-酒石酸的总量)。以虚线表示实施例G(ii)的结果(其中--◇--表示内消旋酒石酸的量，--■--表示D-及L-酒石酸的总量)。
在该更低的NaOH含量下，平衡处于约34重量％内消旋酒石酸及66重量％DL-酒石酸(基于酒石酸的总量)处；副产物乙酸盐的形成明显低于实施例F。反应更慢。

Claims (16)

1.一种包含酒石酸的铁络合物的氯化钠组合物，其中55～90重量％的酒石酸为内消旋酒石酸。
2.如权利要求1的氯化钠组合物，其特征在于所述组合物的10重量％水溶液的pH值为3～12，优选为6～11。
3.如权利要求1或2的氯化钠组合物，其中60～80重量％的酒石酸为内消旋酒石酸。
4.如前述权利要求中任一项的氯化钠组合物，其中所述铁为铁(III)。
5.如前述权利要求中任一项的氯化钠组合物，其中铁与酒石酸的摩尔比为0.1～2。
6.如权利要求5的氯化钠组合物，其中所述酒石酸的铁络合物以基于铁为1ppm至200ppm的浓度存在于该抗结块氯化钠组合物中。
7.一种制备如前述权利要求中任一项的氯化钠组合物的方法，包括将包含酒石酸的铁络合物的处理水溶液喷在氯化钠组合物上的步骤，其中55～90重量％的所述酒石酸为内消旋酒石酸，且所述处理水溶液具有3～5，优选4～4.5的pH值。
8.如权利要求7的制备氯化钠组合物的方法，其中所述处理水溶液包含酒石酸的铁络合物，其中55～90重量％的所述酒石酸为内消旋酒石酸，其可通过如下步骤获得：
(i)制备含水混合物，其包含35～65重量％的L-酒石酸二碱金属盐，D-酒石酸二碱金属盐，L-酒石酸、D-酒石酸以及任选的内消旋酒石酸的二碱金属盐的混合物和2～15重量％的碱金属氢氧化物或碱性金属氢氧化物，
(ii)将该含水混合物搅拌并加热至介于100℃与其沸点之间的温度，直至55～90重量％酒石酸已转化成内消旋酒石酸，
(iii)冷却，并任选添加水，
(iv)任选将pH值调节至pH为5～9，
(v)搅拌并将所得混合物与铁(II)和/或铁(III)盐混合，
(vi)以及如果pH值超出3～5的范围，则将pH值调节至pH为3～5。
9.如权利要求7或8的制备氯化钠组合物的方法，其中通过添加选自HCl、甲酸、草酸、硫酸或其任意组合的酸调节pH值。
10.如权利要求7～9中任一项的制备氯化钠组合物的方法，其中酒石酸盐中的碱金属包括钠，且其中碱金属氢氧化物包括氢氧化钠。
11.如权利要求7～10中任一项的制备氯化钠组合物的方法，其中铁(III)源为FeCl3或FeCl(SO4)。
12.如权利要求7～11中任一项的制备氯化钠组合物的方法，其中所述处理水溶液包含0.5～25重量％的酒石酸，其中55～90重量％的酒石酸为内消旋酒石酸。
13.如权利要求7～12中任一项的制备氯化钠组合物的方法，其中铁与酒石酸的摩尔比为0.1～2。
14.如权利要求9～13中任一项的制备氯化钠组合物的方法，其中将水溶液以在该抗结块氯化钠组合物中获得1～200ppm铁浓度的量喷于氯化钠组合物上。
15.如权利要求1～5中任一项的抗结块氯化钠组合物作为饲料用盐、食品用盐、药用盐、零售盐、工业用盐、道路用盐或在电解操作中的用途。
16.如权利要求15的氯化钠组合物的用途，其中55～90重量％的酒石酸为内消旋酒石酸的酒石酸的铁络合物以基于铁为1ppm至200ppm的浓度存在于所述氯化钠组合物中，且其中所述氯化钠组合物用于膜电解操作中。
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